Как вам тема для обзора? Лично мне поначалу от каждого слова веяло передовицей газеты «Труд» ну или хотя бы «Советский спорт» в межсезонье, и почему-то учебником по экономической географии. А потом оказалось, что интересно.

Собственно, кроме цитат Энгельса в монографиях середины ХХ века и акцента преимущественно на спортивном применении, а не на медицинско-реабилитационном, советский подход ничем не отличается от буржуазного. Как видно из названия, биомеханика – наука о движении живых существ как физических тел. Или, словами учебника, «раздел биологии, изучающий механические свойства живых тканей, органов и организма в целом, а также происходящие в них механические явления (при движении, дыхании и т. д.).» Соответственно, изучается, во-первых, как оно происходит – какие мышцы, кости, связки и т.п. по каким траекториям и с какими скоростями/ускорениями движутся или нет, и, во-вторых, как на это повлиять, что улучшить (или нет) с какой-нибудь целью. Если попытаться охватить внутренним взором заявленные цели с точки зрения человека информационного века, ещё до погружения в учебники и научные работы, становится очевидным, что предмет биомеханики чрезвычайно сложен. Количество степеней свободы кинематических цепей тел высших животных измеряется миллионами даже без учета волновых явлений и неоднородности мышц. Поэтому до появления кинофотосъемки, электронных измерительных приборов, компьютеров, наконец, то есть до ХХ века, наука эта, ведущая свою историю, как водится, с Аристотеля, развивалась неспешно и была скорее описательной.

Итак, советский подход.

Вообще говоря, исследованием природы движений занимались ещё такие известные русские и частично «советские» ученые, как И. М. Сеченов, И. П. Павлов, П. Ф. Лесгафт, Н.Е. Введенский и проч., но их научные интересы всё же больше относились к физиологии, медицине и анатомии, нежели к механике человеческой двигательной активности.

В 1927 году в издательстве «Практическая медицина» вышла книга князя, монаха, философа, физиолога, профессора ЛГУ Алексея Алексеевича Ухтомского «Физиология двигательного аппарата». Именно в этом труде (представлявшем собой переработанный курс лекций для студентов ЛГУ), кроме прочего, впервые были подробно изложены вопросы энергетики мышечной деятельности и биомеханики опорно-двигательного аппарата (ОДА), механических свойств мышц, а также зависимость силы мышцы от анатомических и физиологических факторов. А звенья ОДА человека рассмотрены с позиций теории машин и механизмов – как рычаги первого, второго и третьего рода, соединение звеньев ОДА человека представлено в виде кинематических пар и цепей. Дана классификация суставов по степеням свободы и формула расчета степеней свободы. Там же, одним из первых, А.А. Ухтомский высказал мысль о том, что управление движениями есть устранение избыточных степеней свободы. Все эти идеи и понятия были позднее использованы в трудах самой яркой звезды советского и мирового биомеханического небосвода – Николая Александровича Бернштейна.

Н.А. Бернштейн (1896-1966) – на фото – считается основоположником современной биомеханики. Научную работу в этой области он начал в 1922 году, а в 1926 уже был издан подготовленный им обширный труд «Общая биомеханика». В 20-годы Николай Александрович разработал метод циклографии с использованием кинокамеры, который позволял подробно зафиксировать все фазы движения. Циклограммы использовались им для поиска рациональных способов обучения рабочих и для тренировки спортсменов (с их помощью моделировалось движение чемпионов, нюансы их техники). В 1940 году опубликованы «Исследования по биодинамике ходьбы, бега и прыжка», где он обобщил огромный фактический материал по кинематике и динамике ходьбы, бега и прыжка, полученный методом циклосъемки. К середине 30-х годов Бернштейном были сформулированы и опубликованы основные принципы и представления о кольцевом управлении и сенсорной коррекции движений различной сложности и различного смысла. Говоря простым языком, каждое движение человека и высших животных постоянно корректируется и «поправляется» получаемой мозгом информацией о реализации этого движения. А результат сложного движения зависит не только от первоначальной цели и управляющих сигналов, но и от других факторов, таких как: реактивные силы, инерционные силы, внешние силы и исходное состояние мышцы.

Концепции эти противоречили теории И.П. Павлова, поддерживаемой научным сообществом того времени, полагавшего, что поведение живых существ суть непрерывные ответные реакции на информацию, поступающую из окружающего мира (реактивное движение). Тем не менее, в 1947 году выходит монография «О построении движений», годом позже удостоенная государственной премии. В книге сформулирован обнаруженный Бернштейном принцип уровневого построения движений и  описаны пять уровней (слоев центральной нервной системы), имеющих различное функциональное назначение и в разной степени участвующие в реализации моторных действий, рассмотрены общие закономерности возникновения уровней построения движений и приведены признаки, подтверждающие уровневую структуру движений на материалах патологии и нормы.
А через два года после получения премии сработал советский подход к биомеханике – Бернштейна обвинили в космополитизме и неуважении к Павлову и отлучили от исследовательской деятельности. В пособии Д.Д. Донского «Биомеханика физических упражнений», изданном в 1957 году в главе об истории биомеханики Бернштейн не упомянут, зато в качестве теоретических предпосылок есть ссылки на рефлекторную теорию Павлова.

В 60-70-е годы советская биомеханика становится более спортивной и утилитарной, а кафедры биомеханики открываются при физкультурных институтах, с 1958 года предмет «Биомеханика» появляется в их расписании как обязательный. В 1966 году в издательстве «Физкультура и спорт» выходит книга Владимира Михайловича Зациорского «Физические качества спортсмена» – огромный фактический материал, без лишней математики и философии, с подробными инструкциями как тренировать и тренироваться, чтобы стало выше, быстрее, сильнее, дольше и дальше. Там и упражнения, и план тренировок – всё. На ту же тему – обстоятельный труд одного из самых известных методистов и тренеров Советского союза проф. Ю.В. Верхошанского «Основы специальной силовой подготовки в спорте» (1970). Ему принадлежат работы и на более узкие темы «Тя­же­лая ат­ле­ти­ка и ме­то­ди­ка пре­по­да­ва­ния» (1986) и «Ударный метод развития взрывной си­лы мышц в под­го­тов­ке тя­же­ло­ат­ле­тов высокой квалификации» (1978). Также биомеханические исследования тех лет позволили создать новый тип обуви, спортивного инвентаря, оборудования и техники управления ими (велосипеды, горные и прыжковые лыжи, гоночные лыжи, лодки для гребли и многое другое).

Время шло, технологии развивались, и с книги «Биомеханика двигательного аппарата человека» (Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуяиов В.Н., 1981) начинается публикация результатов актуальных на тот момент научных исследований о биомеханике двигательного аппарата человека – кинематика суставов, геометрия масс тела, описываются новые методы исследований (например, радиоизотопный). Появилась и небольшая глава о связках и сухожилиях, значимость которых для ОДА человека предыдущими поколениями ученых недооценивалась. Но в целом пособие это можно назвать классическим, исправленным и дополненным, основной объем текста занимает биомеханика мышц.

В 1980 году под редакцией профессора В.И. Филатова выходит книга «Клиническая биомеханика», одна из немногих, где биомеханика рассмотрена не с позиций спортивных тренеров, а специалистами института протезирования. Авторы описывают и классифицируют методы исследования ОДА человека, методы моделирования отдельных функциональных систем и локомоций. Большое внимание уделено возрастным особенностям ОДА.

Хорошо, скажет пытливый читатель. А нам с этого что? Что полезного нашли? Как нам теперь бегать? Сейчас, подождите. Нам, как больше тайчистам, чем бегунам, во всем этом восхитительном многообразии показались полезными следующие соображения. Если внимательно почитать теорию уровней Бернштейна и практические её обоснования, выясняется полезный факт, эмпирически выявленный, вероятно, даосами когда-то уже неизвестно когда. А именно: чем  более высокому уровню обработки информации подчиняется движение, тем оно эффективнее. Самое простое движение, которое в силу рефлекторной реакции вообще говоря не использует уровень выше второго, если «отключить» рефлекс и добавить в него осознанности (вывести на уровень 4 или 5)  – становится не только точнее, но и выигрывает,  например, по амплитуде. Осознанность надо добавлять, конечно, не в построение кинематической цепи, а в цель. Дальше мозг знает, что делать и как строить цепи, там мощный компьютер. Пример Бернштейна вы найдете сами, а мы это по роду деятельности проверяли – работает и как! Также замечено, что когда мышцы сознательно расслаблены, то есть уровень А, отвечающий за их тонус, не возбужден, эффективность участия коры головного мозга в процессе построения эффективного движения возрастает. Современные научные исследования добавили древним знаниям ещё больше научных обоснований, но они не являются предметом настоящего очерка. Бернштейном был также впервые замечен и описан следующий феномен: лучше смоделировать действие «в уме», чем сделать его неосознанно. Оно так быстрее выучится! Действие, да. Лучше, конечно, сделать осознанно…

Так как же бегать быстрее? Почитайте, информации много. Если знаете, зачем бежать.  А для прыжка, если что, важен толчок – максимум силы в минимум времени в начале движения. Ещё один вредный совет – если вы «качаетесь», то тренировать силу надо через предельные нагрузки (и под руководством хорошего тренера), многократное повторение вполсилы и не «до отказа» неэффективно.

Советы полезные:

–  Отдыхайте. Постоянная тренировка (а хотя бы и в тайцзи) перестает быть эффективной. Потому что уставшая ЦНС (см выше) делает занятия бесполезными. 2-3 часа перерыва на интенсиве – это чудесно. Не пытайтесь, пока мышцы отдыхают, «загрузить» мозг. См выше… Жадность не есть добродетель.

– Гораздо полезнее, если не лежится, дать небольшую аэробную нагрузку – походить пешком или на лыжах, поплавать, пробежаться.

– Также для повышения выносливости воспитатели спортсменов рекомендуют практиковать задержку дыхания и «умение терпеть» – продолжать работу (действие) несмотря на ощущение предельного утомления.

– Советским спортсменам и обывателям (речь о небольшой нагрузке и покое) рекомендовано глубокое редкое смешанное (грудное плюс диафрагмальное) дыхание через нос. При напряженной работе – частое глубокое дыхание через рот с акцентом на выдохе.

– Основной путь к воспитанию ловкости (в части выстраивания координационной точности движения), по мнению советской биомеханической школы – овладение новыми разнообразными биомеханическими навыками и умениями. Причем овладение это должно быть более-менее непрерывным – если человек долго не обучался новым движениям, его способность ОБУЧАТЬСЯ – снижается. Здесь речь идет об освоении любых новых для человека движений. 108 янская форма отлично подойдет.

– Для воспитания ловкости как способности быстро перестраивать свою деятельность (то, что особенно важно для боевых искусств), рекомендованы упражнения, связанные с мгновенным реагированием на внезапно (или непривычно) меняющуюся обстановку: зеркальное выполнение упражнений, изменение скорости или темпа движений, применение различных тактических комбинаций в парной работе, парная работа с разными партнерами.

– Поскольку тренировка ловкости быстро утомляет, рекомендован отдых достаточной продолжительности – до полного восстановления.

– Упражнения на растягивание дадут больше эффекта, если выполнять их ежедневно, можно по несколько раз – сериями по несколько упражнений до появления легкой болезненности.

– Тренировать гибкость лучше после разогрева. При этом достигнутый «разминочный эффект» сохраняется при комнатной температуре около 10 минут.

­– Для уменьшения мышечного тонуса рекомендованы свободные движения конечностями и туловищем – потряхивания, свободные махи и т.д., а также плавание и массаж.

– При временном повышении тонического напряжения (из-за сильной нагрузки) предлагается легкая разминка, купание в теплой воде, массаж или паровая баня.

– И самое приятное – если вам не удается избавиться от напряжения во время тренировки –  улыбайтесь и пойте).

В советской и новейшей истории биомеханики есть два имени, которые не вписываются в линейку классиков, хотя основная прикладная их цель та же – ещё выше и сильнее. В 1977 году всё в том же издательстве «Физкультура и спорт» выходит монография Фёдора Константиновича Агашина «Биомеханика ударных движений». Тема вроде как не нова. Но Агашин сначала физик, а уже после теннисист. Кроме того, что для расчета параметров теннисных ракеток начинает применяться нешуточный математический аппарат, Агашин придумывает попробовать использовать в тренировках явление биомеханического резонанса, обнаруженного им в 1971 году. Основная идея Фёдора Константиновича заключается в следующем. Человеческое тело описывается им как колебательная система из стержней (наиболее крупных костей организма) переменной массы на шарнирах. На основе решения дифференциальных уравнений, описывающих колебания этой системы или ее частей (цепей) можно получить параметры, при которых цепь вступает в резонанс (дает большой отклик при определенной длине волны). Зная параметры, при которых происходит резонанс, можно так задать параметры тренировки либо построить такой тренажер, чтобы он оказывал на цепи максимальное влияние, т.е. эффективно давал на них нагрузку. Агашин создает специальные станки и тренажеры, параметры пружин которых подбираются так, чтобы среди их собственных частот заведомо нашлась такая, которая совпадала бы с собственной частотой мышц тренирующегося.

Тогда же, в конце 70-х профессор кафедры биомеханики Белорусского государственного института физической культуры Владимир Титович Назаров сделал смелое предположение о том, что наибольшую роль в процессе укрепления мышц и повышения их эластичности играет не столько физическая нагрузка, сколько физиологические процессы, происходящие в мышечных клетках после нее, а именно так называемы реабилитационный тремор. Именно во время него мышцы растут и крепнут. Так родилась идея биомеханической стимуляции ­– стимулировать появление мышечного тремора, минуя нагрузку. В 1986 году вышла в свет книга Назарова «Биомеханическая стимуляция: явь и надежды». В этот период он вводит в тренировочную практику первые биомеханические стимуляторы (БМС). Исследования показали, что вибрация вдоль мышечного волокна от 18 до 33 Гц увеличивает силу мышц и повышает гибкость в 20 раз, активизирует мощную кровенасосную функцию мышц, что благотворно влияет на увеличение физических качеств спортсмена и на его восстановление. В книге В.Т. Назарова с дерзким названием «Оптимизация человека» (1997) подробно описаны вибрационные стимуляторы Назарова и эффекты их применения. Самыми вдохновляющими их них являются, видимо, чудеса растяжки – обещан поперечный шпагат за неделю не очень напряженных тренировок. Правда, также обещана победа над близорукостью, облысением и здоровые зубы. Стоматологические кабинеты, насколько мне известно, такую аппаратуру не закупают.

Практика – критерий истины, а реклама всего лишь двигатель торговли, подумала я и заказала два тренажера Агашина. Обычную пружинную «палку» для разминки женского размера и табурет. Аппараты Назарова пока кажутся излишне дорогими и громоздкими. А эксперимент по Агашину продолжается.

© «Фокусы тела»

Библиография

Агашин Ф.К. Биомеханика ударных движений // М.: Физкультура и спорт, 1977

Аруин А.С., Зациорский В.М. Эргономическая биомеханика // М.: Машиностроение, 1989

Бернштейн Н.А. Биомеханика и физиология движений // Москва-Воронеж:  Московский психолого-социальный институт, 1997

Бернштейн Н.А. Новые линии развития физиологии и их соотношение с кибернетикой // М.: Институт философии Академии наук СССР, 1962

Бернштейн Н.А. О ловкости и её развитии // М.: Физкультура и спорт, 1991

Бернштейн Н.А. О построении движений // М.: Медгиз, 1947

Бернштейн Н.А. Современные искания в физиологии нервного процесса // М.: Смысл, 2003

Бернштейн Н.А. Физиология движений и активность // М.: Наука, 1990

Верхошанский Ю.В.  Основы специальной силовой подготовки в спорте //М.: Теория и практика физической культуры, 1970

Верхошанский Ю.В. Основы специальной физической подготовки спортсменов // М.: Физкультура и спорт, 1988

Волькенштейн М.В. Физика и биология // М.: Наука, 1980

Гиппенрейтер Ю.Б. Введение в общую психологию // М.: АСТ, 2018

Донской Д.Д., Биомеханика физических упражнений // М.: Физкультура и спорт, 1957

Донской Д.Д., Зациорский В.М. Биомеханика // М.: Физкультура и спорт, 1979

Зациорский В.М. Основы спортивной метрологии // М.: Физкультура и спорт 1979

Зациорский В.М. Физические качества спортсмена // М.: Физкультура и спорт, 1966

Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуяиов В.Н. Биомеханика двигательного аппарата // М.: Физкультура и спорт, 1981

Котикова Е.А. (под ред.) Биомеханика физических упражнений // М.-Л.: Физкультура и спорт 1939

Назаров В.Т. Биомеханическая стимуляция явь и надежды // Минск, Полымя, 1986

Назаров В.Т. Оптимизация человека // Рига, Институт стимуляции Назарова, 1997

Филатов В.И. (ред) Клиническая биомеханика // Л.: Медицина, 1980

Ухтомский А.А. Физиология двигательного аппарата // Л.: Практическая медицина, 1927