Sekcia: Vzdelávanie

 

Senzomotorické cvičenia v športovom tréningu a rehabilitácii

prof. Erika Zemková, PhD., Katedra športovej kinantropológie, Fakulta telesnej výchovy a športu, Univerzita Komenského v Bratislave

Nedávno sa ukončilo riešenie spoločného projektu Fakulty telesnej výchovy a športu Univerzity Komenského (FTVŠ UK) v Bratislave a Ústavu normálnej a patologickej fyziológie Slovenskej akadémie vied (ÚNPF SAV), ktorého zodpovednou riešiteľkou bola doc. Erika Zemková, PhD. z FTVŠ UK. Projekt bol finančne podporený Vedeckou grantovou agentúrou Ministerstva školstva, vedy, výskumu a športu Slovenskej republiky a Slovenskej akadémie vied. V rokoch 2010-2011 sa tieto dve inštitúcie podieľali aj na riešení bilaterálneho projektu s názvom „Sensory biofeedback for human balance improvement“ v rámci Aktion Österreich – Slowakei. Zodpovedným koordinátorom bol Ing. František Hlavačka, CSc, z ÚNPF SAV a fakultnými koordinátormi boli doc. Erika Zemková, PhD. z FTVŠ UK a Research Associate Professor Gerold Ebenbichler, M.D. z Department of Physical Medicine & Rehabilitation, Medical University of Vienna & Vienna General Hospital. K riešeniu problematiky prispel aj vedecko-výskumný pobyt doc. Eriky Zemkovej, PhD. na College of Engineering, University of Michigan v roku 2009 finančne podporený Ronald and Eileen Weiser Professional Development Award.

Metódy rozvoja a posudzovania senzomotorických funkcií
Z praxe vieme, že rôzne formy cvičení sa využívajú v rámci balančného tréningu. V porovnaní s prepracovanými metódami rozvoja silových či vytrvalostných schopností však nie je dostatok vedeckých poznatkov pre tvorbu programov na zlepšenie rovnováhových schopností. Táto problematika je ešte zložitejšia u výkonnostných športovcov, u ktorých na vyvolanie zmien týchto schopností je potrebné využívať špecifickejšie prostriedky ako u bežne trénovaných jedincov.

Otázkou je do akej miery zaradenie proprioceptívnych alebo balančných cvičení do tréningu prispieva k zlepšeniu senzomotorických funkcií a následne aj k zvýšeniu výkonnosti, alebo naopak, či špecifický tréning v niektorých športoch vedie k zlepšeniu senzomotorických funkcií. Je napríklad známe, že koordinačne trénovaní športovci sú schopní lepšie udržať rovnováhu v nestabilných podmienkach ako športovci iných špecializácií. Sledovania však
ukázali, že športovci snoubordingu či windsurfingu nedisponujú lepšou schopnosťou presnejšie kontrolovať pohyb ťažiska tela na základe vizuálnej spätnej väzby v porovnaní so športovcami iných špecializácií. Vysvetlením môže byť nedostatočná senzitivita daného testu a/alebo špecifická adaptácia na použité tréningové prostriedky (napr. balancovanie na nestabilných podložkách bez vizuálnej spätnoväzbovej informácie o pohybe ťažiska tela). Preto je potrebný nielen vhodný výber prostriedkov na zlepšenie senzomotorických funkcií, ale aj metód na posudzovanie ich účinnosti.

Novinkou v rozvoji, ako aj diagnostike rovnováhových schopností sú cvičenia založené na vizuálnej spätnoväzbovej regulácii pohybu ťažiska tela. Telo predstavuje riadiacu páku (podobne ako „joystick”) a vykonáva úlohu, ktorá sa zobrazuje na monitore. Pozornosť pritom môže byť zameraná na cieľ danej úlohy („triafanie terčov“ presúvaním ťažiska tela), alebo na pohyb samotný („kopírovanie krivky” pohybom ťažiska tela). Z pohľadu kontroly motoriky človeka ide o dve rozdielne stratégie. Zistilo sa totiž, že vizuálna spätnoväzbová kontrola pohybu ťažiska tela u jedincov rôzneho veku a výkonnosti závisí od špecificity danej úlohy. Takéto využívanie rozdielnych stratégií počas vykonávania danej úlohy môže poskytnúť dodatočné informácie o presnosti regulácie pohybu ťažiska tela v požadovanom smere, a to tak bezprostredne po cvičení, ako aj po dlhšie trvajúcom systematickom tréningu.

Zmeny senzomotorických parametrov bezprostredne po cvičení
Jedna zo štúdií bola zameraná na posúdenie vplyvu sériovej mechanickej proprioceptívnej stimulácie rovnakej frekvencie (10 Hz) a amplitúdy (3 mm), avšak rôzneho trvania (15, 60, 180, resp. 360 sekúnd), na parametre statickej s dynamickej rovnováhy. Proprioceptívne stimuly boli aplikované pomocou špeciálneho zariadenia vyvinutom prof. MUDr. Dušanom Hamarom, PhD. z FTVŠ UK. Systém produkuje krátkotrvajúce vertikálne nahor smerujúce protinárazy vyvolávajúce silové špičky približne 2 g. Ukázalo sa, že kým dlhšie trvajúca proprioceptívna stimulácia dolných končatín vedie k dočasnému narušeniu statickej rovnováhy, prechodné zlepšenie možno pozorovať v prípade udržiavania stability postoja v dynamických podmienkach. Tento efekt sa ešte viac zvýrazní s predlžovaním proprioceptívnej stimulácie.

V ďalšej štúdii sa porovnávali parametre rovnováhy po drepoch (6 sérií po 6 opakovaní s dodatočnou váhou 75 % hmotnosti tela s 2-minútovou prestávkou medzi sériami) vykonávaných za normálnych podmienok a pod vplyvom proprioceptívnej stimulácie. Vertikálne protipohyby (frekvencia 10 Hz, amplitúda 3 mm) sa aplikovali pomocou už uvedeného špeciálneho zariadenia. K výraznejšiemu narušeniu rovnováhy v skorej fáze zotavovania (približne 70 sekúnd) došlo po drepoch vykonávaných pod vplyvom proprioceptívnej stimulácie ako za normálnych podmienok. Znamená to, že dodatočná proprioceptívna stimulácia zvyšuje akútny efekt silového cvičenia dolných končatín na stabilitu postoja.

V prípade senzomotorických cvičení sa sledoval efekt učenia počas úlohy pozostávajúcej z “triafania terčov presúvaním ťažiska tela”. Toto cvičenie (20 sérií po 60 podnetov s 2-minútovou prestávkou) viedlo k dočasnému zlepšeniu rýchlosti reakcie a presnosti kontroly pohybu ťažiska tela na základe vizuálnej spätnej väzby. Neprispelo však k zlepšeniu stability postoja v statických ani dynamických podmienkach.

Druhé cvičenie “kopírovanie krivky pohybom ťažiska tela” (dvadsať 30-sekundových pokusov náhodne vykonávaných v smere antero-posterior a medio-lateral) tiež viedlo k dočasnému zlepšeniu presnosti vizuálnej spätnoväzbovej regulácie pohybu ťažiska tela v oboch smeroch. Tento efekt pretrvával asi 15 minút po cvičení. Efekt učenia sa však ukázal byť výraznejší, keď sa cvičenia vykonávali v dynamických ako statických podmienkach. Takéto zvýšenie náročnosti podmienok na udržiavanie rovnováhy počas cvičenia (napr. stoj na platni na pružinách či na balančnej podložke) môže prispieť aj k výraznejším adaptačným zmenám senzomotorických parametrov. Toto zlepšenie možno pripísať a) lepšiemu vnímaniu polohy ťažiska tela prostredníctvom zlepšenia funkcie proprioceptorov, b) zlepšeniu motorickej zložky v zmysle presnejšej regulácie pohybu ťažiska tela, a/alebo c) zlepšeniu tzv. proprioceptívnej pamäti s opakovanými pokusmi. Pretože kopírovanie náhodne plynúcej krivky pohybom ťažiska tela na základe vizuálnej spätnej väzby veľmi pravdepodobne vylučuje potenciálne zlepšenie proprioceptívnej pamäti, tento efekt možno pripísať najmä zlepšeniu senzomotorických funkcií. Hoci nie je možné oddeliť senzorickú a motorickú zložku tejto úlohy, možno predpokladať najmä zlepšenie proprioceptívnych funkcií s opakovanými pokusmi. Je to predovšetkým preto, že tie isté receptory sa podieľajú na prenášaní váhy z jednej nohy na druhú počas regulácie pohybu ťažiska tela v smere mediolateral (kožné receptory a Golgiho šľachové telieska) a rozlišovaní polohy členkového kĺbu počas regulácie pohybu ťažiska tela v smere antero-posterior (svalové vretienka a kožné receptory).

Zaujímavé boli aj výsledky štúdie, kde sa sledovali zmeny jednoduchej reakcie a reakcie s výberom a parametrov rovnováhy počas reakcií na vizuálne podnety za súčasného balancovania na nestabilnej podložke. Zatiaľ čo reakčný čas sa počas balancovania na nestabilnej podložke zvyšoval, rýchlosť pohybu ťažiska tela sa za súčasných reakcií na vizuálne podnety znižovala. Pri výberových reakciách bolo pritom možno pozorovať výraznejšie zníženie jej hodnôt ako pri reakciách na jeden podnet.

V inej štúdii sa zase posudzoval krátkotrvajúci vplyv rozdielnych foriem balančnosilových cvičení na stabilitu postoja. Použitím tzv. retenčných testov sa skúmal a) optimálny pomer zaťaženia a odpočinku a b) účinná forma cvičenia pre balančný tréning. Z výsledkov vyplýva, že drepy na nestabilnej podložke vykonávané vyššou rýchlosťou s dodatočnou váhou 25 % hmotnosti tela 1 minútu s 1,5 minútovou prestávkou medzi sériami (napr. 12 min
cvičenie / 18 min odpočinok v 30-minútovej tréningovej jednotke) predstavujú účinný program na zlepšenie stability postoja. Predchádzajúce skúsenosti ukázali, že adaptačné zmeny v parametroch rovnováhy u trénovaných jedincov môžu byť vyvolané, ak sa takýto program vykonáva 4 - 5 dní za týždeň počas viac ako 25 tréningových dní.

Zmeny senzomotorických parametrov po dlhšie trvajúcom tréningu
Na tento účel možno využiť cvičenie na vyššie uvedenom špeciálnom zariadení. Sledovanie vplyvu 3-mesačnej sériovej mechanickej proprioceptívnej stimulácie na nervovosvalovú výkonnosť starších žien (priemerného veku 62 rokov) ukázalo, že u experimentálnej skupiny došlo k významnému zlepšeniu disjunktívnych reakčno-rýchlostných schopností, statickej rovnováhy a výbušnej sily dolných končatín. Tento efekt bol viac evidentný, keď počas proprioceptívnej stimulácie jedinci vykonávali silové cvičenia (t. j. podrepy). Na druhej strane, u kontrolnej skupiny sa neukázali významné zmeny v sledovaných parametroch. Tieto zistenia svedčia o tom, že mechanická proprioceptívna stimulácia aplikovaná do dolných končatín môže zvýšiť nervovosvalovú výkonnosť starších ľudí podobne ako silový tréning. Toto môže mať praktický význam z hľadiska zníženia rizika pádov a následných komplikácií postihujúcich najmä staršiu populáciu.

V praxi prístupnejšiu možnosť predstavujú rôzne formy senzomotorických cvičení. 3-týždenný tréning pozostávajúci z cvičenia “triafanie terčov presúvaním ťažiska tela” (3 série po 200 podnetov s 5-minútovou prestávkou medzi sériami, 3-krát týždenne) sa aplikoval u mladých zdravých špeciálne netrénovaných jedincov. Zistilo sa, že toto cvičenie založené na vizuálnej spätnoväzbovej kontrole polohy ťažiska tela predstavuje vhodný prostriedok
nielen na zvýšenie rýchlosti a presnosti regulácie jeho pohybu v požadovanom smere, ale aj na zlepšenie schopnosti udržať rovnováhu na nestabilnej podložke.

Druhé cvičenie “kopírovanie krivky pohybom ťažiska tela” zase vykonávala skupina jedincov s narušenou koordináciou v rámci 12-týždenného programu. Tréning počas úvodných štyroch týždňov pozostávajúci z tradičných senzomotorických cvičení (4 tréningové jednotky za týždeň) neviedol k významným zmenám v presnosti kontroly pohybu ťažiska tela na základe vizuálnej spätnej väzby. Až začlenenie cvičení založených na vizuálnej spätnoväzbovej kontrole pohybu ťažiska tela počas ďalších 8 týždňoch tréningu (2 zo 4 tréningových jednotiek za týždeň) prispelo k presnejšiemu vnímaniu polohy ťažiska tela a regulácii jeho pohybu v požadovanom smere. Tieto zistenia sú v súlade s dávnou štúdiou Gibsona (1953), ktorý zistil, že cvičenia vyžadujúce zapojenie viacerých systémov do činnosti (napr. s vizuálnou alebo zvukovou spätnou väzbou) vedú k výraznejšiemu zlepšeniu senzorických funkcií.

Inou alternatívou sú tradičné balančné cvičenia v kombinácii s reakčnými či silovými cvičeniami. Takýto 8-týždenný tréning pozostávajúci z balančných cvičení vykonávaných súčasne s reakciami na vizuálne podnety (30 minút 1-krát týždenne) viedol k zlepšeniu dynamickej rovnováhy, ako aj skráteniu výberového reakčného času netrénovaných jedincov. Aplikovaný tréningový program sa však ukázal byť nedostatočný na zlepšenie presnosti vizuálnej spätnoväzbovej kontroly pohybu ťažiska tela.

Sledovania u výkonnostných športovcov (basketbalistov) ukázali, že balančné cvičenia vykonávané za súčasných reakcií na vizuálne podnety vykonávané počas 6 týždňov (4 - 5 tréningových jednotiek za týždeň v trvaní 30 minút) predstavujú účinný prostriedok na zlepšenie nervovosvalovej výkonnosti, a to zlepšenie dynamickej rovnováhy s očami otvorenými, ako aj bez vizuálnej kontroly, zvýšenie rýchlosti pri výbehu, skrátenie reakčného času v teste agility, skrátenie doby kontaktu pri výskoku po zoskoku z vyvýšenej podložky a zlepšenie schopnosti diferencovať silu svalovej kontrakcie počas opakovaných výskokov.

Balančno-silový tréning v trvaní 12 týždňov (30 minút 4 - 5-krát týždenne) sa zase aplikoval u športovcov (prevažne futbalistov) po poraneniach predného skríženého väzu. Po troch mesiacoch sa nezaznamenali významné zmeny parametrov statickej rovnováhy, došlo však k významnému zlepšeniu stability postoja na zranenej končatine v stoji na nestabilnej podložke. Testovanie v špecifických podmienkach, t. j. blízkym tréningovým podnetom navyše odhalilo zlepšenie dynamickej rovnováhy v smere medio-lateral, ale nie antero-posterior. Po tréningu došlo aj k významnému zvýšeniu rýchlosti pri výkroku, nie však pri futbalovom kope.

V tejto oblasti sa zrealizovali aj experimentálne štúdie v rámci troch dizertačných prác. Macko (2010) sledoval vplyv 12-týždenného rozdielneho balančného tréningu (cvičenia na balančnej podložke Bosu ball vyvolávajúce nestabilitu prevažne dolnej časti tela a cvičenia s vodným vakom Aquahit vyvolávajúcim nestabilitu prevažne hornej časti tela) na parametre rovnováhových schopností karatistov špecializujúcich sa na súborné cvičenia kata. Obidva tréningové prostriedky prispeli k významnému zlepšeniu stability postoja, avšak prírastky boli špecifické v zmysle lepšej statickej rovnováhy pri používaní Aquahitu a dynamickej rovnováhy po cvičení na Bosu ball. Tento efekt bolo možno vidieť aj v zlepšení presnosti vizuálnej spätnoväzbovej kontroly pohybu ťažiska tela v smere antero-posterior a mediolateral (Aqauhit, resp. Bosu ball), ako aj presnejšej regulácii jeho pohybu v požadovanom smere pri cvičení „triafanie terčov presúvaním ťažiska tela“ (Bosu ball).

Vlašič (2011) posudzoval vplyv 12-týždenného tréningu na balančných podložkách na parametre rovnováhy a sily u športovcov po poraneniach predného skríženého väzu. Po tréningu došlo k zlepšeniu stability postoja v stoji na zranenej nohe a na oboch nohách s očami otvorenými a zatvorenými. Novinkou v tomto prípade bolo použitie performačných testov stability postoja, kde sa zaznamenalo zlepšenie presnosti regulácie pohybu ťažiska tela najmä v smere antero-posterior. Po tréningu došlo aj k významnému zvýšeniu priemerného výkonu pri zaťažení na izokinetickom bicyklovom ergometri, čo sa v oboch prípadoch prejavilo aj v znížení silového deficitu poranenej končatiny. Prírastky v týchto parametroch svedčia o tom, že silové cvičenia na balančných podložkách predstavujú účinnejší prostriedok na zlepšenie stability postoja, ako aj sily svalov dolných končatín ako keď sú tieto cvičenia vykonávané na pevnej podložke.

Štefániková (2013) sledovala vplyv rôznych foriem 10-týždenného balančného tréningu (3-krát týždenne v trvaní 20 minút) na parametre koordinačných schopností detí mladšieho školského veku. Cvičenia, kde bolo úlohou detí regulovať pohyb ťažiska tela na základe vizuálnej spätnej väzby (s použitím počítačom riadeného zariadenia Nintendo Wii) a to tak na nestabilnej, ako aj stabilnej podložke boli účinnejšie z hľadiska zlepšenia ich motorických schopností ako balančné cvičenia na nestabilných podložkách.

Možno zhrnúť, že tieto cvičenia majú široké využitie tak v tréningu výkonnostných športovcov a cvičebných programoch pre netrénovanú populáciu, ako aj v rehabilitácii po poraneniach dolných končatín. Tréning využívajúci sériovú mechanickú proprioceptívnu stimuláciu vedie k zlepšeniu rovnováhových, silových a disjunktívnych reakčno-rýchlostných schopností starších ľudí aj keď je vykonávaný bez dodatočných silových cvičení. Toto môže prispieť k zníženiu rizika pádov a prípadných zranení a s tým spojených nákladov na zdravotnú starostlivosť. Senzomotorické cvičenia založené na vizuálnej spätnoväzbovej kontrole pohybu ťažiska tela sa zdajú byť sľubným prostriedkom na obnovenie stability postoja u jedincov po poraneniach dolných končatín a mohli by tak doplniť existujúce rehabilitačné postupy. Nemenej zaujímavé je ich využitie u detí a mládeže ako moderná a účinná forma tréningu na zlepšenie koordinačných schopností. Potenciálne využitie je aj u ľudí s narušenou koordináciu v dôsledku určitých ochorení. Nielenže zlepšujú presnosť kontroly pohybu ťažiska tela na základe vizuálnej spätnej väzby, ale vedú aj k zlepšeniu schopnosti udržať rovnováhu v nestabilných podmienkach. Na druhej strane, balančné cvičenia v kombinácii s reakciami na vizuálne podnety neprispievajú k zlepšeniu presnosti vizuálnej spätnoväzbovej regulácie pohybu ťažiska tela. Reakčné a silové cvičenia na balančných podložkách sú vhodným tréningovým prostriedkom na zlepšenie rovnováhových schopností výkonnostných športovcov, netrénovanej populácie i jedincov po poraneniach dolných končatín. Vykonávanie dodatočných cvičení pozostávajúcich z reakcií na vizuálne podnety za súčasného balancovania na nestabilnej podložke môže navyše skrátiť čas reakcie, zatiaľ čo zvýšenie sily a svalového výkonu možno dosiahnuť zaradením silových cvičení do tréningového programu. Adaptačné zmeny rovnováhových schopností vo veľkej miere závisia aj od špecificity aplikovaných balančných cvičení (t. j. vyvolávajúcich nestabilitu hornej, resp. dolnej časti tela). Porovnanie senzomotorických parametrov pred a po tréningu alebo rehabilitácii neposkytuje len informácie o fyziologickej adaptácii (napr. zlepšenie proprioceptívnych funkcií), ale aj zmien v technike vykonania pohybu (napr. presnejšia regulácia pohybu ťažiska tela s menším úsilím).

Výsledky výskumných sledovaní sú sumarizované v Invited book chapter Sensorimotor exercises in sports training and rehabilitation (Zemková, 2010) In MJ Duncan, M Lyons (Eds). Trends in Human Performance Research a z časti aj vo vysokoškolskej učebnici Fyziologické základy senzomotoriky (Zemková, 2011). Výsledky projektu boli prezentované na konferenciách a zahraničných inštitúciách, napr. ako pozvané prednášky Balance exercises in sports training and rehabilitation (plenary session) na International Scientific Conference v Bratislave (2008), Sensorimotor exercises in sport training and rehabilitation a Instability agility and resistance training na Neuromechanics Seminar Series na School of Kinesiology, University of Michigan (2009), Sensorimotor exercises in sports training and rehabilitation na Research Seminar na Sister Kenny Research Center, Sister Kenny Rehabilitation Institute v Minneapolis (2009), Visual feedback control of body position during task-oriented sensorimotor exercises na Scientific seminar na University Clinics of Physical Medicine and Rehabilitation, Medical University of Vienna (2009), Task-oriented sensorimotor exercises in physical therapy and rehabilitation na NeuroRehabilitation v Soproni (2010), Task-oriented balance tests in functional assessment of Parkinson and elderly individuals na Scientific seminar na Department of Physical Medicine and Rehabilitation, Vienna Medical University (2010) a Balančno-silové cvičenia v športovom tréningu a rehabilitácii na vedeckom seminári na Fakulte elektrotechniky a informatiky STU v Bratislave (2010).

Dátum vydania: 15. 8. 2014