IZ

IZBIOMEHANIKE SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLETEMA: 1. ARHITEKTURA MIIA2. ELASTINOST MIIA

3. ZAMORFAKULTET SPORTA I FIZIKOG VASPITANJA BIOMEHANIKA SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLESADRAJ

1. Arhitektura skeletnih miia3

2. Elastinost miia i ciklus skraenja-izduenja (SSC)5

2.1. Kontraktilni potencijal6

2.2. Miotatiki refleks6

2.3. Akumulacija energije elastine deformacije7

2.4. Tempiranje vremena za razvoj sile8

2.5. Miino-tetivna interakcija i upotreba elastine energije u hodanju8

3. Zamor12

3.1. Savremeni fizioloki uzroci zamora12

3.2. Zamor centralnog nervnog sistema12

3.3. Zamor perifernog nervnog sistema13

3.4. Uticaj zamora i temperature miia na njegove mehanike osobine14

3.5. Zamor i motorno uenje15

Literatura16

2

FAKULTET SPORTA I FIZIKOG VASPITANJA BIOMEHANIKA SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLE1. ARHITEKTURA SKELETNIH MIIASvi skeletni miii su sastavljeni iz miinih vlakana, a njihov raspored se znaajno razlikuje meu miiima. Raspored vlakana ima izuzetan znaaj na mogunost miia da realizuju pokret i stvaraju silu. Postoji vie naziva koji blie odreuju raspored vlakana u miiima, ali ipak mi sve njih delimo u dve glavne grupe:1. Vretenaste miie njihova vlakna su postavljena paralelno sa duinom prostiranja miia (slika 1.1A,B,C), ona su realativno duga, ali su i dalje kraa od ukupne duine miia. M. satorius, terazijski mii, ija miina vlakna su izrazito duga imaju oko 90% duine celog miia. 2. Perasti miii za razliku od vretenastih miia, njihova se tetiva duboko uvlai u centralni deo miia tako da se miina vlakna, koja se unutranjim pripojem pripajaju na urasloj tetivi, pruaju koso u polje. Peraste miie moemo podeliti u podkategorije u zavisnosti od broja tetiva koja se uvlae u miie u sledee: 1. jednoperasti miii (slika 1.1D) 2. dvoperasti miii (slika 1.1E) i 3. vieperasti miii (slika 1.1F).

Slika 1.1.: Raspored vlakana u skeletnim miiima, vretenasti miii (A, B, C); perasti miii: (D) jednoperasti mii, (E) dvoperasti mii, (F) vieperasti mii.O vezi izmeu veliine miia i miine sile se ne moe govoriti bez uvida u arhitekturu odreenog miia, jer je potrebno znati broj miinih vlakana u miiu, a to se odreuje fiziolokim presekom, kao i duinu miinih vlakana.

Fizioloki presek je veliina povrine koja se dobija upravnim rezom na sva miina vlakna u datom miiu (slika 1.2). Kod perastih miia fizioloki presek je znaajno vei nego kod vretenastih miia. Prema tome, ako su svi ostali faktori podjednaki, perasti miii e vriti veu silu u odnosu na vretenasti mii. Fizioloki presek vretenastih miia moe se poveati hipertrofijom miinih vlakana i veoma retko poveanjem njihovog broja.Kod pera stih miia osim hipertrofijom, ugao pod kojim se miina vlakna pripajaju na tetivu takoe utie na ukupnu silu kojom perasti mii deluje na kosti. to je vei ugao pripajanja miinih vlakana kod perastih miia, vei je i fizioloki presek, a do tog poveanja ugla pripajanja moe doi usled hipertrofije kao i izduavanja perastih miia. U veini sluajeva taj ugao iznosi oko 30 ili manje. Trening za razvoj snage poveava ugao pripajanja vlakana na tetivu (i fizioloki presek miia), to proizilazi iz poveanja fiziolokog preseka pojedinanog miinog vlakna.3

FAKULTET SPORTA I FIZIKOG VASPITANJA BIOMEHANIKA SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLE

Slika 1.2 fizioloki presek kod: (A) vretnastog miia; (B) jednoperatsog miia; (C) dvoperastog miiaUporeujui vretenste i peraste miie priblino iste duine primeujemo da vretenasti, u odnosu na peraste, miii imaju dua miina vlakna. Zbog toga to duina skraenja miia zavisi od duine miinih vlakana vretenasti miii se mogu skratiti vie od perastih. Poveanje duine miinih vlakana kod vretenastih miia ne dovodi do istih efekata kao kod perastih miia, ve usled poveanja duine miia poveava i brzinu miinog skraenja, ali smanjuje miinu silu vretenastih miia.Dugaka vlakna u vretensatim miiima odgovaraju velikim brzinama miinih skraenja, pa ipak, prostorno ogranienje ljudskog tela spreava miie sa dugakim vlaknima da imaju veoma velike fizioloke preseke i iz toga mogunost ispoljavanja velikih miinih sila. Sa druge strane, miii sa velikim fiziolokim presekom mogu se smestiti u male prostore rasporeivajem miinih vlakana u perasti oblik. U svakom sluaju, perasti miii su ogranieni po pitanju brzine miinog skraenja.Uticaj arhitekture miia na mehanike osobine miia, moe se objasniti pomou uproenog mehanikog modela gde e jedan mii biti sastavljen iz dva potpuno ista miina vlakna (iste duine i irine), ali drugaije postavljenih u samom miiu (slika 1.3). Kod modela koji treba da predstavlja perasti mii vlakna e biti postavljena paralelno u odnosu na pravac miia, a kod modela vretenastog redno u odnosu na pravac pruanja miia. Obradiemo aspekte generisanja miine sile, maksimalne brzine skraenja, rada i snage miia.1. Poto sila zavisi od fiziolokog preseka, a kod prvog modela ova povrina je dva puta vea, sledi Fa=2Fb (model a razvija dva puta jau silu). 2. Poto je maksimalna brzina skraenja proporcionalna duini miia, a kod drugog modela je ova duina dva puta vea, sledi vb=2va (model b ima dva puta veu maksimalnu brzinu skraenja). 3. Rad koji mii moe da izvri jednak je proizvodu njegove sile i duine skraenja. Model a razvija dva puta veu silu, ali zato model b moe dva puta vie da se skrati, pa sledi Aa=Ab (oba modela vre jednak rad). 4

FAKULTET SPORTA I FIZIKOG VASPITANJA BIOMEHANIKA SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLE4. Snaga miia je iz definicije jednaka je proizvodu sile i brzine skraenja. Model a razvija dva puta veu silu, ali zato model b ima dve puta veu brzinu skraenja, pa sledi Pa=Pb (oba modela imaju istu snagu).

Slika 1.3 Modeli arhitekture miia sastavljenih od dva vlakna (rafirani pravougaonici): (a) paralelna i (b) redna arhitektura. Prikazan je i odnos duine ovih miia (x), njihovih izometrijskih sila (F) i maksimalnih brzina skraenja (v)Iz svega navedenog proizilazi da raspored vlakana peraste miie specijalizuje za ispoljavanje sile, ali ih ograniava po pitanju brzine. Suprotno njima, vretenasti miii imaju veu brzinu skraenja, ali ispoljavaju manju miinu silu u poreenju sa perastim miiem iste veliine. Ove strukturne karakteristike miia reaguju na poveanu ili smanjenju fiziu aktivnost tokom vremena i u skladu sa tim mogu se poboljati ili pogorati. Metode treninga koje za cilj imaju zadebljanje i skraenje miinih vlakana poveavaju izometrijske sile i sposobnost savladavanja velikih tereta, ali smanjuju snagu miia pri velikim brzinama pokreta. Suprotni efekti se dobijaju treningom koji za rezultat imaju poveanje duine i (ne uvek) smanjenje debljine miia. Dakle, promenom arhitekture miia pod uticajem treninga moe se selektivno poveavati jaina ili snaga pri brzim pokretima, ali uvek jedno na raun drugoga.2. ELASTINOST MIIA I CIKLUS IZDUENJA-SKRAENJA (SSC)Elastinost miia pomenuemo u smislu akumiliranja energije elastine deformacije, a pre toga da se upoznamo sa pojavom gde ona moda ima najvei uticaj.Mehanike karakteristike skeletnih miia imaju toliko znaajan uticaj na silu i brzinu miine kontrakcije da centralni nervni sistem ima prioritetnu strategiju delovanja miia da bi maksimizirao performanse u veini brzih kretanja. Ova strategija je od najvee koristi pri najveim naporima, ali se takoe koristi i pri submaksimalnim naporima. Veina kretanja nesvesno zapoinje ciklusom izduenje-skraenje, odnosno ekcentrine kontrakcije koja neposredno prethodi koncentrinoj, u daljem tekstu SSC (Stretch-Shortening Cycle): kretanje suprotno od eljenog smera kretanja je usporeno ekcentrinom miinom kontrakcijom iza koje momentalno sledi koncetrina kontrakcija u eljenom smeru. Ovaj skok iz ekcentrine kontrakcije rezultira u potencijalnom poveanju sile u sledujuoj koncentrinoj kontrakciji ukoliko je stanka izmeu dve miine kontrakcije minimalana. To je izuzetno bitno u treningu sile i snage u sportskim aktivnostima. U uobiajenim kretanjima miii takoe koriste SSC i tamo gde se miii izlau koncentrinom skraenju koje prati ekcentrino5

FAKULTET SPORTA I FIZIKOG VASPITANJA BIOMEHANIKA SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLEizduenje. Neki podaci nam govore da se miina vlakna mogu skratiti dok se u isto vreme cela miino-tetivna jedinica izduava. ta vie, brzina uzmaknua-trzaja tetive tokom faze skraenja moe biti takva da je brzina miinih vlakana manja nego cele miino-tetivne jedinice. Ta interakcija izmeu tetivnih struktura i miinih vlakana moe sutinski delovati na elastini i refleksni potencijal u SSC-u, bilo da doprinose tome da miina vlakna dosegnu svoju optimalnu duinu i brzinu ili ne. Dokazano je da je miina sila koncentrine kontrakcije vea kada usledi nakon submaksimalne ekcentrine kontrakcije. Poboljanje u performansama koristei SSC u sadejstvu sa koncentrinom kontrakcijom je obino izmeu 10 i 20%, ali moe biti i vee i ako su biomehaniki koreni ovog funkionalnog dobitka i dalje nejasni.Postoje etiri potencijalna razloga ispoljavanja velike miine sile u koncentrinoj faziSSC:1. kontraktilni potencijal miine sile 2. refleksni potencijal 3. akumulacija energije elastine deformacije 4. tempiranje vremena za razvoj sile 2.1. KONTRAKTILNI POTENCIJALKontraktilni potencijal miine sile je jedan od nekoliko varijacija u potencijalu miine sile zasnovane na predhodnoj miinoj akciji. Taj fenomen se naziva dogaajno-zavisna ponaanja. Akcija skraenja nastoji da poniti izlaznu silu naredne miine akcije, dok ekcentrina kontrakcija nastoji da povea koncentrinu kontrakciju koja iza nje momentalno sledi.2.2. MIOTATIKI REFLEKSM iotatiki ili refleks istezanja se sastoji iz sledeeg. Senzorni receptori u telu skeletnog miia su proprioceptori 1, a proprioreceptori vazani za duinu miia naroito su osetljivi na brza istezanja. Kada se miii veoma brzo istegnu, kao u kretanju o kome priamo, senzorni receptori miia aktiviraju refleks koji snano aktivira mii koji je istegnut. Istraivanja koja su vrena na treniranim osobama pokazala su veu miinu aktivaciju u koncentrinoj fazi SSC-a u poreenju sa ne treniranim osobama. U nedostatku preciznih vrednosti za elektromehaniku stanku (misli se na odnos sile i brzine) ostaje nejasno da li refleks istezanja doprinosi veoj miinoj sili u kasnoj ekcentrinoj fazi ili u sledujuoj koncentrinoj fazi. Doprinos refleksa istezanja u SSC-u je kontraverzan i mora se jo dosta izuavati.

1 Proprioceptori su nervni zavreci koji prenose sve informacije o lokomotornom sistemu centralnom nervnom sistemu. Proprioceptori (takoe se nazivaju i mehanoreceptori) su izvor svih propriocepcija: oseaja za poloaj i kretanje sopstvenog tela. Proprioreceptori registruju svaku promenu u fizikom pomeranju (kretanju ili poziciji) i svaku promenu tenzije, ili sile, u telu. Nalaze se na krajevima nervnih zavretaka pri zglobovima, miiima i tetivama. Proprioreceptori vezani za istezanje se nalaze u tetivama i miinim vlaknima.6

FAKULTET SPORTA I FIZIKOG VASPITANJA BIOMEHANIKA SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLE2.3. AKUMULACIJA ENERGIJE ELASTINE DEFORMACIJEAkumulacija energija elastine deformacije jedno od najkontraverznijih reenja je uloga elastine energije deponovane u ekcentrinoj fazi, koja kasnije moe biti iskoriena u koncentrinoj fazi SSC-a. Dok miina vlakna imaju svojstvo da razvijaju silu (aktivna komponenta miine sile) i da se svojom unutranjom silom odupiru brzim promenama svoje duine (viskozna komponenta), vezivno tkivo miia osim svojstva razvijanja pasivne sile kojom se opire izduivanju pri velikim duinama miia (pasivna komponenta miine sile), ima i svojstvo elastinosti. Naime, ovo tkivo nakon istezanja pod dejstvom sile, tei da povrati svoju prvobitnu duinu. Miina elastinost je vezana najee za sarkolemu (miini omota) i omota vezivnog tkiva koje okruuje miina vlakna. Elastina vlakna vezivnog tkiva izazivaju skraenja, nakon zavrene faze istezanja, dok kolagena vlakna (protein koji se nalazi u vezivnom tkivu) titi od preteranog istezanja.Po Hukovom zakonu, sila kojom se idealno elastina tela opiru deformaciji (u ovomsluaju promeni duinex) iznosi:

,(2.3.1)

gde je k koeficijent elastinosti. Posledica tog svojstva je da se deformacijom (istezanjem) miia u njemu akumulira energija elastine deformacije:, (2.3.2)

to se direktno izvodi iz Hukovog zakona. To znai da je akumulirana energija vea u koliko su koeficijent elastinosti (tj. miina krutost) i izduenje miia vei. Istraivanja su pokazala da se najvei deo energije elastine deformacije miia akumulira u tetivama. Zbog toga umesto o elastinim osobinama celog miia, moe se govoriti o elastinosti miinih tetiva i njihovom uticaju na mehanike osobine miia.

Slika 2.3.3 Ponaanje tipinih materijala prilikom naprezanja i deformacije: (a) nebioloki materijal;(b) viskozno-elastina struktura (tetiva)Dakle, ako se materijal deformie iza granice elastinosti i u tom trenutku se rastereti, taj deo deformacije koji je elastian se povrati. U svakom sluaju, jedan deo se ne vraa, jer je materijal uao u zonu plastine deformacije, to predstavlja gubitak energije ili histerezni 2

2Histerezis se javlja kada odnos ulazne i izlazne sile zavisan od ulazne sile, bilo da se ona poveava ili smanjuje. Histerezis moe biti izazvan, na primer, prisustvom deformisanih mehanikih elemenata u transduktorima, pretvaraima, sile. To je predstavljeno kao maksimalna razlika izmeu izlaznog napone iste sile, poveane ili7

FAKULTET SPORTA I FIZIKOG VASPITANJA BIOMEHANIKA SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLEkrug. Energija deformacije je lagerovana u svakom deformisanom materijalu tokom deformacije, kao na trambolini, onu, zatitnoj opremi ili lopti i sl. Neki deo te energije e se vratiti kroz energiju elastine deformacije (slika 2.3.3a svetlo oseneni deo), a neki deo e se izgubiti kao energija plastine deformacije (slika 2.3.3a tamno oseneni deo). Energija plastine deformacije je od koristi kada materijal treba da amortizuje ili absorbuje energiju, kao kod zatitne opreme. Energija elastine deformacije je korisna kad materijal treba da privremeno akumulira energiju i prosledi je dalje, kao kod odskone daske ili tramboline. Istegljivi materijali su sposobni da absorbuju mnogo vie energije pre nego li doe do njihovog kraha nego to su za to sposobni manje elastilni materijali. Gibkost je mera absorbovane energije od strane materijala, a koja je vraena nakon to je taj materijal rastereen. To je vezano za elastine i plastine osobine materijala i za njegove histerezne karakteristike.Kao to trening utie na druge mehanike osobine miia, tako on menja i miinu elastinost. Pokazalo se da trening u ekcentrinom reimu uz poveanje miinih sila, dovodi i do poveanja koeficijenta elastinosti, odnosno krutosti, miia. Oni su time, po jednaini 2.3.2, u stanju da akumuliraju vie enrgije i time poveaju efikasnost i ekonominost kretanja.Postoji veoma veliki interes u potencijalnoj energetskoj utedi i iskoriavanju deponovane elastine energije u kretanju pri izduavanju skraenju. Mora se biti mnogo oprezan pri tvrdnji da elastii mehanizmi u prouavanom ciklusu spreavaju gubitak energije ili da odravaju miinu efikasnost bolje od mehanizama za ouvanje energije.2.4. TEMPIRANJE VREMENA ZA RAZVOJ SILEJo jedan mehanizam vezan za korist SSC-a vezan je za tempiranje razvijanje sile. Ideja je ta da ako koncentrina kontrakcija moe poeti sa skoro maksimalnom silom i ako blago izuzme elastine elemente miia i tetiva, poetno ubrzanje i eventualno brzina kretanja e biti uveani.Osmonedeljni mikrociklus, sa tri asa vebanja nedeljno, pri kojem je do poveanja brzine i sile miia bilo za cilj da se doe korienjem SSC metoda, poboljao je funkcionalne sposobnosti svih tipova miinih vlakana kroz istovremeno poboljanje kako brzine miinog skraenja tako i sile. Benificije SSC-a su najvee u najenerginijim i najteim kretanjima.2.5. MIINO-TETIVNA INTERAKCIJA IUPOTREBA ELASTINE ENERGIJE U HODANJU KOD LJUDIStudija grupe autora, iz 2005, imala je za cilj da ispita kakvu ulogu ima interakcija izmeu miinih vlakana i vezivnog tkiva u skladitenju i iskoriavanju energije elastine deformacije tokom hodanja. Osam mukaraca je koraalo svojim uobiajenim nainom hoda (brzinom od 1,4 0,1 m/s) po specijalizovanom mernom instrumentu (force plate system), na duini od 10m. U laboratorijskim uslovima je

smanjenje, podeljeno sa punim opsegom izlaznog napona. To iznosu oko 0,5% odstupanja od punog izlaznog opsega ili ak i manje.8

FAKULTET SPORTA I FIZIKOG VASPITANJA BIOMEHANIKA SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLEbeleena koriena sila Ahilove tetive i u realnom vremenu je analizirana duina miinih vlakana dva miia (m. medial gastrocnemius i m. soleus). Rezultati su pokazali da se tetive oba miia lagano izduavaju tokom faze sa jednim osloncem a zatim veoma brzo povlae nazad u fazi kada se prekida kontakt sa podlogom. Promena duine miinih vlakana je pokazala razliite obrasce i amplitude izmeu ta dva miia. Miina vlakna M. medial gastrocnemius-a se isteu u poetku faze sa jednim osloncem, a zatim ostaju izometrino kontraktovana tokom kasnije faze. Suprotno njemu, miina vlakna m. soleus-a se izduuju sve do kraja cele faze sa jednim osloncem. Ti rezultati ukazuju da elastinost, u uobiajenom ljudskom hodu, nema ulogu opruge koja poskakuje, ve katapultirajue akcije. Interakcija izmeu miinih vlakana i tetiva igra vanu ulogu u procesu otputanja energije elastine deformacije, ak i ako se ova dva miia, koji su uobiajeno sinergisti, nemaju sline mehanike odgovore miinih vlakana u katapultirajuoj akciji tokom hodanja.

Slika 2.5.1.: Arhiva (n = 8) vertikalne reakcione sile oslonca desne i leve noge (Fv_R i Fv_L, posebno) i

horizontalne reakcione sile oslonca desne noge (Fh_R) (A), Sila ahilove tetive (ATF) i uglovi u zglobovima

(B), Duina miino-tetivne jedinice (MTU), miinih vlakana i tetiva (TT) [u m. medail gatrocnemius-u

(MG) (C) i u m. soleus (Sol) ( D)] i elektromigrafski obrasci za MG (E) i Sol ( F) tokom faza hodanja sa

kontaktom. Faza kontakta je podeljena u etiri faze (A).9

FAKULTET SPORTA I FIZIKOG VASPITANJA BIOMEHANIKA SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLESlika 2.5.1 nam pokazuje srednju vrednost vremenske krive tokom kontakata u hodanju gde su prikazane promene u silama reakcije podloge, uglovima u zglobovima, sili ahilove tetive, promenama duine i elektrine aktivnosti u miiima (EMG). Sila ahilove tetive pokazuje iznenadna smanjenja pri udaru pete tokom hodanja kod svih ispitanika (slika 2.5.1B). Slina smanjenja su primeena i kod duine cele miino-tetivne jedinice, miinih vlakana i tetiva tokom brze plantarne fleksije u fazi brejk 1 (slika 2.5.1). U sledujuoj fazi, brejk 2, sila vertikalne reakcije oslonca u desnoj nozi opada, ali sila ahilove tetive da se poveava posle prve pojave sile vertikalne reakcije oslonca u desnoj nozi (slika 2.5.1, A i B). Sila ahilove tetive i EMG m. medial gastrocnemius-a i m. soleus-a se poveava uz istovremeno izduavanje cele miino-tetivne jedinice, miinih vlakana i tetiva, ali za svaki mii u razliitom nivou (slike 2.5.1 i 3). Poveanje sile ahilove tetive ima svoje mesto sve do poetka faze pu 2. Nakon toga, sila ahilove tetive opada, ali mnogo kasnije nego odgovarajuoj elektromiografskoj aktivnosti oba miia (slika 2.5.1).Miino-tetivna jedinica i tetive oba miia se polako izduuju tokom faze brejk 2 i pu 1, a zatim se veoma brzo skrauju tokom faze pu 2 kod svih ispitanika (slika 2.5.1, C i D). Ipak, obrasci i amplitude promene duine miinih vlakana se razlikuju meu miiima. Miina vlakna m. medial gastrocnemius-a se izduuju tokom faze brejk 2, a zati ostaju izometrino kontraktovana tokom faue pu 1. Suprotno tome, miina vlakna m. soleus-a nastavljaju da se isteu i tokom faze pu 1. U oba sliaja, miina vlakna se skrauju pri maloj elektromiografskoj aktivnosti u fazi pu 2 (slika2.5.1).Slika (2.5.2.A) pokazuje krajnje amplitude izduenja i skraenja cele miino-tetivne jedinice, miinih vlakana i tetiva pri kontaktu desne noge tokom hodanja. Uporeujui sa m. medial gastrocnemius-om, miino-tetivna jedinica m. soleusa se izduava relativno vie. Ta razlika, ipak, nije statistiki bitna. Takoe, nema ni statistiki velike razlike ni u veliini skraenja cele miino-tetivne jedinice kod oba miia. Na nivou miinih vlakana, ne samo da su obrasci izduivanja drugaiji ve su i amplitude izduenja drugaije izmeu datih miia (slika 2.5.2.B). Izduenje miinih vlakana je vee u m. soleus-u. Suprotno tome, skraenje je vee u m. medial gastrocnemius-u. Na nivou tetiva, amplitude izduenja i skraenja ne pokazuju statistiki bitne razlike izmeu ta dva miia (slika 2.5.2.C).10

FAKULTET SPORTA I FIZIKOG VASPITANJA BIOMEHANIKA SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLE

Slika 2.5.2.: Realtivne promene izduenja i skraenja u miino-tetivnoj jedinici MTU (A), miinim vlaknima (B) i tetivama TT (C) miia m. medial gastrocnemius MG i m. soleus Sol tokom hodanja. Amplituda izduenja je raunata od najnie take take nakon brze plantarne fleksije (prikazano gore desno).ISKORIENOST ENERGIJE ELASTINE DEFORMACIJEPRI HODANJURezultati merenja duine miinih vlakana i sile ahilove tetive pokazuju da su se tetive lagano izduivale u fazi brejk 2 i pu 1, a nakon toga se brzo vratile (slika 2). Meutim, tetive se nisu ponaale u okviru obrasca opr uge pri kome tetive akumuliraju energiju u prvoj polovini koraka, a zatim je vraaju u drugoj fazi, ve su postupale po konceptu katapultarne akcije, pri kojoj se opruga rastee lagano i vraa veoma brzo. U toj akciji, izlazna sila moe biti pojaana brzim pozitivnim radom po negativnom radu tokom sporog istezanja. Katapultirajua akcija je veoma slina akciji poskakujue opruge, ipak glavna razlika je u tome da u katapultirajuoj akciji energija elastine deformacije nije obezbeena direktno iz poetnog negativnog rada. Umesto toga, ona je uglavnom obezbeena iz miine akcije.11

Slika 3.1.1: take zamora i mehanizmi

FAKULTET SPORTA I FIZIKOG VASPITANJA BIOMEHANIKA SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLE3. ZAMORIzuavanje zamora i njegov povezanost sa fizikim sposobnostima je uglavnom kompletirano. Zamor je uopteno definisan kao fiziki umor i iscrpljenost usled vrenog rada a karakteru ga smanjenje (obima, inteziteta ili oba) vrenja tog rada kao i nepravilni obrazci kretanja koji se manifestuju usled zamora pri vrenju rada koji ga je izazvao. Zvanino se zamor predstavlja kao smanjenje u produkciji sile i nemogunost u daljem odravanju inteziteta fizike aktivnosti. Veina istraivanja zamora su bila fokusirana na fizioloke i psiholoke parametre vebanja i motornog uenja.3.1. SAVREMENI FIZIOLOKI UZROCI ZAMORA

Rezultati fiziolokih istraivanja uzroka zamora do danas su veoma razliiti i kompleksni. Savremena istraivanja su generalno fokusirana na take centralnog i perifernog nervnomiinog sistema i mehanike procese (slika 3.1.1). Krah centralnog nervnog sistema, nervnih i miinih funkcija su sve verovatniji uzroci smanjenja fizike sposobnosti usled zamora.3.2. ZAMOR CENTRALNOG NERVNOG SISTEMAKrah centralnog nervnog sistema vezan za poetak zamora pri radu je vezan za senzorne signale i motoriki odgovore koji se isporuuju ka i od mozga. Ranije studije (Merton, Azmusen i Mazin) ukazuju da je mogui krah, koji spreava nastavaka rada, vie psiholoke nego fizioloke prirode. Istraivanje koje je vrio Merton (1954.) je bilo vezano za dodatnu elektrinustimulaciju tokom vebanja, tokom poveanje nivoa zamora. Smanjenje miine sile je nastavljeno, ukazujui da centralni nervni sistem nije uzroni faktor. Na suprot tome, Azmusen i Mazin (1978.) utvrdili su da kada dolazi do poveanja zamora tokom treninga snage, a u toku asa vebanja se upranjavaju i neke zabavne aktivnosti, vebai su bili u mogunosti da nastave sa radom u duem vremenskom periodu. Ovi rezultati pokazuju da centralni nervni sistem ima neki uticaj na razvoj zamora. Vilmor i Kostil (2004.) u njihovoj12

FAKULTET SPORTA I FIZIKOG VASPITANJA BIOMEHANIKA SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLEoceni istraivanja, ukazuju da poetak zamora moe bti korien i kao neki vid zatitnog mehanizama mozga i da psiholoko ohrabrivanje, bodrenje, moe preusmeriti oseaj iscrpljenosti.Uloga amino kiselina u krahu centralnog nervnog sistema je takoe izuavana vezano za oksidaciju razgranatog lanca amino kiselina (valin, leucin i izoleucin) i triptofana, koji je esencijalna amino kiselina. Suplementacijom razgranatog lanca aminokiselina je teoretski mogue podii nivo izdrljivosti. Suprotno tome, suplementacija triptofanom, koji se pretvara u serotonin 3, dovodi do poveanja zamora. Kada je u krvi visok nivo razgranatog lanca amino kiselina, teoretski, poetak zamora se odlae. Kako bilo, ako se taj odnos promeni u korist tritofana to dovodi do poveane proizvodnje serotonina, to u osnovi ubrzava pojavu zamora. Posle ovih, usledile su i studije koje su imale za cilj da dokau suprotno. Vandravel (1991.) je vrio istraivanja na vebaima sa istroenim depoima glikogena pri vebanju na bicikl ergometru do iscrpljenja. Nikakve bitne razlike nisu pronaene izmeu ispitanika koji su dodatno unosili amino kiseline razgranatog lanca i onih iz kontrolne grupe, nad kojima nije vrena suplementacija. Sigura i Ventura (1988.) su u istraivanju davali ispitanicima triptofan u dozi od 300 mg tokom perioda od 24 asa i to je rezultiralo poboljanjem vremena pri tranju na tredmilu. Suprotno tome, Njuzholm (1979./90./93.) veruje da je triptofan odgovoran za nastup zamora, a rezultati njegovih istraivanja idu tome u prilog. On veruje da, tokom dugotrajnih aktivnosti, nivo razgranatog lanca amino kiselina opada u kasnijim fazama aktivnosti, dozvoljavajui triptofanu da doe do mozga rezultirajui poveanjem nivoa serotonina, i shodno tome, ubrzanjem pojave zamora. Brauns (2002.) u njegovoj oceni uticaja amino kiselina na zamor, naglaava da su potrebna dalja istraivanja pre nego to navedene teorije mogu uzeti za konane. Savremena istraivaja su takoe vezana i za dodatni unos ugljenih hidrata koji mogu odloiti i stabilizovati pojavu zamora.3.3. ZAMOR PERIFERNOG NERVNOG SISTERMAZamor perifernog nervnog sistema je generalno vezan za nervno-miini prenos i proces smanjenja izvora energije. Prenosni zamor moe biti rezultat iscrpljenja difuzije acetilholina pri nervno-miinim voritima. Zamor, takoe, moe biti zasnovan na smanjenju nivoa prenosnog akcionog potencijala 4 kalijuma i smanjenom luenju kalcijumovih jona (slika 3.3.1). Ovi uslovljeni efekti mogu se pokazati tokom maksimalnog nivoa vebanja kada su ukljuene sve motorne jedinice 5. Elektromiogram u tim trenucima belei smanjenu nervnu aktivnost pri nervno-miinim voritima.

3 Serotonin je neurotransmiterska hemikalija, koja regulie funkcije poput fine miine kontrakcije, regulacije temperature, apetita, oseaja bola, ponaanja, arterijskog krvnog pritiska i disanja. Kada je na optimalnom nivou, daje oseaj zadovoljstva i mentalne oputenosti. Previe ili premalo seratonina dovodi do abnormalnih mentalnih stanja, poput depresije.4 Akcioni potencijal se zove elektrini impuls iz mozga kojim zapoinje proces miine kontrakcije (pokree se lanac biohemijskih reakcija koji zavrava sagorevanje adenozin-tri fosfata koji predstavlja gorivo za miinu kontrakciju).5 Motorna jedinica predstavlja sistem motorikog nerva sa sebi pripadajuim miinim vlaknima.13

Slika 3.3.1: metaboliki faktori zamoraFAKULTET SPORTA I FIZIKOG VASPITANJA BIOMEHANIKA SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLE

Pranjenje izvora energije je vezano za zahteve koje fizika aktivnost stavlja pred organizam (slika 3.1.1). Ova vrsta zamora je odreena tipom miia i kratkim maksimalnim, kao i produenim submaksimalnim radom. Brzina aktivacije brzih i sporih miinih vlakana se razlikuju. Brza miina vlakna se brzo kontraktuju, proizvode vie mlene kiseline i bre se zamaraju od sporih miinih vlakana, koja se kontraktuju sporo i proizvode manje mlene kiseline. U kratkim maksimalnim naprezanjima, brza miina vlakna preovlauju svojom aktivnou u odnosu na spora miina vlakna, ali su ipak u zajednikom delovanju sa sporim miinim vlaknima kada su sve motorne jedinice angaovane. Tada dolazi do poveanja mlene kiseline i krajnjih produkata metabolizma. Poveajne mlene kiseline je povazano sa poveanjem unutar elijske kiselosti i amonijaka, poveanjemakumulacije hidrogenskih jona i smanjenjem oslobaanja kalcijumovih jona koji nakon toga deluju na mehanizme procesa kontrakcije, uklizavanje aktina i miozina i stvaranje miine sile. To je sve praeno smanjenjem nivoa glikogena. Tokom dugotrajnog rada submaksimalnim intezitetom, vlakna sporog trzaja preovlauju. Zamor je tu vazan za smanjenje glikogena u depoima sporih miinih vlakana. Kako su nivoi glikogena iscrpljeni, brza miina vlakna su regrutovan za rad. Kada do toga doe efekti zamora, kao kod pomenutog kratkotrajnog maksimalnog rada, se uveavaju. Tu je takoe prisutno i smanjenje nivoa, adenozin-tri fosfata, kreatin fosfata, kao i nivoa glukoze.Dakle, i centralni i periferni nervni sistem mogu uticati na pojavu zamora, i tako uticati i na kratkotrajne intezivne i na dugotrajne aktivnosti kroz celokupnu miinu produkciju sile. Zamor, takoe, moe biti izazvan temperaturom koju proizvodi telo tokom aktivnosti.3.4. UTICAJ ZAMORA I TEMPERATURE MIIA NANJEGOVE MEHANIKE OSOBINEPri zamoru se smanjuje sposobnost miia da razvije silu ili izvri rad. Zbog toga su pokreti sporiji, a nekim sluajevima ne mogu ni da se izvedu. Temperatura isto tako moe negativno uticati na mehanike osobine miia.Umerena promena temperature, kao i umereni zamor na slian nain utiu na mehanike osobine miia snienje temperature i poveanje stepena zamora utiu negativno, a povienje temperature pozitivno. Ipak, dva efekta dominiraju u ovim pojavama:a) Snienje temperature i poveanje stepena zamora miia utiu na oblik njegove relacije sila-brzina. Pri tome se znatno se smanjuje maksimalna brzina skraenja miia, dok maksimalna izometrijska sila miia ostaje skoro nepromenjena. To znai da zamoreni ili ohlaeni miii vie gube snagu nego jainu. Ovo vai samo

14

FAKULTET SPORTA I FIZIKOG VASPITANJA BIOMEHANIKA SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLEza zamor umerenog inteziteta, odnosno, umereno snienje temperature. Pri radu do otkaza ili hlaenja tela za vie od nekoliko stepeni, miina sila se smanjuje u svim reimima kontrakcije, pa miii gube i jainu i snagu. Obrnuto vai za povienje temperature maksimalna brzina skraenja se poveava i mii razvija neto veu snagu, naroito pri brim pokretima.b) Snienje temperature i poveanje stepena zamora miia utiu na oblik njegove relacije sila-vreme. Ove promene produavaju prelazni reim rada miia, pa vreme aktivacije i relaksacije due traju. Za povienje temperature vai obrnuto, jer se pri njemu trajanje prelaznog reima skrauje, pri tome se znatno vie skrauje vreme relaksacije nego vreme aktivacije.

Ove dve najupadljivije promene u mehanikim osobinama miia znatno e usporiti ili ak onemoguiti brze cikline pokrete, jer reim rada u kratkim vremenskim intervalima naizmenino zahteva veliku brzinu skraenja miia i razvijanje njihovih sila, a zatim njihovu relaksaciju. Zbog toga, zamoreni ili ohlaeni miii u takvim kretanjima ne mogu da razviju dovoljne sile.Sa druge strane, umereni zamor bitno ne remeti dinamiku sporih, dugotrajnih pokreta, jer mogunost razvijanja izometrijskih miinih sila nije znatno smajenja, a trajanje takvih kretanja je dugo, pa produeno vreme aktivacije i relaksacije ne predstavlja ograniavajui faktor.3.5. ZAMOR I MOTORNO UENJEPsiholoka istraivanja su vezana za uticaj zamora na efekte uenja fizikih vetina. Uopteno, istraivanja su pokazala da dok zamor ima negativan efekat na fizike sposobnosti, funkcija motornog uenja ostaje ouvana. Rezultati istraivanja su ipak kontradiktorna. Alderman (1965.) u svom istraivanju zamora i treninga brzine i preciznosti, otkriva da zamor nema uticaja na razvoj fizikih sposobnosti. Benson (1968.) nam, ipak, kae da je povezanost uenja i zamora uslovljena prirodom postavljenih zadataka. Dok je brzina umanjena pri skokovima, preciznost je poboljana u ongliranju posle zamora izazavanog radom na bicikl ergometru. Nasuprot ovim nalazima, Pak otkriva da ekstremni umor ima negativan uticaj na motoriko uenje. Zamor izazvan radom na tredmilu usporava proces uenja na bamanovim lestvama.Bateza (1977.) i Eliota i Aklanda (1981.) su otkrili da zamor izazvan tranjem u kasnijim deonicama bio je neusaglaen sa promenom: duine i frekvencije koraka, poloajem tela i brzine.

Zamor je, takoe, vezan i za metodologiju rada. Tokom grupnog vebanja (duge i intezivne faze rada), motorno uenje trpi usled pojave zamora, a tokom vebanja u malim grupama ili individualnog vebanja (kratke i este faze rada), sposobnost motornog uenja nije umanjena. Ovo moe biti oekivano sa obzirom na koliinu i duinu trajanja intervala odmora u toku asa vebanja. Grupno voeni programi vebanja, generalno, imaju manje i krae periode odmora, suprotno koroenju veeg broja i duih vremenskih intervala perioda odmora.15

FAKULTET SPORTA I FIZIKOG VASPITANJA BIOMEHANIKA SA OSNOVAMA MOTORNE KONTROLELITERATURA Battinelli, T. (2007.), Physique, fitness, and performance, CRC Press, LLC, UK Bartlett, R. (1999.), Sports biomechanics: reducing injury and improving performance, E & FN Spon, London, UK - Bartlett, R. (2007.), Introduction to Sports Biomechanics, Routledge, Wasghinton, DC- Birch, K. (2005.), Instant Notes in Sport and Exercise Physiology, Taylor & Francis, Wasghinton, DC- Oatis, Carol A. (2008.), Kinesiology: the Mechanics and Pathomechanics of Human Movement, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, USA- Ishikawa, Masaki, Komi P. V., Grey M. J., Lepola V., and Bruggemann G-P. (2005.), Muscle-tendon interaction and elastic energy usage in human walking, J Appl Physiol 99:603608, American Physiological Society, Bethesda MD, USA

- Jari, S. (1997.), Biomehanika humane lokomocije sa biomehanikom sporta, Dosije,Beograd Knudson, D. (2007.), Fundamentals of Biomechanics, Springer, New York, USA Opavski, P. (2004.), Uvod u biomehaniku sporta, Crnogorska sportska akdemija, Podgorica http://www.holycross.edu/ (2009.) 16