Глава 5. Сила неврологии.

Я рано понял кое-что важное…

…в своей карьере инструктора и тренера: нельзя понять компоненты тренинга, увеличивающие производительность и эстетику, если вы не понимаете научных основ, стоящих за ними. Именно поэтому я из года в год занимался научными исследованиями в этой области во время получения высшего образования.

По окончании учебы, став магистром по физиологии, я продолжил свое образование на курсах неврологии, достигнув уровня дипломированного специалиста. Говоря в общем, неврология — это исследование головного мозга, спинного мозга и связанных нервных клеток или нейронов — вещей, которые управляют вашими мышцами. Эта глава объясняет, как и почему они делают это.

Обычно мы считаем свои мышцы основными составляющими в наших движениях, но, в действительности, они подобны колесам автобуса, который ведут нейроны. Прежде, чем вы выполните любое движение, в вашем мозгу собирается некий комитет, чтобы решить, сколько нейронов следует посвятить в эту задачу. Принятый заказ направляется из головного мозга вниз, в спинной мозг. Когда это послание-поезд достигает спинного мозга, моторные нейроны «выскакивают», чтобы заняться своим делом, возбуждая ваши мышцы. Ваши мускулы сокращаются, потому что моторный нейрон дал им сигнал сделать это.

Прежде, чем я объясню, как моторный нейрон приводит к сокращению мышцы, рассмотрим их отношения, как моторную единицу.

Моторный нейрон может возбудить от нескольких мышечных волокон до нескольких тысяч. Комбинацию моторного нейрона и управляемых им мышечных волокон называют моторной единицей. Наименьшие моторные единицы — самое малое количество мышечных волокон на один моторный нейрон — обычно находится в самых мелких мышцах, в то время, как самые большие моторные единицы находятся в крупных мышцах. Таким образом, мышцы вашего пальца имеют маленькие моторные единицы, а бицепс — большие.

На иллюстрации, показанной ниже, вы видите моторную единицу в гигантском увеличении. Вы заметите, что каждое мышечное волокно состоит из миофибрилл, которые, в свою очередь, состоят из еще меньших элементов: тонких и толстых протеинов (белков), называющихся актином и миозином, сократительные свойства которых складываются, и в сумме вызывают сокращение всей мышцы.

Вот как происходит этот процесс: есть небольшое пространство, которое называется нейромышечным соединением, отделяющее моторный нейрон от мышечных волокон. Когда ваш моторный нейрон активизирован, он выпускает посредник (медиатор), ацетилхолин, в это место. Ацетилхолин распространяется по нему и достигает рецепторов на мышечной мембране. Это заставляет натрий быстро проникать в мышечную мембрану, а калий — немедленно покидать ее, этот процесс называется деполяризацией.

Важно, что мышечная мембрана пересекает мышечную ткань внутри мышцы. Когда эта мембрана деполяризована, открываются каналы кальция в мышце. Так кальций проникает во внутриклеточное пространство мышцы. Кальций связывается с маленьким белком, тропонином, на актиновой нити (представьте себе тропонин контрольно-пропускным пунктом между миозиновыми и актиновыми нитями. Тропонин блокирует движение миозина и актина, когда находится в покое). Закрепление кальция заставляет тропонин перемещать миозиновые и актиновые нити. И тогда с помощью АТФ, миозиновые и актиновые нити могут натягиваться, скользя мимо друг друга. Это вызывает сокращение мышцы — удивительно сложный процесс, начинающийся с сигнала моторного нейрона. И, как я уже упоминал, сочетание моторного нейрона и возбуждаемых им волокон мышцы — это и есть моторная единица.

Моторные единицы ответственны за силу, позволяющую нам поднимать все: от тяжеленного груза до легкого карандаша. Кроме того, отдельные части вашего тела находятся в легком движении фактически в любую минуту ежедневно (даже когда вы спите ночью, ваши глазные яблоки движутся), так что вполне можно вообразить существование довольно сложных отношений между мышцами и нервами.

Однако есть ряд довольно простых принципов, применимых в силовом тренинге. Как только вы уясните их, вы поймете, почему я в этой книге ратую за одни методы и отклоняю иные, порой весьма популярные среди других тренеров.

Первым и самым важным является вовлечение моторных единиц. Чем большее число моторных единиц вовлекается в работу, тем больше производимая вами сила. Чем больше производимая сила, тем тяжелее вес вы сумеете поднять. И, чем тяжелее веса, тем большую силу и мышечную массу вы сможете выстроить.

То же самое относится к любой работе, которая требует всеобщего спринта, рывка или прыжка — чем больше моторных единиц, тем быстрее спринт, резче рывок или выше прыжок.

Ваше тело инстинктивно не бросает на выполнение задачи каждую моторную единицу лишь по вашему желанию. Обычно мы не можем вовлечь в работу все наши моторные единицы, если не сталкиваемся с ситуацией, когда стоим на краю жизни и смерти. Однако мы вполне можем обучить нашу нервную систему привлекать к работе больший процент из всех доступных моторных единиц.

Есть три основных типа моторных единиц[9] (существуют и другие подтипы, которые не стоит включать в это обсуждение: все они составляют единую целостность):

· Тип S (медленно сокращающиеся), производящие небольшое количество силы в течение длительных периодов времени;

· Тип FR (быстро сокращающиеся, стойкие к усталости) — выносливые единицы, производящие среднюю силу в течение умеренного времени;

· Тип FF (быстро сокращающиеся, быстро утомляющиеся) — моторные единицы, способные производить большую силу в краткие промежутки времени.

Каждый тип моторной единицы работает с определенными мышечными волокнами:

Тип I — наименьшие волокна мышц, которые наиболее медленно сокращаются и наиболее выносливы. Они используются для задач, которые не требуют значительных усилий. Так, если вы стоите в очереди в кинотеатр, вы используете мышечные волокна Типа I и моторные единицы типа S.

Тип IIA — мышечные волокна средних размеров, которые демонстрируют некоторую выносливость и некоторые силовые способности. Забег на 400 метров — довольно хороший пример; это быстрый темп, который, однако, может поддерживаться только в течение одной или двух минут. Вы используете комбинацию мышечных волокон Типа I и IIA, что подразумевает совместную работу моторных единиц типов S и FR.

Тип IIB/Х — эти мышечные волокна походят на некий экспериментальный реактивный истребитель, тайно испытываемый ВВС в Зоне 51 (Area 51), хотя на самом деле не слишком-то и загадочны (иногда они упоминаются в научной литературе как IIB, а порой — как NX, поэтому я объединил их оба, чтобы избежать беспорядка…или наоборот, внести некоторую сумятицу). В большинстве случаев они не задействуются атлетами среднего уровня в залах, несмотря на то, что являются самыми большими волокнами в теле, и способны на самые серьезные силовые подвиги и демонстрацию впечатляющей мощи. Вы используете волокна типа IIB/Х и моторные единицы FF, когда берете почти максимальный вес (в 3ПМ или тяжелее) или бежите 40-метровый спринт.

Я упоминал, что есть и другие гибридные моторные единицы, которые все вместе являются частью всеобщей целостности. На рисунке — целая команда волокон мышц, с наименьшими и самыми медленными волокнами слева, и наибольшими и самыми быстрыми — справа. Три главных типа выделены красным. (1).

К вопросу о размерностях.

Пока я не изучил предмет этого разговора в школе, я считал что нервы — это просто нервы. Мне казалось, что некоторые из них имеют более занятные функции, чем другие, но все они в основном имеют одинаковые размеры и форму. Позже я убедился в ошибочности своих представлений. Нервы имеют различные размеры точно так же, как и мышечные волокна. Чем больше нерв в диаметре, тем быстрее он проводит электрические импульсы, которые заставляют мышцу сокращаться.

Поэтому неудивительно было узнать, что самые большие мышечные волокна активизируются самыми большими моторными нейронами, а наименьшие моторные нейроны работают с наименьшими волокнами.

Если вы вникните в эти соотношения применительно к человеческой эволюции, то увидите глубокий смысл. Допустим, вы — доисторический человек, и вас преследует огромный хищник, нисколько не напуганный копьем в вашей руке. Вы должны оторваться от него как можно дальше, быстрее и надежнее (Не то, чтобы это было особым утешением в случае, если вы проиграете эту гонку, но ваши потомки произведут намного большее впечатление на потомков зверя, когда вместо копья у них в руках будет Springfield.30–06 «"Outrun this, you son of a…").[10] Вы имеете большие и мощные мышцы нижней части тела, которые созданы для этой цели. Эти мускулы имеют отличное распределение волокон типа IIB/Х, чтобы обеспечить взрывное начало бега. Но без моторных нейронов, которые обеспечивают работу мышц достаточно долгое время, вы — труп.

Сегодня маловероятно, что вас будет преследовать кто-то более пугающий, чем всевозможные пристающие к вам опросчики, поэтому наиболее важно работать с самыми большими вашими моторными единицами. Самые большие волокна имеют наивысшие способности к росту, но они не достигнут этого, если вы не работаете с почти максимальными весами и/или в быстром темпе. Можно сказать, что вы добьетесь их роста, используя «фактор истощения»: эти волокна устают быстрее, чем другие, уже при двух-трех повторениях с весом в 90 процентов от вашего 1ПМ — намного быстрее, чем вы можете ожидать (если вы когда-нибудь задавались вопросом, почему нельзя сделать 30 повторений с максимальным весом, то это все относится к размеру вовлеченных волокон и как быстро они утомляются).

Что же случается, когда вы не заставляете работать эти большие, мощные, но быстро утомляющиеся мышечные волокна? Вспомните время, когда вы делали много повторений с относительно легкими весами. Скорее всего, вы не получили больших размеров мышц, если так и было. Все это потому, что таково уж соотношение между производством силы и вовлечением определенных моторных единиц.

Тренинг на выносливость, включающий высокое количество повторений не требует огромного уровня силы. Ваше тело использует наименьшие моторные единицы, держа самые большие в запасе. Конечно же, маленькие мышечные волокна тоже могут расти, но далеко не так впечатляюще, как большие волокна.

Другое важное понятие, которое необходимо уяснить — это то, что мы, люди науки, называем Принципом соразмерности. Ваше тело вводит в работу все моторные единицы во всем их многообразии, от самых мельчайших до наибольших. Если задача потребует небольшой силы, то произойдет вовлечение меньших единиц без использования больших. Но тогда, когда действительно необходимо будет использование наибольших моторных единиц, то все равно вместе с ними будут работать и более меньшие. С очень небольшими исключениями, ваше тело всегда вовлекать моторные единицы в том же самом порядке, от мелких к средним, от средних — к наибольшим.[11]

Соотношения между силой, вовлечением моторных единиц и скоростью движений.

Как вы можете видеть, когда вы выполняете движения типа прыжков или подъема максимального веса, вы задействуете не только самые большие моторные единицы — вы используете их все. Таким образом, при тяжелых подъемах все моторные единицы имеют равные возможности для внесения вклада в рост силы и мышц, работают как наименьшие, так и наибольшие.

Этот рисунок иллюстрирует еще одно обстоятельство: если вы собираетесь что-то делать, то по возможности лучше это сделать быстрее, чем медленно (очевидно, что не следует использовать быстрые движения, если вы только приступаете к тренировкам или восстанавливаетесь от травмы). Медленные движения вовлекают в работу маленькие и медленные моторные единицы. Быстрые движения требуют участия больших и более быстрых моторных единиц, наряду с более маленькими и медленными.

Разумеется, имеет значение также и нагрузка. Бейсбольные мячи бросают быстро, но при таких характеристиках усилия не наступает мышечная гипертрофия. Мячик — это всего лишь мячик, круглый объект, чуть побольше яичек,[12] но не намного тяжелее их. Любой вес, меньший 50 % от вашего 1ПМ, не даст большого роста мышц, с какой бы скоростью вы не работали с ним (это вы, разумеется, поняли из Главы 2).

Заключительное примечание об упражнениях, требующих быстрых мышечных движений: они требуют и развивают обширный диапазон функциональных способностей, включая «взрывные» способности, силу, выносливость, моторную координацию и другие, которые только начинают вырисовываться в ходе неврологических исследований. Но, тем не менее, без хорошей техники усилия по большей части бесполезны. Нежелательно выполнять неправильные движения на любой скорости. Поднимайте вес быстро, управляйте эксцентрической фазой и всегда управляйте снарядом, с которым вы работаете. Если вы не сумеете, то все это будет управлять вами.

Состав исполнителей

Вы когда-нибудь задавались вопросом, как ученые определяют, какое мышечное волокно к какому типу относится? Нет? О…нет, это не нужно…не стоит говорить об этом, да? Ладно уж, но все-таки я полагаю, что это интересно, и если вы не против, то вот информация об этом.

Ученые оперируют четырьмя характеристиками для описания физиологических и биохимических свойств скелетной мышцы (скелетная мышца — материал, который вы стараетесь построить, занимаясь в зале. Есть еще два других типа: сердечная мышца, которая управляет вашим сердцем, и гладкие мышцы, обеспечивающие работоспособность и поддержку внутренних органов. Они работают независимо от того, думаете ли вы о них или нет). Окинем беглым взглядом каждое из описываемых свойств.

Скорость сокращения. Как я уже говорил в этой главе, мышечные волокна классифицируются, как «медленные» или «быстрые». «Сокращение» — слово, которое вы слышите очень часто, ведь то, что мышца действительно делает, чтобы произвести силу — сокращается или «стягивается». Таким образом, скорость, с которой может сократиться волокно — это первый путь классификации. Волокна типа IIB/Х сокращаются быстрее всех, а типа I — демонстрируют самую медленную скорость сокращений. Тип IIA сокращается со средней скоростью. Чем быстрее сокращение, тем больше проявляемая сила, поэтому волокна типа IIB/X могут произвести наибольшую силу, а тип I — наименьшую (стоит ли добавить, что тип IIA — где-то посередине?).

Окислительная емкость. Вы знаете слово «аэробный». Оно означает «с кислородом». Вероятно, вы знаете, что тренинг максимальной силы — это, главным образом, «анаэробная» деятельность, что означает, что ваши мышцы не могут использовать при этом кислород. Также вам известно, что мышечные волокна, прежде всего использующиеся в ходе аэробных упражнений, являются наименьшими, и что волокна, применяемые при работе с тяжелым весом, являются наибольшими; таким образом, можно заключить, что наименьшие волокна имеют самую большую окислительную емкость. Значит, используют львиную долю кислорода в течение упражнения.

Кислород используется крошечными клетками, митохондриями, которые находятся в клетках волокон мышц. Таким образом, если исследователь хочет узнать, какой тип волокна он видит в микроскоп, он подсчитывает количество митохондрий в пределах клетки мышечной ткани. Волокна типа I, предназначенные для длительных движений, имеют наибольшее число митохондрий, а типа IIB/X — наименьшее их количество.

Гликолитический потенциал. Противоположность «окислительной емкости» называется «гликолитическим потенциалом». Мышечные волокна полагаются на процесс гликолиза, когда не могут использовать кислород. Цель, как и в случае с кислородом, состоит в том, чтобы возобновлять АТФ как можно быстрее.

АТФ (аденозинтрифосфат) — источник энергии всех человеческих клеток, включая мышечные. Мышечные волокна не могут сохранять большую часть АТФ при тренировке, поэтому вынуждены на лету заменять его. Волокна типа I используют для воспроизводства АТФ кислород, а большие волокна используют гликолиз. Таким образом, самые большие волокна типа IIB/X имеют максимальный гликолитический потенциал даже при том, что они также и наиболее быстро утомляются.

Почему?

Самый простой ответ — потому что выдержать гликолиз вашему телу по-настоящему трудно. Возможно, при взгляде на слово, вы предположили, что оно имеет некоторое отношение к гликогену, который содержит сахар. Ваше тело использует соединение жира и сахара, когда вы используете аэробную систему энергии (как сейчас, когда вы сидите и читаете все это), но требуется огромное усилие, чтобы использовать сахар для получения энергии через гликолиз. Так что, подобно первому романтическому опыту подростка, все это заканчивается второпях.

Тяжелая цепь миозина (МНС — Myosinheavychain). Давайте начнем со слова, которое нам уже знакомо: миозин. Это один из двух типов крохотных белковых нитей, которые заставляют ваши мышцы двигаться (второй тип — актин). Тяжелые миозиновые цепи — это комбинации нитей, которые определяют скорость сокращения, силу и затрачиваемую энергию мышечных волокон.

Силовой тренинг меняет структуру МНС, а изменения структуры МНС увеличивают производительность, увеличивая скорость, с которой могут сокращаться мышцы. И, как я уже отмечал, более быстрые сокращения означают большую силу. Большая сила — это более производительные тренировки и, следовательно, большие мускулы.

Несмотря на то, что вы не задумываетесь об изменениях структуры МНС, идя в зал, это непосредственно ваша цель. И, глядя на структуру МНС волокон отдельной мышцы, исследователь может выяснить ее производительную силу, и, таким образом, определить, является ли это волокно слабым (тип I) или более мощным (тип IIB/X).

Вот удобная диаграмма для более наглядного представления: