Бег на дорожке и бег на земле. Одно и то же? Или же несравнимые вещи

В декабрьском номере журнала Sports Medicine группа нидерландских и американских учёных предложила обзор, в котором сравниваются биомеханические особенности бега на беговой дорожке и земле. Таким образом, учёные пытались ответить на ряд вопросов, например, возможно ли сравнивать показатели тестов на дорожке с реальным бегом по пересеченной местности или стадиону. Известно, что беговые дорожки в последние десятилетия стали особенно популярны как среди любителей, так и среди профессионалов. Учёные часто используют беговые дорожки для исследований физиологических процессов организма, а в последние годы тесты на беговых дорожках совмещаются с видеоанализом с целью изучения техники бега, особенностей ходьбы испытуемого и оценки обуви. Основной проблемой таких испытаний является разница в биомеханике передвижений на беговой дорожкой и на земле. Разница, по мнению учёных, заключается в том, что при беге на дорожке нужно меньше тяги, так как полотно дорожки двигает опорную ногу под туловищем, тогда как в обычном беге всё наоборот – туловище двигает опорную ногу. Более того, экспериментальные данные показали, что скорость полотна не постоянна: полотна замедляется при постановке ноги на него и ускоряется при отрыве мыска ступни. Сопротивление воздуха оказывает разное влияние на два типа бега и их биомеханику. В дополнении, такие факторы как: зрительный фокус, размеры полотна, жесткость поверхности, механические свойства модели дорожки могут оказывать эффект на биомеханические показатели бега. Возникает вопрос – можно ли в принципе сравнивать данные с беговой дорожки и данные бега на земле? Авторы включили в обзор статьи, в которых: был использован перекрестный дизайн эксперимента; бегали люди в возрасте от 18 до 65 лет; исследования были направлены на изучение биомеханических особенностей конечностей нижней части тела; скорость бега не была выше 25 км/ч.; не было бега босиком и при усталости. Авторы тщательно подошли к выбору статей для своего обзора, так что полный список критериев отбора Вам лучше почитать в оригинальной статье, раздел «Методы». В итоге, авторы включили 33 статьи в качественный анализ и 24 статьи в количественный анализ (мета-анализ). Анализ пространственно-временных параметров бега не показал различий двух типа бега относительно времени шага, длины шага и частоты шага. Тем не менее, обнаружена разница во времени контакта с поверхностью в 5 мсек. между бегом на дорожке и на земле. Однако, такая разница ничтожна. Мета-регрессионный анализ других исследований показал значительную связь между мощностью двигателя дорожки, длиной, шириной полотна и длительностью шага. Было обнаружено, что более высокая мощность двигателя связана с более длительными шагами, а более длинные и широкие полотна дорожки с короткими шагами. Авторы обзора думают, что такие выводы в отдельных исследованиях чаще всего свидетельствуют об ошибке первого типа. Их мета-регрессионный анализ не нашёл таких взаимосвязей. Анализ кинематических параметров показал, что бег на дорожке в целом идентичен бегу на земле. Кинематический анализ во фронтальной и поперечных плоскостях не выявил различий. Однако, некоторые различия в фазе постановки ноги были выявлены в сагиттальной плоскости. Так, при беге на дорожке угол между лодыжкой и ступнёй (при контакте ступни с поверхностью) примерно на 10° меньше, чем при беге на земле. В момент постановки ноги также наблюдается больший сгиб в колене (~2°) при беге на дорожке. Учёные также выявили меньший диапазон движений при сгибании колена (на 6°) при беге на дорожке, чем при беге на улице. Возможно, это связано с тем, что нога в колене при постановке ноги уже чуть более согнута на беговой дорожке. Авторы заключают, что все эти различия крайне малы. Разница в 2-4° вообще меньше, чем зачастую позволяют уловить современные методы оценки движений. Тем не менее, совместный эффект таких маленьких разниц может оказывать существенное влияние на технику бега, например, с целью компенсации разницы жесткости поверхностей. Известно, что разные беговые дорожки имеют разную жесткость, следовательно, и при интерпретации тестов и исследований на таких дорожках необходимо учитывать разницу в жесткости. Анализ кинетический параметров не показал значимых различий между двумя типами бега. Это заключение идёт вразрез с большинством заключений других исследователей. Противоречие объясняется некоторыми условиями. Во-первых, существует убеждение, что на беговой дорожке, оборудованной специальными приборами, нельзя измерить вертикальные и горизонтальные силы так же аккуратно, как на силовых платформах. Тем не менее, Willems и Gosseye недавно показали, что обе эти силы можно точно измерить с помощью датчика, встроенного под полотно дорожки. Исследования с использованием такого датчика показали снижение движущей силы при беге на дорожке. Такое снижение может быть вызвано следующими факторами: во-первых, низким сопротивлением воздуха, во-вторых, нестабильностью скорости полотна одной и той же дорожки. Оба эти фактора, по мнению авторов обзора, однако, не объясняют эффекта снижения движущей силы. Авторы полагают, что причина в недостаточном ознакомлении испытуемых с бегом на дорожке, которая ведёт к неудобствам при беге, следовательно, к разнице в восприятии бега на высокой частоте шагов и более коротким шагам в связи с этим. Более короткая длина шагов снижает силу торможения и требует меньшей движущей силы для поддержания скорости. Анализ данных электромиографических (ЭМГ) исследований оказался наиболее сложным для авторов и заключался лишь в качественной оценке источников и результатов исследований. Сложность заключается в том, что в разных исследованиях результаты миографии выражались в разных единицах измерения, с использованием разных протоколов или с оценкой лишь отдельных фаз бега. Авторы обзора заключают, что время активации мышц, деактивации мышц, время максимальной мышечной активности, а также паттерны со-сокращения разных мышц были очень схожи в беге на дорожке и на земле. Некоторые исследования указывают на более низкую мышечную активность в беге на дорожке, что может объясняться более низкой жесткостью дорожке в сравнении с уличными покрытиями. Ещё одним объяснением может быть снижение вертикального распределения центра масс. Так, снижение распределения по вертикали ведёт к меньшему ускорению в вертикальном направлении, следовательно, снижение вертикального ускорения приведёт к снижению общих вертикальных сил при одной и той же массе тела (это следует из второго закона Ньютона). Эти более низкие силы требуют меньше мышечной активации. Также примечательно, что далеко не все исследования показывают повышенную активацию мышц в области подколенного сухожилия при беге на обычной поверхности, хотя многие люди убеждены в обратном. В заключении авторы приводят картинку с краткими выводами по своей работе. С Вашего разрешения в этот раз мы не будем переводить картинку, а вставим исходную. Рисунок – саммари значительных биомеханических различий между бегом на дорожке и бегом на земельных поверхностях. Общие эффекты поверхностей выделены чёрным. Серым выделены подгрупповые (то есть отдельных поверхностей) эффекты. Амплитуда активации мышц представлена в виде качественной интерпретации, ввиду невозможности мета-анализа. ROM – степень подвижности; «стрелка вниз» - более низкое значение, «стрелка вверх» - более высокое/более длинное значение в сравнении с бегом на земельных покрытиях. Авторы также дают несколько рекомендаций, которые могут помочь снизить разницу в биомеханике бега на дорожке и на земле. Во-первых, так как разница в жесткости поверхностей влияет на бег, авторы рекомендуют использовать дорожки, которые хорошо «подражают» условиям бега на земле. Как мы уже писали, исследователям стоит учитывать параметр жёсткости дорожки в интерпретации результатов бега. Во-вторых, вариации в скорости полотна также влияют на биомеханику бега. Имеются в виду именно вариации на одной и той же дорожке. Так, при тестировании более тяжёлых испытуемых на высоких скоростях наблюдаются повышенное трение и тормозящие силы полотна, что ведёт к сильным вариациям в скорости полотна. Этот фактор также стоит учитывать исследователям. В-третьих, крайне важен этап ознакомления с бегом на дорожке. Если спортсмен бежит на дорожке впервые, то ему стоит дать порядка 8 минут на ознакомление с дорожкой. И последнее, разница в восприятии между испытуемыми также влияет на технику бега, например, известно, что большинство людей склонны воспринимать скорость бега на дорожке, как более высокую, по сравнению с бегом на земле. Оригинальная статья доступна по ссылке - https://link.springer.com/article/10.1007/s40279-019-01237-z Напоминаем, что протестироваться на лучших беговых дорожках, Вы можете в стенах нашего Центра Спортивных Технологий. Подписывайтесь на наш паблик ВК – https://vk.com/cstsk_mcs - там Вас ждёт ещё больше интересных новостей и материалов с комментариями сотрудников нашего Центра.