UNIVERZITET U BEOGRADU FAKULTET SPORTA I FIZIČKOG VASPITANJA Vladimir D. Mrdaković NEUROMEHANIČKA KONTROLA IZVOĐENJA SUBMAKSIMALNIH SKOKOVA Doktorska disertacija Beograd, 2013. UNIVERSITY OF BELGRADE FACULTY OF SPORT AND PHYSICAL EDUCATION Vladimir D. Mrdakovic NEUROMECHANICAL CONTROL OF SUBMAXIMAL JUMP PERFORMANCE Doctoral Dissertation Belgrade, 2013. Mentor: _________________________________________________________ Dr Duško Ilić, redovni profesor, Univerzitet u Beogradu, Fakultet sporta i fizičkog vaspitanja Članovi komisije: _________________________________________________________ Dr Đorđe Stefanović, redovni profesor, Univerzitet u Beogradu, Fakultet sporta i fizičkog vaspitanja _________________________________________________________ Dr Nenad Filipović, redovni profesor, Univerzitet u Kragujevcu, Fakultet inženjerskih nauka Datum odbrane doktorske disertacije: _________________________________ Izjava zahvalnosti Moj životni poziv je velikim delom obeležen odrastanjem u porodici sa ocem Draganom, majkom Persidom i bratom Aleksandrom, u kojoj je obrazovanje uvek bilo na neprikosnovenom prvom mestu, i kojoj dugujem zahvalnost za usađenu želju da svoju profesionalnu aktivnost usmerim ka nauci. Doktorsku disertaciju sam uvek sagledavao kao epilog procesa učenja i istraživanja, i nikada nije predstavljala cilj koji figurira sam za sebe. Iz ovih razloga, ovom prilikom bih želeo da navedem jedan broj ljudi koji su doprineli mom naučnom „sazrevanju“ s obzirom da ovaj proces u širem kontekstu traje veoma dugo, ali i da iskažem zahvalnost svima onima koji su najznačajnije uticali na neposrednu izradu ovog rada. ...mentoru, prof.dr Dušku Iliću, na smernicama koje su me vodile kroz proces izrade doktorske disertacije, i još važnije, koje su uticale na formiranje moje naučne misli generalno. Naposletku, zahvalan sam mu na sugestijama koje su me usmeravale kroz mnoge etape profesionalnog i privatnog života u kojima je bilo neophodno da vas neko pre svega sagleda kao čoveka. ...prof.dr Nenadu Filipoviću i prof.dr Đorđu Stefanoviću na pregledu i oceni doktorske disertacije, i na tome što su prihvatili da svojim zvanjima uveličaju značaj ovog rada. ...kolegama Radunu Vuloviću i Nemanji Pažinu na angažovanju u procesu obrade rezultata, koji su svojim softverskim rešenjima značajno ubrzali i olakšali obradu eksperimentalnih rezultata. ...mojim bivšim studentima, sada bliskim kolegama i saradnicima Milošu Uboviću, Filipu Kukiću i Aleksandru Stankoviću koji su mi vredno i odgovorno pomagali u prikupljanju podataka tokom sprovođenja eksperimenata. ...prijatelju i kolegi doc.dr Nenadu Jankoviću koji je u procesu rada bio uz mene sa svojim kritičkim i naučnim pristupom, i koji se izrazito trudio da mi obezbedi konkretnu logističku podršku. ...prof.dr Goranu Nešiću na uloženom naporu da obezbedi ispitanike za eksperimente koji su sprovedeni za potrebe ove doktorske disertacije . ...odbojkašima Partizana, Železničara, Obilića i Fakulteta sporta i fizičkog vaspitanja u Beogradu, koji su kao ispitanici savesno učestvovali u eksperimentima i time značajno doprineli ovoj disertaciji. ...Božidaru Simiću koji je izradio konstrukcije i rekvizite koji su korišćeni za potrebe eksperimentalne postavke. ...Svetozaru i Verici Nenadović koji su mi obezbedili osećaj bezbrižnosti time što su brinuli o mojoj porodici u trenucima kada ja nisam bio uz njih. Doktorsku disertaciju posvećujem svojim najvoljenijima, supruzi Bojani, sinovima Aljoši i Jakši, koji su veliki deo vremena provedenog sa mnom žrtvovali za jedan mali doprinos nauci. ______________________________________________________________________ Izrada doktorske disertacije je podržana od strane projekata Ministarstva prosvete, nauke i tehnološkog razvoja Republike Srbije:  Primena biomedicinskog inžinjeringa u pretkliničkoj i kliničkoj praksi. Evid. br. 41007 (2011–2014)  Efekti primenjene fizičke aktivnosti na lokomotorni, metabolički, psihosocijalni i vaspitni status populacije R. Srbije. Evid. br. 47015 (2011–2014) SKRAĆENICE DJ – doskok-odskok (engl. drop-jump), vertikalni sunožni skok nakon doskoka sa platforme određene visine CMJ – vertikalni sunožni skok iz uspravnog stava sa amortizacionom pripremom SJ – vertikalni sunožni skok iz počučnja bez amortizacione pripreme SSC – povratni režim mišićnog rada u vidu ciklusa izduženje-skraćenje (engl. Stretch- Shortening Cycle) CM – centar mase tela CNS – centralni nervni sistem GMP – generalizovani motorni program EMG – elektromiografija RMS – root mean square elektromiografska analiza F1 – faza preaktivacije u intervalu od -60 do 0 ms, gde vrednost 0 predstavlja trenutak kontakta stopala sa podlogom F2 – faza aktivacije u ekscentričnoj kontrakciji u intervalu od 0 do 60 ms. F3 – faza aktivacije u ranoj koncentričnoj kontrakciji u intervalu od 60 do 120 ms. F4 – faza aktivacije u kasnoj koncentričnoj kontrakciji u intervalu od 120 do 180 ms. t_pre – vremenski interval od pojave prvog elektromiografskog signala u fazi leta do trenutka kontakta stopala sa podlogom (vreme preaktivacije) t_prir – vremenski interval od trenutka kontakta stopala sa podlogom do postizanja maksimalne aktivacije EKS-1 – prva eksperimentalna postavka EKS-2 – druga eksperimentalna postavka Sol – m.soleus GastM – m.gastrocnemius medialis TA – m.tibialis anterior VL – m.vastus lateralis RF – m.rectus femoris GlutM – m.gluteus maximus BF – m.biceps femoris Neuromehanička kontrola izvođenja submaksimalnih skokova Rezime Kako se većina skokova u trenažnim i takmičarskim uslovima izvodi intenzitetom koji je manji od maksimalnog (submaksimalni), neophodno je utvrditi koje su to neuromišićne i biomehaničke varijable koje učestvuju u kontroli izvođenja skokova submaksimalnim intenzitetom. Uže definisan cilj istraživanja predstavlja ispitivanje kako se na promenu intenziteta izvođenja i intenziteta opterećenja vertikalnih sunožnih skokova prilagođavaju unapred programirane i fidbek aktivnosti centralnog nervnog sistema, kao i određene biomehaničke varijable. Za potrebe realizacije cilja istraživanja praćene su elektromiografske i biomehaničke varijable u okviru dve eksperimentalne postavke. Prva eksperimentalna postavka (EKS-1) sprovedena je sa petnaest ispitanika i odnosila se na ispitivanje kontrole izvođenja submaksimalnih vertikalnih sunožnih skokova nakon doskoka sa platforme određene visine (DJ skokovi). Druga eksperimentalna postavka (EKS-2) sprovedena je sa osam ispitanika i bila je usmerena ka ispitivanju kontrole izvođenja submaksimalnih vertikalnih skokova sa amortizacionom pripremom (CMJ skokovi). U okviru EKS-1 ispitanici su izvodili DJ skokove sa različitih visina platforme (20, 40 i 60 cm) i na različite visine odskoka (65, 80 i 95% od maksimalnog), dok su ispitanici u okviru EKS-2 izvodili CMJ skokove na različite visine odskoka (65, 80 i 95% od maksimalnog). Najbitniji rezultati i zaključci ove studije ukazuju na sledeće: (1) mehanizmi unapred programirane aktivnosti nemaju značajan uticaj na doziranje visine odskoka; (2) povećanje visine odskoka značajno utiče na povećanje aktivacije većine mišića donjih ekstremiteta tek u fazi otiskivanja od podloge, što ukazuje da mehanizmi reprogramiranja i fidbek kontrole imaju značajan uticaj na doziranje visine odskoka; (3) povećanje visine platforme je dominantan faktor koji utiče na povećanje aktivacije većine mišića donjih ekstremiteta tokom svih praćenih faza, gde je za fazu preaktivacije i fazu u kojoj se javlja prvi mišićni odgovor nakon kontakta sa podlogom nevažno kojim se intenzitetom izvodi odskok, već je isključivo bitno sa koje visine platforme se izvodi doskok; (4) ekstenzioni momenat u zglobu kuka je najvažnija biomehanička varijabla koja doprinosi uvećanju visine odskoka kod DJ i CMJ skoka. Ključne reči: elektromiografija, preaktivacija, fidbek kontrola, motorni program, krutost sistema, centar mase, momenti u zglobovima, visina odskoka, visina platforme Naučna oblast: Fizičko vaspitanje i sport Uža naučna oblast: Opšta motorika čoveka – Biomehanika i Motorna kontrola UDK broj:________________________ Neuromechanical control of submaximal jump performance Summary Since majority of jumps in trainings and competitions are performed at the lower intensity than the maximal one (submaximal intensity), it is necessary to determine what neuro-muscular and biomechanical variables are involved in the control of submaximal jumps. The purpose of this study is to investigate how preprogrammed and feedback activities, as well as certain biomechanical variables, adapt to the different jump performance and jump intensity. Two electromyographical and biomechanical variables were followed in two experimental setups. The first one (EKS- 1) was performed on fifteen subjects and it explored the control of submaximal drop jumps (DJ). The second one (EKS-2) was performed on eight subjects exploring the control of submaximal counter movement jumps (CMJ). During EKS-1, the subjects performed drop jumps from the different drop heights (20, 40, 60cm) to different jump heights (65, 80 and 95% of maximal jump height), while in EKS-2, the subjects performed CMJ jumps to different jump heights (65, 80 and 95% of maximal one). The most important results and conclusions of this study are the following: (1) The mechanisms of the preprogrammed activity do not significantly influence the jump height; (2) The increase in the jump height significantly affects increase in activation of the majority of lower extremity muscles, but not before the push of phase, which indicates that mechanisms of reprogramming and feedback control affect significantly the jump height; (3) The increase in the drop height is the dominant factor which increases EMG activity of majority of lower extremity muscles during all the phases that were followed; where the jump height have no effects on the phase of preactivation and the phase in which the first muscle response upon landing is detected, while the drop height is the only factor which affects the muscle activity during these phases; (4) Hip joint moment is the most important biomechanical variable that contributes to the increase in the jump height during DJ and CMJ. Key words: electromyography, preactivation, feedback control, motor program, stiffness, center of mass, joint moments, jump height, drop height. Scientific area: Physical Education and Sport Scientific topic: Biomechanics and Motor Control SADRŽAJ PREDGOVOR .................................................................................................................................................................................... 1 1. UVOD ............................................................................................................................................................................................ 4 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU ....................................................................................................................................... 8 2.1. Karakteristike povratnog režima rada mišića u vertikalnim sunožnim skokovima ................................................................................................... 8 2.2. Neuromišićna kontrola izvođenja vertikalnih sunožnih skokova .............................................................................................................................. 10 2.3. Spinalni mehanizmi koji učestvuju u kontroli izvođenja vertikalnih sunožnih skokova ......................................................................................... 14 2.4. Supraspinalni mehanizmi koji učestvuju u kontroli izvođenja vertikalnih sunožnih skokova ................................................................................ 18 2.5. Motorni programi u funkciji kontrole izvođenja vertikalnih sunožnih skokova ...................................................................................................... 20 2.6. Biomehanički model lokomotornog sistema pri izvođenju vertikalnih sunožnih skokova ..................................................................................... 27 2.7. Krutost sistema kao osnovna mehanička karakteristika modela ............................................................................................................................... 30 2.8. Krutost noge tokom izvođenja vertikalnih sunožnih skokova ................................................................................................................................... 32 2.9. Zglobna krutost.............................................................................................................................................................................................................. 33 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA ........................................................................................................................... 35 3.1. Uloga preaktivacije u kontroli izvođenja vertikalnih sunožnih skokova .................................................................................................................. 35 3.2. Uloga refleksa na istezanje u kontroli izvođenja vertikalnih sunožnih skokova ...................................................................................................... 36 3.3. Interakcija prediktivne i fidbek kontrole pri izvođenju vertikalnih sunožnih skokova ............................................................................................ 37 3.4. Uticaj promene visine platforme pri izvođenju doskok-odskoka na neuromišićne i biomehaničke varijable ....................................................... 42 3.5. Uticaj promene visine odskoka pri izvođenju vertikalnog sunožnog skoka na neuromišićne i biomehaničke varijable ...................................... 47 3.6. Međuzavisnost performansi kretanja i krutosti sistema .............................................................................................................................................. 56 3.7. Uticaj mehaničkih uslova izvođenja kretanja na ispoljenu krutost sistema .............................................................................................................. 61 4. PREDMET, CILJ I ZADACI ISTRAŽIVANJA ........................................................................................................................... 67 5. HIPOTEZE ISTRAŽIVANJA ...................................................................................................................................................... 68 6. METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA .......................................................................................................................................... 69 6.1. Uzorak ispitanika ........................................................................................................................................................................................................... 69 6.2. Protokol eksperimenta .................................................................................................................................................................................................. 69 6.3. Uzorak varijabli ............................................................................................................................................................................................................. 73 6.4. Aparatura za akviziciju EMG, dinamičkih i kinematičkih podataka ........................................................................................................................ 75 6.5. Statistička analiza .......................................................................................................................................................................................................... 76 7. REZULTATI ................................................................................................................................................................................ 78 7.1. Uticaj različitih visina platforme i visine odskoka pri izvođenju doskok-odskoka na elektromiografske varijable .............................................. 78 7.1.1. Intenzitet mišićne aktivacije u različitim fazama izvođenja doskok-odskoka ............................................................... 79 7.1.2. Vremenska šema prirasta mišićne aktivacije ................................................................................................................ 83 7.2. Uticaj različitih visina platforme i visine odskoka pri izvođenju doskok-odskoka na kinematičke i dinamičke varijable.................................... 86 7.3. Interakcija prediktivne i fidbek kontrole pri izvođenju submaksimalnih doskok-odskoka ................................................................................... 100 7.4. Uticaj promene visine odskoka pri izvođenju vertikalnog skoka sa amortizacionom pripremom na EMG varijable ........................................ 104 7.5. Uticaj promene visine odskoka pri izvođenju vertikalnog skoka sa amortizacionom pripremom na kinematičke i dinamičke varijable ........ 106 8. DISKUSIJA ................................................................................................................................................................................ 111 8.1. Uticaj promene visine platforme i visine odskoka pri izvođenju doskok-odskoka na elektromiografske varijable ............................................ 111 8.1.1. Intenzitet mišićne aktivacije u različitim fazama izvođenja doskok-odskoka ............................................................. 111 8.1.2. Vremenska šema prirasta mišićne aktivacije .............................................................................................................. 117 8.2. Uticaj promene visine platforme i visine odskoka pri izvođenju doskok-odskoka na kinematičke i dinamičke varijable ................................. 121 8.3. Prediktivna i fidbek kontrola izvođenja doskok-odskoka ........................................................................................................................................ 134 8.4. Kontrola izvođenja submaksimalnih vertikalnih skokova sa amortizacionom pripremom .................................................................................. 138 9. ZAKLJUČAK ............................................................................................................................................................................. 142 LITERATURA ............................................................................................................................................................................... 148 Biografija autora ............................................................................................................................................................................. 158 Izjava o autorstvu ............................................................................................................................................................................ 160 Izjava o istovetnosti štampane i elektronske verzije doktorskog rada ............................................................................................. 161 Izjava o korišćenju .......................................................................................................................................................................... 162 PREDGOVOR 1 PREDGOVOR U naučnoj javnosti je pre više od jednog veka postavljena oblast istraživanja u okviru koje se ispitivalo u kojoj meri je čovek sposoban da voljno kontroliše izvođenje određenog kretanja. Ključno pitanje odnosilo na to da li su čak i izrazito složena kretanja posledica niza refleksnih aktivnosti, ili svoje utemeljenje imaju u svesnoj i voljnoj kontroli. Filozofska rasprava održana pre desetak godina, bazirana na argumentima i rezultatima iz egzaktnih naučnih istraživanja iz područja neurofiziologije i kineziologije, nije približila ovu polemiku nekom opštem rezimeu (Prochazka et al., 2000). Nije ni bilo očekivano da neko eksplicitno uvede neke zaključke po tom osnovu, iz razloga što je kretanje jedna kompleksna i nelinearno dinamična pojava čije se upravljanje odvija na nekoliko različitih nivoa centralnog nervnog sistema u zavisnosti od zahteva i uslova u kojima se to kretanje odvija, što u krajnjoj liniji ukazuje da je neophodno da prođe mnogo vremena u akumulaciji novih eksperimentalnih rezultata koji će potvrditi neke od postavljenih teza. U prilog pomenutoj kompleksnosti problema kretanja stoji i zapis nekih autora koji su još 1884. kretanje kao specifično svojstvo razvoja čoveka kao biološke jedinke postavili na „kontinuumu između najautomatizovanije odnosno evolutivno primitivne pojave, do najmanje automatizovane odnosno evolutivno najrazvijenije pojave“ (Hughling- Jackson, 1884). U nekom najopštijem definisanju naučne oblasti ili oblasti istraživanja pod nazivom motorna kontrola ili motorno upravljanje može da stoji da je to naučna oblast koja ispituje „pokretačke sile“ koje determinišu mehanizme kojima se kontroliše kretanje. U dva najekstremnija slučaja ta „pokretačka sila“ može biti pozicionirana na krajnjim granicama ovog opisanog „kontinuuma“, gde je sa jedne strane svaki motorni odgovor predstavljen u vidu proste refleksne reakcije na određeni spoljni nadražaj, dok je sa druge strane to pojava kada se sve motorne radnje ispoljavaju na principu voljne kontrole izvođenja odslikane kroz apsolutno svesno kontrolisanje kretanja. Prvi vid neslaganja u savremenoj naučnoj polemici se pojavio kod semantičkog definisanja pojava koje su označene kao refleksne i voljne aktivnosti (Prochazka et al., 2000). Određeni autori (Prochazka, Loeb i Rothwell) u pomenutom preglednom radu fokusirali su se na mogućnost kontrole i postojanje svesnosti u izvođenju kretanja kao PREDGOVOR 2 ključnim determinantama koje razdvajaju refleksnu od voljne aktivnosti. U tom kontekstu, Prochazka i Loeb su smatrali da je voljna aktivnost ona koju ispitanik može da realizuje i napravi slobodan izbor u tome da kretanje pokrene ili zaustavi, dok refleksna aktivnost predstavlja automatizovanu aktivnost koju je nemoguće svesno potisnuti. Rothwell je smatrao da nije važno da li je to svesna ili nesvesna aktivnost, već je najbitnije da li čovek može svesno prekinuti tu aktivnost, jer ukoliko je u stanju da to izvede, onda to predstavlja voljno izvođenje kretanja. On takođe smatra da su sve aktivnosti automatizovane ili refleksne, gde se pod pojavom voljna aktivnost podrazumeva samo mera u kom stepenu se može uticati na kretanje. Nasuprot pomenutim autorima, Clarac i Wolpaw su se bazirali na hipotezi senzomotorne interakcije, gde je iz neurofiziološkog aspekta kompleksnost te interakcije ključna u definisanju razlika između refleksne i voljne kontrole. Oni su smatrali da je refleksna aktivnost prost motorni odgovor koji se zasniva na klasičnoj prostoj reakciji ulaz-izlaz (gde bi ulaz bio neki spoljni stimulus, dok bi izlaz predstavljao neki motorni odgovor), dok je voljna aktivnost takođe produkt reakcije ulaz-izlaz, ali sa značajno kompleksnijim procesima koji i dalje nisu potpuno definisani, a samim tim ni razjašnjeni (Prochazka et al., 2000). Na bazi ove rasprave, možda na prvi utisak više retoričko-semantičke nego egzaktno-neurofiziološke polemike, stoji istraživačka ideja koja za cilj ima da ispita mehanizme koji sudeluju u upravljanju složenim motornim veštinama. Definisanje stepena složenosti motorne veštine može imati nekoliko različitih pristupa koji se mogu ogledati u eksperimentalnim postavkama istraživača koji su se bavili ovom problematikom. Posmatrano iz biomehaničkog aspekta, određivanje stepena složenosti kretnog zadatka se u najčešćem broju slučajeva odnosilo na broj uključenih telesnih segmenata u izvođenje kretanja, gde samim tim sistem koji izvodi kretanje uvećava broj stepeni slobode tj. ravni kretanja u kojima sistem može da se pomera. Gledano samo na taj način moglo bi da se podrazumeva da je izvođenje volej udarca u fudbalu, ili skoka uvis kao atletske discipline izrazito složeniji kretni zadatak u poređenju sa kretanjima kao što su ustajanje sa stolice ili izvođenje vertikalnog sunožnog skoka. Međutim, složenost kretnog zadatka se mora sagledavati u kontekstu uslova u kojima se izvodi određeni kretni zadatak, gde ti uslovi mogu da podrazumevaju kontrolisanje intenziteta, brzine, vremena ili tačnosti izvođenja. Autorov pristup istraživanju je PREDGOVOR 3 upravo definisan ovom postavkom, gde se pomoću kretnog zadatka kao što je vertikalni sunožni skok, i uz njegovo izvođenje u različitim uslovima, može istraživati oblast kontrole izvođenja složenih motornih veština. Mehanički uslovi izvođenja i eksplicitne instrukcije koje se daju za određeni kretni zadatak u okviru eksperimentalne postavke su možda i ključni faktori koji će doprineti razjašnjavanju pitanja da li čovek upravlja kretanjem pomoću voljne ili refleksne mišićne aktivnosti. Ti uslovi u kontekstu vertikalnog skoka mahom podrazumevaju brzinu izvođenja skoka, intenzitet opterećenja u skoku, intenzitet izvođenja skoka itd., gde neuromišićni mehanizmi određuju na koji način će čovek ispoljiti refleksnu aktivnost, tj. da li će samo adaptirati ispoljavanje proste refleksne aktivnosti na zadate uslove izvođenja kretanja, ili će biti u mogućnosti da to kretanje svesno kontroliše na način što će biti sposoban da uvećava, održava ili senzitivno umanjuje određene nivoe mišićne aktivacije. 1. UVOD 4 1. UVOD U okviru prirodnih oblika kretanja kao što su hodanje, trčanje, skokovi i bacanja, moguće je uočiti da postoji princip po kojem se u cilju neposredne pripreme za pokret u željenom smeru uvek izvrši pokret u suprotnom smeru. Odvođenje tela ili segmenta tela u suprotnom smeru pre započinjanja kretanja u željenom smeru, omogućava mišićima agonisitima da rade u povratnom režimu mišićnog rada u vidu ciklusa izduženje-skraćenje (engl. Stretch-Shortening Cycle – SSC1). Mišićni ciklus SSC opisuje prirodan oblik mišićne aktivnosti u okviru kojeg se mišićno-tetivni kompleks izdužuje tokom ekscentrične faze, posle koje u kratkom vremenskom periodu sledi koncentrična faza u okviru koje se odvija mišićno-tetivno skraćenje. U takvim pokretima se aktivni mišić izdužuje pre skraćenja, što omogućava veće ispoljavanje sile u funkciji vremena, a samim tim i snage aktivnog mišića u poređenju sa pokretom kada mišić deluje isključivo sa skraćenjem bez prethodnog izduženja. Hill (1950) i Cavagna (1977) prvi su pokušali da razjasne pojavu u okviru kretanja lokomotornog sistema, gde se uvećava ispoljena sposobnost pokreta u jednom smeru (skraćenje), ukoliko je neposredno pre njega izvršen kratkotrajan pokret u suprotnom smeru (izduženje), a zbog različitih vidova tj. pojavnih oblika SSC u svakodnevnim prirodnim i sportskim kretnim zadacima istraživanja traju i do dan-danas. U osnovi ove pojave stoji da se u fazi ekscentrične kontrakcije, na osnovu istezanja vezivno-potpornih struktura mišićno- tetivnog kompleksa, akumulira energija elastične deformacije, a zatim ta energija i oslobađa u početnoj fazi koncentrične kontrakcije. Ova sposobnost mišića da sačuva i upotrebi energiju elastične deformacije može zavisiti od parametara izvođenja kretanja kao što su brzina istezanja, dužina mišića, nivo snage i izvršenog rada tokom ekscentrične faze, kao i vremenski interval između ekscentrične i koncentrične faze (Cavagna, 1977; Komi, 1983). 1 U međunarodnoj naučnoj literaturi je opšteprihvaćena i prepoznatljiva skraćenica SSC (engl. Stretch- Shortening Cycle) koja označava ovaj specifičan režim mišićnog rada koji se na nivou mišića ispoljava u vidu ciklusa izduženje-skraćenje, a koji na nivou pojedinačnog pokreta predstavlja povratni pokret gde se segment na početku izvođenja brzo pomeri u suprotonom smeru od smera izvođenja pokreta. Skraćenica SSC će se iz tih razloga i koristiti u daljem tekstu, bez obzira što ima anglosaksonsku jezičku osnovu. 1. UVOD 5 Veliki broj istraživanja je sproveden u cilju objašnjenja koji fiziološki mehanizmi dovode do potencijacije ispoljene performanse2 kod SSC režima mišićnog rada, gde su istraživanja sprovođena i na izolovanom uzorku mišića, kao i u okviru in vivo eksperimenata (Bosco et al., 1982a; Bosco et al., 1982b, Herzog & Leonard, 2000). Pokazano je da postoji međuzavisnost određenih svojstava modela: morfologija i struktura mišićno-tetivnog i koštano-zglobnog sistema, refleksna i voljna aktivnost mišića, kinematičke i dinamičke karakteristike kretanja, i da svi ovi parametri pokazuju međuzavisnost sa varijablama izvođenja kretanja (Latash & Zatsiorsky, 1993). Dodatne pojave, kao što su viskoznost mišića i kašnjenje mišićne refleksne aktivnosti, takođe moraju biti uzete u razmatranje. Na kompleksnost pojave ukazuje i da model lokomotornog sistema pomoću kojeg se ispituje SSC režim rada mora biti u mogućnosti da predstavi više od jednog stepena slobode u samom zglobu, kao i višestruke serijske i paralelne mišićno-tetivne komponente. Ukoliko je cilj da se nabroje promenljive koje utiču na regulaciju ili kontrolu izvođenja kretanja, nailazimo na izrazito kompleksan sistem gde je radi izvođenja nekih generalnih zaključaka o ponašanju tog sistema neophodan veliki broj eksperimentalnih rezultata dobijenih u različitim uslovima izvođenja kretanja koja u sebi sadrže povratni režim mišićnog rada. Često se eksperimentalno ispituje način kontrole kretanja sa SSC režimom koja su maksimalnog intenziteta. Čovek kako u prirodnim i svakodnevnim oblicima kretanja, tako i u trenažnim i takmičarskim uslovima, većinu motornih zadataka izvršava na različitim stepenom ispoljene performanse koji najčešće nisu maksimalnog intenziteta. Kada se određeni motorni zadatak realizuje na maksimalnom nivou, ispitanik teži da ispolji maksimalnu moguću sposobnost za date uslove. Sa druge strane, kada se od ispitanika zahteva da ispolji submaksimalnu sposobnost, ispitanik pokušava da ispolji određeni nivo sposobnosti koji je prethodno definisan, što je mnogo češći slučaj u realnim uslovima izvođenja kretanja (drugi servis u tenisu, skok šut u košarci ili dizanje lopte u odbojci). Ovakav kretni zadatak mora angažovati određene nivoe centralnog nervnog sistema (CNS) koji generišu i prosleđuju odgovarajući set kontrolisanih komandi ka svakom od mišića koji učestvuje u kretanju. U slučaju izvođenja zadatka na maksimalnom nivou taj proces može biti relativno jednostavan sa 2 Ispoljena performansa kretanja podrazumeva efikasnost ispoljavanja kretanja u odnosu na motorni zadatak, i u tom kontekstu će se u daljem tekstu ovaj termin pojavljivati. 1. UVOD 6 aspekta kontrole izvođenja, iz razloga što postoji jedinstveni set kontrolisanih komandi koje dovode do ispoljavanje maksimalne performanse. Prosleđene komande mogu biti rezultat nekog procesa učenja tokom kojeg su se kontrolisani setovi adaptirali u cilju ostvarivanja maksimalne sposobnosti. Na to ukazuje i tzv. opšta koordinaciona šema izvođenja maksimalnog vertikalnog skoka koja je veoma slična među različitim individualcima. Ovako stereotipno izvođenje maksimalnog vertikalnog skoka se izvodi sa ciljem da bude optimizovana neuromišićna kontrola kroz koju se postiže optimalno rešenje ili strategija za dostizanje maksimalnih sposobnosti. Optimalno rešenje kod maksimalnog vertikalnog skoka podrazumeva proksimalno-distalno slaganje pokreta i kao posledicu toga obezbeđivanje niza mehaničkih benefita, koji omogućavaju čoveku da maksimalno efikasno ispolji motorni zadatak. Prosleđivanje kontrolisanih komandi efektorima (mišićima) za submaksimalno izvođenje motornog zadatka (iz aspekta intenziteta) iz nekoliko razloga je mnogo kompleksnije. Na prvom mestu, moguće je sa različitim setovima kontrolisanih parametara dostići isti nivo submaksimalnih sposobnosti (npr. od 30 do 80% od maksimalnih sposobnosti). Pored toga, postoji veliki opseg različitih nivoa submaksimalnih sposobnosti, gde svaki od tih nivoa zahteva određeni niz i kombinaciju kontrolisanih komandi. Ukoliko uz sve pomenuto uključimo i različite intenzitetske uslove izvođenja kretnog zadatka (npr. brzina faze zaleta kod skoka u dalj), kontrola kretanja koja se izvode na submaksimalnim intenzitetima je značajno usložnjena. Na kraju, postoji više kriterijuma pomoću kojih čovek optimizuje koordinacionu i neuromišićnu šemu izvođenja kretanja na submaksimalnim nivoima. Za razliku od maksimalno ispoljene perfomanse kada je kriterijum mehaničke efikasnosti jedini važan za potrebe da se ispolji maksimalna sposobnost, prilikom ispoljavanja submaksimalnih performansi uvodi se i mogućnost da čovek optimizuje kretanje po kriterijumu ekonomičnosti, gde cilj izvođenja kretnog zadatka može da bude najmanji utrošak energije. Proces setovanja kontrolisanih komandi je zasnovan na generalnom upravljačkom mehanizmu, koji podrazumeva da se svi neuromehanički podsistemi međusobno koordinišu u cilju kontrolisanja određenog kretnog zadatka. Mnogi uslovi u sportskoj praksi, ali i u svakodnevnim oblicima kretanja, podrazumevaju režim mišićnog rada u vidu SSC ciklusa. U literaturi postoje podaci o tome kako čovek 1. UVOD 7 upravlja submaksimalnim pokretima u režimima mišićnog rada koji nisu tipični za izvođenje kretanja u nekim realnim uslovima (npr. vertikalni sunožni skok iz počučnja bez amortizacione pripreme) (van Zandwijk et al., 2000), ili kako se kontroliše izvođenje pokreta na nivou nekih podsistema (pojedinih zglobova) u okviru jednog ili dva stepena slobode. Iz tog razloga postoji potreba da se definišu mehanizmi neuromišićne kontrole izvođenja kretanja znatno sličnijim prirodnim i realnim kretanjima, a koja se zasnivaju na povratnim režimima mišićnog rada, i koja se izvode na submaksimalnim nivoima ispoljene performanse. Važno je pomenuti da tokom različitih mehaničkih uslova izvođenja kretanja donji ekstremiteti čoveka pokazuju karakteristike koje su slične mehaničkim karakteristikama opruga (Farley & Ferris, 1998). U takvim kretanjima noga se u prvoj polovini faze oslonca sabija i u drugoj polovini faze oslonca opruža. Kako bi se na neki način kvantifikovao odnos sile koja oprugu sabija i nivo sile koju opruga oslobađa, celokupni lokomotorni sistem se modeluje korišćenjem modela „mase i opruge“, (engl. spring-mass model), koji se u osnovi sastoji od telesne mase (centra mase lokomotornog sistema) i linearne opruge (noge) koja podupire telesnu masu i njen je sastavni deo. Najvažnije fizičko svojstvo modela mase i opruge predstavlja stepen ispoljene krutosti (engl. stiffness), tj. koliki će biti stepen sabijanja opruge tokom pojedinih kretanja usled delovanja određene spoljne sile. Još 1979. Houk je predložio, sada već široko prihvaćen koncept, da je stepen ispoljene krutosti lokomotornog sistema kontrolisan pomoću regulatornih svojstava neuromišićnog sistema u smeru da se obezbedi visok nivo ispoljene performanse ili izbegne mogućnost povrede. Prema tome, neuromišićni mehanizmi koji su uključeni u kontrolu izvođenja kretanja sa SSC mišićnim režimom submaksimalnih i maksimalnih intenziteta su blisko povezani sa regulacijom krutosti mišićno-skeletnog sistema. Može se smatrati da su neuromehanički mehanizmi regulacije izvođenja vertikalnog skoka na različitim nivoima ispoljene performanse zasnovani na poštovanju, kako principa neuromišićne kontrole, tako i na obezbeđivanju adekvatnih mehaničkih benefita interakcije lokomotornog sistema i podloge. Eksperimentalni rad u okviru ove teze je usmeren ka pokušaju da se utvrde neuromišićni mehanizmi koji regulišu krutost i koordinacione šeme lokomotornog sistema tokom izvođenja submaksimalnih vertikalnih sunožnih skokova. 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 8 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 2.1. Karakteristike povratnog režima rada mišića u vertikalnim sunožnim skokovima Smatra se da su bazična kretanja u vidu hodanja i trčanja, ali i ostale vrste složenijih kretanja, kao što su skakanja i bacanja, organizovana po principu SSC režima mišićnog rada. Pokazano je da efikasnost ispoljavanja SSC režima zavisi od adekvatnog transfera akumulirane sile u okviru preaktiviranog i izduženog mišića tokom ekscentrične faze na koncentričnu fazu koja se odvija u periodu otiskivanja (Komi, 2003). Prema tome, glavna prednost ovakvog režima mišićnog rada u poređenju sa izolovanom koncentričnom ili ekscentričnom kontrakcijom, jeste storiranje i nakon toga opuštanje elastične energije, što dovodi do uvećanja ispoljene mišićne sile u funkciji vremena ili unapređenja ekonomičnosti kretanja (Dietz et al., 1979; Voigt et al., 1998). Efikasnost ispoljavanja SSC režima zavisi od velikog broja faktora koji su neuromehaničkog karaktera i prvi u nizu, koji bi trebalo objasniti, jeste uticaj CNS-a, s obzirom da tokom celokupne faze izvođenja kretanja utiče na pojedina svojstava mišića. Prvo, mišićna aktivacija koja se javlja pre kontakta stopala sa podlogom i koja predstavlja unapred programiranu aktivnost CNS-a ima za cilj da obezbedi adekvatan nivo krutosti mišića koja bi trebalo da se ispolji u periodu realizacije odskoka. U skladu sa tim, Arampatzis et al. (2001) pokazali su da nivo krutosti noge zavisi od nivoa preaktivacije, ali ne i njenog trajanja. Drugo, refleksna aktivnost nakon kontakta sa podlogom može biti modulirana u zavisnosti od specifičnosti zadatka (Leukel et al., 2008a). Treće, unapred programirana aktivnost CNS-a, koja se ispoljava nakon kontakta stopala sa podlogom, i koja nije primarno pod uticajem refleksne aktivnosti, može biti adaptirana u zavisnosti od zadatka (npr. visina doskoka) i trenažnog statusa (Zuur et al., 2010; Taube et al., 2012b). Uvećanje ispoljene performanse kod kretanja koja u sebi sadrže režim mišićnog rada u vidu SSC, u poređenju sa izolovano koncentričnim mišićnim režimom rada, takođe je u relaciji sa storiranjem i korišćenjem energije elastične deformacije u okviru mišićno-tetivnog kompleksa (Asmussen & Bonde-Petersen, 1974; Cavagna, 1977). U ovom delu tetive imaju značajnu ulogu s obzirom da su u mogućnosti da iskoriste 90% akumulirane energije elastične deformacije (Bennet et al., 1986). Međutim, pokazano je 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 9 da energija elastične deformacije takođe može biti skladištena i u okviru miofilamentskih struktura u okviru ciklusa koji ispoljavaju poprečni mostići (Huxley & Simmons, 1971). Pored neke čiste mehaničke prednosti u okviru elastičnosti tetive i njene sposobnosti da efikasno akumulira i iskoristi energiju, smatra se i da svojstvo elastičnosti tetiva omogućava mišićnim vlaknima da ispoljavaju sile na dužinama bliskim optimalnim. In vivo merenja tokom kretanja u kojima se odvija povratni režim mišićnog rada pokazuju da mišićna vlakna mogu da rade skoro izometrijski ili čak i da se skraćuju tokom trajanja kontakta, u fazama u kojima je detektovano izduženje celog mišićno-tetivnog kompleksa (Fukunaga et al., 2002; Ishikawa & Komi, 2008). Međutim, interakcija mišićnih fascija i tetive može se razlikovati u zavisnosti od kretnog zadatka (Fukunaga et al., 2002), intenziteta (Ishikawa & Komi, 2004), trajanja kretanja (Cronin et al., 2009), kao i da se razlikuje u zavisnosti od karakteristika mišića (Ishikawa et al., 2005) i stepena starosti (Hoffren et al., 2007). U kontekstu samog izvođenja kretanja, postoji nekoliko faktora koji obezbeđuju benefite efikasnog izvođenja kretanja sa povratnim režimom mišićnog rada. Kapacitet mišića da akumulira i storira energiju elastične deformacije kod kretanja u kojima se odvija povratni režim mišićnog rada u vidu SSC ciklusa, zavisi od mišićne dužine, brzine istezanja, ispoljene sile na kraju faze istezanja, kao i vremenskog povezivanja i usaglašavanja prilikom prelaska iz ekscentrične u koncentričnu fazu (Bosco et al., 1981). Pokazano je da brzo i kratko istezanje, visok nivo sile na kraju istezanja i kratko vreme prelaska iz ekscentrične u koncentričnu kontrakciju favorizuje korišćenje elastičnih svojstava mišićno-tetivnog sistema (Bosco et al., 1982a; Bosco et al., 1982b). Komi & Bosco (1978) među prvima su pokazali da povećanje brzine i sile istezanja mišića ekstenzora, time što su ispitanici pre izvođenja vertikalnog skoka doskakali sa platforme određene visine, obezbeđuje benefite SSC režima mišićnog rada, i samim tim unapređuje visinu odskoka, dok dalje povećanje brzine i opterećenje ekstenzora iznad optimalnih vrednosti neutrališe te benefite i smanjuje nivo ispoljene performanse. Dobijene vrednosti optimalne visine platforme su zavisile od sposobnosti ispitanika i bile su u rasponu od 0,4 do 0,68 m (Komi & Bosco, 1978; Viitasalo & Bosco, 1982). Prikazani rezultati ukazuju na složenost mehanizama koji obezbeđuju efikasno ispoljavanje povratnog režima rada, gde se složenost sagledava u neophodno adekvatnoj interakciji karakteristika modela lokomotornog sistema i mehaničkih uslova 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 10 izvođenja kretanja, pa se i istraživački problemi u kontekstu ispitivanja kontrole izvođenja ovakvih oblika kretanja moraju postaviti uzimajući u obzir sve pomenute faktore. 2.2. Neuromišićna kontrola izvođenja vertikalnih sunožnih skokova Vertikalni sunožni skok se može tumačiti kao određeni kretni zadatak koji ima nekoliko modaliteta tj. načina izvođenja. U eksperimentalnim procedurama najčešće korišćeni kretni zadaci su doskok-odskoci koji predstavljaju vertikalne sunožne skokove nakon doskoka sa platforme određene visine / doskok-odskok (engl. Drop Jump – DJ), vertikalni sunožni skokovi iz uspravnog stava sa amortizacionom pripremom (engl. Counter Movement Jumps – CMJ) i vertikalni sunožni skokovi iz počučnja bez amortizacione pripreme (engl. Squat Jumps – SJ)3. U kontekstu koordinacione šeme izvođenja, zajednički sadržalac za svaki od pomenutih modaliteta vertikalnog sunožnog skoka je egzekutivna faza, koja podrazumeva simetrični bilateralni odskok, gde se projekcija centra mase pomera isključivo u vertikalnom smeru. Međutim, mehanički uslovi koji prethode ovoj fazi su različiti i oni kao takvi određuju kontrolne parametre koje sistem koristi pri izvođenju ovih kretnih zadataka. U skladu sa time intenzitet koji ekstenzorne mišićne grupe moraju da savladaju u egzekutivnoj fazi, tj. fazi otiskivanja od podloge se značajno uvećava kod DJ skokova u poređenju sa CMJ skokovima. Neuromišićna kontrola vertikalnih sunožnih skokova može biti izrazito kompleksna, u kojoj mehanizmi unapred programirane aktivnosti (engl. feedforward) i mehanizmi povratne sprege (engl. feedback) moraju biti visoko adaptabilni kako bi obezbedili stabilnost sistema pri ispoljavanju maksimalnih performansi. Interakcija pomenutih mehanizama je posebno izražena tokom izvođenja skokova gde su Ahilove tetive i patelarne tetive na nivou opterećenja koje je blizu onim intenzitetima koji dovode do povređivanja. Prema ovome, mišićna aktivacija u ovim kretanjima mora biti 3 U međunarodnoj naučnoj literaturi opšte su prihvaćeni i prepoznatljivi termini koji opisuju različite pojavne oblike vertikalnog sunožnog skoka koji se najčešće koriste u istraživačkoj praksi, pa će se iz tih razloga skraćenice koje označavaju ove skokove (DJ, CMJ i SJ) koristiti u daljem tekstu, bez obzira što imaju anglosaksonsku jezičku osnovu. 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 11 prilagođena u odnosu na specifičnost kretnog zadatka i u zavisnosti od faze izvođenja tog kretnog zadatka. Za ove svrhe, neophodna je složena interakcija višestrukog hijerarhijskog nivoa CNS-a kako bi se obezbedio adekvatan nivo mišićne aktivacije da bi se ispoljila određena performansa, a da se pritom mišićno-tetivni sistem ne uvede u zonu prenaprezanja. U mnogim svakodnevnim kretnim aktivnostima, kretanje čoveka se može opisati na osnovu interakcije sa spoljašnjim okruženjem, tj. na osnovu ispoljavanja različitih aktivnih i reaktivnih sila. Tipični primeri ovih aktivnosti su trčanje, skokovi i doskoci, gde efikasno ispoljavanje ovih kretanja zavisi od nekog ranijeg motornog učenja i sazrevanja (Payne i Isaacs, 2002), kao i od sposobnosti da se motorna akcija modifikuje u situacijama kada se pojavljuju određene prepreke i ograničenja u izvođenju tih kretanja. Lakoća sa kojom čovek prirodno realizuje takva kretanja značajno prevazilazi kompleksnost koja se ispoljava od strane neuralne kontrole. Ovo proizilazi iz činjenice da čak i kada su reaktivne sile koje deluju na sistem prosečnog intenziteta, CNS mora da prilagođava nivo mišićne aktivacije pre delovanja te sile, kao i tokom perioda kada ta sila deluje na lokomotorni sistem. Konkretno, kontrolisanje očekivanog sudara sa kontaktnom površinom uključuje prediktivne komponente u kontekstu očekivanog vremenskog tajminga i očekivanog intenziteta spoljne sile koja će delovati na sistem. Osim toga, mišićna aktivacija mora biti prilagođena sili reakcije podloge koja može biti različitih intenziteta i različite brzine prirasta sile. Kompleksnost kontrolnih mehanizama koji su uključeni u izvođenje kretanja, kao što su vertikalni sunožni skokovi, postaje uočljiva kada se uzme u obzir činjenica da je ovo kretanje moguće uspešno realizovati bez obzira na različite uslove u kojima se izvodi ovaj kretni zadatak (npr. nakon doskoka sa platforme određene visine nakon koga sledi vertikalni odskok). Pored toga, čovek poseduje sposobnost da uspešno dozira izvođenje određenog kretanja (npr. sposobnost da precizno odskače na neke unapred zadate visine koje su manje od maksimalne) i gde ovi varijabilni uslovi koji se često pojavljuju u svakodnevnoj trenažnoj praksi, ali i u svakodnevnim prirodnim oblicima kretanja, usložnjavaju objašnjenje procesa motorne kontrole koji su uključeni u izvođenje ovih kretanja. Očigledno je da ukoliko se izvodi kretanje velikog intenziteta, neusklađenost između predviđene i realno ostvarene sile reakcije podloge može dovesti do serije 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 12 povreda mišićno-tetivnog kompleksa, zglobnih i ligamentoznih struktura lokomotornog sistema (Teh et al., 2003). Takođe, preterani nivo ispoljene mišićne krutosti može imati za posledicu oštećenja mišićnog, tetivnog i zglobnog aparata. Nasuprot tome, nedovoljno ispoljena mišićna sila pre kontakta sa podlogom onemogućava adekvatno i sigurno usporenje rotacije zglobova za siguran i „mekan“ doskok, što oštećuje ritam i mogućnost uključivanja kompenzatornih aktivnosti. U dosadašnjoj literaturi podrobno je opisana pojava koja se javlja pri izvođenju vertikalnih sunožnih skokova nakon doskoka sa platforme određene visine, koja se odnosi na to da se tokom faze leta pre kontakta soptala sa podlogom pojavljuje određeni nivo mišićne aktivacije koja se naziva preaktivacija. Preaktivacija podrazumeva niz neuromišićnih aktivnosti koje se odvijaju tokom faze leta pre kontakta stopala sa podlogom, u cilju ostvarivanja adekvatne pripreme za sudar sa podlogom (Santello, 2005) (slika 1). Ova pojava mišićne aktivacije je vrlo adaptibilna na promene uslova izvođenja DJ, gde se u zavisnosti od visine platforme sa koje se doskače ili krutosti podloge na koju se doskače menja i intenzitet i vremenski obrazac preaktivacije. Nakon kontakta sa podlogom, kao posledica istezanja mišićno-tetivnog kompleksa i refleksni mehanizmi se pobuđuju i mogu imati određenu interakciju sa prethodno ispoljenom preaktivacijom za koju se pretpostavlja da je definisana unapred programiranim voljnim aktivnostima CNS-a. Zapravo, modulacija mišićne aktivacije pre kontakta stopala sa podlogom može biti u vezi sa prilagođavanjem senzitiviteta mišićnih vretena kroz koaktivacione mehanizme α-motoneurona i γ-vlakana. Na osnovu neophodnog vremenskog intervala za pojavu refleksa na istezanje, može se sagledati i značaj faze preaktivacije u izvođenju ovih kretanja. Pod pretpostavkom da je mišić u potpunosti relaksiran pre kontakta sa podlogom, pojava uvećane mišićne aktivacije pod uticajem refleksa na istezanje može da se dogodi suviše kasno gde refleksna aktivnost ne bi bila u mogućnosti da utiče na kontrolisanu rotaciju u zglobovima za potrebe amortizacije. Međutim, jasna veza odnosno funkcionalna interakcija između prediktivne (preaktivacije) i fidbek (refleksne reakcije) kontrole izvođenja ovih kretanja je u dosadašnjoj literaturi nedovoljno razjašnjenja. 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 13 Slika 1. Mišićna aktivacija pri izvođenju doskoka. Panel A prikazuje promenu EMG aktivnosti m.soleus-a i ugla u skočnom zglobu pri izvođenju doskoka sa platforme visine 0.2 m. Paneli B, C i D prikazuju tri hipotetička mehanizma modulacije vremenskog intervala i amplitude preaktivacije u zavisnosti od promene visine platforme za doskok (0.2; 0.4; 0.6 i 0.8 m). U panelu B je prikazan mehanizam po kojem je vremenski interval pojave preakivacije vremenski o u odnosu na trenutak kontakta stopala sa podlogom i ne zavisi od visine platforme sa koje se doskače. Skaliranje EMG amplitude prema visini platforme se odvija na osnovu različitog stepena prirasta aktivacije od trenutka pojave preaktivacije do trenutka kontakta stopala sa podlogom. Paneli C i D prikazuju mehanizme u kojima je početak aktivacije vremenski fiksiran u zavisnosti od trenutka napuštanja platforme za doskok, i ne zavisi od visine platforme za doskok. Za panel C, skaliranje EMG amplitude se realizuje na osnovu produžavanja vremena prirasta EMG amplitude sa povećanjem visine platforme. Mehanizam koji je prikazan u panelu D omogućava moduliranje EMG amplitude na različite visine platforme za doskok na osnovu kombinacije promena trajanja i promene stepena prirasta EMG amplitude. 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 14 2.3. Spinalni mehanizmi koji učestvuju u kontroli izvođenja vertikalnih sunožnih skokova Pojava spinalnog refleksa na istezanje tokom izvođenja vertikalnih sunožnih skokova Pri istezanju opuštenog mišića, mišićna vretena detektuju promenu u dužini mišića i utiču na izmenu frekvence pražnjenja Ia aferentnih vlakana proporcionalno brzini promene dužine mišića (Gollhofer & Rapp, 1993). Uvećanje aktivnosti Ia aferentnih vlakana utiče na depolarizaciju α-motoneurona na spinalnom nivou, što izaziva refleks na istezanje nazvan refleksni odgovor kratke latence. Ukoliko je mišić preaktiviran pre istezanja, ne pojavljuje se samo odgovor kratke latence, već je prisutan i mišićni odgovor srednje latence, kao i mišićni odgovor duge latence (Taube et al., 2012a) (slika 2). Razumno je pretpostaviti da i tokom ekscentrične faze tokom izvođenja vertikalnih sunožnih skokova postoji mogućnost da se ovaj refleksni odgovor ispolji, iz prostog razloga što je mehanizam istezanja ekstenzora tokom kontakta stopala sa podlogom sličan onom koji se ostvaruje tokom izolovane rotacije dorzalnom fleksijom u skočnom zglobu. Sa druge strane, rotacija u skočnom zglobu tokom izvođenja DJ skoka se u velikoj meri razlikuje u odnosu na izolovano pasivno istezanje plantarnih fleksora, gde se u osnovi ove razlike napominje kapacitet CNS-a koji omogućava adekvatnu predikciju kontakta stopala sa podlogom (McDonagh & Duncan, 2002), i prema tome, trenutak mišićnog istezanja. Teoretski, može se dogoditi da CNS inhibira mišićnu aktivaciju izazvanu aferentnom ekscitacijom i to tačno u periodu pojave mišićnog odgovora kratke latence. Bez obzira na postojanje ove pretpostavke, na bazi prethodnih istraživanja postoji mnogo rezultata koji podržavaju hipotezu o postojanju jednog integralnog refleksnog odgovora na istezanje mišića koje je nastalo nakon kontakta stopala sa podlogom. Opservacija ovog stava je dobijena u sledećim rezultatima: a) latenca pojave pika mišićne aktivacije nakon kontakta stopala sa podlogom odgovara latenci pika u aktivaciji kod istezanja relaksiranog mišića m.triceps sure-a (Dietz et al., 1979); b) pik u mišićnoj aktivaciji m.triceps sure-a raste sa povećanjem brzine istezanja (Komi & Gollhofer, 1997); c) maksimalna amplituda elektromiografskog signala je tri puta veća kod trčanja u poređenju sa amplitudom izmerenom u maksimalnoj voljnoj mišićnoj kontrakciji (Dietz et al., 1979); d) pik u aktivaciji u trenutku pojave refleksnog odgovora kratke latence se smanjuje ukoliko se 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 15 Ia aferentni signali parcijalno blokiraju (Dietz et al., 1979); e) vibracija Ahilove tetive koja je izazvana spoljnim mehaničkim nadražajem i koja izaziva opadanje primarne Ia aferentne aktivnosti, vodi ka značajnom smanjivanju refleksnog odgovora kratke latence tokom trčanja (Cronin et al., 2011). Slika 2. Na slici je prikazana interakcija mišićnog sistema sa spinalnim i supraspinalnim nivoima CNS-a. Uočava se da informacije koje se dobijaju iz aferentnih vlakana prvo prosleđuju na spinalni nivo gde se posredno preko interneurona i zatim α motornih neurona izaziva određeni motorni odgovor, ili se dobijene informacije prosleđuju na procesiranje ka supraspinalnim nivoima, zatim se vraćaju na spinalni nivo gde se aktiviraju α motorni neuroni koji izazivaju motorni odgovor. Najverovatnija teza koja objašnjava uzrok pojave refleksa na istezanje je ekscitacija primarnih završetaka mišićnih vretena. Međutim, postoji nedoumica u tome kako se mišićna vretena aktiviraju. Neki autori smatraju da izduživanje fascije utiče na promenu dužine mišićnih vretena, gde drugi autori smatraju da mehaničke vibracije nastale kao odgovor na kontakt stopala sa podlogom aktiviraju mišićna vretena (Cronin 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 16 et al., 2011). Takođe, neophodno je napomenuti da tokom kretanja nekoliko drugih puteva može uticati na pojavu mišićnog odgovora kratke latence, uključujući Ib aferentne puteve Goldžijevog tetivnog organa, kožne receptore, mehanoreceptore u drugim mišićima, kao i supraspinalne centre nervnog sistema (Taube et al., 2012a). Shodno tome da se pojava refleksnog odgovora kratke latence može sagledati kao integralna pojava koja sublimira aktivnost više senzornih puteva, ostavlja se otvoreno pitanje da li se uloga određenih senzornih puteva u podsticanju refleksnog odgovora menja sa promenama mehaničkih uslova u kojima se izvode kretanja. Funkcionalna uloga refleksa na istezanje Smatra se da je adekvatna regulacija krutosti mišića jedan od značajnih faktora koji određuje transfer energije akumulirane u fazi preaktiviranog i ekscentrično istegnutog mišićno-tetivnog kompleksa ka koncentričnoj fazi u periodu otiskivanja od podloge (Komi, 2003). U naučnoj literaturi je prihvaćena činjenica da postoji značajan uticaj refleksa na istezanje u prilagođavanju krutosti lokomotornog sistema. Tačnije, pretpostavlja se da uticaj refleksa na istezanje izazvan ekscentričnim istezanjem mišića ekstemzora u trenutku kontakta stopala sa podlogom izaziva uvećanje mišićne krutosti, što za posledicu ima unapređenje performanse izvođenja kretanja u poređenju sa kretanjima koja se odvijaju isključivo u koncentričnom režimu rada (Dietz et al., 1979, Voigt et al., 1998). Ovo unapređenje ispoljene sposobnosti za određeno kretanje, izazvano refleksom na istezanje, može biti i izraženije u SSC režimu mišićnog rada submaksimalnog intenziteta, s obzirom da se uočava da je refleksni odgovor izraženiji kod mišića čija je unutarnja početna mišićna krutost bila manja. Na taj način opisani refleksni mehanizam onemogućava izduživanje mišića u uslovima kada mišići nisu aktivirani ili preaktivirani na izrazito visokom, tj. maksimalnom nivou (Taube et al., 2012a). U tom pogledu se i otvaraju pitanja koja bi trebalo da daju odgovore na to da li je pojava refleksne aktivnosti određena i od strane viših centara CNS-a, i samim tim da li čovek može na jedan posredan način da kontroliše nivo ispoljene aktivacije mišića koja je pod uticajem refleksne aktivnosti. Istraživanja na životinjama su pokazala da odgovor refleksa na istezanje može uticati na to u kom stepenu će se ispoljiti pojedine mehaničke komponente mišićne sile, od situacija kada dominira viskozna komponenta, do situacija kada dominira elastičnost mišića (Lin & Rymer, 1993). Prema ovome, pretpostavlja se da refleksni odgovor ima 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 17 značajnu ulogu u preventivnom obezbeđivanju i zaštiti mišićno-tetivnog kompleksa, ali i zadržavanju svojstva elastičnosti sistema. Međutim, iako je poznato da spinalni refleks na istezanje utiče na stepen ispoljene krutosti, ostaje nerazjašnjeno pitanje kako se neuromišićni sistem prilagođava u cilju kreiranja optimalnih mehaničkih uslova za akumuliranje i korišćenje energije elastične deformacije tokom SSC aktivnosti. Aferentna transmisija signala preko Ia vlakana i mišićna aktivacija u trenutku pojave refleksnog odgovora kratke latence zavise od specifičnosti i intenziteta u okviru koga se kretni zadatak sprovodi. Bez obzira na to što rezultati istraživanja jasno ukazuju da se spinalni refleks na istezanje najbolje ispoljava kod DJ skoka sa nižih visina, i da se tokom povećanja visina platformi za DJ njegov udeo smanjuje, netačno je zaključiti da je za najbolje ispoljavanje elastične komponente mišićno-tetivnog sistema obavezna jako izražena refleksna aktivnost i da je neophodno da krutost sistema bude visoka. Kada je u pitanju povezanost ispoljene performanse kretanja sa stepenom ispoljene krutosti sistema, u tim kretanjima postoje rezultati koji su u izrazitoj suprotnosti. U prilog tome, u ranijim istraživanjima je pokazano da se sa povećanjem ispoljene performanse povećava i stepen ispoljene krutosti (Arampatzis et al., 2001), ili smanjuje (Laffaye et al., 2005; Rabita et al., 2008). Kada se analitički sagledaju kretni zadaci u okviru kojih je praćena povezanost krutosti i performanse, može se smatrati da intenzitet i vremenska ograničenja u kojima se izvode kretanja u velikoj meri definišu ovu relaciju, što samim tim značajno usložnjava tumačenje i određivanje mehanizama koji su odgovorni za unapređenje maksimalne performanse. U prilog pomenutoj kompleksnosti mogu se uvrstiti i rezultati dobijeni prilikom trčanja na 15 km/h, gde je metodom vibracije Ahilove tetive umanjen refleksni odgovor kratke latence, ali da smanjena refleksna aktivnost nije imala efekat na smanjenje krutosti skočnog zgloba (Cronin et al., 2011). Ovakvi rezultati ukazuju na verovatno pogrešno zaključivanje da u svim uslovima važi pravilo da je za maksimalnu performansu neophodan maksimalni stepen krutosti sistema (Arampatzis et al., 2001; Laffaye et al., 2005; Rabita et al., 2008), kao što je pogrešno da se apsolutno tvrdi da krutost sistema ima direktnu povezanost sa amplitudom ispoljenog spinalnog refleksa na istezanje (Cronin et al., 2011). Na osnovu pomenutog se može ukazati da prilagođavanje krutosti sistema, kao i promene refleksnog odgovora kratke latence, imaju karakteristike neke optimalne funkcije u vidu profila slova „U“, pre nego što pokazuju karakteristike neke 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 18 linearne funkcije (Taube et al., 2012a). Shodno tome, važno je postaviti ispitivanja koja će pokušati da utvrde da li postoji funkcionalna uloga refleksa na istezanje u doziranju visine odskoka, tako što će se progresivno povećavati visina odskoka u vertikalnom skoku, kojem bi morala da prethodi faza leta kako bi se obezbedilo brzo istezanje mišića ekstenzora i time se aktivirali refleksni mehanizmi. 2.4. Supraspinalni mehanizmi koji učestvuju u kontroli izvođenja vertikalnih sunožnih skokova Uloga motornog korteksa i kortikospinalnog sistema u kontroli izvođenja vertikalnih sunožnih skokova Tokom izvođenja poskoka i DJ skokova supraspinalni centri omogućavaju da se adekvatno predvidi trenutak kontakta sa podlogom, i na taj način trenutak kada će doći do mišićnog istezanja (McDonagh & Duncan, 2002). Prema tome, može se pretpostaviti da unapred programirana aktivnost supraspinalnih struktura može imati uticaja na mišićnu aktivaciju tokom svih faza izvođenja ovakvih kretanja. Prethodne studije su potvrdile da centralno programirana aktivnost ima uticaja na nivo ostvarene preaktivacije, refleksnu aktivnost, i kao posledicu toga na regulaciju krutosti mišićno- tetivnog sistema tokom izvođenja kretanja sa SSC režimom ili, na primer, klasičnih doskoka (Taube et al., 2008, Santello, 2005). Drugim rečima, supraspinalni centri ne služe samo za iniciranje kretanja kao što su DJ kretanja ili doskoci, već i jednim delom utiču na obrazac mišićne aktivacije koji nastaje nakon uspostavljanja kontakta sa podlogom, i takođe je prethodno programiran. Međutim, sam izvor i pojava mišićne aktivacije u ovim fazama izvođenja kretnog zadatka nije do kraja istražen (Taube et al., 2012a). Do sada postoji vrlo mali broj istraživanja koja su pokušala da odrede uticaj kortikospinalnih puteva na kontrolu izvođenja kretanja koja uključuju SSC mišićni režim. Transkranijalna magnetna stimulacija je tehnika koja je korišćena u ovakvim istraživanjima, i podrazumeva magnetno stimulisanje motornog akcionog potencijala tokom različitih faza izvođenja DJ skokova i poskoka (Taube et al., 2008, Zuur et al., 2010). U okviru ovih istraživanja, dobijeni rezultati pokazuju da je kortikalni uticaj mali u početnim fazama kontakta stopala sa podlogom u kojima dominira uticaj 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 19 refleksne aktivnosti, i da se aktivnost kortikoneurona pojačava u kasnijim fazama kontakta stopala sa podlogom (Taube et al., 2012a). Uloga supkortikalnih regija mozga u kontroli izvođenja vertikalnih sunožnih skokova Uloga supkortikalnih regija mozga u izvođenju kretanja sa SSC režimom nije objašnjena na osnovu eksperimentalnih rezultata, već pretežno na izvođenju zaključaka koji baziraju na nekim osnovnim funkcionalnim ulogama u kretanju čoveka koje imaju ove regije nervnog sistema. Činjenica da osobe sa oštećenim cerebelumom nisu u mogućnosti da izvedu bilo koju vrstu skoka iz razloga što nisu sposobne da održavaju kontrolu posturalnog statusa tela. U skladu sa tim, prethodna istraživanja su pokazala da je ovim oštećenjem pretežno ugrožena aktivnost koja je unapred programirana, koja je posebno značajna za izvođenje brzih i balističkih pokreta (Bastian, 2006). Kod studija koje su uključivale funkcionalnu magnetnu rezonancu tokom imaginacije (zamišljanja) skoka uvis, pokazana je najveća aktivnost u suplementarnim motornim regijama, premotornom kortekstu i cerebelumu (Olsson et al., 2008a). Takođe, kod ispitivanja efekata ideomotornog treninga u cilju unapređenja skakačkih performansi, pokazano je da su ispitanici sa uključivanjem ovog tipa treninga pokazivali značajno bolju sposobnost u poređenju sa ispitanicima koji su isključivo izvodili skakačke treninge (Olsson et al., 2008b). Prema Taube et al. (2012a) jedno od mogućih objašnjenja o uticaju ideomotornog treninga na ispoljenu sposobnost je taj da ideomotornu aktivnost i motornu akciju povezuju određene preklopljene i ukrštene veze u okviru mozga. Na taj način može se smatrati da je aktivnost cerebeluma blisko povezana sa aktivnostima mozga tokom određenog kretnog zadatka. Iako ne postoje konkretni rezultati koji ukazuju da postoji aktivnost ostalih supkortikalnih regija, kao što su bazalne ganglije ili moždano stablo, imajući u vidu njihovu funkcionalnu ulogu izgleda prosto nemoguće da ove regije nisu uključene u kontrolu izvođenja kretanja sa SSC mišićnim režimom (Taube et al., 2012a). 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 20 2.5. Motorni programi u funkciji kontrole izvođenja vertikalnih sunožnih skokova Kada razmatramo strategije kojima se mehanizmi kontrole služe kako bi efikasno izveli određeno kretanje, ali i nivoe CNS-a na kojima se ti procesi odvijaju, moramo sagledati vremenske intervale u kojima se kretanje realizuje (sporo ili brzo kretanje), stepen koordinacione i situacione složenosti (da li su kretanja višezglobna ili jednozglobna, da li se u kontekstu povratnih informacija kontrola kretanja odvija po principu otvorene ili zatvorene petlje), kao i količinu senzornih informacija koje su dostupne tokom izvođenja kretanja (otvorene i zatvorene šeme izvođenja). Kretanja koja su genetski formirana (npr. hodanje, trčanje), kao i ona koja se kroz fenotipski razvoj uče (određene sportske tehnike), su kontrolisana od strane nekoliko podsistema koji se međusobno usklađuju radi efikasnog motoričkog ispoljavanja. Kako u zavisnosti od svih pomenutih faktora postoje različiti procesi kontrole, bitno je da se struktura izvođenja pokreta dobro analitički sagleda i na osnovu toga predvidi koji bi to upravljački mehanizmi bili aktuelni. Vertikalni sunožni skokovi se mogu predstaviti kao brza i koordinaciono složena višezglobna kretanja koja se u većini svakodnevnih i sportskih aktivnosti moraju kontrolisati, tj. dozirati u ispoljavanju određenog intenziteta na nekom prethodno određenom i zadatom nivou, a koji je u najvećem broju slučajeva manji od maksimalnog (submaksimalni nivo). Treba zamisliti situacije iz svakodnevnice kada osoba naiđe na prepreku ispred sebe u vidu rupe ili bare širine pola metra i izvede maksimalni skok kako bi savladao prepreku, ili kada je košarkaš u igri sam na skok- šutu i izvede maksimalni vertikalni skok. Takve kretne aktivnosti bi po više kriterijuma bile neefikasne i neekonomične. Međutim, istraživači često pribegavaju ispitivanju upravljačkih mehanizama koji su odgovorni upravo za ispoljavanje maksimalnih performansi, dok jako mali broj rezultata postoji u domenu kontrole izvođenja kretanja koje se ispoljavaju na submaksimalnom nivou. Ispitivanje upravljačkih mehanizama za brze i višezglobne pokrete koji se izvode na submaksimalnim nivoima, jeste oblast u kojoj treba istraživati mehanizme motorne kontrole koji su karakteristični za realne trenažne i takmičarske uslove. Na taj način za većinu kretanja u sportu bi bilo moguće izdvojiti koji su to kontrolni mehanizmi potencijalno adaptabilni na trenažne aktivnosti koje unapređuju ove performanse. 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 21 Po brzini motornog odgovora skokovi predstavljaju izuzetno brzo kretanje koje se odvija u vremenskom intervalu koji je najčešće kraći od 250 ms, i u okviru kojeg je potrebno ispoljiti relativno veliki intenzitet mišićne sile ekstezora donjih ekstremiteta. Iz razloga ovako kratkog trajanja realizacije ovih kretanja i nemogućnosti da se realizuje proces kontrole zatvorene petlje (za koji je karakteristična kontinuirana kontrola pokreta koja se odvija na bazi postojanja povratne informacije od strane receptornih organa), može se smatrati da CNS kontroliše izvođenje vertikalnih sunožnih skokova na bazi motornih programa koji su formirani za ovakvu vrstu kretanja. Motorni programi su apstraktne predstave pokreta koji centralno organizuju i kontrolišu više stepeni slobode lokomotornog sistema koji su uključeni u kretanje, tako što se signali kroz aferentne i eferentne puteve transmituju kroz CNS omogućivši mu da predvidi, planira i vodi određeno kretanje (Schmidt & Lee, 2005). Postoji nekoliko očiglednih postavki koje potvrđuju tvrdnju da sistem u ovim uslovima kontroliše kretanje na bazi motornih programa. Prvo, ukoliko bi postojala kontinuirana kontrola, kao kod procesa kontrole zatvorene petlje, ovako brzo izvedeno kretanje u vidu vertikalnog skoka bi se već završilo pre nego što bi se povratna informacija vratila do nivoa procesuiranja informacije i eventualne korekcije u kretanju. EMG aktivnosti je netaknuta u periodu od 100 ms do 150 ms od trenutka delovanja nekog mehaničkog opterećenja, što podržava tezu da je ovaj deo pokreta kontrolisan od strane centralnog programa. Drugo, kretanja u vidu vertikalnih skokova su po svemu sudeći planirana iz razloga što je vreme reakcije uvećano kako se složenost samog motornog odgovora uvećava, što ukazuje na to da proces programiranja zahteva više vremena kako se kompleksnost povećava. Treće, u studijama koje su ispitivale deaferentisane životinje ukazano je da je moguće i bez povratne senzorne veze izvoditi neke oblike kretanja, implicirajući da su određeni centralni mehanizmi odgovorni za organizaciju i kontrolu kretanja (Schmidt & Lee, 2005). Ovakvi argumenti vode ka ideji da je motorni program prestrukturiran set centralnih komandi koje su u stanju da vode i kontrolišu kretanje, i to posebno ona kretanja koja su po aspektu kontrole otvorene petlje. U skladu sa tvrdnjama autora Schmidt (1976) i Brooks (1979), kretanja su sigurno struktuirana sa minimalnom ulogom senzornih informacija, osim u slučajevima kada postoji dovoljno vremena da 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 22 centralni mehanizam procesiranja informacija koji je skladišten u regijama CNS-a inicira i generiše modifikacije u kretanju. Kao što smo ranije pomenuli kontrola izvođenja umnogome zavisi od strukture kretanja. Ovakav pristup u kontekstu postojanja motornih programa koji upravljaju nekim kretanjem može biti pretpostavljen samo za određene kretne situacije, s obzirom da postoji dosta rezultata istraživanja u kojima stoji da senzorne informacije mogu biti od značaja i u kretanjima koja se izvode po principu otvorene petlje (kakvi su i skokovi). Na taj način mnogo razumniji pristup u ispitivanju i tumačenju kontrole izvođenja skokova bi bio u domenu postavljenog pitanja kako senzorni, tj. fidbek procesi (u ovom kontekstu različiti refleksni mehanizmi provocirani delovanjem podloge na stopalo pri doskoku sa platforme) interreaguju sa formiranim motornim programima u cilju doziranja intenziteta na kom se kretanje izvodi. Kada se tumači pojam motornih programa, neophodno je opisati koji su to centralni kontrolni mehanizmi odgovorni za postojanje motornih programa, gde se ti centralni kontrolni mehanizmi mogu tumačiti u kontekstu nivoa na kome se nalaze (viši ili niži centri CNS-a), kao i u kontekstu procesa koji se u okviru njih odvijaju. U eksperimentima vršenim na životinjama dobijeni rezultati ukazuju na to da je i bez uključivanja viših centara nervnog sistema moguće realizovati neke osnovne ritmične stimuluse ka fleksorima i ekstenzorima po obrascu koji je sličan bazičnim i genetski urođenim aktivnostima kao što je, na primer, hodanje. Utvrđeno je da i kičmena moždina može imati kompleksnu upravljačku ulogu i da kontroliše opisane cikluse, a da se takvi motorni obrasci mogu nazvati generatorima centralnog motornog obrasca (Schmidt & Lee, 2005). Postavlja se pitanje da li se ovakva tumačenja mogu preneti i na populaciju ljudi, pogotovu na kretanja koja se kroz neki fenotipski razvoj uče i pripadaju veštinama. Iz tog razloga, kada su u pitanju vertikalni skokovi, neophodno je da se centralni upravljački mehanizam sagleda iz konteksta formiranih motornih programa za tu klasu pokreta, uz modifikacije motornih programa u skladu sa nekim refleksnim aktivnostima koje se odvijaju kao posledica promene uslova u kojima se izvode skokovi. U najranijim tumačenjima kontrole izvođenja pokreta, kičmena moždina je smatrana kao jedna obična „trasa“ koja prosto prenosi impulse od mozga do mišića, kao i obrnuto, od mišićnih receptora ka višim centrima. S vremenom, kako se pojavio veliki 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 23 broj rezultata koji su ispitivali izolovane aktivnosti kičmene moždine (videti Schmidt & Lee, 2005), uočeno je da se kičmena moždina mora sagledavati sa značajno važnijom i kompleksnijom ulogom. Kako je pokazano da kičmena moždina sadrži generatore centralnog obrasca koji kontrolišu izvođenje hodanja i nekih drugih kretanja, još više je utemeljena tvrdnja da je kičmena moždina kompleksan organ u okviru kojeg je skladištena i strukturirana velika količina upravljačkih mehanizama CNS-a. Smatra se da je jedna od najznačajnijih uloga kičmene moždine integrisanje senzornih i motornih informacija. Ukoliko se prihvati teza da se u okviru određenih struktura CNS-a formiraju motorni programi za određenu klasu pokreta, kao što su npr. skokovi, uvodi se pitanje da li za svaku od tehnike skoka postoji po jedan motorni program, kao i da li postoji dovoljno kapaciteta u okviru CNS-a da se svi ti motorni programi skladište. Takođe, ako izdvojimo jednu tehniku skoka, npr. vertikalni sunožni skok, on može da se realizuje u veoma različitim uslovima gde bi svaki od uslova uveo neke specifičnosti kinematičkih i dinamičkih parametara vertikalnog sunožnog skoka, ali bi neka opšta koordinaciona šema izvođenja tog kretnog zadatka ostala veoma slična. Ovaj odnos između varijabilnosti i stabilnosti izvođenja tehnike je na jedinstven način opisao psiholog Frederic Bartlett, gde je opisujući svoju tehniku udarca u tenisu naveo: „Svaki put kada izvedem udarac ja zapravo nisam izveo ništa novo, ali takođe nisam ponovio nešto što sam već ranije uradio“ (Schmidt & Lee, 2005). Iz tog razloga, teza koju je postavio Smidt, (1976) da motorni programi moraju biti sagledani kao generalni, može donekle da prevaziđe ove nedostatke. Koncept generalizovanog motornog programa (GMP) jeste u tome da je motorni program za određenu klasu pokreta storiran u memoriji i da će se ovaj jedinstveni obrazac aktivnosti realizovati kada god se program izvrši. Kako bi motorni program za određeno kretanje bio realizovan, on bi morao da poseduje i određene parametre koji bi odredili na koji način bi se dati motorni program ispoljio za specifične uslove izvođenja tog kretanja. Značajni parametri motornih programa čijom se modulacijom omogućava efikasno izvršavanje određenog kretnog zadatka i čije je postojanje potvrđeno u rezultatima prethodnih istraživanja su kontrola sveukupnog trajanja pokreta i kontrola sveukupne ispoljene sile (Schmidt & Lee, 2005). 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 24 Jedna od hipoteza koja objašnjava strukturu GMP je hipoteza impulsa-vremena (engl. Impulse-timing hypotesis). Osnovna ideja ove hipoteze je da motorni program prosleđuje impulse koji uzrokuju aktivnost relevantnih mišića koji izvode dato kretanje. Ovi impulsi proizvode jedan šematski obrazac mišićnih kontrakcija koji se može registrovati pomoću EMG signala, ili na osnovu produkovane sile od strane segmenata koji realizuju pokret. Jedna od osnovnih uloga motornog programa bi bila da odredi mišićima kada da se uključe, koliku silu da ispolje, i kada da se isključe. Prema tome, po tumačenju ove hipoteze, motorni programi kontrolišu silu i vreme. Količina sile koja se produkuje je u jednom kompleksnom obliku u relaciji prema količini neurološke aktivnosti, gde je trajanje ispoljene sile kao i tajming njenog ispoljavanja određen neurološkim aktivnostima kao i vremenom njenog pojavljivanja. Kako se DJ skokovi mogu predstaviti kao jedna od vrsta vertikalnih sunožnih skokova koji se izvode na takav način da je neophodno dobro predvideti i programirati aktivnost u toku faze leta nakon napuštanja platforme, sa unapred predviđenim setom neuromišićne aktivacije koji se detektuje u fazi pre kontakta stopala sa podlogom, ovakav vid predstavke kontrole izvođenja kretanja po principu ispoljenog impulsa i vremena njegovog pojavljivanja predstavlja odgovarajuću formu za opisivanje kontrole DJ skoka. Osnovni principi ove hipoteze zasnivaju se na osnovnom principu fizike da je količina kretanja produkovana u segmentu rezultat produkovane sile kao i vremenskog perioda tokom kog ta sila deluje na segment. Ova kombinacija produkovane sile i vremena generiše određeni impuls. Prema tome, hipotezom impulsa-vremena se pretpostavlja da GMP kontroliše impulse – ispoljavanje sile određenog mišića tokom određenog vremena. Ukoliko je korektno smatrati da motorni program determiniše impulse, racionalno je pretpostaviti i da je motorni program u stanju da produkuje grupu impulsa, svakoj od mišićnih grupa uključenih u kretanja posebno, kao i u vremensko različitom intervalu, što bi rezultiralo jednim ispoljenim motornim obrascem koji bi produkovao neki sliveni oblik kretanja. Neophodno je napomenuti da se i ovako uprošćena interpretacija kontrole veličine i trajanja impulsa ne sme sagledavati kao prost model, iz razloga što nervni sistem u zavisnosti od uslova u kojima se kretanje odvija mora da procesuira jako veliki broj informacija. 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 25 Kontrola sveukupnog trajanja pokreta Pretpostavka o postojanju mehanizma kontrole sveukupnog trajanja pokreta u okviru generalizovanog motornog programa zasniva se na nepromenjenom relativnom tajmingu i redosledu impulsa koji se distribuira mišićnim efektorima, bez obzira da li se pokret izvodi sporije ili brže. Primećeno je da se, kada se određen pokret ubrza, sve faze kretanja proporcionalno skrate u odnosu na njihov relativni udeo u ukupnom trajanju pokreta (slika 3). Neke prethodne studije su pokazale da faktor učenja stabilizuje izvođenje sposobnosti tako što uvećava tačnost u relativnom tajmingu prilikom testiranja transfera i zadržavanja motornog učenja (Lai et al., 2000). Međutim, iste studije ukazuju na to da isti ovi faktori ometaju skaliranje apsolutnog trajanja pokreta. Na taj način, isti faktori koji su uticali na unapređenje usvajanja relativnog tajminga, negativno su uticali na usvajanje parametara kontrole apsolutnog trajanja pokreta, i obrnuto, i na taj način teorijski opravdavaju njihovu različitost. Slika 3. Hipotetički elektromiografski zapis za tri različita mišića pri izvođenju dva slična pokreta koja se razlikuju samo u trajanju izvođenja (a). Relativni tajming je definisan kao odnos trajanja EMG signala između različitih mišića (npr. b/c, c/d, d/a itd.). Može se uočiti da se sa povećanjem trajanja izvođenja pokreta, trajanje svih EMG signala proporcionalno povećava, tako da odnos trajanja EMG signala između dva mišića ostaje isti, iako se ukupno trajanje izvođenja pokreta promenilo (preuzeto od Schmidt & Lee, 2005). 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 26 Kontrola sveukupne ispoljene sile u pokretu Drugi mehanizam koji opravdava prisustvo GMP u kontroli izvođenja pokreta je mehanizam kontrole sveukupne sile koji se odnosi na prilagođavanje ispoljene sile od strane mišića koji su uključeni u izvođenje pokreta. Kontrola ispoljene sile je uključena sa ciljem da odredi u kom intenzitetu bi relevantni mišići trebalo da se aktiviraju kada ih pokrene motorni program. Osnova za postojanje ovog mehanizma u okviru motornog programa nalazi se u logičkoj argumentaciji, mnogo više nego što je argumentovana kroz eksperimentalne rezultate, gde je, ukoliko je cilj kretanja da se ostvari unapred određena brzina pokreta, a pritom je neophodno savladati veći intenzitet opterećenja, neophodno ispoljiti veći stepen sile (ubrzanja) za dato trajanje kako bi postigli ciljanu brzinu. Za razliku od kontrole trajanja pokreta, koja je primenljiva za skoro sve vrste pokreta, mehanizam kontrole sveukupne sile se, pre svega, odnosi na one pokrete koji zahtevaju savladavanje nešto većeg opterećenja. Međutim, ono što realni uslovi izvođenja nekog pokreta zahtevaju je u najčešćem broju slučajeva komplementarna interakcija oba mehanizma kako bi se ispoljila zadata dužina pokreta. Imajući u vidu eventualnu kompleksnost u kontrolisanju izvođenja submaksimalnih zadataka, ostavlja se nerazjašnjeno pitanje kako CNS generiše komande ka efektorima tokom upravljanja pokretima koji su submaksimalnog nivoa. Ne zvuči prihvatljivo da CNS kalkuliše odgovarajući set kontrolisanih komandi za svaki nivo sposobnosti, zato što je moguće da se više motornih zadataka inicira u istom trenutku. Takođe, ne čini se izvodljivim i mogućim da za svaki od submaksimalnih zadataka postoji determinisan set kontrolisanih komandi u vidu nekog motornog programa. Pored toga, bilo bi teško objasniti uspešnost izvođenja zadatka na nekom novom submaksimalnom nivou ispoljene performanse. Jedno od mogućih rešenja koje objašnjava mogućnost da se uspešno izvode zadaci sa različitim intenzitetom izvođenja, i zaobilazi pretpostavke da postoji storiranje beskonačno mnogo motornih programa za svaki od nivoa izvođenja motornog zadatka, jeste postojanje generalizovanog motornog programa. Kao što je ranije napomenuto, generalizovani motorni program podrazumeva postojanje obrasca, jednog obrasca motornog odgovora za određenu vrstu kretanja, čiji izlazni obrazac zavisi od podešavanja određenih parametara. 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 27 Vertikalni sunožni skokovi pripadaju vrsti brzih pokreta, u kojima je cilj brza i kratkotrajna realizacija kretanja, i zadavanje telu što veće početne brzine na početku faze leta. Iz razloga kratke egzekucije pokreta, aferentna povratna veza može imati malu ulogu u kontroli ovih kretanja. To znači da bi upravljački signali u velikoj meri trebalo da budu unapred programirani i da se iz tog razloga u velikoj meri kontrola pokreta oslanja na kapacitet skladištenja u okviru CNS-a. Na taj način može se smatrati da u planiranju ispoljavanja specifičnih modaliteta vertikalnog skoka CNS deluje na bazi motornih programa koji su formirani za određenu vrstu kretnih aktivnosti, kao što su skokovi, pretpostavljajući i predviđajući motorni obrazac koji je neophodan da se ostvari neka zadata visina odskoka (van Zandwijk et al., 2000). Imajući u vidu i činjenicu da količina ispoljene preaktivacije u skokovima modulira u zavisnosti od uslova u kojima se ta kretanja izvode, može se smatrati da je realizacija ovih kretanja u velikom delu kontrolisana od strane generalnog motornog programa, čiji se parametri relativnog tajminga i relativne uložene sile podešavaju u skladu sa uslovima u kojima se izvodi kretanje. 2.6. Biomehanički model lokomotornog sistema pri izvođenju vertikalnih sunožnih skokova Tokom različitih mehaničkih uslova izvođenja skokova ili trčanja donji ekstremiteti čoveka pokazuju karakteristike koje su slične oprugama. U takvim kretanjima noga se u prvoj polovini faze oslonca na podlogu sabija (amortizuje) i u drugoj polovini faze oslonca opruža (otiskuje). Drugim rečima, mišićno-tetivni kompleksi donjih ekstremiteta imaju određeno svojstvo da u povratnom režimu rada prvo akumuliraju, a zatim oslobađaju energiju elastične deformacije. Da bi se na neki način kvantifikovao odnos sile koja oprugu sabija i sile koju opruga oslobađa, celokupni lokomotorni sistem se svodi na model „mase i opruge“, (engl. spring-mass model), koji se u osnovi sastoji od telesne mase (centra mase lokomotornog sistema u okviru koje je sadržana njegova celokupna težina) i linearne opruge (noge) koja podupire telesnu masu i njen je sastavni deo (slika 4). 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 28 Slika 4. Modelovanje noge u vidu opruge. Φ – ugao zadnje noge (opruge) sa horizontalom, θ – ugao prednje noge (opruge) sa horizontalom; δ – stepen sabijanja opruge. Istraživači iz različitih naučnih oblasti veoma često pribegavaju modeliranju određenih pojava radi egzaktnijeg predviđanja ponašanja te pojave u različitim uslovima. Na taj način, kod ispitivanja kretanja, moguće je predvideti kako će se jedna integralna i kompleksna funkcionalna jedinica, predstavljena u vidu modela lokomotornog sistema čoveka, ponašati u zavisnosti od promena parametara koji utiču na ponašanje modela. Konstruisanje modela se zasniva na definisanju parametara jednačina koji su dobijani pomoću eksperimentalnih ispitivanja, gde se određuju međuzavisnosti određenih varijabli modela (morfologija i struktura mišićno-tetivnog i koštano-zglobnog sistema, refleksna aktivnost mišića, električna aktivacija mišića, kinematičke i dinamičke karakteristike kretanja itd.) i varijabli izvođenja kretanja. Najvažnije fizičko svojstvo modela mase i opruge predstavlja stepen ispoljene krutosti (engl. stiffness), tj. koliko će iznositi stepen sabijanja opruge tokom pojedinih kretanja usled delovanja određene spoljne sile. Istraživanja krutosti donjih ekstremiteta su postala rasprostranjena u biomehaničkoj literaturi s obzirom da su istraživači nastojali da razjasne i rastumače kompleksnost mehanike donjih ekstremiteta tokom kretanja. U samoj praksi, sportski i klinički biomehaničari su najčešće zainteresovan i za ispitivanje odnosa krutosti sistema prema ispoljavanju kretne sposobnosti i nastajanju povreda. Kako je određen stepen ispoljene krutosti sistema neophodan za ispoljavanje neke sposobnosti prilikom pokreta tako i prevelika ili premala krutost može dovesti do povreda nekih mišićno-tetivnih i zglobnih struktura. U najopštijem tumačenju, ispoljena krutost lokomotornog sistema predstavlja odnos između ostvarene sile reakcije podloge i stepena deformacije sistema. U 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 29 okvirima čovekovog lokomotornog sistema, krutost može biti opisana na nivou pojedinačnog mišićnog vlakna pa sve do modelovanja kompletnog lokomotornog sistema uprošćavajući ga na nivo mase i opruge. Smatra se da je stepen ispoljene krutosti donjih ekstremiteta lokomotornog sistema definisan pojedinačnim stepenom krutosti svakog od elemenata (mišića, tetiva, ligamenata, zglobova i kostiju). Često je sugerisano da u precizan model moraju biti uključene sve pomenute komponente koje utiču na krutost, kao i da na osnovu modela postoji mogućnost da se opišu promene mišićne sile u funkciji brzine kontrakcije (Latash & Zatsiorsky, 1993). Dodatno, viskoznost, kašnjenje mišićne refleksne aktivnosti i kontrola CNS-a moraju biti uzete u razmatranje. Rezultati pokazuju da je udeo ovih komponenti u akumuliranju i oslobađanju energije elastične deformacije direktno zavisan od mišića koji se prati i izučava, intenziteta kretanja (uložene mišićne sile) i brzine izvođenja pokreta. Konačno, model mora biti u mogućnosti da predstavi više od jednog stepena slobode u samom zglobu, kao i višestruke serijske i paralelne mišićno-tetivne komponente. Nažalost, model koji uključuje sve ove komponente koje utiču na kretanje je veoma komplikovan i postaje nepraktičan za primenu. Jedan od razloga je i taj što precizne i tačne matematičke formule i funkcije za opisivanje ponašanja pojedinih komponenti nisu do kraja razvijene i imaju delimičnu primenu. Imajući to u vidu, neophodno je napraviti mnogo pretpostavki, i moguće je da rešenje takvih jednačina bude nevalidno. Iz pomenutih razloga, istraživači često pribegavaju jednostavnijim modelima kako bi procenjivali krutost donjih ekstremiteta, pa tako kompletan lokomotorni sistem predstavljaju preko linearnog modela masa-opruga. Na ovaj način uzima se jedna integralna varijabla krutosti koja opisuje sveukupno ponašanje svih prethodno opisanih komponenti. Pored pomenutih nedostataka koje ovakav uprošćen model može imati, sa druge strane pruža mogućnost da se direktno uoči efikasnost ponašanja modela u celini. Čak i kada bi se utvrdilo ponašanje modela iz aspekta analitičkog i direktnog praćenja mišićno-tetivnog sistema tokom kretanja, ne bi se stekao uvid u efikasno ispoljavanje šeme mišićne aktivacije koja u krajnjoj liniji definiše karakteristike sudara stopala i podloge, i na taj način određuje ispoljavanje energije elastične deformacije. U istraživanjima u kojima se isprati i šema mišićne aktivacije ne može se zasigurno tvrditi da je upravo takva šema adekvatna za ispoljavanje maksimalnih sposobnosti. U 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 30 ovakvom slučaju ono što je jedino validno i direktno opisuje sposobnost kretanja je integralno ponašanje modela. 2.7. Krutost sistema kao osnovna mehanička karakteristika modela Krutost kao pojava ima svoje poreklo u klasičnoj fizici, pojednostavljeno opisana Hukovim zakonom. Objekti i predmeti koji mogu da se podvrgnu ovom zakonu su tela koja akumuliraju, relativno dugo zadržavaju i nakon toga oslobađaju energiju elastične deformacije. Hukov zakon je definisan kao F(y) = kx, gde je F sila neophodna da se deformiše materijal i koja je u relaciji sa konstantnom proporcionalnosti – k i stepenom deformiteta materijala – x, koja obezbeđuje da se određena struktura nakon delovanja sile vrati u isti oblik. Konstanta proporcionalnosti se odnosi na konstantu krutosti sistema jedne opruge i opisuje krutost jednog idealnog sistema mase i opruge. Drugim rečima, stepen deformacije opruge jednak je sili koja je na oprugu delovala (slika 5). Slika 5. Idealan model mase i opruge: a) prikaz idealne opruge koja se koristi za kalkulaciju vertikalne krutosti kada je noga orijentisana vertikalno; b) konstanta proporcionalnost modela mase i opruge. Prema modelu idealna opruga je bez mase, ima jedan pravac deformacije i ima krutost koja je nezavisna od vremena, dužine ili brzine. Dodatna pretpostavka za idealnu oprugu je da je masa sistema koncentrisana i locirana na kraju opruge. Krutost opruge tj. krutost noge može biti definisana na nekoliko različitih načina i sa različitim stepenom analitičnosti. Prvo, krutost noge bi trebalo da se prihvati 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 31 kao analitički mehanički koncept, i kalkuliše se na osnovu sume krutosti svih zglobova. Ovakav metod omogućava procenu pojedinačnog ponašanja zglobova (Farley & Morgenroth, 1999). Sa druge strane, krutost noge može bit procenjena kao generalni mehanički koncept, i koji se izračunava kao odnos maksimalne vertikalne sile reakcije podloge i stepena deformacije sistema (Mcmahon & Cheng, 1990). U skladu sa analizom koja se primenjuje, postoji nekoliko načina za izračunavanje stepena krutosti donjih ekstremiteta, uključujući vertikalnu krutost, krutost noge i zglobnu (torzionu) krutost. Tabela 1. Prikaz različitih metoda za izračunavanje vertikalne krutosti, krutosti noge i zglobne krutosti. Jednačina Reference VERTIKALNA KRUTOST (Kvert) Kvert = Fmax/Δy (1) gde je Fmax = maksimalna vertikalna sila; Δy = maksimalno vertikalno pomeranje centra mase McMahon & Cheng (1990) Kvert =m(2π/P)2 (2) gde je m = masa tela; P = vremenski period vertikalne vibracije Cavagna et al. (1988) Kvert = mω02 (3) gde je m = masa tela; ω0 = prirodna frekvenca oscilacije McMahon et al. (1987) KRUTOST NOGE (Kn) Kn = Fmax/ΔL i(4) gde je Fmax = maksimalna vertikalna sila; ΔL = promene u dužini noge po vertikalnoj osi; (ΔL = Δy + L0(1- cosθ) i θ = sin-1(utc/2L0)); Δy = maksimalni pomeraj centra mase; L0 = dužina noge u stojećem stavu (rastojanje velikog trohantera do poda); θ = polovina ugla tokom premeštanja centra mase; u = horizontalna brzina; tc = vreme kontakta McMahon & Cheng (1990) ZGLOBNA (TORZIONA) KRUTOST (Kzgl) Kzgl = ΔM/Δθ (5) gde je ΔM = promena u zglobnom momentu; Δθ = promena u zglobnom uglu. Farley et al. (1998) Kzgl = 2W/ Δθ (6) gde je W = negativni mehanički rad u zglobu; Δθ = promena u zglobnom uglu Arampatzis et al. (1999) 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 32 2.8. Krutost noge tokom izvođenja vertikalnih sunožnih skokova Vertikalna krutost se često koristi da opiše linearno kretanje koje se odvija u vertikalnom pravcu kao što su poskoci i skokovi. Postoje tri metode koje se najčešće koriste za izračunavanje vertikalne krutosti. U prvoj i najjednostavnijoj metodi, maksimalna sila reakcije podloge se deli sa maksimalnim vertikalnim pomeranjem centra mase za vreme kontakta stopala sa podlogom (tabela 1, jednačina 1). Vertikalno pomeranje centra mase za vreme kontakta je izvedeno iz dvostrukog integrala krive vertikalne sile, kao što je opisao Cavagna (1975). Ovakav metod izračunavanja polazi od pretpostavke da je vertikalna pozicija centra mase u trenutku kontakta stopala sa podlogom slična poziciji u trenutku odskoka, a rezultat je integrisan u konstantu koja je jednaka nuli. Vertikalna brzina je, onda, integrisana da bi se dobila vertikalna trajektorija centra mase. Maksimalno vertikalno odstupanje centra mase je definisano na osnovu razlike između maksimalne i minimalne vrednosti ove krive. Pomeranje centra mase najčešće može da se prati uz pomoć platforme sile, ali, takođe, može biti određeno pomoću kinematičke analize celog tela. U drugom metodu izračunavanja krutosti koristi se vertikalna sila reakcije podloge, masa ispitanika i period oscilacije sistema (period sabijanja i opružanja opruge) (Cavagna et al., 1988). Kod ovog metoda pretpostavlja se da kriva vertikalne sile reakcije podloge ima oblik sinusoide sa pikom koji se pojavljuje na sredini vremenskog perioda oslonca na podlogu. Ako izuzmemo impakt koji nastaje na početku kontakta, ovo je prilično validna pretpostavka. Period oscilacije je korišćen za određivanje vremena proteklog do pika koji se pojavljuje na središnjem delu krive vertikalne sile reakcije podloge. Ovakav metod je najpogodniji da se koristi kada je frekvenca neke aktivnosti konstantna, kao što su poskoci određene frekvence koji se izvode uz pomoć metronoma, gde je period oscilacije jednak frekvenci same aktivnosti. Period oscilacije i masa ispitanika su varijable koje su uvedene za izračunavanje vertikalne krutosti (tabela 1, jednačina 2). Treći metod izračunavanja vertikalne krutosti koristi vreme kontakta i vreme leta između uzastopnih kontakta stopalom sa podlogom, kako bi se izračunala prirodna (realna) frekvenca oscilacije tokom neke aktivnosti. (McMahon et al., 1987). Na osnovu celokupne telesne mase i frekvence oscilacije izvodi se kalkulacija za 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 33 određivanje krutosti (Tabela 1, Jednačina 3). Iako se vreme kontakta i vreme leta mogu odrediti preko platforme sile, ove varijable je moguće direktno meriti i kroz klasičnu kontaktnu platformu. Korišćenje kontaktne platforme je bilo pogodno u manjim laboratorijama gde je dostupan klasičan tredmil. 2.9. Zglobna krutost Vertikalna krutost i krutost noge su linearne mere. Krutost skočnog i kolenog zgloba u većini slučajeva korelira sa ovim vrednostima, pa je samim tim i procena zglobne krutosti neophodna kako bi se odredila uloga svakog zgloba pojedinačno u ukupnoj krutosti sistema donjih ekstremiteta. Kako je linearna krutost definisana kao odnos sile F prema linearnom pomeranju sistema (centra mase), zglobna krutost je definisana promenom momenta u zglobu koji je podeljen sa amplitudom kretanja u zglobu (Farley et al., 1998), (tabela 1, jednačina 5). Prosečna krutost sistema za kompletan period oslonca može biti određena kroz izračunavanje nagiba regresione krive momenta u zglobu prema zglobnom uglu. Drugi način je da se prosečna krutost sistema izračunava na osnovu specifičnog perioda oslonca, od trenutka kontakta do maksimalne fleksije u zglobu kolena (slika 6). Zglobna krutost može biti i izračunavana na osnovu odnosa izvršenog rada i utrošene energije (Arampatzis et al., 1999), (tabela 1, jednačina 6). Na primer, kako bi se odredila krutost tokom amortizacione faze u hodanju, negativan mehanički rad u zglobu za vreme prve faze kontakta stopala sa podlogom se podeli sa promenom u zglobnom uglu (ugaonim pomeranjem) tokom tog vremena. Krutost sistema može biti procenjivana na više različitih načina i odabir kalkulacije zavisi od problema koji se ispituje, kao i od mogućih uslova koje pruža laboratorija. Tako se izračunavanje vertikalne krutosti sistema koristi kod ispitivanja poskoka i skokova, dok je kalkulacija za krutost noge pogodna kod ispitivanja hodanja, trčanja i skokova u dalj. Kada je problem fokusiran na nivo zgloba, neophodna je kalkulacija za zglobne krutosti. Trebalo bi naznačiti da različiti metodi za kalkulaciju krutosti sistema verovatno dovode i do različitih rezultata. Prema tome, ovi metodi moraju biti precizno definisani i neophodno je usmeriti veliku pažnju prilikom poređenja rezultata različitih studija u kojima su bile korišćene različite metode za kalkulaciju krutosti sistema. 2. TEORIJSKI PRISTUP ISTRAŽIVANJU 34 Slika 6. Izračunavanje zglobne krutosti. Krutost je izračunavana kao stepen nagiba krive moment-ugao od tačke maksimalnog momenta fleksije u zglobu kolena do maksimalnog momenta ekstenzije u zglobu kolena. Ovako predstavljen lokomotorni sistem u vidu modela, sa svim njegovim fizičkim veličinama koji ga određuju, ponaša se kao celina, ali niz mikrostruktura ima svoju zasebnu funkciju. S obzirom da se većina strukturalnih komponenti lokomotornog sistema ne može voljno kontrolisati (tetive, ligamenti, zglobovi), jedina koja može je aktivna mišićna komponenta, i time vremenska šema i intenzitet mišićne aktivacije. Ova komponenta obezbeđuje uslove da se formira adekvatan stepen krutosti sistema na nivou svakog zgloba pojedinačno, kako bi se efikasno iskoristila energija elastične deformacije. Osnova za značajnu povezanost između krutosti sistema sa performansama kretanja stoji u stepenu efikasnosti specifičnog režima mišićnog rada koji se pojavljuje u vidu SSC ciklusa. Ukupna deformacija sistema, a samim tim i efikasnost akumuliranja i oslobađanja energije elastične deformacije, može se indirektno pratiti preko ispoljene krutosti sistema. Na osnovu navedenog, ispitivanje prilagođavanja krutosti donjih ekstremiteta (ali i ostalih kinematičkih i dinamičkih varijabli) i stepena mišićne aktivacije na promene u intenzitetu izvođenja vertikalnih skokova predstavlja jedan integralni pristup u izučavanju neuromišićnih i biomehaničkih mehanizama koji utiču na kontrolu vertikalnih sunožnih skokova. 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 35 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 3.1. Uloga preaktivacije u kontroli izvođenja vertikalnih sunožnih skokova Prvi eksperimenti u kojima je primećena aktivnosti mišića pre kontakta stopala sa podlogom pri izvođenju skokova predstavljaju istraživanja Melvill-Jones & Watt (1971), gde je uočena aktivacija m.gastrocnemius-a pre kontakta stopala sa podlogom kod poskoka i klasičnog doskoka. Ta pojava mišićne aktivacije je tumačena kao unapred programirana aktivnost koja je zadata i podešena od strane viših centara CNS- a, u cilju da kompenzuje iznenadne promene u opterećenju sistema nastale u trenutku kontakta sa podlogom (Melvill-Jones & Watt, 1971). Ovo je naročito važno u brzim pokretima u kojima se savladava veliko spoljašnje opterećenje, a gde su vremenski intervali kontakta stopala sa podlogom izuzetno kratki, kao što su npr. trčanje i skokovi (Asmussen & Bonde-Petersen, 1974; Dietz et al., 1979; Moritani et al., 1991). Utemeljenje u tome da je praktivacija zadata od viših centara CNS-a je zasnovano na činjenici da stepen ispoljene preaktivacije zavisi od nivoa potrebnog motornog izlaza za savladavanje određenog kretnog zadatka (Dyhre-Poulsen et al., 1991; Moritani et al., 1991). Smatra se da je visoka aktivnost u adekvatnom tajmingu preduslov za efikasno ispoljavanje performansi u kretanjima koja u sebi sadrže SSC režim mišićnog rada (Horita et al., 2002; Moritani et al., 1991). Kyrolainen & Komi (1995) prikazali su da je razvijen brži prirast EMG signala u preaktivaciji kod sportista treniranih po tipu snage, u odnosu na sportiste trenirane po tipu izdržljivosti. Prikazani rezultati bržeg prirasta EMG signala u fazi preaktivacije, i kao posledica toga veće izlazne snage tokom samog kontakta sa podlogom kod sportista treniranih po kriterijumu snage, ukazuju na moguću tranažnu adaptaciju CNS-a u ovoj fazi kretanja. Dosadašnji rezultati pokazuju dve tipične zakonitosti kada je u pitanju pojava aktivnosti u fazi leta koja prethodi kontaktu stopala sa podlogom:  pojava mišićne aktivacije koja prethodi kontaktu sa podlogom je vremenski određena u odnosu na trenutak kontakta sa podlogom, nezavisno od visine platforme sa koje se DJ skok izvodi;  amplituda EMG aktivacije pre kontakta se modulira u zavisnosti od visine platforme, gde se prilagođavanje odvija na račun stepena prirasta EMG signala. 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 36 3.2. Uloga refleksa na istezanje u kontroli izvođenja vertikalnih sunožnih skokova Pored određenog nivoa mišićne aktivacije, Melvill-Jones & Watt (1971) takođe su primetili visok nivo EMG aktivnost m.gastrocnemius-a 50 ms nakon brze dorzifleksije u skočnom zglobu pri izvođenju kretanja kao što su hodanje i poskoci. Ovaj monosinaptički refleksni odgovor je praćen i pojavom drugog izraženog EMG pražnjenja čija je pojava bila detektovana oko 120 ms od trenutka istezanja mišića. Ovaj prvi monosinaptički refleksni odgovor na istezanje nije praktično imao efekata na mišićnu tenziju, dok je nešto kasnija (druga) pojava uvećane mišićne aktivacije, kasnije nazvane „funkcionalni refleks na istezanje“ ispraćena prirastom u sili (Melvill-Jones & Watt, 1971). Autori su zaključili da ukoliko se uzme u razmatranje elektromehaničko kašnjenje koje iznosi oko 50 ms (Norman & Komi, 1979), funkcionalni refleks na istezanje bi uticao na razvoj mišićne sile samo u kasnijim fazama kontakta stopala sa podlogom, dok bi ukupnu prethodnu aktivnost CNS unapred planirao. U nešto kasnije izvedenim eksperimentima u trčanju uočena je pojava visoke aktivacije m.gastrocnemius-a nakon 35–45 ms od trenutka kontakta stopala sa podlogom, gde je ta aktivacija prevazilazila nivoe dobijene u maksimalnoj izometrijskoj kontrakciji (Dietz et al., 1979). Autori su na taj način sugerisali da i monosinaptički refleks na istezanje može imati udela u razvoju mišićne sile u ranim fazama kontakta stopala sa podlogom, i to čak kod najbržih kretanja sa SSC režimom, kao što je trčanje, gde kao posledicu toga unapređuje izlazni nivo mišićne snage. Uzimajući u obzir i da elektromehaničko kašnjenje izmereno direktno na tetivi iznosi 10–12 ms (Nicol & Komi, 1999), monosinaptički refleks na istezanje može uticati i na mehanički autput već u ranim fazama istezanja SSC ciklusa. Premda veliki broj autora ističe funkcionalni značaj refleksa na istezanje tokom izvođenja kretanja sa SSC mišićnim režimom, njegov značaj u kretanjima koja uključuju skokove i dalje je pod znakom pitanja (Hof, 2003). Na bazi prethodnih istraživanja dobijeno je nekoliko tipičnih zakonitosti o pojavi refleksne mišićne aktivnosti pri doskocima sa određene visine:  amplituda EMG aktivnost nakon kontakta stopala sa podlogom se prilagođava u nekom približno linearnom obliku u odnosu na povećanje visine platforme za DJ skok;  mehanizam refleksne aktivnosti po svoj prilici utiče na prilagođavanje mišićne aktivacije nakon kontakta sa podlogom, ali je ne kontroliše u potpunosti. 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 37 3.3. Interakcija prediktivne i fidbek kontrole pri izvođenju vertikalnih sunožnih skokova Kretanja u vidu DJ skokova su adekvatni primeri kretanja pomoću kojih je moguće da se prikaže interakcija prediktivnih (engl. feedforward) i fidbek (engl. feedback) mehanizama motorne kontrole (Komi, 2003). Ova kretanja se mogu podeliti u nekoliko faza: faza preaktivacije (aktivacija mišića koja se javlja u fazi leta pre kontakta stopala sa podlogom), zatim faza ekscentrične kontrakcije, koju sukcesivno prati faza koncentrične mišićne kontrakcije (Komi, 2003). Motorno ispoljavanje u fazi preaktivacije, kao i pojava mišićne aktivacije, neposredno nakon kontakta stopala sa podlogom, mogu pripadati unapred programiranoj ili prediktivnoj kontroli (Zuur et al., 2010). Deo mišićne aktivacije nakon kontakta stopala sa podlogom može se nazvati fidbek ili reaktivna, iz razloga što se tokom kontakta stopala i podloge pobuđuju refleksni odgovori kratke, srednje i duge latence, i time sudeluju u motornom odgovoru (Leukel et al., 2009; Zuur et al., 2010) . Interakcija prediktivne i fidbek motorne kontrole kod izvođenja DJ skoka i poskoka je bila razmatrana skoro 40 godina (Melvill-Jones & Watt, 1971). Zakonitosti po kojima se razmenjuju ovi upravljačkih mehanizmi su dobro prikazani u studiji u kojoj su ispitanici doskakali na automatizovanoj platformi koja je pomerana nagore ili nadole dok je ispitanik bio u fazi leta i nije mogao da predvidi visinu platforme na koju doskače (Zuur et al., 2010). Mišićna aktivacija koja se pojavljivala nakon kontakta stopala sa podlogom je bila promenjena u zavisnosti od trenutka kada je noga osetila opterećenje (trenutak kada je stopalo napravilo kontakt sa podlogom i kada je proprioceptivna refleksna povratna veza pobuđena). Sa druge strane, aktivacija koja prethodi kontaktu stopala sa podlogom je vremenski fiksirana, nezavisno od trenutka kontakta sa podlogom. Ova faza preaktivacije ima važnu ulogu u DJ iz razloga što utiče na prilagođavanje mišićne krutosti tokom izvođenja ovih kretanja (Komi, 2003). Međutim, pri izvođenju kretanja predviđeni uslovi se mogu izmeniti u zavisnosti od neočekivanih situacija koje primoravaju mehanizme kontrole da izvođenja prilagode na te promenjene uslove, pa se velika važnost mora pridodati i ispitivanju načina na koji čovek modulira mišićnu aktivaciju tokom izvođenja pokreta, tj. tokom kontakta stopala sa podlogom. 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 38 Slika 7. Prikaz interakcije prediktivne i fidbek kontrole kretanja koja u sebi sadrže SSC mišićni ciklus (preuzeto od Taube et al., 2012a). Prikaz interakcije prediktivne i fidbek kontrole kretanja, koja u sebi sadrže mišićni SSC ciklus, prikazan je na slici 7. U fazi (1) prikazana je inicijalna motorna komanda koja započinje kretanje i prilagođava lokomotorni sistem na uslove u kojima se kretanje izvodi. Prediktivna ili unapred programirana aktivnost (1’) podrazumeva deo izvođenja kretanja koji je unapred programiran u odnosu na predviđene okolnosti, i nije pod uticajem perifernih aferentnih informacija. Npr. pri izvođenju DJ skoka može se predvideti trenutak kontakta stopala sa podlogom, karakteristike podloge, ili unapred planirati kretanje u odnosu na instrukcije u zadatku (npr. odskoči najviše što možeš, ili odskoči što brže možeš). U fazi (2) može se uočiti da se u trenutku kontakta stopala sa podlogom pobuđuje aktivnost perifernih receptora koji se uključuju u proces kontrole izvođenja DJ skoka, gde se pod uticajem aktiviranja refleksa na istezanje (2’) obezbeđuje pojačavanje i dodavanje mišićne aktivacije na već postojeći nivo aktivacije 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 39 ostvaren u fazama preaktivacije (Zuur et al., 2010), ili sa druge strane obezbeđuje korekciju kretanja ukoliko CNS nije adekvatno procenio trenutak kada stopalo treba da stupi u kontakt sa podlogom ili koriguje stepen mišićne aktivacije ukoliko nije adekvatno procenjena čvrstina podloge (Marquez et al., 2010). Povratna fidbek petlja može biti svedena na spinalni nivo (2’), ili se u procesu obrade informacija može završavati i na supraspinalnim nivoima CNS-a (2’’). Prikaz pod brojem (3) ukazuje da ukoliko kontrola kretanja koja se zasnivala na predviđenim okolnostima u kojima se izvodi kretanje nije usaglašena sa realnim okolnostima izvođenja kretanja, neophodno je ažuriranje internog modela (3’). Ovo može biti slučaj u situacijama kada se uslovi izvođenja zadatka menjaju. Posledica toga može biti da interni model mora da se prilagodi na novonastalo stanje time što će prilagoditi set komandi u unapred programiranoj kontroli, i uz to modifikovati aferentnu aktivnost (npr. nivo presinaptičke inhibicije na spinalnom nivou). U ranijim istraživanjima je primećeno da je internom modelu dovoljan jedan pogrešan skok kako bi ažurirao nova podešavanja koja bi omogućila da se već naredni skok u seriji izvede na adekvatan način (Marquez et al., 2010). Najverovatnije da ispitanici koriste greške između predviđanja okolnosti i realnih okolnosti izvođenja koje je ispitanik doživeo, kako bi rekalibrisao parametre kontrole za potrebe izvođenje narednog skoka. Smatra se da refleks izazvan istezanjem antigravitacionih mišića tokom kontakta stopala sa podlogom, odnosno tokom ekscentrične faze, utiče na uvećanje mišićne krutosti i samim tim na unapređenje ispoljene performanse tokom koncentrične faze (Dietz et al., 1979; Voigt et al., 1998). Primećeno je da je tokom sunožnih poskoka u mestu i DJ skokova aktivnost H-refleksa mala u fazi leta, ali kako se približava kontakt sa podlogom, aktivnost H-refleksa se uvećava, ostaje visoka tokom faze oslonca, i opet opada kako se bliži period napuštanja podloge u trenutku odskoka (Dyhre-Poulsen et al., 1991; Moritani et al., 1990; Voigt et al., 1998). Kako H-refleks predstavlja fiziološki odgovor mišićnih vretena na električni spoljni stimulus koji izaziva transmisiju Ia aferentnih signala ka spinalnom nivou, nakon čega se izaziva mišićni odgovor sličan refleksu na istezanje, uvećanje aktivnosti H-refleksa, kako se približava kontakt sa podlogom, potvrđuje pretpostavku o značaju spinalnog refleksa na istezanje na količinu početne EMG aktivnosti tokom izvođenja sunožnih poskoka u mestu i DJ skokova sa određene visine platforme. Pored toga, neke studije ukazuju na 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 40 to da se refleksna aktivnost koja se javlja neposredno nakon kontakta sa podlogom prilagođava na uslove izvođenja DJ skoka, gde je primećeno da se refleksna aktivnost uvećava kod skokova sa manjih visina (20–60 cm) u poređenju sa skokovima sa većih visina (75–80 cm) (Komi & Gollhofer, 1997; Leukel et al., 2007). Ova adaptacija refleksa na uslove u kojima se izvodi kretanje argumentuje činjenicu da su ova kretanja unapred programirali supraspinalni centri (Leukel et al., 2007). Slično tome, centralno programirana aktivnost se smatra značajnom u preinervaciji, modulaciji refleksa i regulaciji krutosti za vreme izvođenja kretanja sa SSC režimom mišićnog rada (Horita et al., 2002). Prema tome, smatra se da supraspinalni centri nisu odgovorni samo za inicijaciju pokreta i fazu preaktivacije pri izvođenu DJ skoka, već utiču i deo kontrole kretanja koji se ispoljava u fazama nakon kontakta stopala sa podlogom. Rezultati studije Taube et al., (2008) pokazuju da kortikalni, spinalni i verovatno supkortikalni neuralni delovi CNS-a utiču na mišićnu aktivaciju u vremenski određenim intervalima. Prva EMG aktivnost nakon kontakta sa podlogom je u bliskoj vezi sa ekcitiranom povratnom vezom Ia aferentnih signala, što je dokazano visoko facilitiranim H-refleksom u ovoj fazi izvođenja pokreta. Nakon te faze, spinalni uticaj opada, dok neki drugi izvori postaju relevantniji. Kako aktivnost kortikomotoneurona nije promenjena sve do faze koja je približna periodu od 120 ms od početka kontakta stopala sa podlogom, pretpostavlja se da je kortikalni uticaj u prvim intervalima kontakta stopala sa podlogom pri izvođenju DJ skoka veoma mali. Kao što je ranije objašnjeno, u motornim zadacima koji u sebi sadrže doskok sa određene visine, unapred programirana aktivnost i refleks na istezanje imaju značajnu ulogu u motornoj kontroli izvođenja ovih kretanja. U ovom kontekstu je veoma važno navesti da su unapred programirani kontrolni mehanizmi nezavisni od realnog vremena koje je preostalo pre nastupanja kontakta stopala sa podlogom, već od subjektivno očekivanog vremena koje prethodi kontaktu sa podlogom. U studiji Zuur et al., (2010) istraživan je udeo refleksne i kortikalne kontrole u izvođenju vertikalnih sunožnih poskoka. Vremensko pomeranje kontakta stopala sa podlogom uzrokovano nepredvidivim pomeranjem podloge rezultiralo je pojačavanjem rane EMG aktivnosti u jednakom vremenskom intervalu, što je ukazalo da refleks na istezanje utiče na ranu pojavu EMG signala. Sa druge strane, inhibicija motornog korteksa transmagnetnom stimulacijom redukuje rani EMG signal, što ukazuje na to i da motorni korteks takođe 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 41 utiče na rani EMG signal. Ovo ukazuje na činjenicu da nije moguće jasno razdvojiti refleksni i programirani deo aktivnosti tokom izvođenja ovih kretanja. Slika 8. Na slici je prikazana promena rektifikovanog EMG signala m.soleus-a i vertikalne sile reakcije podloge u različitim kretanjima sa povratnim režimom mišićnog rada: sunožni poskoci u mestu i DJ sa visina platforme od 20 do 80 cm. Uočava se da se odgovor kratke latence, tj. prvi pik u EMG signalu nakon kontakta sa podlogom (vertikalna tačkasta linija) uvećava sa povećanjem visine platforme sa 20 na 60 cm, ali se drastično smanjuje sa daljim povećanjem visine platforme na 80 cm (preuzeto od Komi & Gollhofer, 1997). Rezultat studije Leukel et al. (2012) ukazuje da postoji uvećana mišićna aktivacija pre kontakta sa podlogom kod DJ skokova u uslovima kada je ispitaniku poznato da neće menjati kretni zadatak tokom faze leta, u poređenju sa uslovima izvođenja kretnog zadatka koji su bili nepredvidivi i kada je bilo moguće da se ispitaniku na osnovu spoljnog signala promeni kretni zadatak sa DJ na isključivo doskok. U oba kretna zadatka ispitanici su bili instruirani da izvedu DJ, s tim što je u drugom zadatku bilo moguće da se ispitaniku zvučnim signalom tokom faze leta promeni zadatak i da umesto DJ pređe na realizaciju doskoka. Prilagođavanje mišićne preaktivacije na promenu ovih uslova može postojati samo sa promenom prediktivne 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 42 kontrole. Prema tome, može se primetiti da je prediktivna kontrola često povezana sa internim modelom CNS-a koji kontroliše motorni izlaz i senzorno predviđa konsekvence određenih akcija (Miall et al., 1993; Wolpert & Miall, 1996). Stoga, promena predikcije podrazumeva modifikaciju u okviru unutrašnjeg modela. Prema rezultatima ove studije (Leukel et al., 2012) pokazano je da su sve promene u mišićnoj aktivaciji u osnovi bazirane na prilagođavanju prediktivne kontrole (tj. internom modelu). Prilagođavanje ovih unapred programiranih kontrolnih varijabli modela može takođe izazvati niz modifikacija u procesuiranju povratne veze (refleksne aktivnosti) nakon kontakta sa podlogom, i prema tome na modulaciju u parametrima fidbek motorne kontrole. Kao primer modulacije mišićne aktivacije tokom kontakta sa podlogom, može se prikazati rezultat uvećane mišićne aktivacije za m.soleus u periodu od 120 do 180 ms nakon kontakta sa podlogom (što predstavlja poslednju fazu izvođenja odskoka), kod kretnog zadatka, kada u nepredvidivim uslovima koji su podrazumevali da ispitanik može da očekuje da će se neposredno pre kontakta sa podlogom možda promeniti izvođenje DJ na izvođenje doskoka (Leukel et al., 2012). Kako je prethodno pomenuto da je m.soleus tokom izvođenja kretanja pokazao smanjenu preaktivaciju pri izvođenju kretnog zadatka u nepredvidivim uslovima, može se smatrati da je ova pojačana aktivacija u poslednjim fazama izvođenja odskoka posledica adaptacije sistema i stvaranje protivteže na smanjenu količinu preaktivacije, što je za posledicu imalo očuvanje identične visine odskoka u oba kretna zadatka. Shodno prethodnim istraživanjima, može se pretpostaviti da bi ispoljavanje različitih visina odskoka u DJ bila proizvod interakcije prediktivnog i fidbek mišićnog odgovora, čiji su parametri kontrole komplementarni, gde bi dominacija jednog u odnosu na drugi mogla da zavisi od intenzitetskih uslova u kojima se DJ izvodi (visina platforme za DJ skok). 3.4. Uticaj promene visine platforme pri izvođenju doskok- odskoka na neuromišićne i biomehaničke varijable U mnogim sportskim granama, skakačke performanse generalno, kao i visina odskoka i trajanje kontakta kao specifični parametri izvođenja skoka, smatrani su kao ključni faktori koji određuju nivo sposobnosti određenog sportiste. Trenažna sredstva koja u sebi sadrže SSC mišićni ciklus pokazala su značajne prednosti u poboljšanju 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 43 skakačkih performansi, u poređenju sa trenažnim sredstvima koja ne uključuju ovaj režim mišićnog rada (eksplozivni trening sa opterećenjem, vibracioni trening, elektrostimulacija itd.). Međutim, postoje različiti modaliteti trenažnih sredstava koji su zasnovani na ovom režimu mišićnog rada, koji se ogledaju pre svega u različitim tehnikama izvođenja i različitim intenzitetima opterećenja. Tehnika izvođenja i intenzitet opterećenja su u prethodnim istraživanjima pretežno odvojeno razmatrani, iako postoje rezultati koji ukazuju na to da i sama visina platforme sa koje se doskače (intenzitet opterećenja) utiče na tehniku izvođenja skoka (Bobbert et al., 1987). U slučaju da kretni zadatak podrazumeva izvođenje DJ sa ciljem da se ostvari što kraći kontakt sa podlogom i ukoliko se izvodi bez dodatnog opterećenja koje je pridodato na telesnu težinu, intenzitet opterećenja u DJ skokovima je najčešće definisan visinom platforme sa koje se izvodi DJ (Ishikawa & Komi, 2004; Makaruk & Sacewicz, 2011). Povećanjem visine platforme za DJ se može direktno uticati na povećanje brzine istezanja ekstenzora nogu, i time na ispoljavanje većih momenata i produkovane snage u skočnom zglobu i zglobu kolena (Bobbert et al., 1987). Pomenuto uvećanje intenziteta DJ utiče na uvećanu aktivaciju mišića u fazama preaktivacije i eksentrične kontrakcije kod mišića m.soleus-a, m.vastu lateralis-a, m.gastrocnemius medialis-a, dok se uvećana aktivacija m.rectus femoris-a pojavljuje samo u fazi ekscentrične kontrakcije (Ishikawa & Komi, 2004). Sa druge strane, povećanje visine platforme nije imalo uticaja na m.biceps femoris (Peng et al., 2011) koji ima ulogu dvozglobnog fleksora u zglobu kolena i ekstenzora u zglobu kuka. Pri izvođenju DJ skoka jedna od bitnih determinanti koja utiče na unapređenje sposobnosti vertikalnog skoka je uvećan odgovor spinalnog refleksa na istezanje koji nastaje u fazi ekscentrične kontrakcije (Dietz et al., 1979, Voigt et al., 1998, Komi, 2000). Refleksni odgovor kratke latence povećava se sa povećanjem visine platforme sa 20 cm na 40 cm, i sa 40 cm na 60 cm, dok dalje povećanje platforme na 80 cm umanjuje refleksni odgovor u cilju zaštitnog efekta koji umanjuje preveliki intenzitet ekscentričnog opterećenja mišićno-tetivnog sistema (Kyrolainen & Komi, 1995). Pomenuti rezultati ukazuju da sistem ima mogućnost da kontroliše ispoljavanje mišićne aktivacije, bilo da je ona unapred programirana ili predstavlja refleksni odgovor na spoljni stimulus, u zavisnosti od intenziteta mehaničkih uslova u kojima se izvode DJ skokovi. Sa druge strane, kada se u okviru DJ zadatka uključi još jedan faktor u vidu brzine zaleta koja prethodi DJ, 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 44 nije pokazano da visina DJ utiče na promene u mišićnoj aktivaciji, gde je uočen dominantan uticaj dužine zaleta koji je prethodio DJ skoku (Ruan & Li, 2010). Sagledavajući sve rezultate, nije do kraja utvrđen način na koji se mišićna aktivacija donjih ekstremiteta prilagođava na intenzitet DJ zadatka, ali se može pretpostaviti da i drugi kretni zadaci ili instrukcije koji se kombinuju sa visinom platforme, utiču na modulaciju mišićnog odgovora. Shodno tome, važno je voditi računa u kakvoj su međuzavisnosti faktori koji utiču na određene varijable kretanja, gde ukoliko za cilj imamo realizaciju različitih visina odskoka pri DJ skoku neophodno je odrediti adekvatne visine platforme sa kojih se započinje izvođenje DJ skoka sa kojih je moguće ostvariti benefite povratnog režima mišićnog rada. Prethodne studije pokazuju da je mišićna aktivacija u periodu neposredno nakon kontakta stopala sa podlogom posebno zavisna od visine platforme sa koje se realizuje DJ (Komi & Gollhofer, 1997; Leukel et al., 2008b). Bazirano na transverzalnim studijama, pokazano je da se pomoću CNS-a refleksni odgovor na istezanje prilagođava na visinu platforme sa koje se izvodi DJ skok. Ukoliko su ispitanici imali zadatak da izvedu DJ sa različitih visina platforme, refleksni odgovor kratke latence je bio manje izražen u DJ sa viših visina (80 cm) u poređenju sa skokovima sa nižih visina platforme (30 cm) (Komi i Gollhofer, 1997). Praćenje H-refleksa tokom izvođenja DJ, pokazuje da u trenutku pojave refleksa kratke latence intenzitet H-refleksa opada sa povećanjem visine platforme (Leukel et al., 2008b). Osim toga, pokazano je smanjenje H-refleks aktivnosti sa povećanjem visine platforme u submaksimalnom izvođenju DJ, i bilo je povezano sa redukovanjem stepena ispoljene krutosti u skočnom zglobu (Taube et al., 2012b). Ova povezanost podržava postojeću tezu da spinalni refleks na istezanje utiče na modulaciju krutosti skočnog zgloba tokom SSC kretanja (Dietz et al., 1979; Dyhre- Poulsen et al., 1991, Voigt et al., 1998). Sa funkcionalnog aspekta, može se pretpostaviti da je redukovanje Ia aferentne aktivosti (Leukel et al., 2008b) i stepena mišićne aktivacije u periodu pojave refleksa kratke latence (Komi, 2003, Komi & Gollhofer, 1997) u vezi sa preventivnim mehanizmom koji neutrališe prevelika opterećenja kod DJ sa većih visina platforme. Opadanje refleksne aktivnosti redukuje krutost sistema i samim tim umanjuje stepen opterećenja koji treba u kratkom vremenskom periodu da pretrpi tetivno-mišićni sistem (Dyhre-Poulsen et al., 1991). Pored toga, s obzirom da je ispoljavanje elastične komponente zavisno od 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 45 konzistentnog ispoljavanja spinalnog refleksa na istezanje (Lin & Rymer, 1993), može se pretpostaviti da se udeo mehaničkih komponenti u ispoljavanju mišićne sile menja sa povećanjem visine platforme kod DJ, gde se udeo komponente elastičnosti umanjuje a povećava ispoljavanje mišićne sile na račun viskozne komponente. Ovako drastična promena u funkcionalnoj ulozi refleksa na istezanje je najočiglednija u poređenju klasičnih doskoka sa doskok-odskocima. U uslovima isključivo doskoka, drastično opada aktivnost H-refleksa (Dyhre-Poulsen et al., 1991, Leukel et al., 2008a) gde uslovi ovog kretnog zadatka značajno potenciraju ispoljavanje viskozne komponente. U prilog tome postoje i rezultati, studije (Bobbert, 1990) gde je primećeno da sa uvećanjem visine sa koje se izvodi DJ čovek teži da izvede veću amortizacionu fazu tokom faze oslonca. U takvim uslovima mišićna aktivacija koja podržava ovo kretanje (smanjivanje amplitude EMG signala na kraju ekscentrične faze) više podseća na težnju ispitanika da izvede klasičan doskok nego na izvođenje doskok-odskoka (Dyhre- Poulsen et al., 1991). Rezultati nekih od prethodnih studija pokazuju da se sa povećanjem visine platforme kod vrhunskih sportista troskokaša, kojima su DJ kretanja po strukturi izvođenja bliska i učestala u trenažnim aktivnostima, povećava amplituda EMG signala u fazi preaktivacije u poređenju sa kontrolnom grupom ispitanika gde ova promena nije uočena (Viitasalo et al., 1998). Sa druge strane, ne postoje promene u trajanju EMG signala u fazi preaktivacije sa promenom visine platforme. Ovakva tendencija ukazuje na to da učenje određene motorne veštine modulira pripremnu aktivnost neuromišićnog sistema za različite uslove izvođenja kretanja. Takođe, netrenirani ispitanici sa povećanjem intenziteta opterećenja usporavaju i ubrzavaju centar mase sa značajno većim uglovnim pomeranjem u zglobovima za razliku od treniranih ispitanika. Ovakvi rezultati ukazuju na to da trenažno adaptirani neuromišićni sistem poseduje bolji kapacitet da se odupre većoj brzini istezanja i ispoljenoj sili reakcije podloge. Bitna pretpostavka koja se iz pomenutih rezultata nameće je da i razlike u performansama ispitanika utiču na udeo prediktivnih i fidbek kontrolnih mehanizama u izvođenju DJ skoka. Neuralna adaptacija, uključujući njene centralne i periferne komponente, igra ključnu ulogu u potencijaciji sile tokom izvođenja skokova koji uključuju povratni režim rada mišića. Od posebne važnosti je mišićna aktivacija koja prethodi kontaktu 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 46 stopala sa podlogom, tj. preaktivacija, kao i refleksna facilitacija tokom kasnije ekscentrične i rane koncentrične faze. Prema tome, na osnovu promena u šemi mišićne aktivacije i unapređenja nivoa performansi koje se izazivaju pliometrijskim treningom, razumno je pretpostaviti i očekivati promene u neuralnoj kontroli izvođenja ovih pokreta. Ukoliko se sagledaju rezultati istraživanja koja su u svom fokusu imala adaptacije u mišićnoj aktivaciji na sprovođenje pliometrijskog treninga primećeni su oprečni nalazi. Chimera et al. (2004) objavili su da je uvećana preaktivacija aduktora i koaktivacija aduktora i abduktora tokom izvođenja DJ promena izazvana pliometrijskim treningom. Nije detektovana nikakva promena u ekstenzorima kolena i mišićima zadnje lože. Kyrolainen et al. (1991) objavili su da je mišićna preaktivacija uvećana kod ekstenzora nogu tokom DJ. Međutim, kod svih studija uočena je uvećana aktivacija plantarnih fleksora u koncentričnoj fazi izvođenja DJ. Rezultati studije Taube et al. (2012b) pokazuju da postoji različita adaptacija neuromišićnih i koordinacionih varijabli na upražnjavanje pliometrijskog treninga različitog intenziteta. Kod pliometrijskog treninga sa nižih visina (30 cm) primećena je uvećana mišićna aktivacija u fazi koja po vremenskim karakteristikama odgovara pojavi refleksa kratke latence (20–70 ms od početka kontakta), dok se kod četvoronedeljnog pliometrijskog treninga realizovanog sa većih visina (50 i 70 cm) pokazuje uvećana mišićna aktivacija u periodu otiskivanja od podloge, tj. fazi koja pripada koncentričnoj kontrakciji mišića ekstenzora (120–170 ms od početka faze kontakta stopala sa podlogom). Uz promene koje su pokazane na nivou neuromišićnih varijabli m.soleusa, pokazano je da su različiti intenziteti pliometrijskog treninga doveli i do različitih adaptacija u koordinaciji izvođenja DJ skoka, gde se u prvom slučaju (pliometrijski trening u kome su primenjivane manje visine platforme) značajno skratio kontakt stopala sa podlogom, dok se u drugom slučaju značajno povećala faza amortizacije i produžilo trajanje kontakta stopala sa podlogom. Longitudinalne studije prikazuju rezultate da trenažne metode koje su unapredile visinu odskoka nisu, tj. ne moraju biti povezane sa promenama u krutosti donjih ekstremiteta, ali su imale značajniji efekat na svojstva elastičnosti mišićno-tetivnog sistema (Taube et al., 2012b). U pomenutoj studiji pliometrijski trening koji je podrazumevao DJ skokove sa različitih visina platformi je očekivano imao efekat na unapređenje visine odskoka, ali i na smanjenje krutosti skočnog zgloba, tj. krutosti celog sistema, i povećanje amortizacione 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 47 faze u zglobu kolena tokom kontakta sa podlogom (Taube et al., 2012b). Sa druge strane, nije postojala promena u stepenu mišićne aktivacije u trenutku pojave refleksa kratke latence prilikom izvođenja DJ zadatka. Prema tome, može se pretpostaviti da u cilju kontrole izvođenja SSC kretanja CNS teži ka smeru pronalaženja adekvatnog balansa između izrazito krutog sistema i nešto više elastičnijeg mišićno-tetivnog sistema koji treba da obezbedi kapacitet za akumuliranje energije elastične deformacije (Rabita et al., 2008; Taube et al., 2012b). Kao posledica te težnje, uloga refleksa na istezanje je usmerena ka specifičnom prilagođavanju krutosti sistema u cilju povezivanja neophodnih kriterijuma za realizovanje određenog kretanja (npr. trajanje kontakta i visina odskoka) i uslova u kojima se kretanje realizuje (različite visine platforme za DJ, karakteristike podloge itd.). Postavlja se pitanje šta je to što je kroz unapređenje određenih performansi bilo primarno u adaptaciji na trening. Da li je koordinaciona šema izvođenja kretanja gde je ispitanik radi mehaničkih benefita težio da obezbedi produženu fazu kontakta kako bi generisao mišićnu aktivaciju u dužem vremenskom intervalu i time povećao impuls sile i visinu odskoka? Ili je proces trenažne adaptacije obrnutog smera, gde su se primarno adaptirale neuromišićne varijable koje su uticale na ovako koordinaciono izvođenje DJ skoka. Uglavnom, uočene promene u kinematičkim, dinamičkim i neuromišićnim varijablama pod uticajem treninga ukazuju na promene u parametrima koji kontrolišu izvođenje DJ skoka, što može da ukaže na formiranje ili promenu određenih motornih progama za ovaj oblik kretanja. 3.5. Uticaj promene visine odskoka pri izvođenju vertikalnog sunožnog skoka na neuromišićne i biomehaničke varijable Neka opšta koordinaciona šema izvođenja maksimalnog vertikalnog sunožnog skoka je veoma slična između različitih individualaca. Ovako univerzalno ispoljena koordinacija pri izvođenju maksimalnog vertikalnog skoka se ostvaruje sa ciljem da se optimizuje neuromišićna kontrola i postigne optimalno rešenje ili strategija za ispoljavanje maksimalnih performansi. Ovo optimalno rešenje podrazumeva proksimalno-distalno slaganje pokreta koje podrazumeva inicijaciju pokreta sa proksimalnim krajem kinetičkog lanca na koju se u kasnijem periodu po sukcesivnoj šemi uključuju distalni delovi lokomotornog sistema. Na taj način se obezbeđuje 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 48 nekoliko biomehaničkih benefita koji omogućavaju čoveku da unapredi ispoljavanje određene performanse: a) ispitanik je u mogućnosti da održi kontakt stopala sa podlogom do trenutka skoro maksimalnog opružanja u zglobu kolena i kuka (van Ingen Schenau, 1989), b) jednozglobni i dvozglobni mišići imaju optimalnu interakciju tokom kretanja (Bobbert & van Soest, 2001; van Ingen Schenaue et al., 1987), c) ograničenja u geometriji lokomotornog sistema i anatomskih struktura su minimalna (van Ingen Schenau, 1989), d) količina neefektivne energije tokom odskoka je na najmanjem nivou (Bobbert & van Soest, 2001). Za razliku od maksimalnih vertikalnih skokova, odskoci na visine koje su manje od maksimalnih kretanja (u naučnoj literaturi naslovljeni kao submaksimalni skokovi) teorijski mogu uključivati beskonačno veliki broj mogućih rešenja. Osnovno pitanje koje se postavlja je na koji način čovek kontroliše submaksimalne vertikalne skokove, i da li oni po nekim parametrima imaju povezanost sa maksimalnim. Prva pretpostavka je da će ispitanici za potrebe submaksimalnih performansi smanjiti amplitude u mišićnoj aktivaciji ali i produžiti trajanje pokreta. U uslovima plivanja, ovakav opis kontrole kretanja se može uzeti kao adekvatan, ali ne i u uslovima kada je potrebno savladati gravitacionu silu. U radu van Zandwijk et al. (2000) prikazano je da postoji razlika u relativnom tajmingu između skokova submaksimalnih i maksimalnih intenziteta. Činjenica da postoji razlika u relativnom tajmingu ukazuje na to da neuromišićna kontrola u submaksimalnim skokovima nije determinisana prostim usporenjem pokreta, već i nekim promenama u samom motornom obrascu. Opšta koordinaciona šema izvođenja skokova je velikoj meri određena mišićnim i skeletnim karakteristikama lokomotornog sistema. U skladu sa tim uočeno je da ispitanici izvode amortizacionu fazu neposredno pre realizacije odskoka i da proksimalni segmenti poseduju značajno veći moment inercije u odnosu na distalne. Takođe, u okviru konfiguracije lokomotornog sistema uočava se horizontalna orijentacija stopala u poređenju sa drugim segmentima koji imaju vertikalnu orijentaciju, kao i različita struktura i funkcija mišićno-tetivnog tkiva kod grupa mišića lociranih oko distalnih zglobova u poređenju sa mišićima oko proksimalnih zglobova. Promene u koordinaciji kretanja kod izvođenja skokova najmanje visine odskoka, pa 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 49 sve do maksimalne visine odskoka pokazuju smer uvećanja amortizacione amplitude i rotacije proksimalnih segmenata sa težnjom da se poveća visina skoka, kao i da je doprinos skočnog zgloba različit u zavisnosti od intenziteta u okviru kojih se izvodi vertikalni skok (Vanrenterghem et al., 2004). Jedna od pretpostavki može biti da neuromišićni sistem kontroliše kretanja na bazi određenih kriterijuma. Jedan od takvih kriterijuma može biti da energetski zahtev kretnog zadatka prema ispoljenoj performansi ostane minimalan (mišićna efektivnost), pa u tom kontekstu postoji nekoliko koordinacionih parametara koji se prepodešavaju za te potrebe: a) kako bi se potencijal kinetičke energije efikasno iskoristio, amortizaciona faza se povećava sa povećanjem visine odskoka; b) pojačana rotacija proksimalnih segmenata dominira za potrebe povećanja visine odskoka, u poređenju sa distalnim segmentima; c) udeo skočnog zgloba je zbog svoje anatomske lokacije značajan u kretnim zadacima kao što je izvođenje vertikalnog sunožnog skoka. Pri izvođenju CMJ skoka primećeno je povećanje vertikalnog pomeranja centra mase u amortizacionoj fazi sa povećanjem visine odskoka (Vanrenterghem et al., 2004). Takvo izvođenje je trebalo da utiče na uvećavanje ispoljenog rada na nivou svakog zgloba donjih ekstremiteta. Međutim, primećeno je da udeo skočnog zgloba i zgloba kolena dostiže maksimum kod intenziteta ispoljenih performansi koji su manji od 100%, tj. najviše vrednosti su ostvarene pri intenzitetima izvođenja koji su oko 50% i 75% u odnosu na maksimum. Ukoliko isključimo amortizacionu fazu pri izvođenju odskoka, na osnovu čiste ekstenzije u skočnom zglobu do kraja odskoka, moguće je generisati silu koju ispitanik koristi za odskok na putu koji je približno 10 cm. Međutim, ekstenzori skočnog zgloba nemaju mogućnost da u potpunosti obezbede ukupan izvršen rad neophodan za realizaciju maksimalnog odskoka. Iz tog razloga je neophodno izvršiti određeni stepen amortizacije kako bi se stekla određena količina kinetičke energije neposredno pre realizacije odskoka. Tokom amortizacione faze (kao posledica spuštanja centra mase u odnosu na uspravan stav) umanjuje se potencijalna energija, i udeo izvršenog rada koji se uloži kako bi se potencijalna energija povratila na početne vrednosti koje telo poseduje u uspravnom stavu se povećava od 28%, 34%, 37%, do 41% od ukupno vertikalnog izvršenog rada, sa povećanjem intenziteta 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 50 izvođenja vertikalnog skoka od 25%, 50%, 75% do 100%, respektivno. Drugim rečima, u uslovima kada se izvodi skok na 25% od maksimalne visine skoka, 28% izvršenog rada se realizuje na račun vraćanja centra mase na početnu poziciju u uspravni stav, dok se 72% izvršenog rada utroši na realizaciju samog vertikalnog odskoka, gde se udeo izvršenog rada koji se direktno koristi za vertikalni odskok smanjuje kako se povećava intenzitet ispoljene performanse u vertikalnom skoku. Pokazano je da se udeo neefektivne energije tokom vertikalnog skoka povećava sa povećanjem intenziteta izvođenja, i to od 3% do 14% kako intenzitet izvođenja povećavamo sa 25% na 100% (Vanrenterghem et al., 2004). Neefektivna energija tokom realizacije skoka predstavlja energiju koju ispitanik ne utroši na unapređenje vertikalne kinetičke i potencijalne energije tokom faze otiskivanja, već na izvođenje rotacione energije i horizontalne kinetičke energije. I u kasnijoj studiji pokazano je da optimalna koordinacija izvođenja maksimalnog vertikalnog skoka podrazumeva smanjivanje rotacione energije segmenata kako se približava faza odskoka (Bobbert & van Soest, 2001). Značajno uvećanje neefektivne energije sa povećanjem intenziteta izvođenja vertikalnog skoka može upućivati na kriterijume optimizacije izvođenja kretanja. Naime, ukoliko ispitanik ima mogućnost da na različite načine (tj. na osnovu različitih koordinacionih šema) dostigne neke submaksimalne visine vertikalnog skoka on, pre svega, odabira kriterijum ekonomičnosti koji podrazumeva što manje ispoljene neefektivne energije. Sa druge strane, kada su zahtevi kretnog zadatka postavljeni u cilju ispoljavanja maksimalne performanse, zbog kriterijuma efikasnosti sistema ne uzima se u obzir stepen uložene energije već ispitanik izvodi koordinacionu šemu koja po kriterijumu mehaničke efikasnosti omogućava ostvarivanje maksimalne visine vertikalnog skoka. Još jedna mišićno-skeletna osobina koja je u relaciji sa efektivnim izvođenjem kretanja je inicijalna orijentacija stopala. Ovakva geometrijska prednost dorzi-fleksione pozicije stopala omogućava da se kroz plantarnu fleksiju izvrši rad u ovom zglobu od uspravnog stojećeg položaja pa sve do faze odskoka na putu od oko 10 cm. Međutim, udeo skočnog zgloba je značajan samo kod izvođenja kretanja malog intenziteta, gde je za intenzitet izvođenja vertikalnog skoka na 25% od maksimalnog intenziteta dobijeno da se 78% izvršenog rada realizuje u skočnom zglobu, dok se sa povećanjem ispoljene performanse ka maksimalnim nivoima značajno smanjuje udeo skočnog zgloba (na 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 51 intenzitetu od 50% udeo izvršenog rada na nivou skočnog zgloba iznosi 47%, dok za 75% i 100% udeo skočnog zgloba iznosi 34% i 23%, respektivno), dok se povećava udeo izvršenog rada na nivou zgloba kolena i zgloba kuka. Rezultati studije van Zandwijk et al. (2000) pokazuju nekoliko interesantnih razlika u varijablama EMG signala između submaksimalnih (75% od maksimalne visine odskoka) i maksimalnih SJ skokova. Uočeno je da se amplituda EMG signala smanjila u submaksimalnim vertikalnim skokovima samo za dvozglobne mišiće, što ističe njihov značaj za koordinaciju višezglobnih pokreta s obzirom da združuju pokrete u različitim zglobovima. Može se smatrati da je specifična uloga ovih mišića podobna da se njihovim prilagođavanjem iskontrolišu različiti intenziteti izvođenja ovako složenog kretanja. Takođe, za submaksimalne skokove je karakterističan nešto raniji početak u aktivaciji kod proksimalnih mišića, i nešto kasniji početak u aktivaciji za distalne mišiće u poređenju sa maksimalnim skokovima. Međutim, analiza signala koji su predstavljeni u vidu ispoljenog obrasca EMG signala i koji su korišćeni da se izvrši submaksimalni SJ su blisko povezani sa realizacijom maksimalnog SJ. Značajna povezanost koja je dobijena između EMG signala kod maksimalnih i submaksimalnih skokova (van Zandwijk et al., 2000) podržava hipotezu da u okviru CNS-a postoji obrazac motornog programa za određenu vrstu kretanja, čiji je izlaz determinisan podešavanjem određenih parametara. U okviru ove studije, prosto pravilo koje se odnosi na to da se za različite intenzitete izvođenja vertikalnog skoka moduliraju samo parametri određenog obrasca motornog programa, bilo bi dovoljno da bi se obezbedila adekvatna realizacija ovih motornih zadataka. Ovakva zakonitost bi značajno uprostila proces kontrole izvođenja vertikalnog skoka, s obzirom da bi se na taj način storirao drastično manji broj motornih programa u CNS-u. Na bazi ovih rezultata, prava priroda određenih pravila i zakonitosti po kojima CNS realizuje kontrolu različitih intenziteta EMG signala ne može biti do kraja razjašnjena i zahteva još eksperimentalnih rezultata. Rezultati studije Kai et al. (2004) ukazuju da kod izvođenja sunožnih vertikalnih skokova i skokova u dalj sa zatvorenim očima, a sa ciljem u kretnom zadatku da se dostignu određene visine i daljine skoka koje su na 25%, 50% ili 75% od maksimuma, postoji trend da se zadate distance na koje treba dozirati ispoljavanje skoka premašuju. U tom kontekstu se sagledava i uloga vizuelnog čula u kontroli izvođenja sunožnih skokova, gde se smatra da nedostatak informacija iz ovih receptora 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 52 opstruira kontrolu izvođenja ovakvih kretanja. U istoj studiji je primećeno da postoji korelacija između sposobnosti kontrole izvođenja submaksimalnih sunožnih skokova, sa sposobnostima stvaranja dobrog osećaja za poziciju ugla u zglobu kolena u stojećem položaju, kao i sa sposobnostima koje su u vezi sa dobrom percepcijom da se dostigne određeni nivo mišićne sile u izometrijskim uslovima. Dobijena povezanost između sposobnosti dobrog osećaja za poziciju ugla u zglobu kolena u stojećem položaju i sa sposobnostima podešavanja mišićne sile može imati fiziološku osnovu u funkciji mišićnih vretena koja regulišu ova svojstva kroz niz motornih funkcija iniciranih senzornim impulsom iz mišićnih vretena. Takođe, doziranje distance skoka kod vertikalnih skokova i skokova u dalj zavisi od ugla u zglobu kolena tokom faze izvođenja odskoka, i ta zadata distanca skoka se prilagođava u skladu sa promenama u zglobu kolena (Kai et al., 2006). Iz razloga što ugao u zglobu kolena zavisi od stepena ispoljene performanse u skoku, smatra se da promene i podešavanja u kolenom zglobu omogućavaju adekvatnu kontrolu izvođenja submaksimalnih skokova. Različite tehnike izvođenja vertikalnog skoka, u kontekstu različite amortizacione faze, mogu uticati na ostvarenu visinu odskoka, pik u sili reakcije podloge i maksimalni ostvareni moment, ali ne i na ispoljenu maksimalnu snagu (Salles et al., 2011). Ovo je važna opservacija jer ukazuje na to da amortizaciona amplituda može da varira kod različitih ispitanika ili različitih vrsta studija, ali da bez obzira na to, mogu postojati uporedivi rezultati u ispoljenoj maksimalnoj snazi. Ovakav rezultat ukazuje na to da maksimalna snaga može biti validan pokazatelj neuromišićne funkcije koji je nezavisan od tehnike izvođenja sunožnih skokova. Konkretno, amplituda amortizacione faze pozitivno utiče na visinu odskoka i maksimalni moment ostvaren na nivou svakog zgloba, negativno korelira sa silom reakcije podloge, dok nema uticaja na ostvarenu maksimalnu snagu. Sa druge strane, u istoj studiji je pokazano da stepen uloženog voljnog napora direktno korelira sa sve pomenute četiri varijable koje se odnose na performanse skokova. Kao i u studiji Vanrenterghem et al. (2004) prikazan je i donekle paradoksalni rezultat da je veća sila reakcije podloge ostvarena kod submaksimalnih u odnosu na maksimalne skokove, što može biti u relaciji sa biomehaničkom konfiguracijom lokomotornog sistema. Kao što je primećeno u ranijim studijama, relativno visok nivo sile reakcije podloge kod vertikalnog odskoka može se ostvariti sa angažovanjem plantarnih fleksora (Zajac et al., 1984). Na kraju faze 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 53 odskoka uglovi u zglobu kolena i kuka su skoro potpuno opruženi, dok jedinoj grupi mišića kojima je zbog geometrije stopala (horizontalna orijentacija) omogućeno da kroz plantarnu fleksiju generišu silu reakcije podloge su mišići plantarni fleksori u zglobu kolena. Na taj način, sa jedne strane imamo značajan udeo kolenog zgloba i zgloba kuka pri ispoljavanju maksimalnih performansi kada udeo skočnog zgloba ne može doći do izražaja (23% od ukupnog izvršenog rada za realizaciju odskoka), dok sa druge strane, sa smanjenjem intenziteta izvođenja vertikalnog skoka, kada udeo skočnog zgloba zbog geometrije stopala dolazi do izražaja (78% od ukupnog izvršenog rada za realizaciju odskoka), mišići plantarni fleksori su jedini koji tokom faze otiskivanja mogu da generišu silu reakcije podloge. U kontekstu ovih rezultata neophodno je sagledati regulatorne mehanizme koji utiču na ispoljavanje snage a nalaze se u prostoru neuromehaničkih svojstava mišićno- skeletnog sistema. Kao što je prikazano u rezultatima studije Salles et al. (2011) različite tehnike odskoka (različite amortizacione faze) uticale su na relativno slično produkovanje pika u ispoljenoj snazi. Jasno je da se ova varijabla snage meri na nivou onoga što lokomotorni sistem ispolji na mernom uređaju (platformi sile) i da različit odnos činioca ispoljene snage (ispoljene brzine i sile reakcije podloge) može dati takve rezultate. Drugim rečima, sa povećanjem amortizacione faze smanjuje se nivo realizovane maksimalne sile reakcije podloge i povećava se nivo ostvarene maksimalne brzine centra mase u odnosu na tehnike vertikalnog skoka sa malim amortizacionim fazama (Salles et al., 2011). Međutim, interesantno je sagledati koji su mehanizmi kontrole u okviru internog modela koji omogućavaju ovakvu razmenu, pogotovu ukoliko sagledamo i rezultat da se nivo EMG aktivnosti određenih mišićnih grupa povećava sa povećanjem amortizacione faze, dok sa druge strane ostaje nerazjašnjeno koji su mehanizmi odgovorni za uvećanje pika u sili reakcije podloge kod tehnika odskoka sa malom amortizacionom fazom. Rezultati studije Bobbert & Casius (2011), pokazuju da prilikom poređenja kinematičkog obrasca sunožnih poskoka maksimalnog i submaksimalnog intenziteta, (na određenoj frekvenci i bez instrukcija koje se odnose na dužinu trajanja kontakta i postavku tela prilikom doskoka) nema promena u postavci tela u trenutku samog doskoka i odskoka, dok se sa smanjenjem visine poskoka povećava vertikalni pomeraj u amortizacionoj fazi, tj. povećava fleksija u zglobovima kada je centar mase u najnižoj 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 54 tački. Ovaj rezultat je u suprotnosti sa rezultatima koji su dobijeni kod vertikalnog sunožnog skoka iz stojećeg stava u okviru kojih je uočeno da se sa povećanjem visine odskoka povećava i amortizaciona amplituda (Salles et al., 2011). Razloge ovako oprečnim rezultatima sigurno treba tražiti u uslovima izvođenja kretnog zadatka koji su poprilično različiti, iako u oba slučaja govorimo o vertikalnim sunožnim skokovima. Naime, vremenski zahtevi koji su definisani u poskocima, kao i činjenica da se svaki poskok realizuje sa određene visine gde sistem mora da savlada određenu količinu kretanja koja je stečena u fazi leta, uslovljavaju drugačije ispoljavanje kinematičkih i dinamičkih varijabli sistema sa promenom visine skoka, u odnosu na sunožni vertikalni skok iz stojećeg stava. Ukoliko se od ispitanika zahteva da ispoštuje frekvencu izvođenja nekog kretanja, a pritom da smanji intenzitet izvođenja tog kretanja (da se sa maksimalnih poskoka prebaci na izvođenje submaksimalnih poskoka), ispitanik mora da produži fazu kontakta stopala sa podlogom (tj. skrati fazu leta) i samim tim produži amortizacionu fazu tokom faze kontakta stopala sa podlogom. Samim tim, na ovaj način se ispitivanje neuromišićne kontrole izvođenja vertikalnih sunožnih skokova mora sagledati i u zavisnosti od mehaničkih uslova u kojima se izvodi kretanje. Ti uslovi se odnose na tip vertikalnog sunožnog skoka (CMJ, DJ ili poskoci) i intenzitet koji je prethodio samoj realizaciji odskoka (visina platforme za DJ). Ukoliko se pri izvođenju sunožnih poskoka u mestu noga predstavi u vidu mehaničke opruge sa svim visko-elastičnim svojstvima, mogu se uočiti linearne promene u stepenu ispoljene krutosti, gde se sa smanjenjem visine poskoka smanjuje i stepen njene krutosti (Bobbert & Casius, 2011). Kinematičke i dinamičke karakteristike izvođenja nekog kretanja su rezultat šeme mišićne aktivacije i njene interakcije sa visko-elastičnim svojstvima mišića. Kod maksimalnog skoka primećen je karakterističan oblik EMG signala za većinu ekstenzora donjih ekstremiteta, i pojavljuje se u obliku pojedinačnog elektromiografskog pražnjenja. Bez obzira što je ispitivanjem karakteristika modela ovog sistema dobijeno da je moguće smanjiti visinu odskoka na način da mišić održi amplitudu aktivacije na istom nivou i pređe na šemu aktivacije sa dvostrukim pražnjenjem, rezultati studije pokazuju da se smanjenjem visine poskoka smanjuje stepen prirasta ili amplituda tog pojedinačnog pražnjenja (Bobbert & Casius, 2011). Kada ispitanik prelazi sa maksimalnog na submaksimalni nivo ispoljene performanse, postoji veliki broj mogućih rešenja tj. strategija mišićne 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 55 aktivacije. Pretpostavljeno je da se za submaksimalne nivoe izvođenja i dalje održava obrazac pojedinačnog pražnjenja u cilju ekonomičnije realizacije pokreta gde se smanjuje samo amplituda pražnjenja, gde je ovaj mehanizam u prednosti u odnosu na prelazak na obrazac dvostrukog pražnjenja. Na ovaj način, „mekana” amortizacija sa podlogom, kao i evidentno linearno ponašanje modela u tim uslovima, posledica su potrebe da se realizuje obrazac pojedinačnog pražnjenja u aktivaciji mišića ekstenzora i uprosti kontrola izvođenja ovih kretanja (Bobbert & Casius, 2011). Na osnovu linearnih promena modela i šema mišićne aktivacije sa promenom intenziteta izvođenja kretnog zadatka, može se pretpostaviti da sistem prilagođava samo parametre jednog motornog programa (ne i promenu motornog programa), što ukazuje na mogućnost da su vertikalni sunožni skokovi struktuirani po principu generalizovanog motornog programa unutar viših nivoa CNS-a. U dosadašnjoj naučnoj literaturi postoje rezultati istraživanja koji opisuju modulaciju neuromehaničkih varijabli na progresivno povećanje uloženog voljnog napora kod vertikalnih sunožnih skokova bez amortizacione primene i sa amortizacionom pripremom (SJ i CMJ skokovi) i vertikalnih sunožnih poskoka. Utvrđeno je da je progresivno povećanje visine odskoka kod CMJ skoka povezano sa značajnim uvećanim angažmanom u zglobu kuka u vidu izvršenog rada i ispoljenog maksimalnog momenta, što može biti posledica težnje da se poveća inklinacija trupa prema napred u trenutku započinjanja otiskivanja od podloge (Vanrenterghem et al., 2004; Lees et al., 2004). Povećanje rezultata maksimalne visine odskoka najčešće je praćeno uvećanim momentima u zglobu kolena ili u zglobu kuka, ali ne i momenta u skočnom zglobu (Ford et al., 2005; Vanrenterghem et al., 2008). Iz aspekta mišićne aktivacije, povećanje visine odskoka sa submaksimalnih na maksimalne visine praćeno je sa uvećanom mišićnom aktivacijom biceps femorisa u ranim fazama otiskivanja, i redukovanje aktivacije kvadricepsa u kasnijoj fazi otiskivanja (Lees et al., 2004; Salles et al., 2011). Takođe, istaknuta je uloga aktivnosti dvozglobnih mišića donjih ekstremiteta (RF, BF) za koje se pretpostavlja da imaju značajnu ulogu u kontroli izvođenja CMJ skokova na dozirane visine odskoka (van Zandwijk et al.,2000; Lees et al., 2004). Međutim, pri izvođenju DJ skoka postoje bitne razlike u odnosu na CMJ skok i odnose se na postojanje faze preaktivacije koja u značajnoj meri definiše motorni izlaz (Horita et al., 2002). Takođe, u DJ zadatku postoji uvećanje intenziteta 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 56 ekscentričnog opterećenja ekstenzora gde se ovim zahtevom utiče i na razliku u brzini SSC ciklusa gde CMJ predstavlja spori SSC ciklus, dok DJ predstavlja brzi SSC ciklus (Moran & Wallace, 2007). Kako se smatra da je jedan značajan deo mišićne aktivacije u SSC kretanju unapred programiran od viših centara CNS-a (Lekuel et al, 2008) i gde je stepen ispoljene preaktivacije zavisan od nivoa potrebnog motornog izlaza za savladavanje određenog kretnog zadatka (Dyhre-Poulsen et al., 1991; Moritani et al., 1991) neophodno je da se kontrola izvođenja submaksimalnih skokova ispituje uz praćenje varijabli koje opisuju prediktivne i fidbek kontrolne mehanizme. To je jedino moguće ukoliko se različite faze mišićne aktivacije pre i tokom kontakta stopala prate prilikom promene uslova izvođenja DJ zadatka. U dosadašnjoj literaturi nema rezultata o tome koji su to neuromišićni i biomehanički faktori dominantni pri progresivnom povećanju visine odskoka u DJ. Utvrđeno je da visina platforme (kao faktor koji opisuje intenzitet spoljnog opterećenja) i progresivno povećanje visine odskoka (kao faktor koji opisuje intenzitet izvođenja) značajno utiču na modulaciju neuromišićnih, kinematičkih i dinamičkih varijabli, ali su u dosadašnjoj literaturi ovi faktori uvek odvojeno tretirani. 3.6. Međuzavisnost performansi kretanja i krutosti sistema U ranijim istraživanjima je Houk (1979) predložio tezu da sistem reguliše ispoljavanje refleksnih mehanizama pomoću nivoa ispoljene mišićne krutosti, umesto da sistem odvojeno kontroliše mišićnu dužinu i silu. Ovaj „servo motorni“ sistem kontrole je baziran na ideji da se povratne informacije dobijaju u vidu kombinovanih informacija od strane mišićnih vretena koja ekscitiraju sistem, i Goldžijevih tetivnih organa koji teže da sistem dostigne adekvatnu krutost u mišiću (Houk, 1979). Pretpostavlja se da ovakva regulacija krutosti obezbeđuje odgovarajući mehanizam interakcije tela čoveka i spoljašnje sredine u cilju da se neutrališu efekti nagle promene uslova izvođenja kretanja tokom svakodnevnih kretnih aktivnosti. Krutost sistema je definisana kao fizičko svojstvo lokomotornog sistema koje ima značajnu povezanost sa performansama kretanja i nastankom povreda kod sportista. Potreba za izdvajanjem nekog fizičkog svojstva postoji iz razloga da se definišu modaliteti trenažnih uticaja koji mogu unaprediti to svojstvo. Na osnovu toga, istraživači nastoje da selektivno ispitaju na koji način se određeno svojstvo menja u 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 57 zavisnosti od uslova u kojima se izvode kretanja. Definisanjem principa modulacije krutosti moguće je definisati principe i izdvojeno delovati na unapređenje datog svojstva u cilju unapređenja efikasnosti kretanja ili prevencije povreda. Kada ispitivana kretna aktivnost predstavlja vertikalne sunožne skokove, koji se u velikoj meri koriste u okviru pojedinih metoda treninga, definisano je više kretnih zadataka i instrukcija koji mogu modulirati krutost sistema. Izdvojeni su intenzitet opterećenja (visina platforme za DJ), intenzitet izvođenja skokova (visina odskoka), trajanje kontakta stopala sa podlogom tokom poskoka, kao i ostali faktori kao što su tvrdoća podloge, tvrdoća obuće i tehnika izvođenja kretanja. Potreba za izučavanjem krutosti donjih ekstremiteta je u tome što određen stepen ispoljene krutosti determiniše sposobnost izvođenja određenih kretanja, dok neadekvatno prilagođavanje krutosti na zadate uslove kretanja dovodi do nastanka povreda lokomotornog aparata. Iz tih razloga, ispitivanje modulacija krutosti u različitim mehaničkim uslovima kretanja, kao i neposredno menjanje krutosti tokom određenog kretanja kako bi se uticalo na performanse tog kretanja, zaokuplja veliku pažnju istraživača u sportu. Na osnovu velikog broja istraživanja došlo se do određenih zakonitosti na koji način se krutost donjih ekstremiteta prilagođava na zadate uslove kretanja. Pored ovih utvrđenih zakonitosti postoji i niz kontradiktornih rezultata kada je u pitanju kakav stepen krutosti treba da se ispolji (veliki, optimalni ili mali stepen krutosti) za rad realizacije maksimalnih performansi. U osnovi uticaja krutosti sistema na performanse kretanja stoji efikasnost ispoljavanja povratnog režima rada. Očekuje se da bolje razumevanje uticaja unutrašnje krutosti na celokupnu krutost sistema, može da unapredi tumačenje veze između elastičnih karakteristika anatomskih struktura i sposobnosti izvođenja povratih pokreta koji u sebi sadrže SSC mišićni režim. Različiti pristupi u ispitivanju ove pojave (pod tim se podrazumevaju različiti kretni zadaci i izbor različitih metoda izračunavanja varijabli krutosti) doveli su do različito ustanovljenih zakonitosti, tako da ova pojava i dalje podleže raspravi između istraživača. Na primer, Stefanyshyn & Nigg (1998) pretpostavili su da je moguće produkovati bolju sposobnost u sprintu sa većim stepenom krutosti skočnog zgloba. Bez obzira što sposobnost u sprintu zavisi od produkovane mehaničke snage u studiji Arampatzisa et al. (2001) koji je ispitivao DJ skokove sa različitih visina platforme, nije prikazana linearna međuzavisnost između krutosti skočnog zgloba i mehaničke 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 58 snage. Krutost skočnog zgloba je uticala na mehaničku snagu za vreme propulzivne faze DJ, ali veći stepen krutosti skočnog zgloba ne znači obavezno veću mehaničku snagu celog sistema. Generalno, pretpostavlja se da krutost noge utiče na vertikalnu brzinu odskoka, maksimalnu prosečnu mehaničku snagu tokom pozitivne faze izvođenja DJ (Arampatzis et al., 2001). Studija takođe pokazuje da je moguće maksimizovanje vertikalne brzine odskoka kroz različit stepen vertikalne krutosti, dok je maksimizovanje mehaničke snage dostignuto kroz optimalnu vertikalnu krutost i krutost skočnog zgloba, kao i kroz optimalnu količinu aktivacije mišića donjih ekstremiteta za vreme faze preaktivacije. Suprotno od ostalih studija, ispitanici u studiji koji su realizovali odskok u vis jednom nogom nakon kratkog zaleta od 5 m smanjivali su krutost noge za približno 15% kada se visina odskoka povećavala sa 55 na 95% od maksimalne (Laffaye et al., 2005). Posledica smanjenja krutosti je bila malo umanjenje vertikalne sile reakcije podloge i značajno većeg sabijanja noge kako se visina odskoka povećavala. Ovakvi rezultati su u suprotnosti sa rezultatima Farley-a i Morgenroth-a (1999) koji su pokazali uvećanje krutosti donjih ekstremiteta sa povećanjem visine odskoka kod sunožnih poskoka u mestu. Jedno očigledno objašnjenje stoji u razlikama u kretnim zadacima kao što su skokovi jednom nogom nakon zaleta i sunožni poskoci. U prvom slučaju ispitanici moraju da konvertuju kinetičku energiju akumuliranu tokom zaleta u potencijalnu gravitacionu energiju. Pored nekoliko ograničenja koja se javljaju u fazi trčanja, velika količina kinetičke energije za vreme ove faze ne može biti akumulirana, što uzrokuje nešto duži kontakt sa podlogom (255 ms). Ovakvi uslovi naglašavaju ekscentričnu fazu i sabijanje noge što prevenira veliko uvećanje sile reakcije podloge (Komi & Gollhofer, 1997). Šta više, kratka faza zaleta onemogućava ispoljavanje punog mišićnog kapaciteta u režimu SSC, i ne dozvoljava efikasnu transformaciju kinetičke energije u potencijalnu gravitacionu energiju (Komi, 2000). Fiziološki i mehanički zahtevi ovakvog kretnog zadatka objašnjavaju umereno uvećanje vertikalne sile reakcije podloge, kao i značajno veće sabijanje noge, što dovodi do značajnog umanjenja krutosti noge sa povećanjem visine odskoka. Smanjenje krutosti se može dovesti i u vezi sa intenzitetom kretanja koje je prethodilo neposrednom odskoku uvis. Ispitanici su brzinu zaleta prilagođavali onoj brzini koja je njima najviše odgovarala, i koja je bila usredsređena na realizaciju 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 59 odskoka. Drugim rečima, intenzitet zaleta nije bio determinisan brzinom zaleta. Bez obzira što ne postoji izmerena brzina zaleta može se pretpostaviti da ona nije bila velika (zbog neophodnosti da se izvrši konverzija kinetičke horizontalne u potencijalnu vertikalnu energiju), i da iz tog ugla posmatrano kretni zadaci koji su prethodili odskoku nisu bili previše zahtevni po aspektu intenziteta. Iz tog razloga, aktuelni rezultati mogu biti objašnjeni i kroz pretpostavku da je, kada za cilj imamo ispoljavanje maksimalnih performansi, a kada je intenzitet kretanja relativno mali, neophodno smanjenje krutosti noge. U velikom broju prethodnih studija sa ovim ciljem različiti autori ističu različite nivoe krutosti kao benefite za efikasno izvođenje pokreta, pa su se tako izdvojile tvrdnje da je ili velika krutost (Farley & Morgenroth, 1999), ili optimalna krutost (Arampatzis et al., 2001), ili mala krutost (Bobbert et al., 2001; Laffaye et al., 2005) neophodna za ispoljavanje maksimalnih performansi. Ovako nedefinisano ispoljavanje krutosti sistema u cilju ispoljavanja maksimalnih performansi navodi na neophodno razlučivanje dva osnovna faktora u kojima se krutost sistema procenjuje. Prvo, neophodno je razmotriti u kojim kretanjima se krutost određenog sistema prati (trčanje, poskoci, DJ skokovi itd.), i drugo, stepen analitičnosti na kom se krutost sistema izučava (krutost mišićno-tetivnog kompleksa, zglobna krutost, krutost noge, krutost celog sistema itd.). Ono što se na osnovu rezultata prethodnih istraživanja može tvrditi je da određen stepen krutosti sistema definiše stepen ispoljene performanse kretanja koja sadrže režime mišićnog rada u vidu SSC ciklusa. Ovakva tvrdnja je zasnovana na tome da adekvatan stepen krutosti rezultira u efikasnom akumuliranju energije elastične deformacije u mišićno-tetivnom sistemu tokom amortizacione faze (Latash i Zatsiorsky, 1993). Smatra se da se prilagođavanje krutosti donjih ekstremiteta u najvećoj meri odvija na osnovu modulacije krutosti skočnog zgloba (Farley & Morgenroth, 1999). Mehanizmi preko kojih se odvija uvećanje krutosti u skočnom zglobu se vezuju za uvećanje količine preaktivacije m.triceps surae-a tokom faze leta pre kontakta stopala sa podlogom (Melvill-Jones & Watt, 1971), koaktivaciju dorzalnih fleksora tokom kontakta sa podlogom (Komi & Gollhofer, 1997), kao i kratkim refleksom na istezanje koji se javlja neposredno nakon kontakta stopala sa podlogom (Voigt et al., 1998). Stefanyshyn & Nigg (1998) objavili su da postoje razlike u krutosti skočnog zgloba 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 60 između trčanja i sprinta. Oni su pretpostavili da je moguće ispoljiti bolju sposobnost sa većim stepenom krutosti u skočnom zglobu. Takođe je sugerisano da mišić mora da ima veliki stepen krutosti kako bi efikasno iskoristio energiju elastične deformacije (Avela & Komi, 1998). Na osnovu ovoga, može se zaključiti da krutost donjih ekstremiteta utiče na ispoljene sposobnosti u različitim sportskim granama. Ova međuzavisnost između krutosti noge i sposobnosti izvođenja eksplozivnih pokreta nije bila objavljena u literaturi u kontekstu unapređenja sposobnosti. Informacija o moduliranju mišićne krutosti je značajna u kontekstu razmatranja koliko takvo svojstvo može da optimizuje mišićnu sposobnost nakon aktivnog istezanja. U istraživanjima je potvrđeno da su parametri koji karakterišu miodinamičke performanse skokova tokom izvođenja DJ visina skoka ili vertikalna brzina centra mase odskoku, izvršen mehanički rad i mehanička snaga za vreme pozitivne faze odskoka (Arampatzis et al., 2001). Rezultati studije (Arampatzis et al., 2001) pokazuju da je moguće maksimizovati vertikalnu brzinu odskoka za različite vrednosti krutosti noge, kao i da postoji optimalna vrednost krutosti noge za maksimizovanje mehaničke snage za vreme pozitivne faze DJ. Ovi rezultati su važni iz razloga što je sposobnost u mnogim sportovima determinisana produkcijom mehaničke snage (Fukunaga et al., 1981). Osim toga, pokazano je i da krutost donjih ekstremiteta može biti regulisana sa menjanjem vremena kontakta. U ovoj studiji nema visine odskoka koja u nekim sportovima, kao što su skok uvis ili odbojka, predstavlja osnovnu kriterijumsku varijablu za nivo ispoljene performanse. Kroz korišćenje različitih instrukcija za skokove, dostizane su vrednosti za krutost noge od 32 do 78 kN/m i za krutost skočnog zgloba od 25 do 80 Nm/°. Uvećanje u mehaničkoj snazi celog sistema je postojalo sa malim skraćivanjem kontakta sa podlogom (Arampatzisa et al., 2001). U ovoj studiji uvećanje u mehaničkoj snazi celog sistema dostignuto je najviše kroz uvećanje mehaničke snage na nivou skočnog zgloba. Nakon dostignute maksimalne snage, još značajnije skraćivanje kontakta sa podlogom dovodi do umanjenja ispoljene snage celog sistema donjih ekstremiteta koje je posledica umanjenja mehaničke snage na nivou kolenog zgloba. Na osnovu pomenutog, jasno je da ispoljavanje mehaničke snage celog sistema zavisi od mehaničke snage i zgloba kolena i skočnog zgloba. 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 61 Studija Laffaye et al. (2005) pokazuje suprotne rezultate u odnosu na ostala istraživanja u kojima je ispitivan odnos krutosti noge i trajanja kontakta stopala sa podlogom. Za razliku od prethodno pomenutih istraživanja, u ovom se ispitivalo kretanje vertikalnog skoka uvis nakon kraćeg zaleta od pet metara. U ranijim istraživanjima, skraćivanje trajanja kontakta sa podlogom je bilo u korelaciji sa uvećanjem stepena ispoljene krutosti donjih ekstremiteta (Arampatzis et al., 2001) ili skraćivanje amortizacione faze (Bridgett & Linthorne, 2006). Ova studija je pokazala da bez obzira što se sa povećanjem visine odskoka trajanje kontakta smanjivalo, krutost noge se takođe sve vreme smanjivala na račun značajno povećane amortizacione faze odskočne noge. Ovakve informacije o vezi između krutosti sistema i trajanja kontakta stopala sa podlogom služe za utvrđivanje načina optimizacije mišićne krutosti nakon aktivnog istezanja, a u cilju ispoljavanja maksimalnih performansi kretanja. U skladu sa pomenutim, može se sagledati da krutost skočnog zgloba nije karakteristika jedne individue, već da je karakteristika za određenu aktivnost ili zahteve kretanja koji su definisani opterećenjima koje sistem pretrpi iznad nivoa skočnog zgloba (Stefanyshyn & Nigg, 1998). 3.7. Uticaj mehaničkih uslova izvođenja kretanja na ispoljenu krutost sistema Stepen ispoljene krutosti pri izvođenju nekog kretanja ima svoje izvorište u bazičnoj mehanici koja opisuje ovu pojavu kao količnik sile koja deluje na sistem (u ovom slučaju lokomotorni sistem) i stepen deformacije koji taj sistem pretrpi kao posledicu delovanja te sile. Veliki broj autora koji u svojem istraživačkom opusu obuhvataju analizu vertikalnih skokova, ali i drugih bazičnih kretanja kao što je trčanje i hodanje, usmerili su pažnju na ispitivanje stepena ispoljene krutosti sistema, ili dela sistema, pod uticajem različitih zahteva koji se postavljaju pri izvođenju ovih bazičnih kretanja. Postavlja se pitanje koji je razlog što jedna naizgled jednostavna i uprošćena varijabla može predstaviti jedan izrazito redundantan sistem poput lokomotornog sistema. Prva istraživanja pojave krutosti sistema su ukazala na činjenicu da postoji adaptacija ove varijable na promene zahteva u kojima se izvodi neki oblik kretanja. Tako je uočeno da se krutost povećava sa povećanjem frekvence izvođenja sunožnih poskoka u mestu (Farley et al., 1991; Granata et al., 2002), ili povećanjem visine 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 62 poskoka (Farley et al., 1991; Farley & Morgenroth, 1999), ili skraćenjem trajanja kontakta u DJ skoku (Arampatzis et al., 2001). Ovi rezultati su ukazivali na to da čovek poseduje neki određeni sistem kontrole krutosti sistema, ali neuralne strukture unutar CNS-a koje su zadužene za kontrolu varijabli krutosti nisu do kraja objašnjene. U nekim ranijim neurofiziološkim studijama postoje naznake o tome da je jedna specifična populacija neurona locirana na nivou kičmene moždine odgovorna za kontrolu kinematičkih varijabli modela lokomotornog sistema (Bosco & Poppele, 2000). Imajući u vidu da je sistem kontrole izvođenja skokova sagledan kao skup elemenata sistema izrazito kompleksan, gde je veliki broj segmenata koji učestvuju u izvođenju kretanja i gde mišići koji učestvuju u pokretanju tih segmenata mogu biti različite strukture i funkcije (perasti i vretenasti, jednozglobni i dvozglobni), malo je verovatno da sistem poseduje mehanizme kontrole koji pojedinačno upravljaju svakim delom sistema. Uzimajući u obzir da je ovakav vid kontrole izrazito redundantan, ali i da je na osnovu cilja kretnog zadatka bitno da efektorni aparat dovede segment tela ili telo u određenu poziciju (a ne da kontroliše pomeranje segmenata na pojedinačnom nivou), pruža podršku u nastojanju da se ispitaju neuralni mehanizmi kontrole koji su odgovorni za integralno ponašanje modela. Iz tih razloga je neophodno utvrditi kako se određene mehaničke osobine sistema, predstavljene u vidu integralnog modela mase i opruge (tj. krutosti celokupnog sistema i zglobne krutosti), menjaju u zavisnosti od varijabli izvođenja zadatka, i u kojoj je celokupno ponašanje modela ispraćeno sa promenama u neuromišićnim mehanizmima kontrole. Pretpostavlja se da bi kontrolisanje promene modaliteta ovih kretnih zadataka (promena visine platforme i promena visine odskoka) iz aspekta neuromišićnih mehanizama trebalo da bude u prediktivnoj kontroli koja predstavlja unapred programiranu neuromišićnu aktivnost, kao i u okviru refleksnih mehanizama koji se procesiraju na različitim nivoima CNS-a. Ukoliko je veća sila opteretila lokomotorni sistem, neophodno je produkovati veći otpor od strane mišićno-zglobnog sistema kako bi se ostvarilo kontrolisano kretanje. Kroz dosadašnja istraživanja koja su predstavljena u tabeli broj 2 pokazano je da se količina krutosti koja mora biti ispoljena menja sa zahtevima koji su definisani mehaničkim uslovima izvođenja kretanja (brzina kretanja, intenzitet spoljnog opterećenja itd.), kao i samom vrstom kretnog zadatka (poskoci u mestu, doskok- odskok, trčanje itd.). 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 63 U okviru velikog broja istraživanja ispitivane su relacije između ispoljene krutosti sistema donjih ekstremiteta i intenziteta izvođenja vertikalnih skokova (Farley et al., 1991; Granata et al., 2002; Arampatzis et al., 2001). Istraživanja Farley et al. (1991) i Granata et al. (2002) pokazala su da se krutost noge uvećava sa povećanjem frekvence poskoka. Arampatzis et al. (2001) ispitivali su DJ skokove sa određene visine i pokazali su da je sa povećanjem brzine odskoka uvećavana ispoljena krutost donjih ekstremiteta. Farley et al. (1991) zapazili su da se ispoljena vertikalna krutost uvećava kako se brzina izvođenja poskoka jednom nogom na tredmilu uvećava. Ove studije navode na zaključak da je razlog uvećanja krutosti donjih ekstremiteta sa uvećanjem intenziteta aktivnosti prevencija na prekomerno „propadanje“ zglobova donjih ekstremiteta u inicijalnoj fazi kontakta stopala sa podlogom (tj. tokom amortizacione faze), kao i stvaranje uslova za maksimalno ispoljavanje energije elastične deformacije za vreme propulzivne faze (Farley et al., 1991; Granata et al., 2002; Arampatzis et al., 2001). Kod poskoka u mestu krutost noge se uvećava u cilju uvećanja frekvence poskoka ili uvećanja visine poskoka (Farley et al., 1991). Mehanizam prilagođavanja krutosti sistema kako bi se ostvarila maksimalna visina poskoka je u smeru dvostrukog uvećanja krutosti sistema u odnosu na ispoljenu krutost za optimalne poskoke (Farley et al., 1991). Ovakvi rezultati nameću pitanje da li je krutost noge koja je uvećana kod poskoka sa maksimalnom visinom posledica uvećanog impakta usled veće količine kretanja koje telo poseduje u tim uslovima i zaštite lokomotornog sistema, ili uvećana krutost podrazumeva stvaranje uslova da se realizuje viši odskok. Moduliranje krutosti skočnog zgloba je primarni mehanizam za adaptiranje krutosti noge kada ljudi vrše poskoke sa različitim visinama poskoka (Farley & Morgenroth, 1999). Studije koje izučavaju ovu problematiku u trčanju pokazuju slične rezultate (Arampatzis et al., 1999; Kuitunen et al., 2002; Stefanyshyn & Nigg, 1998). Ustanovljeno je da se krutost noge i kod sprinta i kod trčanja uvećava sa uvećanjem brzine trčanja (Arampatzis et al., 1999. Kuitunen et al., 2002). U ispitivanjima na nivou zgloba Stefanyshyn & Nigg (1998) zabeležili su značajno uvećanje krutosti skočnog zgloba sa povećanjem brzine trčanja. Pomenuta istraživanja krutosti sistema u samom trčanju podržavaju mišljenje da, kada se fizički zahtevi kretne aktivnosti povećavaju i 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA 64 krutost sistema se takođe uvećava (Arampatzis et al., 1999; Kuitunen et al., 2002; Seyfarth et al., 2002; Stefanyshyn & Nigg, 1998). Može se pretpostaviti da lokomotorni sistem kontroliše ispoljenu krutost na osnovu procesa interakcije neuromišićnih aktivnosti i visko-elastičnih svojstava mišićno-tetivnog kompleksa, gde se pomenuti procesi prilagođavaju na uslove u kojima se kretanja izvode. Ukoliko postoji uvećanje zahteva da lokomotorni sistem savlada veliko opterećenje nastalo povećanjem intenziteta mehaničkih uslova u kojima se izvodi kretanje (npr. povećanje visine platforme za DJ) očekivano je uvećanje ispoljene krutosti. Sa druge strane, ne postoje jasni modaliteti koji ukazuju na to kako sistem kontroliše ispoljenu krutost pri uvećanju intenziteta ispoljene performanse (npr. povećanje visine odskoka u DJ), pa je sa tim u vezi neophodno dobiti rezultate koji će za različite oblike kretanja i različite mehaničke uslove u kojima se ta kretanja izvode ispitati adaptaciju opštih i specifičnih pokazatelja krutosti sistema. Tabela 2. Moduliranje krutosti donjih ekstremiteta na promene uslova izvođenja kretanja kod različitih vidova aktivnosti (sunožni poskoci u mestu, doskok-odskoci, trčanje i sprint). (Krutost noge – K; Krutost skočnog zgloba – Ksko; Krutost kolenog zgloba – Kkol; Doskok-odskok – DJ; Sportisti trenirani po principu snage – SS; Sportisti trenirani po principu izdržljivosti – SI) (Mrdaković, 2010). Krutost noge (K) Krutost skočnog zgloba (Ksko) Krutost kolenog zgloba (Kkol) Reference Poskoci u mestu - Sa povećanjem visine odskoka uz održanje iste frekvence poskoka 2x uvećana vrednost K (sa 14,5 na 29,3 KN/m). - Sa povećanjem visine odskoka uz održanje iste frekvence poskoka – K uvećan na račun Ksko. - Sa povećanjem visine odskoka uz održanje iste frekvence poskoka utiče se na uvećanje Kkol. Farley et al., (1991) - Kod poskoka na 1,5 Hz, vrednost K izraženija kod SS u odnosu na SI. - Kod poskoka na 3,0 Hz, vrednost K izraženija kod SS u odnosu na SI. - Kod poskoka na 3,0 Hz veće vrednosti Ksko kod SS u odnosu na SI. - Kod poskoka na 1,5 Hz veće vrednosti Kkol kod SS u odnosu na SI. Hobara et al., (2008) - Sa povećanjem frekvence izvođenja poskoka uvećava se vrednost K. Farley et al., (1991); Granata et al., (2002) Doskok- odskok - Maksimalna brzina odskoka kod DJ korelira sa različitim vrednostima K. - Optimalne vrednosti K za ispoljavanje maksimalne mehaničke snage kod DJ. - Ne postoji linearna veza između Ksko i mehaničke snage celog sistema kod DJ. Arampatzis et al., (2001) - Ksko ne korelira sa visinom odskoka kod DJ. Kubo et al., (2007) - Ne postoji povezanost Kkol sa performansama izvođenja u DJ i CMJ skokovima. Owen et al., (2005) - SS pokazuju veće vrednosti K u odnosu na SI. Harrison et al., (2004) - Vertikalni skok jednom nogom - SS pokazuju veće vrednosti K u odnosu na SI. Laffaye et al., (2005) - Uvećanje vrednosti K sa povećanjem visine platforme za DJ. Arampatzis et al., (2001) - Sa smanjenjem K dolazi do neznatnog uvećanja visine odskoka 0.37-0.39 m. - Uvećanje vrednosti Ksko utiče na neznatno povećanje visine odskoka 0.37- 0.39 m. - Uvećanje vrednosti Kkol neznatno povećava visinu odskoka 0.37-0.39 m. Moran & Wallace (2007) - Sa povećanjem intenziteta izvođenja skoka Ksko se uvećava gde se značajno uvećava visina odskoka 0.31-0.37 m. - Sa povećanjem intenziteta izvođenja skoka Kkol se uvećava gde se značajno uvećava visina odskoka 0.31-0.37 m. Moran & Wallace (2007) 3. PREGLED DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA Trčanje - Značajan uticaj trajanja kontakta na K. Morin et al., (2005) - Razlike u Ksko postoje kod trčanja i sprinta. - Bolja sposobnost izvođenja sa većim ispoljenim vrednostima Ksko. Stefanyshyn & Nigg (1998) - Ksko se uvećava sa povećanjem brzine trčanja. - Kkol se uvećava sa povećanjem brzine trčanja. Kuitunen et al. (2002) - K nezavisna od brzine trčanja. Farley et al. (1993) - K pozitivno korelira sa brzinom trčanja. Mero & Komi (1986) - K pozitivno korelira sa brzinom trčanja. - Uvećanje brzine trčanja do 6,5 m/s značajnije uvećava Kkol, u poređenju sa Ksko. Arampatzis et al. (1999) - Uvećana K sa povećanjem brzine trčanja. Seyfarth et al. (2002); Farley & Gonzalez (1996) - Uvećana K sa smanjenjem dužine koraka. McMahon & Cheng (1990); Derrick et al. (2000) - Uvećanje K smanjuje energetske zahteve kretanja. McMahon & Cheng (1990); Farley & Morgenroth (1999) - Ekonomičnost kretanja korelira sa kratkim trajanjem kontakta sa podlogom. Nummela et al. (2007) - Inverzna relacija između K i energetskog utroška. Heise & Martin (1998); Dalleau et al. (1998) Sprint - K procenjena na osnovu sunožnih poskoka u mestu pozitivno korelira sa maks. brzinom u sprintu. Chelly & Dennis (2001) - Vrhunski sprinteri pokazuju značajno veću K u poređenju sa prosečnim. Mero & Komi (1986) - K korelira sa maksimalnom brzinom na 40 m ali ne i sa fazom ubrzanja. Chelly & Dennis (2001) - kod sprinta na distanci od 30 do 60 m K pokazuje veće vrednosti, u odnosu na 0-30 m, kod sprinta na 100 m. Bret et al. (2002) - Nema povezanosti Kkol sa ubrzanjima na 5, 10 i 20 m. Owen et al. (2005) - Sa povećanjem brzine sprinta povećava se Kkol. Kuitunen et al. (2002) 4. PREDMET, CILJ I ZADACI ISTRAŽIVANJA 67 4. PREDMET, CILJ I ZADACI ISTRAŽIVANJA Predmet istraživanja Predmet istraživanja predstavlja ispitivanje neuromišićnih i biomehaničkih varijabli koje učestvuju u kontroli izvođenja vertikalnih sunožnih skokova. Cilj istraživanja Cilj istraživanja je da se utvrde neuromišićni i koordinacioni mehanizmi koji učestvuju u kontroli izvođenja vertikalnih sunožnih skokova, sa težnjom da se ispitaju upravljački mehanizmi koji su odgovorni za optimizaciju izvođenja kretanja sa povratnim režimom mišićnog rada. Uže definisan cilj istraživanja je da se utvrdi kako se na promenu intenziteta izvođenja i intenziteta opterećenja vertikalnih sunožnih skokova prilagođavaju unapred programirane i fidbek aktivnosti centralnog nervnog sistema, kao i određene biomehaničke varijable. Zadaci istraživanja U skladu sa ciljem postavljeni su sledeći zadaci istraživanja: Ispitivanje modulacije neuromišićnih, kinematičkih i dinamičkih varijabli pri promeni intenziteta opterećenja vertikalnih sunožnih skokova (izvođenje vertikalnih sunožnih skokova sa različitih visina platforme). Ispitivanje modulacije neuromišićnih, kinematičkih i dinamičkih varijabli pri promeni intenziteta izvođenja vertikalnih sunožnih skokova (izvođenje vertikalnih sunožnih skokova na različite visine odskoka). 5. HIPOTEZE ISTRAŽIVANJA 68 5. HIPOTEZE ISTRAŽIVANJA Na osnovu teorijskih saznanja, predmeta, cilja i zadataka istraživanja postavljeno je pet hipoteza istraživanja. 1. Povećanje visine odskoka i visine platforme u doskok-odskoku će uticati na povećanje intenziteta preaktivacije, dok će vremenski interval pojave preaktivacije biti nesenzitivan na promenu visine odskoka i visine platforme. 2. Mišićna aktivacija koja nastaje nakon kontakta stopala sa podlogom i koja predstavlja fidbek kontrolne mehanizme nižih i viših centara CNS-a integralno će se povećavati sa povećanjem visine platforme, dok će povećanje visine odskoka imati uticaja na fidbek kontrolne mehanizme viših centara CNS-a koji su odgovorni za mišićnu aktivaciju koja nastaje u kasnijim fazama kontakta sa podlogom. 3. Povećanje visine odskoka će uticati na povećanje amortizacione faze, dok će povećanje visine platforme uticati na smanjenje amortizacione faze. 4. Povećanje visine odskoka će uticati na smanjenje vertikalne krutosti, dok će povećanje visine platforme uticati na povećanje vertikalne krutosti. 5. Promena visine odskoka će uticati na mehaniku zgloba kolena i zgloba kuka, koja je izražena preko ugaonih pomeraja i ispoljenih momenata, dok će mehanika skočnog zgloba biti nesenzitivna na promenu visine odskoka. 6. METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA 69 6. METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA Istraživanje je realizovano eksperimentalnim metodom transverzalnog tipa. Kako bi se realizovali predmet, cilj i zadaci istraživanja neophodno je bilo sprovesti dve eksperimentalne celine. Prva eksperimentalna postavka (EKS-1) odnosila se na ispitivanje kontrole izvođenja submaksimalnih doskok-odskoka (DJ skokovi). Druga eksperimentalna postavka (EKS-2) bila je usmerena ka ispitivanju kontrole izvođenja submaksimalnih vertikalnih skokova sa amortizacionom pripremom (CMJ skokovi). 6.1. Uzorak ispitanika U okviru EKS-1 ispitanici su bili 15 odbojkaša prve lige Republike Srbije, prosečnog broja godina (21,1±1,6 god), prosečne visine (190,4±8,2 cm) i mase (81,5±6,9 kg). U EKS-2 je učestvovalo 8 ispitanika, takođe odbojkaša prve lige Republike Srbije, prosečnog broja godina (21,9±1,9 god) prosečne visine (191,6±9,2 cm) i težine (83,1±7,1 kg). Svi ispitanici su bili unapred upoznati sa protokolom testiranja, imali su minimum osam godina iskustva u aktivnom bavljenju odbojkom. Ispitanici nisu imali povrede niti su imali teške povrede ili hirurške intervencije na lokomotornom sistemu u proteklih godinu dana. Svaki od ispitanika je potpisao formular za dobrovoljni pristanak da učestvuje u ovom eksperimentu. Uzorak odbojkaša seniora je selektiran za sprovođenje eksperimenata iz razloga što su oni izrazito familijarni sa izvođenjem vertikalnih skokova, koji su sastavni deo njihovih svakodnevnih trenažnih i takmičarskih aktivnosti. 6.2. Protokol eksperimenta Eksperiment 1 (EKS-1) Kako bi se realizovali cilj i zadaci istraživanja ispitanici su za potrebe EKS-1 realizovali DJ skokove sa različitih visinama platforme (20, 40 i 60 cm), dok su sa svake od visine platforme realizovali odskoke na tri različite visine odskoka koje su iznosile približno 65%, 80% i 95% od maksimalne visine odskoka. Treba napomenuti da su svi ispitanici imali iskustva u realizaciji DJ skokova, koje su primenjivali u okviru svojih trenažnih procesa. Eksperimentalni protokol se sastojao od dva dana, od kojih je prvi dan korišćen za familijarizaciju, dok je drugi predstavljao glavni dan za 6. METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA 70 prikupljanje podataka. Prvi dan eksperimentalnog protokola koristio se da se ispitanici upoznaju sa kretnim zadatkom. Posle uvodnog zagrevanja koje se sastojalo od vožnje bicikla od 10 min, aktivnog istezanja, izvođenja poskoka u mestu i izvođenja CMJ skokova pristupilo se familijarizaciji sa kretnim zadacima. Tokom familijarizacije ispitanici su izvodili po tri uspešna skoka za svaki modalitet visine platforme i visine odskoka DJ skoka, gde bi instrukcije za kretne zadatke bile identične sa onim koje su zadavane u glavnom danu testiranja koje treba da usledi. Prvog dana ispitanici nisu realizovali više od 60 DJ skokova. Nakon tri dana pauze usledio je drugi dan eksperimentalnog protokola, u kojem je rađena akvizicija EMG, kinematičkih i dinamičkih varijabli tokom izvođenja kretnih zadataka. Nakon zagrevanja koje se sastojalo od istih elemenata kao prvog dana testiranja, usledilo je nameštanje elektroda za EMG analizu i markera za kinematičku analizu na onu nogu koja je predstavljala dominantnu nogu ispitanika za realizaciju skoka. U cilju skraćenja procedure pripreme ispitanika za testiranje, nameštanje markera je realizovano od strane dva eksperimentatora na markirane tačke koje su bile obeležene pre početka zagrevanja. Površinske elektrode su postavljane na površinu sedam mišića donjih ekstremiteta: m.gluteus maximus (GlutM), m.rectus femoris (RF), m.biceps femoris (BF), m.vastus lateralis (VL), m.tibialis anterior (TA), m.gastrocnemius medialis (GastM) i m.soleus (Sol). Elektrode su postavljane na telo mišića sa distancom između para elektroda tj. mišića ne manjom od 3 cm, kako bi nivo „cross-talk“ bio mali i neznačajan (Winter et al., 1994). Takođe, kako bi se pratile kinematičke varijable, postavljeno je osam retroflektivnih markera na dominantnu stranu ispitanika na pozicijama pete metatarzalne falange, pete, skočnog zgloba, zgloba kolena, zgloba kuka, zgloba ramena, zgloba lakta, zgloba ručja, sternoklavikularnog zgloba i glave. Prvi eksperimentalni zadatak glavnog dana testiranja je bio da se realizuje po tri maksimalna DJ skoka sa 20 cm, 40 cm i 60 cm. Instrukcija za DJ skokove je bila da ispitanik stane na ivicu platforme gde su ruke ispitanika postavljene na boku i fiksirane u toj poziciji tokom izvođenja skoka, zatim dominantnom nogom prednoži a stajnom nogom samo sklizne niz platformu gde bi nakon faze leta usledio maksimalni odskok sa što kraćim kontaktom stopala sa podlogom. Maksimalni DJ skokovi sa 60 cm su se koristili za normalizaciju EMG signala i kako bi se u odnosu na njih odredile submaksimalne visine odskoka koje bi u daljoj proceduri bile korišćene kao ciljane visine na koje 6. METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA 71 ispitanik treba da odskoči. Maksimalne visine odskoka su izmerene na osnovu maksimalnog vertikalnog pomeranja centra mase i kontrolnog markera koji je bio postavljen iznad gornje ivice slušne školjke i u ravni sa očnom dupljom. Maksimalno vertikalno pomeranje je realizovano u odnosu na uspravan stav ispitanika. Submaksimalne visine odskoka su određivane za svaku visinu platforme posebno i iznosile su 65%, 80% i 95% u odnosu na maksimalne visine odskoka. Nakon izvođenja maksimalnih skokova, kao drugi eksperimentalni kretni zadatak glavnog dana testiranja, usledilo je izvođenje submaksimalnih DJ skokova po nasumičnom redosledu. Markiranje visine na koju ispitanik treba da odskoči su odrađene na osnovu vizuelnog signala koji je bio u vidu kutije širine 20 cm, dužine 10 cm i visine 2 cm, koja je sa jedne uzdužne strane prema ispitaniku bila otvorena, dok su na unutrašnjoj strani koja se nalazila na suprotnoj strani od otvorene strane bile postavljene led sijalice. Kutija je bila prikačena na konstrukciju koja se sastojala od vertikalnog postavljenog metra po kojem je kutija preko klizajućeg mehanizma mogla biti postavljena na određenu visinu, i uvek je zauzimala pravilnu horizontalnu ravan u odnosu na podlogu. Instrukcija koju je ispitanik trebalo da ispoštuje pri izvođenju submaksimalnih DJ skokova je da ostvari ciljanu visinu odskoka sa što kraćim kontaktom sa podlogom, na način što visinom odskoka treba da dostigne horizontalnu ravan kutije i vizuelno uoči svetlosnu markaciju koja je postavljena na zadnjem zidu kutije. Pored toga, postojala je i eksterna vizuelna kontrola realizovanog zadatka od strane eksperimentatora, koja je podrazumevala puštanje linijskog lasera uz pomoć uređaja Bosh PCL20 koji se nalazio iza ispitanika (slika 9A). Uređaj je prostirao crveni linijski laser u horizontalnoj ravni koja je bila u visini ravni kutije koju je ispitanik koristio za potrebe vizuelne markacije (tj. na visini ciljane visine odskoka) (slika 9B). Tačnost uređaja je iznosila ± 0,5 mm/m. Uspešno izveden zadatak u kontekstu vizuelne kontrole od strane eksperimentatora podrazumevao je da ispitanik preseče snop u visini gornje ivice slušne školjke, tj. markacije koja se nalazi u ravni očne duplje. Od ispitanika se zahtevalo da izvede pet uspešnih pokušaja za svaku visinu platforme i visinu odskoka DJ, gde bi u proseku ispitanici izvodili sedam pokušaja od kojih bi u post obradi dva skoka u kojima nije adekvatno pogođena visina odskoka bila odstranjena. Prosečna vrednost od pet skova je uzeta za dalju analizu. U proseku su ispitanici izvodili ukupno 63 submaksimalna DJ skoka, 9 maksimalnih DJ skoka. Pauza između skokova koji su se izvodili sa iste visine 6. METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA 72 platforme i na iste visine odskoka bila je oko 30 sec. Pauza između skokova kada se na istoj visini platforme prelazilo na novu visinu odskoka je bila oko 60 sec. Pauza između skokova kada se prelazilo na novu visinu platforme je iznosila 120 sec. Slika 9. Prikaz eksperimentalne postavke i dva načina na osnovu kojih je kontrolisano da li je ispitanik ostvario ciljanu visinu odskoka. Pomoću infracrvenog snopa koji se prostirao od strane uređaja A koji se nalazio iza ispitanika, eksperimentator je kontrolisao da li je kontrolna tačka koja je bila markirana na ispitaniku dostigla ciljanu visinu odskoka. Na osnovu svetlosne signalizacije koja se nalazila u kutiji B ispred ispitanika i sam ispitanik je imao povratnu informaciju da li je odskočio na ciljanu visinu odskoka. Eksperiment 2 (EKS-2) Kako bi se realizovali cilj i zadaci istraživanja ispitanici su za potrebe EKS-2 realizovali CMJ skokove na tri različite visine odskoka koje su iznosile približno 65%, 80% i 95% od maksimalne visine odskoka. Eksperimentalni protokol EKS-2 je identičan sa protokolom testiranja u EKS-1. Jedina razlika koju treba napomenuti je da 6. METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA 73 je u EKS-2 postojao samo jedan eksperimentalni faktor – visina odskoka, s obzirom da se radilo o izvođenju CMJ skoka i kod kojih ne postoje različite visine platforme. Takođe, normalizacija EMG signala u EKS-2 je realizovana na osnovu maksimalnih CMJ skokova. 6.3. Uzorak varijabli Elektromiografske varijable Elektromiografske (EMG) varijable su praćene za sedam mišića: Sol, GastM, VL, RF, BF, GlutM i TA. EMG varijable korišćene za analizu su zavisile od eksperimentalne postavke, tj. da li je realizovan kretni zadatak u vidu DJ skoka, ili kretni zadatak u vidu CMJ skoka. Elektromiografske varijable za EKS-1 U cilju da se analizira mišićna aktivacija tokom različitih faza izvođenja DJ skoka sa različitih visina platforme i na različite visine odskoka, korišćene su vrednosti root mean square (RMS) analize za svaki mišić posebno, i to u određenim vremenskim intervalima: faza preaktivacije (F1) u intervalu od -60 do 0 ms (vrednost 0 predstavlja trenutak kontakta sa podlogom), faza aktivacije u ekscentričnoj kontrakciji (F2) u intervalu od 0 do 60 ms, i faze aktivacije u ranoj koncentričnoj kontrakciji (F3) u intervalu od 60 do 120 ms, i kasnoj koncentričnoj kontrakciji (F4) u intervalu od 120 do 180 ms (Leukel et al., 2012). Prikaz sirovog EMG signala i podeljenih faza iz kojih se nakon filtriranja i obrade izračunavala vrednost RMS prikazan je na slici 11 u okviru poglavlja Rezultati. Vrednosti RMS su normalizovani u odnosu na maksimalne vrednosti RMS ostvarene pri izvođenju maksimalnog DJ skoka i izražene su kao procentualna vrednost (%) gde nivo 1 označava 100%. Pored RMS vrednosti, praćeni su i vremenski intervali prirasta mišićne aktivacije. Prvi vremenski interval prirasta je podrazumevao trenutak pojave EMG signala u fazi leta do trenutka kontakta stopala sa podlogom (t_pre), dok je drugi vremenski interval predstavljao period od trenutka kontakta do pojave maksimalnog intenziteta RMS aktivacije (t_prir), gde su vrednosti izražene u milisekundama (ms). Trenutak pojave EMG signala je detektovan kao prvi nagli prirast mišićne aktivacije iznad izoelektrične linije, dok je maksimalna aktivacija određena kao maksimalna RMS vrednost tokom faze kontakta stopala. 6. METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA 74 Elektromiografske varijable za EKS-2 U cilju da se analizira mišićna aktivacija pri izvođenju CMJ skoka na različite visine odskoka korišćena je vrednost root mean square (RMS) analize za svaki mišić posebno, i to u dva vremenska intervala: faza amortizacije (Fam) i faza otiskivanja od podloge (Fot). Vrednosti RMS su normalizovane u odnosu na maksimalnu vrednost RMS ostvarene pri izvođenju maksimalnog CMJ skoka, i izražene su kao procentualna vrednost (%) gde nivo 1 označava 100%. Kinematičke i dinamičke varijable Za svaki kretni zadatak izračunavane su zavisne varijable koje su iz prostora kinematike i dinamike, ali i varijable koje su nastale kombinovanjem podataka dobijenih kinematičkom i dinamičkom analizom. Pored kinematičkih i dinamičkih varijabli koje su direktno izračunavane na osnovu dobijenih rezultata kinematičke, odnosno dinamičke analize, vertikalna krutost je izračunavana po modelu mase i opruge, kao količnik ostvarene maksimalne sile reakcije podloge i vertikalnog pomeraja centra mase u amortizacionoj fazi (Blickhan, 1989; Farley & Morgenroth, 1999). Krutost zgloba je izračunavana kao količnik maksimalnog momenta u zglobu i maksimalnog ugaonog pomeraja u tom zglobu (Farley & Morgenroth, 1999). Momenti u zglobovima su određeni na osnovu modela međusobno povezanih krutih segmenata, zatim antropomorfoloških karakteristika segmenata, i na osnovu principa inverzne dinamike (Winter, 1990). Kao i kod vertikalne krutosti, i krutost zglobova je izračunavana na osnovu pretpostavke da se maksimalni moment i maksimalni ugaoni pomeraj jednog zgloba pojavljuju u sredini faze kontakta stopala sa podlogom. Sve vrednosti dinamičkih varijabli su relativizovane prema ispitanikovoj telesnoj masi. U okviru obe eksperimentalne postavke (EKS-1 i EKS-2) praćene su sledeće kinematičko-dinamičke varijable:  maksimalna vertikalna sila reakcije podloge – N/kg  vertikalni pomeraj centra mase u amortizacionoj fazi – m  vertikalna krutost – kN/m/kg  krutost skočnog zgloba – Nm/rad/kg  krutost zgloba kolena – Nm/rad/kg  krutost zgloba kuka – Nm/rad/kg  moment skočnog zgloba – Nm/kg 6. METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA 75  moment zgloba kolena – Nm/kg  moment zgloba kuka – Nm/kg  vreme kontakta stopala sa podlogom – ms  visina odskoka – m  maksimalna mehanička snaga u pozitivnoj fazi – W/kg  ugaoni pomeraj u skočnom zglobu – rad  ugaoni pomeraj u zglobu kolena – rad  ugaoni pomeraj u zglobu kuka – rad  ugao u skočnom zglobu u trenutku doskoka – rad  ugao u zglobu kolena u trenutku doskoka – rad  ugao u zglobu kuka u trenutku doskoka – rad  ukupan izvršen rad u pozitivnoj fazi – J/kg  ukupan izvršen rad u negativnoj fazi – J/kg 6.4. Aparatura za akviziciju EMG, dinamičkih i kinematičkih podataka Za EMG analizu korišćen je telemetrijski aparat firme Myomonitor IV (DelSys Inc. Boston, MA, USA) sa pojedinačnim diferencijalnim srebro-hlorid elektrodama (DE-2.1), sa senzornim kontaktom od 2 srebrne ploče dužine 10 mm i širine 1 mm, kontaktnom površinom od 10 mm; sa karakteristikama: comode mode rejection ratio (CMRR) – 92 dB, 84 dB (slika 10a). Frekvenca uzorkovanja signala je bila setovana na 2000 Hz. Sirovi EMG signal je nakon usnimavanja prvo filtriran band-pass filterom u opsegu od 10 do 750 Hz, i zatim formiran linearan prirast uz pomoć low pass filtera na 10 Hz. Tenziometrijska platforma firme AMTI (60x120) korišćena je za usnimavanje sile reakcije podloge i momenata sile u ortogonalnim pravcima, na frekvenci snimanja od 2000 Hz sa pojačivačem od ×4000 i band-pass filtriranjem 10–1050 Hz (slika 10b). Kinematičke varijable su praćene pomoću infracrvenih kamera firme Qualysis (ProReflex MCU 240) koje su usnimavale retroflektivne markere dijametra 32 mm, uz frekvencu uzorkovanja signala od 240 Hz (slika 10c). Početak snimanja EMG, kinematičkih i dinamičkih podataka je realizovan pomoću interne sinhronizacije ova tri sistema. 6. METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA 76 a) b) c) Slika 10. Prikaz aparatura koje su korišćene za akviziciju rezultata: a) telemetrijski sistem za praćenje elektromiografskih varijabli; b) platforma sile za praćenje dinamičkih varijabli, c) sistem infracrvenih kamera za praćenje kinematičkih varijabli. 6.5. Statistička analiza Rezultati deskritptivne analize (prosečne vrednosti i standardne devijacije) za sve praćene varijable su grafički predstavljeni, dok su rezultati analize varijanse sa ponovljenim merenjima (df, F, p, post-hoc) predstavljeni tabelarno, sa tekstualnim objašnjenjima u okviru poglavlja Rezultati. 6. METODOLOGIJA ISTRAŽIVANJA 77 Kako bi se odredio uticaj faktora visine platforme i uticaj visine odskoka, na elektromiografske, kinematičke i dinamičke varijable rezultati su analizirani dvostrukom analizom varijanse sa ponovljenim merenjima ANOVA). U cilju utvrđivanja interakcije prediktivne i fidbek kontrole za potrebe kontrole izvođenja DJ skokova ispitivao se uticaj faze izvođenja DJ skoka, visine platforme i visine odskoka na elektromiografske vrednosti uz pomoć trostruke analize varijanse sa ponovljenim merenjima ANOVA). Za potrebe ispitivanja uticaja visine odskoka i faze skoka na elektromiografske varijable CMJ skokova korišćena je dvostruka analiza varijable sa ponovljenim merenjima ANOVA). Za potrebe ispitivanja uticaja visine odskoka na kinematičke i dinamičke varijable CMJ skokova korišćena je jednostruka analiza varijanse sa ponovljenim merenjima ANOVA). Za svaku grupu varijabli prvo je utvrđivana pretpostavka sferičnosti rezultata pomoću Mauchly’s testa. Ukoliko pretpostavka o sferičnosti nije bila zadovoljena, tj. ukoliko su vrednosti Mauchly’s testa pokazale p vrednosti manje od 0,05 korišćena je Greenhouse-Geisser korekcija za df i F vrednosti. Ukoliko je ANOVA statističkom analizom utvrđen značajan uticaj nekog od faktora i ukoliko taj faktor ima više od dva različita nivoa, usledile su post-hoc analize u cilju određivanja razlika između različitih nivoa unutar jednog faktora uz pomoć Bonferroni post-hoc analize ili T testa za zavisne uzorke sa Holm-Bonferroni korekcijom. Ukoliko je ANOVA pokazala značajan uticaj interakcije dva faktora na neku od praćenih varijabli, pristupilo se analizi jednostavnih uticaja u okviru kojeg je analiziran uticaj visine odskoka, ali za svaki nivo visine platforme posebno. Sve statističke analize su odrađene u programu za obradu rezultata SPSS verzije br.17. Vrednosti p< 0.05 su odabrane za utvrđivanje nivoa statističke značajnosti. 7. REZULTATI 78 7. REZULTATI 7.1. Uticaj različitih visina platforme i visine odskoka pri izvođenju doskok-odskoka na elektromiografske varijable Rezultati elektromiografskih ispitivanja su razvrstani u dve kategorije. U okviru prve kategorije se analizira intenzitet mišićne aktivacije izražen preko RMS (Root mean square) vrednosti EMG signala (rmsEMG), koji je registrovan u četiri karakteristične faze izvođenja doskok-odskoka (DJ). Faze odgovaraju vremenskim intervalima u okviru kojih se aktiviraju različiti nivoi centralnog nervnog sistema u proces kontrole izvođenja kretanja (Leukel et al., 2012). Pomenute četiri faze su razvrstane na period preaktivacije u intervalu od 60 ms pre kontakta stopala sa podlogom [faza 1 / F1 (-60–0 ms, gde 0 predstavlja trenutak kontakta stopala sa podlogom)], zatim na intervale od po 60 ms nakon kontakta stopala sa podlogom koji odgovaraju vremenskim intervalima u kojima se odvija amortizaciona faza [faza 2 / F2 (0–60 ms)], i intervalima ranog [faza 3 / F3 (60–120 ms)] i kasnog [faza 4 / F4 (120–180 ms)] otiskivanja od podloge (slika 11). U okviru ovih faza se očekuju mišićni odgovori koji su pod uticajem refleksa kratke (u fazi F2), srednje (u fazi F3) i duge latence (u fazi F4). Svaka od ovih faza je praćena za 7 različitih mišića donjih ekstremiteta u uslovima kada su eksperimentalnim zadacima menjani mehanički uslovi izvođenja kretanja, tj. intenzitet opterećenja (visina platforme) i nivoi ispoljene performanse, tj. intenzitet izvođenja (visina odskoka). Druga kategorija rezultata iz područja elektromiografije je u domenu vremenskih šema mišićnih aktivacija, tj. vremenskih obrazaca po kojima se generiše mišićna aktivacija. Odabrane su varijable pomoću kojih je u daljoj proceduri utvrđivano da li se vremenski obrasci aktivacije mišića menjaju pod uticajem kretnih zadataka. Pomenute varijable su izražene u vidu vremenskog intervala od prvog najmanjeg prirasta EMG signala iznad izoelektrične linije pa sve do kontakta stopala sa podlogom [vreme preaktivacije (t_pre)], i vremenskim intervalom od kontakta stopala sa podlogom do pojave pika u rmsEMG-a analizi [vreme prirasta mišićne aktivacije (t_prir)]. 7. REZULTATI 79 7.1.1. Intenzitet mišićne aktivacije u različitim fazama izvođenja doskok- odskoka Promena rmsEMG (%) za sedam praćenih mišića donjih ekstremiteta, pod uticajem promene visine platforme i visine odskoka se može uočiti na slikama 12 i 13. Rezultati dvostrukog ANOVA testa sa ponovljenim merenjima, u kojima je prikazan uticaj visine platforme i visine odskoka, kao i uticaj interakcije visina platforme i visina odskoka na rmsEMG vrednosti u pojedinim fazama izvođenja DJ skoka (F1, F2, F3 i F4), prikazani su u tabeli 3. Rezultati ukazuju da je visina platforme značajno uticala na varijabilitet rmsEMG svih mišića donjih ekstremiteta i skoro svih praćenih faza (p≤0.05), osim za F4_GlutM, zatim F1_BF, kao i za F1_TA gde nije uočena promena pod uticajem visine platforme (p≥0.05). Visina odskoka je takođe značajno uticala na varijabilitet svih mišića donjih ekstremiteta, ali samo u pojedinim fazama izvođenja DJ skoka. Tako je uočeno da se rmsEMG mišića BF, GlutM i TA tokom faze koje odgovara periodu preaktivacije (F1_BF, F1_GlutM i F1_TA) značajno menjala pod uticajem promene visine odskoka (p≤0.05), dok je tokom faze koja je odgovarala periodu amortizacije (F2) jedino mišić RF (F2_RF) bio senzitivan na promene visine odskoka (p≤0.05). Aktivacija (rmsEMG) svih praćenih mišića u periodima koji odgovaraju ranoj i kasnoj fazi otiskivanja (F3 i F4) pokazala je značajnu promenu pod uticajem visine odskoka (p≤0.05), osim za F3_TA (p≥0.05). Rezultati Bonferroni post- hoc analize, kojom je utvrđena značajna razlika između različitih nivoa visine platforme i visine odskoka, prikazani su u tabeli 3. Značajan uticaj interakcije je uočen za varijable F1_VL, F2_VL, F3_VL, F1_RF, F2_RF, F3_RF, zatim F2_GastM, F2_Sol, F3_BF, kao i za F1_GlutM i F2_GlutM (p≤0.05) (tabela 3). Usled dobijenih značajnih uticaja interakcije, urađen je test analize jednostavnih uticaja u okviru kojeg je analiziran uticaj visine odskoka, ali za svaki nivo visine platforme posebno (tj. izvedena je jednofaktorska ANOVA analiza sa ponovljenim merenjima za različite visine odskoka, i to za svaku visinu platforme posebno). Dobijeni rezultati ukazuju da je za varijable F3_VL i F3_RF izvor interakcije u tome što je pri izvođenju DJ skoka sa visina od 20 i 40 cm uočen značajan uticaj visine odskoka (p≤0.01), dok to nije bio slučaj pri izvođenju DJ skoka sa visina od 60 cm. Kada je u pitanju F3_BF i F1_RF, izvor interakcije je u tome što postoji značajan uticaj visine odskoka na visinama platforme od 20 i 60 cm (p≤0.01), ali ne i kod visina 7. REZULTATI 80 platforme od 40 cm (p≥0.05). Izvor interakcije visine platforme i visine odskoka za F2_Sol, F2_GlutM, F2_VL i F2_RF je u tome što postoji značajan uticaj visine odskoka na visinama platforme od 20 cm (p≤0.01), ali ne i kod visina platforme od 40 i 60 cm (p≥0.05). Kada je u pitanju F1_GlutM, izvor interakcije je u tome što ne postoji značajan uticaj visine odskoka na visinama platforme od 20 i 60 cm (p≥0.05), dok kod visina platforme od 40 cm postoji značajan uticaj visine odskoka (p≤0.01). Izvor interakcije visine platforme i visine odskoka na F2_GastM i F1_VL nije uočen pomoću analize jednostavnih uticaja, tj. testa pojedinačnog uticaja visine odskoka testiran za svaki nivo visine platforme. Slika 11. Prikaz sirovog EMG signala za sedam praćenih mišića, sa kanalom koji je registrovao kontakt stopala sa podlogom (prozor u gornjem desnom uglu). Signal je izdeljen u četiri faze u odnosu na trenutak kontakta stopala sa podlogom: F1 (faza preaktivacije: -60–0 ms, gde je 0 vrednost predstavlja trenutak kontakta sa podlogom), F2 (faza amortizacije nakon kontakta sa podlogom: 0–60 ms), F3 (faza ranog otiskivanja od podloge: 60–120 ms) i F4 (faza kasnog otiskivanja o: 120–180 ms). 7. REZULTATI 81 1 2 3 4 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 rms EM G ( %) T A 6 5 % 8 0 % 9 5 % 1 2 3 4 0 . 0 0 . 3 0 . 6 rms EM G ( %) S o l 6 5 % 8 0 % 9 5 % 1 2 3 4 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 rms EM G ( %) G l u t M 6 5 % 8 0 % 9 5 % 1 2 3 4 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 rms EM G ( %) G a s t M 6 5 % 8 0 % 9 5 % 1 2 3 4 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 rms EM G ( %) B F 6 5 % 8 0 % 9 5 % 1 2 3 4 0 . 0 0 . 3 0 . 6 rms EM G ( %) R F 6 5 % 8 0 % 9 5 % 1 2 3 4 0 . 0 0 . 3 0 . 6 rms EM G ( %) V L 6 5 % 8 0 % 9 5 % 1 2 3 4 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 rms EM G ( %) T A 2 0 4 0 6 0 1 2 3 4 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 rms EM G ( %) S o l 2 0 4 0 6 0 1 2 3 4 0 . 0 0 . 3 0 . 6 rms EM G ( %) G l u t M 2 0 4 0 6 0 1 2 3 4 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 rms EM G ( %) G a s t M 2 0 4 0 6 0 1 2 3 4 0 . 0 0 . 3 0 . 6 rms EM G ( %) V L 2 0 4 0 6 0 1 2 3 4 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 rms EM G ( %) B F 2 0 4 0 6 0 1 2 3 4 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 rms EM G ( %) R F 2 0 4 0 6 0 Slika 12. Promene rmsEMG (prosečna vrednost ± standardna greška) u svakoj fazi posebno (F1, F2, F3 i F4, tj. 1, 2, 3, i 4, respektivno) sa promenom visine platforme, izdvojeno za svaki mišić. Slika 13. Promene rmsEMG (prosečna vrednost ± standardna greška) u svakoj fazi posebno (F1, F2, F3 i F4, tj. 1, 2, 3, i 4, respektivno) sa promenom visine odskoka, izdvojeno za svaki mišić. 7. REZULTATI 82 Tabela 3. Rezultati dvostruke ANOVA analize sa ponovljenim merenjima (visina platforme i visina odskoka) za rmsEMG varijable u svakoj od fazi izvođenja skoka (F1, F2, F3 i F4), sa Bonferroni post-hoc obradom. (p≤0.05). Post-hoc (Bonferroni): (*) značajna razlika između 20 i 40 cm; (#) značajna razlika između 40 i 60 cm; (&) značajna razlika između 20 i 60 cm; (a) značajna razlika između 65% i 80%; (b) značajna razlika između 80% i 95%; (c) značajna razlika između 65% i 95%; simboli (↑)(↓) označavaju da se vrednost povećava (↑) ili smanjuje (↓) na većim visinama platforme, odnosno odskoka. Visina platforme Visina odskoka Interakcija F1 F2 F3 F4 F1 F2 F3 F4 F1 F2 F3 F4 V L df;error 2; 28 2; 28 1.35; 18.91 2; 28 2; 28 2; 28 2; 28 2; 28 4; 56 4; 56 4; 56 4; 56 F 5.27 10.29 12.10 4.98 0.31 2.33 27.83 37.35 2.76 3.65 4.94 1.25 p 0.011 0.000 0.001 0.014 0.736 0.116 0.000 0.000 0.037 0.010 0.002 0.299 Post-hoc *↑,&↑ #↑,&↑ *↑,#↑,&↑ *↑ a↑,b↑, c↑ a↑,b↑, c↑ R F df;error 1.35; 18.93 1.46; 20.41 1.37; 19.21 2; 28 2; 28 2; 28 2; 28 2; 28 2.24; 31.34 2.79; 38.74 4; 56 4; 56 F 6.73 10.09 7.63 4.98 2.09 11.19 33.32 39.06 4.86 4.42 6.07 1.87 p 0.012 0.002 0.007 0.014 0.143 0.000 0.000 0.000 0.012 0.011 0.000 0.129 Post-hoc #↑ #↑,&↑ #↑,&↑ a↑,c↑ a↑,b↑,c↑ a↑,b↑, c↑ BF df;error 1.13; 15.85 1.28; 17.97 1.23; 17.28 1.22; 17.07 1.41; 19.75 2; 28 2; 28 2; 28 2.25; 31.50 4; 56 2.31; 32.34 4; 56 F 0.59 4.8 15.23 15.81 6.89 1.31 5.30 15.42 2.60 1.08 5.05 0.32 p 0.475 0.033 0.001 0.001 0.010 0.286 0.011 0.000 0.084 0.374 0.010 0.865 Post-hoc *↑,#↑,&↑ *↑,#↑, &↑ b↑ a↑ a↑,c↑ So l df;error 2; 28 1.40; 19.65 1.44; 20.18 1.46; 20.41 1.39; 19.53 2; 28 2; 28 1.95; 27.36 2.74; 38.3 1.99; 27.83 4; 56 2.23; 31.14 F 11.40 40.74 28.10 11.98 1.18 0.66 14.54 19.54 1.48 3.81 1.73 2.02 p 0.000 0.000 0.000 0.001 0.310 0.527 0.000 0.000 0.236 0.035 0.158 0.145 Post-hoc *↑,&↑ *↑,#↑,&↑ *↑,#↑, &↑ *↑,&↑ a↑,c↑ a↑,b↑, c↑ G as tM df;error 1.32; 18.49 2; 28 1.34; 18.72 1.21; 16.96 2; 28 2; 28 2; 28 2; 28 2.48; 34.76 4; 56 4; 56 2.67; 36.76 F 29.63 20.18 11.34 6.28 1.06 1.20 5.86 30.61 0.32 2.66 0.92 1.23 p 0.000 0.000 0.002 0.018 0.360 0.316 0.008 0.000 0.773 0.042 0.458 0.311 Post-hoc *↑,#↑,&↑ *↑,&↑ *↑,&↑ #↑ a↑ a↑,b↑, c↑ G lu tM df;error 2; 28 2; 28 2; 28 2; 28 2; 28 1.44; 20.19 1.41; 19.71 2; 28 4; 56 4; 56 4; 56 2.47; 34.57 F 2.55 5.47 8.92 5.48 4.26 0.70 4.07 22.57 4.46 3.25 0.71 1.78 p 0.096 0.010 0.001 0.010 0.024 0.46 0.045 0.000 0.003 0.018 0.587 0.176 Post-hoc *↑ *↑,&↑ &↑ b↑ c↑ a↑,b↑, c↑ TA df;error 2; 28 2; 28 2; 28 2; 28 1.241; 17.37 2; 28 2; 28 1.45; 20.27 2.43; 34.00 2.24; 31.42 4; 56 4; 56 F 0.41 5.38 29.26 8.34 5.67 2.54 1.18 4.01 1.09 2.85 1.41 0.31 p 0.669 0.016 0.000 0.001 0.024 0.097 0.322 0.046 0.356 0.067 0.242 0.867 Post-hoc *↑,&↑ *↑,#↑,&↑ *↑,&↑ c↑ 7. REZULTATI 83 7.1.2. Vremenska šema prirasta mišićne aktivacije Promena vremenskog intervala pojave mišićne aktivacije u periodu pre kontakta (t_pre) i vremenskog intervala pojave maksimalne aktivacije nakon kontakta (t_prir) za sedam praćenih mišića, pod uticajem različitih visina platforme i različitih visina odskoka se može uočiti na slici 14. Rezultati dvostrukog ANOVA testa sa ponovljenim merenjima u kojima je utvrđen uticaj visine platforme i visine odskoka, kao i uticaj njihove interakcije na varijable koje opisuju vremensku šemu prirasta EMG-a prikazani su u tabeli 4. Rezultati ukazuju da je visina odskoka značajno uticala na vremensku šemu prirasta mišićne aktivacije koja je praćena u fazi pre i tokom kontakta stopala sa podlogom, i to za skoro sve praćene mišiće (p≤0.05) osim za TA i GlutM u oba perioda (t_pre i t_prir), kao i za RF, BF i Sol u fazi pre kontakta stopala sa podlogom (t_pre) (p≥0.05). Trend promena vrednosti varijable t_pre za mišiće gde postoji uticaj visine odskoka u smeru smanjenja vrednosti sa povećanjem visine odskoka, dok je sa druge strane povećanje visine odskoka uticalo na povećanje vrednosti varijable t_prir (za detaljnu post-hoc analizu pogledati tabelu 4). Za razliku od visine odskoka koji je značajno uticao na varijable vremenske šeme mišićne aktivacije za većinu praćenih mišića, visina platforme je faktor koji je imao značajan efekat jedino na GastM u obe praćene faze (t_pre i t_prir), kao i na VL i BF u fazi pre kontakta stopala sa podlogom (t_pre). Trend promena vrednosti varijable t_pre za mišiće gde postoji uticaj visine platforme je u smeru povećanja vrednosti sa povećanjem visine platforme, dok je sa druge strane povećanje visine platforme uticalo na smanjenje vrednosti varijable t_prir (za detaljnu post-hoc analizu pogledati tabelu 4). Dvostruka ANOVA sa ponovljenim merenjima nije pokazala značajne uticaje interakcije na varijable vremenske šeme prirasta mišićne aktivacije. 7. REZULTATI 84 -100 0 100 20 40 60 vr em e (m s) 65 80 95 vreme prirasta aktivacijevreme preaktivacije 20 40 60 Sol -400 -200 0 200 vr em e (m s) 65 80 95 20 40 60 20 40 60 vreme preaktivacije vreme pirarsta aktivacije GastM 0 70 140 20 40 60 vr em e (m s) 65 80 95 vreme preaktivacije vreme pirarsta aktivacije 20 40 60 VL -100 0 100 20 40 60 vr em e (m s) 65 80 95 vreme preaktivacije vreme pirarsta aktivacije 20 40 60 RF -120 -60 0 60 120 20 40 60 vreme preaktivacije vreme pirarsta aktivacije vr em e (m s) 65 80 95 20 40 60 GlutM -120 -60 0 60 120 20 40 60 vreme preaktivacije vreme pirarsta aktivacije vr em e (m s) 65 80 95 20 40 60 GlutM -600 -300 0 20 40 60 vr em e (m s) 65 80 95 20 40 60 vreme preaktivacije vreme pirarsta aktivacije TA Slika 14. Rezultati deskriptivne analize (prosečne vrednosti ± SE) vremena pojave aktivacije u odnosu na trenutak kontakta stopala sa podlogom (t_pre) i vremena pojave maksimalne aktivacije u odnosu na trenutak kontakta stopala sa podlogom (t_prir), u zavisnosti od visine platforme (20, 40 i 60 cm), i visine odskoka (65, 80 i 95%). Nulta vrednost (0) predstavlja trenutak kontakta stopala sa podlogom. 7. REZULTATI 85 Tabela 4. Rezultati dvostruke ANOVA analize sa ponovljenim merenjima (visina platforme i visina odskoka) za varijable vremenskog prirasta EMG signala, sa Bonferroni post-hoc obradom. (p≤0.05). Post-hoc (Bonferroni): (*) značajna razlika između 20 i 40 cm; (#) značajna razlika između 40 i 60 cm; (&) značajna razlika između 20 i 60 cm; (a) značajna razlika između 65% i 80%; (b)značajna razlika između 80% i 95%; (c) značajna razlika između 65% i 95%; simboli (↑)(↓) označavaju da se vrednost povećava (↑) ili smanjuje (↓) na većim visinama platforme, odnosno odskoka. Visina platforme Visina odskoka Interakcija t_pre t_prir t_pre t_prir t_pre t_prir V L df;error 2;24 2;26 2;24 1.29;16.78 2.38;28.61 4;52 F 12.758 0.374 12.783 15.681 1.247 1.181 p 0.000 0.692 0.000 0.001 0.307 0.330 Post-hoc #↑,&↑ c↓ a↑,c↑ R F df;error 1.34;16.13 2;24 2;24 2;24 2.29;27.50 4;48 F 1.018 0.270 2.577 9.885 1.426 1.000 p 0.376 0.766 0.097 0.001 0.258 0.417 Post-hoc c↑ BF df;error 2;24 2;26 2;24 2;26 4;48 4;52 F 4.360 0.205 1.587 4.835 0.685 0.376 p 0.024 0.816 0.225 0.016 0.606 0.825 Post-hoc b↑,c↑ So l df;error 2;22 2;26 1.08;11.89 2;26 1.33;14.62 4;52 F 2.397 2.951 1.103 3.721 0.476 0.804 p 0.114 0.070 0.321 0.038 0.554 0.528 Post-hoc b↑ G as tM df;error 1.21;15.76 2;26 1.29;16.79 2;26 2.37;30.82 4;52 F 13.059 7.977 10.218 10.659 1.098 0.685 p 0.002 0.002 0.003 0.000 0.355 0.605 Post-hoc *↑,#↑,&↑ &↓ c↓ c↑ G lu tM df;error 1.40;18.24 2;24 1.39;18.06 1.34;16.1 4; 52 2.02;24.24 F 0.285 0.880 0.002 2.441 1.628 1.294 p 0.677 0.428 0.987 0.132 0.181 0.293 Post-hoc TA df;error 1.29;16.81 2;22 2;26 1.36;14.99 4;52 4;44 F 1.292 2.260 0.694 0.531 0.864 0.959 p 0.284 0.128 0.508 0.532 0.492 0.439 Post-hoc 7. REZULTATI 86 7.2. Uticaj različitih visina platforme i visine odskoka pri izvođenju doskok-odskoka na kinematičke i dinamičke varijable Rezultati dvostruke ANOVA analize sa ponovljenim merenjima pokazuju značajan uticaj visine platforme na varijabilitet maksimalne sile reakcije podloge (p≤0.001), gde je uočen statistički značajan porast sile reakcije podloge između svakog nivoa visine platforme (20, 40 i 60 cm) (tabela 5, slika 17). Uticaj visine odskoka pokazuje tendenciju ka statističko značajnom povećanju maksimalne sile reakcije podloge sa povećanjem visine odskoka (p=0.071). Interakcija visine platforme i visine odskoka ne pokazuju značajan uticaj na varijablu maksimalne sile reakcije podloge. Dvostrukom ANOVA analizom uočen je očekivan značajan uticaj visine odskoka (p≤0.001) na rezultate visine odskoka izmerene pomoću maksimalnog vertikalnog pomeraja CM, gde je pokazana značajna razlika između svakog nivoa visine odskoka. Sa druge strane, i od visine platforme je značajno zavisila visina odskoka (p≤0.05), gde post-hoc analiza pokazuje da je visina odskoka sa visine platforme od 40 cm bila značajno veća u odnosu na skokove sa visine od 20 cm. Nije postojala značajna razlika u visini odskoka sa platformi od 20 i 60 cm, kao ni između platformi 40 i 60 cm. Nema značajnog efekta interakcije visine platforme i visine odskoka na varijablu visine odskoka. Ispitanici su sa ciljem da dostignu određene visine skoka u proseku ostvarili vrednosti 0.258±0.026, 0.340±0.0344 i na 0.427±0.044 cm za visinu platforme od 20 cm, zatim 0.271±0.033, 0.363±0.032 i 0.438±0.033 za visinu platforme od 40 cm, i 0.269±0.029, 0.356±0.033 i 0.424±0.035 za visinu platforme od 60 cm. Maksimalna ispoljena snaga je varijabla koja je pod značajnim uticajem i visine platforme i visine odskoka (p≤0.001), kao i njihove interakcije (p≤0.05) (tabela 5, slika 16). Svaki od modaliteta značajno utiče na ispoljenu maksimalnu snagu gde je Bonferroni post-hoc analizom utvrđeno značajno uvećanje ispoljene maksimalne snage sa povećanjem visine platforme i sa povećanjem visine odskoka. Kako je dobijen značajan uticaj interakcije određivan je uticaj visine odskoka u zavisnosti od svakog pojedinačnog nivoa visine platforme, gde je utvrđen izrazito snažan uticaj visine odskoka na maksimalno ispoljenu snagu pri DJ skoku na visini platforme od 60 cm, dok je na visinama platforme od 20 i 40 cm takođe uočen statistički značajan uticaj ali manjeg intenziteta u odnosu na 60 cm. 7. REZULTATI 87 Vertikalni pomeraj centra mase (CM) u fazi kontakta stopala sa podlogom tj. amortizacija, pod značajnim je uticajem visine platforme i visine odskoka (p≤0.001), kao i pod značajnim uticajem njihove interakcije (p≤0.01). Post-hoc analiza pokazuje da se amortizacija smanjuje sa povećanjem visina platforme iznad 20 cm, dok nema razlika između visina platforme od 40 i 60 cm. Kada je u pitanju visina odskoka, post- hoc analiza pokazuje značajne razlike između svakog nivoa visine odskoka, gde je uočeno povećanje amortizacije sa povećanjem visine odskoka. Usled dobijenih značajnih uticaja interakcije, urađen je test analize jednostavnih uticaja u okviru koje je analiziran uticaj visine odskoka za svaki nivo platforme posebno, gde je uočeno da na visinama platforme od 20 i 40 cm postoji značajan uticaj visine odskoka (p≤0.001), što nije uočeno na visinama platforme od 60 cm. Varijabla vertikalne krutosti je pod značajnim uticajem i visine platforme i visine odskoka (p≤0.01), kao i njihove interakcije (p≤0.05) (tabela 5, slika 20). Sa povećanjem visine platforme, povećava se i stepen ispoljene vertikalne krutosti, dok je statistički značajna razlika primećena između skokova sa 20 cm prema skokovima sa 40 i 60 cm. Bonferroni post-hoc analiza pokazuje da se u okviru različitih visina odskoka statistički značajno smanjuje vertikalna krutost sa povećanjem visine odskoka, gde statistički značajna razlika postoji između DJ skokova na 65% u poređenju sa onima koji su izvedeni na 80%. Kako je utvrđen značajan uticaj interakcije faktora na varijablu vertikalne krutosti, urađen je test analize jednostavnih uticaja u okviru kojeg je analiziran uticaj visine odskoka, ali za svaki nivo visine platforme posebno, gde je utvrđeno da je izvor interakcije u tome što je uticaj visine odskoka postojao samo kod DJ skoka sa visine platforme od 40 cm, dok na visinama platforme od 20 i 60 cm nije uočena statistička značajnost uticaja visine odskoka. Neophodno je napomenuti da se deskriptivnom analizom uočava da je kod visina platforme od 60 cm uočeno i povećanje ispoljene vertikalne krutosti pri povećanje visine odskoka na 95%, što je suprotan trend promena u odnosu na promene koje su uočene na visinama platforme od 20 i 40 cm. Oba faktora, visina platforme i visina odskoka, značajno utiču na varijabilitet ispoljenih momenata u skočnom zglobu, zglobu kolena i zglobu kuka (p≤0.05) (tabela 5, slika 21). Značajan uticaj interakcije oba faktora je pokazan samo kod ispoljenog momenta u skočnom zglobu (p≤0.05). Rezultati ispoljenih momenata u skočnom 7. REZULTATI 88 zglobu i zglobu kolena prikazuju da postoji značajna razlika između svakog nivoa visine platforme, gde se sa povećanjem visine platforme povećava i vrednost ispoljenog momenta. Dobijeni rezultati momenta u zglobu kuka, pokazuju isti trend, s tim što je značajna razlika uočena između 20 i 60 cm, i 40 i 60 cm (p≤0.001). Interesantno je zapaziti da se trend promena ispoljenog momenta pod uticajem visine odskoka menja u zavisnosti od zgloba koji se analizira, gde je kod skočnog zgloba i zgloba kuka uočeno značajno povećanje ispoljenog momenta sa povećanjem visine odskoka sa 65 na 95% kada je u pitanju skočni zglob, odnosno između svakog modaliteta visine odskoka kada je u pitanju zglob kuka, dok je kod zgloba kolena uočeno značajno smanjenje momenta sa povećanjem visine odskoka (65>80=90%). Analizom varijabli koje se odnose na zglobnu krutost, uočava se značajan uticaj i visine platforme i visine odskoka na krutost skočnog zgloba i zgloba kuka (p≤0.01), dok ne postoji značajan uticaj interakcije. Za varijablu krutosti u zglobu kolena dvostruka ANOVA je pokazala značajan uticaj oba faktora, kao i značajan uticaj njihove interakcije (p≤0.01) (tabela 5, slika 24). Post-hoc analiza uticaja modaliteta visine platforme na zglobnu krutost pokazuje da za sve tri varijable zglobne krutosti (skočni zglob, zglob kolena i zglob kuka) postoji statistički značajan porast zglobne krutosti sa povećanjem visine platforme (20, 40 i 60 cm), osim za krutost skočnog zgloba gde nije uočena razlika između visina platforme od 40 i 60 cm. Kao i kod varijable vertikalne krutosti, post-hoc analizom je uočeno da se sa povećanjem visine odskoka značajno smanjuje krutost u skočnom zglobu i zglobu kolena između odskoka na 65 i 80%, kao i između 65 i 95%, dok ne postoji razlika između dobijenih vrednosti pri odskocima na 80 i 95%. Post-hoc analiza za varijablu krutosti u zglobu kuka pokazuje statistički značajne razlike između svakog nivoa visine odskoka (65, 80 i 95%). Usled dobijenog značajnog uticaja interakcije faktora na varijabilitet krutosti u zglobu kolena, urađena je analiza jednostavnih uticaja pomoću koje je utvrđen uticaj visine odskoka na varijabilitet krutosti u zglobu kolena, na svakom nivou visine platforme posebno. Utvrđeno je da uticaj visine odskoka ima najsnažniji efekat na varijablu krutosti u zglobu kolena na visinama platforme od 40 i 60 cm, dok na visinama od 20 cm ne postoji značajan uticaj visine odskoka na varijabilitet krutosti u zglobu kolena. 7. REZULTATI 89 Dobijeni rezultati za ugaone pomeraje u skočnom zglobu, zglobu kolena i zglobu kuka su pod značajnim uticajem visine platforme (p≤0.05), dok je visina odskoka značajno uticala na ugaone pomeraje u zglobu kolena i zglobu kuka (p≤0.01) (tabela 5, slika 22). Uticaj interakcije je bio značajan za ugaone pomeraje u svim zglobovima (p≤0.05). Rezultati post-hoc analize pokazuju da se ugaoni pomeraj u skočnom zglobu značajno povećavaju sa povećanjem visine platforme, i razlika je uočena između svakog nivoa visine platforme. Ugaoni pomeraj u zglobu kolena u post- hoc analizi pokazuje značajno veći ugaoni pomeraj pri izvođenju DJ skoka sa visine platforme od 60 cm u odnosu na visine platforme 20 i 40 cm. Povećanje visine odskoka značajno utiče na povećanje ugaonog pomeraja u zglobu kolena, gde je uočena statistički značajna razlika između svakog nivoa visine odskoka. Bonferroni post-hoc analiza ukazuje da je ugaoni pomeraj u zglobu kuka značajno veći kod DJ skoka sa visine platforme od 60 cm, u poređenju sa visinom platforme od 40 cm. Kao i kod rezultata koji su dobijeni za ugaoni pomeraj u zglobu kolena, vrednosti ugaonog pomeraja u zglobu kuka se značajno povećavaju sa povećanjem visine odskoka i statistički značajna razlika postoji između svakog nivoa visine odskoka. Ugaoni pomeraji u zglobovima su pokazali značajan uticaj interakcije, gde je izvor te interakcije utvrđivan na osnovu primene testa jednostavnog uticaja faktora visine odskoka u odnosu na svaki nivo visine platforme. Za skočni zglob, izvor interakcije je u značajnom uticaju visine odskoka koji je postojao kod DJ skoka sa visina od 40 i 60 cm (p≤0.01), dok taj uticaj nije uočen na visinama platforme od 20 cm. Za zglob kolena, izvor interakcije je u značajnom uticaju visine odskoka koji je postojao kod visina platforme od 20 i 60 cm (p≤0.01), dok taj uticaj nije uočen kod visine platforme od 40 cm. Za zglob kuka, izvor interakcije je u značajnom uticaju visine odskoka kod skokova sa visine platforme od 20 cm (p≤0.001), dok je i na ostalim nivoima visine platforme (40 i 60 cm) uočen statistički značajan uticaj visine odskoka sa nešto manjim intenzitetom uticaja (p≤0.05). Uglovi u trenutku kontakta stopala sa podlogom za skočni zglob, zglob kolena i zglob kuka, pod značajnim su uticajem visine platforme i visine odskoka, ali rezultati ovih varijabli značajno zavise i od njihove interakcije (p≤0.001) (tabela 5, slika 23). Bonferroni post-hoc analiza pokazuje da se svi nivoi i visine platforme i visine odskoka statistički značajno razlikuju, gde se može primetiti da se sa povećanjem visine 7. REZULTATI 90 platforme značajno povećava ugao u trenutku kontakta stopala sa podlogom u svakom zglobu, dok se sa povećanjem visine odskoka primećuje značajno smanjenje ugla u svakom zglobu. Drugim rečima, što se više povećavala visina platforme ispitanici su doskakali sa većom ekstenzijom u zglobovima, tj. više opruženi, dok su ispitanici sa težnjom da se poveća visina odskoka doskakali na podlogu sa što većom fleksijom u zglobovima. Pokazalo se da su uglovi u trenutku kontakta stopala sa podlogom za zglobove donjih ekstremiteta značajne varijable pomoću kojih se adaptira strategija izvođenja kretanja pod uticajem različitih mehaničkih uslova u kojima se kretanje izvodi. Značajan uticaj interakcije ukazuje da uticaj visine odskoka na pomenute varijable zavisi od visine platforme. Analizom pojedinačnog uticaja faktora utvrđeno je da na visinama platforme od 20 i 40 cm postoji značajniji uticaj visine odskoka na uglove u trenutku kontakta stopala sa podlogom u poređenju sa visinama platforme od 60 cm, gde je takođe uočen značajan uticaj visine odskoka ali nešto manjeg intenziteta. Obrađeni rezultati izvršenog rada u negativnoj fazi, pokazuju značajan uticaj visine platforme (p≤0.001), ali ne i uticaj visine odskoka (tabela 5). Post-hoc analizom je utvrđeno značajno povećanje izvršenog rada u negativnoj fazi sa povećanjem visine platforme između svakog nivoa visine platforme. Za razliku od varijable izvršenog rada u negativnoj fazi, rezultati varijable izvršenog rada u pozitivnoj fazi pokazuju značajan uticaj visine platforme (p≤0.05) i visine odskoka (p≤0.001), gde je post-hoc obradom utvrđeno značajno povećanje izvršenog rada u pozitivnoj fazi sa povećanjem visine platforme sa 40 na 60 cm, dok je vrednost ove varijable pri odskoku na 95% pokazivala značajno veće vrednosti u odnosu na 65 i 80%. Interakcija faktora pokazuje značajan efekat na varijabilitet izvršenog rada u pozitivnoj fazi. Analiza jednostavnog uticaja visine odskoka za svaki nivo visine platforme je pokazala da na visini platforme od 20 cm postoji značajan uticaj visine odskoka na varijablitet izvršenog rada u pozitivnoj fazi (p≤0.001), što nije slučaj sa skokovima sa visina platforme od 40 i 60 cm. 7. REZULTATI 91 20 40 60 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 Vi si na o ds ko ka (m ) Visina platforme (cm) 65% 80% 95% 20 40 60 0 30 60 90 120 150 180 210 M ak si m al na s na ga u p oz iti vn oj fa zi (W /k g) Visina platforme (cm) 65% 80% 95% 20 40 60 0 30 60 90 M ak si m al na s ila re ak ci je p od lo ge (N /k g) Visina platforme (cm) 65% 80% 95% Slika 17. Prosečna vrednost ± SD maksimalne sile reakcije podloge pri izvođenju doskok-odskoka sa različitih visina platforme (20, 40 i 60 cm) i na različite visine odskoka (65, 80 i 95%). Slika 16. Prosečna vrednost ± SD za maksimlanu snagu u pozitivnoj fazi pri izvođenju doskok-odskoka sa različitih visina platforme (20, 40 i 60 cm) i na različite visine odskoka (65, 80 i 95%). Slika 15. Prosečna vrednost ± SD za ostvarenu visinu odskoka pri izvođenju doskok- odskoka sa različitih visina platforme (20, 40 i 60 cm) i na različite visine odskoka (65, 80 i 95%). 7. REZULTATI 92 0 2000 4000 6000 G R F (N /k g) 65% 80% 95% 20 cm 0 2000 4000 6000 40 cm G R F (N /k g) 65% 80% 95% 0 2000 4000 6000 60 cm G R F (N /k g) 65% 80% 95% 100 ms Slika 18. Prikaz promene dijagrama sile reakcije podloge sa promenom visine odskoka (65, 80 i 95%), za svaku visinu platforme (20, 40 i 60 cm). 7. REZULTATI 93 20 40 60 0.0 0.2 0.4 Ve rti ka ln i p om er aj C M u a m or tiz ac io no j f az i ( m ) Visina platforme (cm) 65 80 95 20 40 60 0 2 4 Ve rti ka ln a kr ut os t ( kN /m /k g) Visina platforme (cm) 65% 80% 95% Slika 20. Prosečna vrednost ± SD za vertikalnu krutost pri izvođenju doskok-odskoka sa različitih visina platforme (20, 40 i 60 cm) i na različite visine odskoka (65, 80 i 95%). Slika 19. Prosečna vrednost ± SD vertikalnog pomeraja centra mase u amortizacionoj fazi pri izvođenju doskok-odskoka sa različitih visina platforme (20, 40 i 60 cm) i na različite visine odskoka (65, 80 i 95%). 7. REZULTATI 94 20 40 60 0 3 6 9 65% 80% 95% M ak si m al ni m om en t u s ko cn om z gl ob u (N m /k g) Visina platforme (cm) a 20 40 60 0 2 4 65% 80% 95% M ak si m al ni m om en t u z gl ob u ko le na (N m /k g) Visina platforme (cm) b 20 40 60 0 3 6 9 65% 80% 95% M ak si m al ni m om en t u z gl ob u ku ka (N m /k g) Visina platforme (cm) c Slika 21. (a) Prosečna vrednost ± SD maksimalnog momenta u skočnom zglobu pri izvođenju doskok-odskoka sa različitih visina platforme (20, 40 i 60 cm) i na različite visine odskoka (65, 80 i 95 %). (b) Prosečna vrednost ± SD maksimalnog momenta u zglobu kolena. (c) Prosečna vrednost ± SD maksimalnog momenta u zglobu kuka. 7. REZULTATI 95 20 40 60 0.0 0.4 0.8 1.2 65% 80% 95% U ga on i p om er aj u s ko cn om z gl ob u (ra d) Visina platforme (cm) a 20 40 60 0.0 0.3 0.6 0.9 65% 80% 95% U ga on i p om er aj u z gl ob u ko le na (r ad ) Visina platforme (cm) b 20 40 60 0.0 0.2 0.4 0.6 65% 80% 95% U ga on i p om er aj u z gl ob u ku ka (r ad ) Visina platforme (cm) c Slika 22. (a) Prosečna vrednost ± SD ugaonog pomeraja u skočnom zglobu pri izvođenju doskok-odskoka sa različitih visina platforme (20, 40 i 60 cm) i na različite visine odskoka (65, 80 i 95%). (b) Prosečna vrednost ± SD ugaonog pomeraja u zglobu kolena. (c) Prosečna vrednost ± SD ugaonog pomeraja u zglobu kuka. 7. REZULTATI 96 20 40 60 2 3 65% 80% 95% U ga o u sk oc no m z gl ob u u tre nu tk u ko nt ak ta (r ad ) Visina platforme (cm) a 20 40 60 2 3 65% 80% 95% c U ga o u zg lo bu k uk a u tre nu tk u ko nt ak ta (r ad ) Visina platforme (cm) 20 40 60 2 3 65% 80% 95% b U ga o u zg lo bu k ol en a u tre nu tk u ko nt ak ta (r ad ) Visina platforme (cm) Slika 23. (a) Prosečna vrednost ± SD ugla u skočnom zglobu u trenutku kontakta sa podlogom pri izvođenju doskok-odskoka sa različitih visina platforme (20, 40 i 60 cm) i na različite visine odskoka (65, 80 i 95%). (b) Prosečna vrednost ± SD ugla u zglobu kolena u trenutku kontakta sa podlogom. (c) Prosečna vrednost ± SD ugla u zglobu kuka u trenutku kontakta stopala sa podlogom. 7. REZULTATI 97 20 40 60 0 20 40 60 Kr ut os t s ko cn og z gl ob a (N m /ra d/ kg ) Visina platforme (cm) 65% 80% 95% a 20 40 60 0 5 10 15 Kr ut os t z gl ob a ko le na (N m /ra d/ kg ) Visina platforme (cm) 65% 80% 95% b 20 40 60 0 8 16 24 Kr ut os t z gl ob a ku ka (N m /ra d/ kg ) Visina platforme (cm) 65% 80% 95% c Slika 24. (a) Prosečna vrednost ± SD za krutost u skočnom zglobu pri izvođenju doskok- odskoka sa različitih visina platforme (20, 40 i 60 cm) i na različite visine odskoka (65, 80 i 95%). (b) Prosečna vrednost ± SD za krutost u zglobu kolena. (c) Prosečna vrednost ± SD za krutost u zglobu kuka. 7. REZULTATI 98 20 40 60 0 2 4 6 N eg at iv no iz vr se n ra d (J /k g) Visina platforme (cm) 65% 80% 95% 20 40 60 0 80 160 240 Po zi tiv no iz vr se n ra d (J /k g) Visina platforme (cm) 65% 80% 95% Slika 25. Prosečna vrednost ± SD za negativno izvršen rad pri izvođenju doskok- odskoka sa različitih visina platforme (20, 40 i 60 cm) i na različite visine odskoka (65, 80 i 95%). Slika 26. Prosečna vrednost ± SD za pozitivno izvršen rad pri izvođenju doskok- odskoka sa različitih visina platforme (20, 40 i 60 cm) i na različite visine odskoka (65, 80 i 95%). 7. REZULTATI 99 Tabela 5. Rezultati dvostruke ANOVA analize sa ponovljenim merenjima (visina platforme i visina odskoka) za kinematičke i dinamičke varijable, sa Bonferroni post-hoc obradom. (p≤0.05). Post-hoc (Bonferroni): (*) značajna razlika između 20 i 40 cm; (#) značajna razlika između 40 i 60 cm; (&) značajna razlika između 20 i 60 cm; (a) značajna razlika između 65% i 80%; (b) značajna razlika između 80% i 95%; (c) značajna razlika između 65% i 95%; simboli (↑)(↓) označavaju da se vrednost povećava (↑) ili smanjuje (↓) na većim visinama platforme, odnosno odskoka. Visina platforme Visina odskoka Interakcija Maksimalna sila reakcije podloge F (df;error); p 65.449 (1.468;23.492); p=.000 2.871 (2;32); p=.071 2.308 (2.339;37.417); p=.106 Post-hoc *↑,#↑,&↑ Trajanje kontakta F (df;error); p 1.361 (1.286; 20.584); p=.267 0.732 (1.353; 21.651); p=.442 0.722 (2.419; 38.701); p=.517 Post-hoc Vertikalni pomeraj CM u amort. fazi F (df;error); p 15.204 (2;32); p=.000 36.871 (2;32); p=.000 6.593 (4;64); p=.000 Post-hoc *↓,&↓ a↑,b↑,c↑ Visina odskoka F (df;error); p 6.666 (1.485;23.759); p=.009 357.037 (2;32); p=.000 0.732 (4; 64); p=.574 Post-hoc *↑ a↑,b↑,c↑ Max snaga pri pozitivnoj fazi F (df;error); p 141.274 (2;32); p=.000 77.362 (2;32); p=.000 5.003 (4;64); p=.001 Post-hoc *↑,#↑,&↑ a↑,b↑,c↑ Negativno izvršen rad (ukupan) F (df;error); p 96.823 (1.426;22.815); p=.000 1.487 (1.311;20.975); p=.244 0.0184 (4;64); p=.946 Post-hoc *↑,#↑,&↑ Pozitivno izvršen rad (ukupan) F (df;error); p 7.598 (2;32); p=.002 16.228 (2;32); p=.000 3.508 (2.823;45.173); p=.025 Post-hoc &↑ a↑,c↑ Ugao u skočnom zglobu u trenutku kontakta F (df;error); p 53.939 (1.230;19.688); p=.000 42.289 (2;32); p=.000 3.575 (1.868;29.882); p=.043 Post-hoc *↑,#↑,&↑ a↓,b↓,c↓ Ugao u zglobu kolena u trenutku kontakta F (df;error); p 36.304 (1.309;20.943); p=.000 40.633 (1.395;22.318); p=.000 8.926 (1.869;29.896); p=.001 Post-hoc *↑,#↑,&↑ a↓,b↓,c↓ Ugao u zglobu kuka u trenutku kontakta F (df;error); p 39.899 (1.422;22.753); p=.000 57.996 (2;32); p=.000 11.187 (4;64); p=.000 Post-hoc *↑,#↑,&↑ a↓,b↓,c↓ Ugao u skočnom zglobu u trenutku odskoka F (df;error); p 2.339 (2;32); p=.113 0.699 (2;32); p=.504 1.989 (4;64); p=.107 Post-hoc Ugao u zglobu kolena u trenutku odskoka F (df;error); p 2.330 (2;32); p=.114 1.806 (2;32); p=.181 0.800 (4;64); p=.530 Post-hoc Ugao u zglobu kuka u trenutku odskoka F (df;error); p 2.143 (2;30); p=.135 0.740 (2;30); p=.486 0.862 (4;60); p=.492 Post-hoc Ugaoni pomeraj u skočnom zglobu F (df;error); p 93.931 (1.313;21.009); p=.000 2.083 (1.430;22.880); p=.157 5.844 (2.496;39.937); p=.003 Post-hoc *↑,#↑,&↑ Ugaoni pomeraj u zglobu kolena F (df;error); p 21.012 (2;32); p=.000 13.501 (1.235;19.765); p=.001 3.626 (2.899;46.383); p=.021 Post-hoc #↑,&↑ a↑,b↑,c↑ Ugaoni pomeraj u zglobu kuka F (df;error); p 6.522 (2;32); p=.004 60.615 (1.281;20.497); p=.000 5.147 (1.962;31.388); p=.012 Post-hoc #↑ a↑,b↑,c↑ Vertikalna krutost F (df;error); p 10.726 (2;32); p=.000 6.476 (2;32); p=.004 3.086 (4;64); p=.022 Post-hoc *↑,&↑ a↓ Krutost u skočnom zglobu F (df;error); p 5.780 (2;26); p=.008 4.910 (2;26); p=.016 0.525 (4;52); p=.718 Post-hoc *↑,&↑ a↓,c↓ Krutost u zglobu kolena F (df;error); p 32.893 (2;28); p=.000 19.449 (2;28); p=.000 5.060 (2.751;38.512); p=.006 Post-hoc *↑,#↑,&↑ a↓,c↓ Krutost u zglobu kuka F (df;error); p 38.174 (1.282;17.946); p=.000 35.516 (2;28); p=.000 0.311 (4;56); p=.869 Post-hoc *↑,#↑,&↑ a↓,b↓,c↓ Moment u skočnom zglobu F (df;error); p 38.128 (1.339;20.083); p=.000 3.343 (2;30); p=.049 1.066 (2.182;32.723); p=.361 Post-hoc *↑,#↑,&↑ c↑ Moment u zglobu kolena F (df;error); p 50.118 (1.492;20.892); p=.000 9.517 (2;28); p=.001 1.867 (4;56); p=.129 Post-hoc *↑,#↑,&↑ a↓,c↓ Moment u zglobu kuka F (df;error); p 14.794 (1.427;19.978); p=.000 8.596 (2;28); p=.001 0.767 (4;56); p=.551 Post-hoc #↑,&↑ a↑,b↑,c↑ 7. REZULTATI 100 7.3. Interakcija prediktivne i fidbek kontrole pri izvođenju submaksimalnih doskok-odskoka Na slici broj 27 prikazane su vrednosti za rmsEMG (%) m.soleusa tokom različitih faza izvođenja DJ skoka (F1, F2, F3 i F4 %) i različitih visina odskoka (65, 80 i 95%), izdvojeno za svaku visinu platforme (20, 40 i 60 cm). Trostruka ANOVA sa ponovljenim merenjima (faza skoka x visina odskoka x visina platforme) pokazala je značajan uticaj faze izvođenja skoka (F(1.803; 25.244) = 45.238; p≤0.001), visine odskoka (F(2; 28) = 14.422; p≤0.001) i visine platforme (F(1.238; 17.335) = 56.173; p≤0.001) na rmsEMG%. Rezultati su pokazali značajne uticaje dvostrukih interakcija za visinu platforme i fazu skoka (F(6; 84) = 8.147; p≤0.001), za visinu odskoka i fazu skoka (F(2.798; 39.184) = 7.189; p≤0.001), kao i za visinu platforme i visinu odskoka (F(4; 56) = 5.591; p≤0.001) na rmsEMG%. Nije dobijen uticaj trostruke interakcije na rmsEMG% (F(4.016; 56.23) = 1.631; p=0.179). U daljoj statističkoj proceduri statistički model je razdvojen na 3 dvostruke ANOVA analize sa ponovljenim merenjima za visinu odskoka i fazu skoka, zatim za visinu platforme i visinu odskoka, kao i za visinu platforme i visinu odskoka. Post-hoc analizom, koja je urađena T-testom za zavisne uzorke sa Holm- Bonferroni korekcijom, dobijeno je da u okviru faktora faze izvođenja skoka postoji statistički značajna razlika rmsEMG% (p≤0.001) između različitih nivoa (F1