FULL TEXT - Antropomotoryka
Transkrypt
FULL TEXT - Antropomotoryka
NR 41 AN TRO PO MO TO RY KA 2008 STRONNE ZRÓŻNICOWANIE POZIOMU ZDOLNOŚCI ZACHOWANIA RÓWNOWAGI STATYCZNEJ W ZALEŻNOŚCI OD ROZMAITEJ INFORMACJI WZROKOWEJ U OSÓB W WIEKU 16–19 LAT LATERAL DIFFERENTIATION OF LEVEL OF ABILITY TO MAINTAIN STATIC BALANCE OF PERSONS AGED 16–19 DEPENDING ON THE VARIOUS VISUAL INFORMATION Włodzimierz Starosta*, Tadeusz Rynkiewicz** * prof. dr hab., Zakład Teorii i Metodyki Sportu, AWF Poznań – Zamiejscowy Wydział Kultury Fizycznej w Gorzowie Wielkopolskim ** dr hab., prof. AWF, Zakład Teorii i Metodyki Sportu, AWF Poznań – Zamiejscowy Wydział Kultury Fizycznej w Gorzowie Wielkopolskim Słowa kluczowe: zdolność zachowania równowagi, równowaga statyczna, posturografia, zmienność, stronne zróżnicowanie Key words: ability to maintain balance, static balance, posturographic method, changeabilty, lateral differentiation – 43 – - - - Wstęp. Zdolność zachowania równowagi – to jedna z ważniejszych zdolności koordynacyjnych, wpływających na jakość czynności ruchowych człowieka we wszystkich okresach jego życia i jako taka jest przedmiotem badań licznych autorów. Badacze najrzadziej koncentrują się jednak na śledzeniu jej poziomu w zmiennych warunkach oraz jej stronnego zróżnicowania. Cel badań. Z tego też względu celem badań było: (1) określenie poziomu zdolności zachowania równowagi statycznej w zmiennych warunkach; (2) Poszukiwanie stronnego zróżnicowania poziomu tej zdolności w zależności od rozmaitej informacji wzrokowej. Materiał i metody. Badaniom poddano 52 osoby płci męskiej w wieku 16–19 lat. Do oceny poziomu zdolności zachowania równowagi statycznej stosowano metodę posturograficzną. Badani wykonywali trzy zadania testowe na posturografie w pozycji stojącej przy oczach otwartych, zamkniętych i w warunkach sprzężenia zwrotnego. Każde zadanie trwało 32 sekundy. Wyniki. Największe zmiany w stabilności położenia ciała wywołało wyłączenie kontroli wzrokowej, a w konsekwencji – znaczące pogorszenie precyzji funkcjonowania centralnego układu nerwowego. Uzewnętrzniło się to w obniżeniu poziomu orientacji przestrzennej i mniej dokładnym różnicowaniu ruchów, wpływając na obniżenie poziomu zdolności zachowania równowagi statycznej. Podobną tendencję obserwowali inni autorzy. Badani częściej wychylali OSC w pozycjach: „przód – w lewo” i „tył – w prawo”. Być może, typowe dla człowieka jest asymetryczne obciążenie stopy po przekątnej figury, której krawędzie tworzą zewnętrzne części obu stóp. Największa asymetria wystąpiła przy wykonaniu zadania z zamkniętymi oczyma. Stosunkowo niewielką asymetrię położenia ciała stwierdzono w zadaniu ze „sprzężeniem zwrotnym”. Prawdopodobnie badani, obserwując na monitorze przemieszczenie środka ciężkości własnego ciała, mogli większym stopniu korygować jego położenie, tj. umieszczać go w centralnej części ekranu. - STRESZCZENIE • SUMMARY Włodzimierz Starosta, Tadeusz Rynkiewicz Wnioski. (1) Zmiany warunków przeprowadzenia pomiarów poziomu zdolności zachowania równowagi statycznej, tj. bez kontroli wzrokowej, i podczas „sprzężenia zwrotnego” znacząco obniżyły wyniki. (2) Mniejsze wychwiania OSC odnotowano w płaszczyźnie czołowej niż strzałkowej. (3) Najniższy poziom zdolności zachowania równowagi statycznej wystąpił przy wykonaniu zadania z zamkniętymi oczyma. (4) Asymetria zdolności zachowania równowagi statycznej przejawiła się w skośnym przemieszczeniu OSC w stosunku do podłużnej osi ciała, co wywołało częstsze obciążanie przez badanych przedniej części lewej stopy i tylnej części prawej stopy. Introduction. The ability to maintain balance is one of the crucially important components of the movement performance of a human being. It occupies a leading position among co-ordination abilities. The ability was the subject of numerous research works of many authors, however only a small part of them focused on investigating its level in the changeable conditions and lateral differentiation. Hence, the aim of the research was to: 1. Define the level of the ability to maintain static balance in changeable conditions. 2. Search for the lateral differentiation of the level of the ability depending on the various visual information. Material and methods. The research involved 52 male subjects aged 16–19. In order to assess the level of the ability to maintain balance the posturographic method was applied. The tested individuals performed 3 tasks on a posture-graph in a standing position with eyes opened, closed and in conditions of a feedback. Each of the tasks lasted 32s. Results. The most significant changes in the stability of the of the body position in a longer time span, produced the switch off of the visual control. This indicates a considerable deterioration in the precision of the functioning of the central nervous system when one of the main senses is excluded, which was exhibited by the lowering of the level of spatial orientation and a less accurate differentiation of movements. This affected the lowering of the level of the ability to maintain static balance. A similar tendency was observed by other authors. Those tested more frequently deflected the General Centre of Body Weight (OSC) in the positions: „ forward-left” and „backward-right.” It is possible that the asymmetrical loading of the foot along the diagonal figure, whose edges are formed by the external parts of both feet, is typical for a human being. The biggest asymmetry was observed when executing the task with closed eyes. A considerably small asymmetry in the body position was revealed in the task with the „feedback”. It is most likely that those tested, when observing the dislocation of the centre of gravity of their body on the monitor, had more possibilities to correct its position, that is, to place it in the central part of the screen . Conclusions: (1) Changes in the conditions in which measurements of the level of the ability to maintain static balance, that is, without eye control and during „feedback” were taken, considerably lowered the results. (2) Smaller deflections of the OSC were recorded in the frontal plane rather than sagittal plane. (3) The lowest level of the ability to maintain static balance was observed when performing the task with eyes closed. (4) The asymmetry of the ability to maintain static balance was exhibited in the diagonal displacement of the OSC in relation to the longitudinal axis of their body, which resulted in putting more load on the front part of the left foot or on the back part of the right foot by those who were tested. - - - - - Wstęp Zdolność zachowania równowagi – to jedna z ważniejszych cech, które wpływają na jakość czynności ruchowych człowieka we wszystkich okresach jego życia. Dzięki niej może zachować równowagę, a w razie jej utraty – szybko ją odzyskać. Znaczenie tej zdolności docenia się często dopiero wtedy, gdy na co dzień pojawiają się zaburzenia równowagi (np. podczas podróży samolotem lub okrętem) czy też dysfunkcje narządu równowagi, które występują przeważnie u osób starszych. Współczesny styl życia stawia coraz większe wymagania dotyczące poziomu tej zdolności. Odnosi się to zwłaszcza do dyscyplin sportowych, takich jak skoki akrobatyczne na nartach, akrobatyka samolotowa, skoki akrobatyczne na trampolinie, łyżwiarstwo figurowe. W większości z nich wymagany jest przede wszystkim wysoki po- ziom zdolności zachowania równowagi dynamicznej, czyli w wysokim stopniu uzależnionej od zmiennych warunków wykonania ruchów. Zdolność zachowania równowagi statycznej i dynamicznej – to jedna z podstawowych zdolności koordynacyjnych [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7], która jest podstawą swoistej dwunożnej lokomocji człowieka [8, 9, 10]. Według P. Hirtza [2] w zdolności tej przejawiają się kompleksowo różne funkcje sensoryczne. Równocześnie ze zdolnością zachowania równowagi idzie w parze różnicowanie ruchu i orientacji przestrzennej, a także inne zdolności, uzależnione od specyfiki i złożoności koordynacyjnej wykonywanego zadania ruchowego. Można zatem powiedzieć, iż „poszczególne zdolności koordynacyjne nie przejawiają się w sposób odizolowany, a zawsze we współdziałaniu, często zaś jednocześnie ze zdolnościami kondycyjnymi, właściwościami intelektualnymi i wolicjonalnymi w zestawie czynników wpływających – 44 – Stronne zróżnicowanie poziomu zdolności zachowania równowagi statycznej w zależności od rozmaitej informacji... na sukces sportowy” [11, s. 89]. Trzeba o tym pamiętać oceniając określoną zdolność koordynacyjną. Dla niektórych autorów „koordynacja ruchowa stanowi zewnętrzny przejaw czynności systemu nerwowego” [12, s. 9], a zatem poziom zdolności zachowania równowagi świadczy pośrednio o stopniu sprawności centralnego układu nerwowego. Zdolność zachowania równowagi jest przedmiotem licznych badań [8, 9, 10, 13, 14], jednak na stosunkowo niewielką skalę prowadzi się obserwację jej poziomu w zmiennych warunkach. W zdecydowanej większości badań nie zajmowano się również jej stronnym zróżnicowaniem. Stąd też celem niniejszej pracy jest wypełnienie tej luki, czyli: 1. Określenie poziomu równowagi w zmiennych warunkach, tj. przy zachowaniu kontroli wzrokowej położenia ciała, bez tej kontroli i przy możliwości korygowania położenia postawy. 2. Próba ustalenia poziomu równowagi w zależności od stronnego zróżnicowania położenia ciała. - - - - - Materiał i metoda Badaniami objęto 52 uczniów w wieku 16–19 lat o różnej masie (x = 65,3 kg) i wysokości ciała (x = 175,7 cm). Do oceny stanu czynnościowego aparatu równowagi statycznej stosowano metodę posturograficzną. Posturograf składał się z płyty o wymiarach 400 × 400 × 55 mm, wyposażonej w przetworniki tensometryczne, umożliwiające rejestrację rozmieszczenie (rozłożenie) ogólnego środka ciężkości (OSC) na cztery składowe i wyznaczenie chwilowych przemieszczeń pionowego rzutu tego środka na platformę. Sygnały z przetworników poddawano analizie komputerowej, wyznaczającej współrzędne położenia OSC w płaszczyźnie xy. Badani wykonywali trzy zadania testowe. Każde z nich prowadzono w pozycji stojącej w innych warunkach zachowania równowagi: przy oczach otwartych, następnie zamkniętych, a w końcu przy oczach otwartych w warunkach „sprzężenia zwrotnego”. W ostatnim zadaniu badany obserwował na monitorze położenie środka ciężkości własnego ciała (prezentowanego w postaci punktu świetlnego), starając się równocześnie utrzymać go wewnątrz kwadratu wyświetlanego w centrum ekranu. Wykonanie każdego zadania trwało 32 sekundy. Zadaniem badanego było zachowanie jak najbardziej zrównoważonego, tj. niezmiennego położenia ciała. Analizie poddano osiem spośród licznie zebranych wskaźników, czyli: 1) długość krzywej wychyleń OSC; 2) długość krzywej wychyleń OSC w płaszczyźnie czołowej; 3) długość krzywej wychyleń OSC w płaszczyźnie strzałkowej; 4) pole powierzchni rozwiniętej przez OSC; 5) prędkość wychyleń OSC w płaszczyźnie czołowej; 6) prędkość wychyleń OSC w płaszczyźnie strzałkowej; 7) maksymalne wychylenia OSC w lewo; 8) maksymalne wychylenia OSC w prawo. Wyniki badań 1. Poziom równowagi w zmiennych warunkach Analizę wyników ukierunkowano przede wszystkim na określenie wpływu zmiany warunków wykonania zadania na posturografie na poziom zdolności zachowania równowagi. Zmiana tych warunków, tj. przeprowadzenie pomiaru z wyłączoną kontrolą wzrokową i podczas „sprzężenia zwrotnego”, znacząco obniżyła poziom tej zdolności (tab. 1). Mniejsze zachwiania ciała odnotowano w płaszczyźnie czołowej niż strzałkowej. Prawdopodobnie ograniczona regulacja równowagi m.in. przy zamkniętych oczach nie wpływa znacząco na jej poziom w płaszczyźnie czołowej, mimo braku punktów ułatwiających orientację w przestrzeni. Największe zmiany w stabilności położenia ciała, tj. w zachowaniu jego niezmiennego położenia przez dłuższy czas, wywołało wyłączenie kontroli wzrokowej (ryc. 1). Oznaczało to bowiem znaczące pogorszenie precyzji funkcjonowania centralnego układu nerwowego przy wyłączeniu jednego z głównych zmysłów, to zaś uzewnętrzniło się w obniżeniu poziomu orientacji przestrzennej i mniej dokładnym różnicowaniu ruchów. Konsekwencją było obniżenie poziomu zdolności zachowania równowagi statycznej. Podobną tendencję obserwowali inni autorzy [12, 15, 16]. Nieco mniejszy i bardziej zróżnicowany wpływ na stabilność położenia ciała miało wykonanie zadania ze „sprzężeniem zwrotnym”. U części badanych w pomiarze tym wystąpiło podwyższenie poziomu zdolności zachowania równowagi, a u pozostałych osób – jego obniżenie. M. Golema za Agajanem [9] twierdzi, że „w procesie utrzymywania równowagi pionowej u człowieka funkcjonuje system regulacji”. Prawdopodobnie czynność tego systemu cechuje indywidualne zróżnicowanie, tj. osoby osiągające najlepsze wyniki w zachowaniu równowagi w zadaniu ze „sprzężeniem – 45 – Włodzimierz Starosta, Tadeusz Rynkiewicz Tabela1. Stronne zróżnicowanie poziomu zdolności zachowania równowagi statycznej w trzech różnych zadaniach testowych dla n = 52 Table 1. Side differentiation of level statical balance ability in three different tests Rodzaj zadania testowego Nr cechy Jednostka Oczy otwarte Oczy zamknięte Sprzężenie zwrotne 1 mm x±S 246,3±64,8 360,2±134,0 300,3±100,6 2 mm x±S 109,7±45,0 145,0±75,0 145,1±73,9 3 mm/s x±S 5,21±2,04 9,08±3,53 7,12±2,43 4 mm2 x±S 572,3±452,3 764,3±490,8 341,9±242,8 5 mm/s x±S 4,48±1,68 5,81±2,75 5,94±2,44 6 mm/s x±S 5,21±2,04 9,08±3,53 7,12±2,43 7 mm x±S 8,96±3,15 10,37±3,65 11,21±5,17 8 mm x±S 8,87±3,29 11,08±4,10 10,42±4,82 Rodzaj zadania testowego – kind of test Oczy otwarte – open eyes Oczy zamknięte – closed eyes Sprzężenie zwrotne – feedback zwrotnym” odznaczają się wyższym poziomem orientacji przestrzennej oraz innych zdolności koordynacyjnych, a także szybkości reakcji. Jednak weryfikacja tej hipotezy wymaga dalszych ukierunkowanych badań określających współzależność zdolności zachowania równowagi i orientacji przestrzennej. 180 160 140 120 [%] 100 80 60 40 20 0 1 2 3 4 - - - - - Oczy zamknięte 5 6 7 8 Sprzężenie zwrotne Ryc. 1. Względne [%] wartości wybranych elementów zdolności zachowania równowagi statycznej w zależności od rodzaju zadania testowego dla n = 52. Za 100% przyjęto wartość wykonania zadania z otwartymi oczami. Oznaczenia cyfrowe: 1 – długość krzywej wychyleń OSC (OSC length of crooked inclination); 2 – długość krzywej wychyleń OSC w płaszczyźnie czołowej (OSC length of crooked inclination in a frontal plane); 3 – długość krzywej wychyleń OSC w płaszczyźnie strzałkowej (OSC length of crooked inclination in a sagittal plane); 4 – pole powierzchni rozwiniętej przez OSC (the area – plane developed by OSC); 5 – prędkość wychyleń OSC w płaszczyźnie czołowej (the speed of OSC inclination in a frontal plane); 6 – prędkość wychyleń OSC w płaszczyźnie strzałkowej (the speed of OSC inclination in a sagittal plane); 7 – maksymalne wychylenie OSC w lewo (maximum OSC inclination to the left); 8 – maksymalne wychylenie OSC w prawo (maximum OSC inclination to the right) Fig. 1. Relative [%] values of selected elements of static balance maintenance ability in connection with the kind of test (n =52); as 100% value the execution of test with open eyes was assumed – 46 – Stronne zróżnicowanie poziomu zdolności zachowania równowagi statycznej w zależności od rozmaitej informacji... 2. Stronne zróżnicowanie poziomu zdolności zachowania równowagi Zmierzając do uzyskania nowych danych odnoszących się do rzadko poruszanego w piśmiennictwie problemu stronnego zróżnicowania zdolności zachowania równowagi [6, 7, 17], określono cztery rodzaje chwilowych wychyleń OSC: 1) przód – w lewo; 2) przód – w prawo; 3) tył – w lewo; 4) tył – w prawo. Na tej podstawie ustalono rozkład i wielkość sił nacisku na podłoże każdej ze stóp. Badani częściej wychylali OSC w pozycjach: „przód – w lewo” i „tył – w prawo”. Być może dla badanych przez nas osób typowe było asymetryczne obciążenie stopy po przekątnej figury, której krawędzie tworzyły zewnętrzne części obu stóp (ryc. 2). Analogiczna tendencja pojawiła się w badaniach D. Kruczkowskiego, w których uczestniczyło 80 osób [14]. Największa asymetria wystąpiła przy wykonaniu zadania z zamkniętymi oczyma. Stosunkowo niewielką asymetrię położenia ciała stwierdzono w zadaniu ze „sprzężeniem zwrotnym”. Prawdopodobnie badani, obserwując na monitorze przemieszczenie środka ciężkości własnego ciała, mogli w większym stopniu korygować jego położenie, tj. umieszczenie go w centrum ekranu. Ponadto w tym zadaniu wystąpiły naj- Oczy otwarte Oczy zamknięte Sprzężenie zwrotne OSC OSC - - - OSC większe prędkości wychwiań OSC. Przypuszczalnie aktywna obserwacja przemieszczania własnego OSC, jak również emocje z tym związane, w tym obecność osób prowadzących badanie, spowodowały najszybsze przemieszczenia OSC, tj. korekcję jego wychyleń połączoną z wprowadzeniem punktu świetlnego do centralnej części monitora. Korekcja ta odbywała się według zasady funkcjonowania niezwłocznej informacji, ustalonej przez W. Farfela [18]. W zadaniu z otwartymi oczami badani częściej obciążali tylną część stopy, czego chyba nie można traktować jako naturalnego położenia ciała, a raczej jego świadomą czy też nieświadomą korekcję. Niewykluczone, iż było to spowodowanie niewłaściwym czuciem pionowej postawy ciała [6]. Podczas wykonania zadania ze „sprzężeniem zwrotnym” aktywna obserwacja badanego przemieszczania się swego OSC wywoływała częstsze wychylenia ciała w przód. Zmienność (asymetryczność) nacisku stóp na posturograf w różnych zadaniach może świadczyć o istnieniu różnych (wielu!) mechanizmów regulacyjnych manifestujących się w zdolności zachowania równowagi. Ta konkluzja stanowi impuls do podjęcia dalszych badań, które będą prowadzić do wyjaśnienia funkcjonowania tych mechanizmów oraz ich zależności od warunków zachowania równowagi. Prawdopodobnie najbardziej precyzyjnym mechanizmem jest odruch miotatyczny, wyzwalany dzięki informacjom pochodzącym z receptorów zlokalizowanych w przyczepach ścięgien i wiązadeł. - - Ryc. 2. Graficzny obraz częstości pobytu OSC w ćwiartkach układu współrzędnych dla trzech rodzajów zadań testowych dla n = 52 Fig. 2. Graphycal picture frequency stay OSC in quarter scheme of co-ordinate for results of three tests – 47 – Włodzimierz Starosta, Tadeusz Rynkiewicz Wnioski 1. Zmiany warunków przeprowadzenia pomiarów poziomu zdolności zachowania równowagi statycznej, tj. bez kontroli wzrokowej i podczas „sprzężenia zwrotnego” znacząco obniżyły wyniki. 2. Mniejsze wychwiania OSC odnotowano w płaszczyźnie czołowej niż strzałkowej. 3. Najniższy poziom zdolności zachowania równowa- gi statycznej wystąpił przy wykonaniu zadania z zamkniętymi oczyma. 4. Asymetria zdolności zachowania równowagi statycznej przejawiła się w skośnym przemieszczeniu OSC w stosunku do podłużnej osi ciała, co wywołało częstsze obciążanie przez badanych przedniej części lewej stopy i tylnej części prawej stopy. Tendencję tę zaobserwowali również podczas swoich badań inni autorzy, co jak się zdaje pozwala uznać ją za typową dla człowieka. PIŚMIENNICTWO • LITERATURE [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] - - - - - [1] Blume DD: Zu einigen wessentlichen theoretischen Grundpozitionen für die Untersuchung der koordinativen Fähigkeiten. J Teorie und Praxis der Körperkultur, 1978; 1: 29–36. [2] Hirtz P: Koordinative Fähigkeiten im Schulsport. Berlin, Volk und Wissen, 1985; 152. [3] Hirtz P, Hotz A, Ludwig G: Bewegungskompetenzen – Gleichgewicht. Schriftenreihe fur Bewegung, Spiel und Sport. Schorndorf. Verlag Karl Hofmann, 2000. [4] Schnabel G: Koordinative Fähigkeiten im Sport – ihre Erfassung und zielgerichtete Ausbildung. J.Teorie und Praxis der Körperkultur“, 1974; 7. [5] Starosta W: Koordinations- und Konditionsfahigkeiten bei Mannschaftspielen; in Bergier J (ed): Science in Sports Team Games. Biała Podlaska, Academy of Physical Education in Warsaw – Intern. Assoc. of Sport Kinetics, 1995; 16–104. [6] Starosta W: Motoryczne zdolności koordynacyjne (znaczenie, struktura, uwarunkowania, kształtowanie). Warszawa, Instytut Sportu – Międzynarodowe Stowarzyszenie Motoryki Sportowej, 2003. [7] Starosta W: Globalna i lokalna koordynacja ruchowa w wychowaniu fizycznym i sporcie. Warszawa, Zamiejscowy Wydział Kultury Fizycznej Poznańskiej AWF w Gorzowie Wielkopolskim – Międzynarodowe Stowarzyszenie Motoryki Sportowej, 2006. [8] Golema M: Biomechaniczne badania regulacji równowagi u człowieka. Studia i Monografie, Wrocław, AWF, 1981; 2. [9] Golema M: Utrzymanie równowagi ciała w postawie – 48 – stojącej w ujęciu biomechanicznym; w Bober T (red.): Potencjał ruchowy człowieka, Wrocław, AWF, 1986. Gorgól A: Koordynacja ruchów dzieci sześcioletnich w świetle badań nad dokładnością ruchów kończyny górnej i stabilnością ciała. Rozprawy Naukowe AWF we Wrocławiu, 1991; XX/V-B: 71–81. Starosta W: Koordynacja ruchowa człowieka; w Osiński W (red.): Motoryczność człowieka – jej struktura, zmienność i uwarunkowania. Monografie AWF w Poznaniu, Poznań, AWF, 1993; 310: 81–120. Starosta W: Słowo wstępne; w Starosta W (red.): Koordynacja ruchowa w sporcie. Warszawa, Międzynarodowe Stowarzyszenie Motoryki Sportowej, 1990; 9. Strelec WG: Mietody izuczenija i trienirowki organow rawnowiesia piłotow. Uczebnoje posobije. Leningrad, 1972. Kruczkowski D: Zdolność równowagi ciała – rzetelność pomiaru i oceny przy wykorzystaniu platformy tenzometrycznej. Rocznik Naukowy, t. IX, 2000: 191–215. Kalininczenko EA: Fizjołogiczeskije miechanizmy staticzeskoj pozy sportsmiena – striełka. Leningrad, Turistika i Sport, 1970. Strelec VG: Nauczno obosnowannyje mietody i sriedstwa profiessionalno-prikładnoj fiziczeskoj podgotowki ljotnogo sostawa grażdanskoj awiacyi. Uczebnoje Posobije. Leningrad, 1974. Starosta W: Symetria i asymetria ruchu w sporcie. Warszawa, Sport i Turystyka, 1975. Farfel VS: Fizjołogija sporta. Moskwa, Izd. Fizkultura i Sport, 1960.