Тренажер жим ногами и активность мышц в научном эксперименте из Альмерии

Испанский университет Альмери

Испанский университет Альмери

Испанский университет Альмерии, команда исследователей во главе с Исабель Мартин Фуэнтес просеивает архивы научных баз данных, двести семнадцать публикаций находится по первому запросу, сто двадцать три проходят предварительный отбор, двадцать семь читаются целиком, и в итоге остается двенадцать работ, достаточно качественных и методологически сопоставимых, чтобы войти в финальный систематический обзор.

Задача перед командой стояла предельно практичная для любого посетителя тренажерного зала, разобраться раз и навсегда, что в действительности делает постановка стоп, угол наклона платформы и амплитуда движения с мышцами ног во время жима, а что из этого просто красивая легенда, кочующая из уст в уста между подходами.

Работа вышла в 2020 году в International Journal of Environmental Research and Public Health под названием "Evaluation of the Lower Limb Muscles' Electromyographic Activity during the Leg Press Exercise and Its Variants", и хотя формальный метаанализ авторам пришлось отложить из за слишком разных протоколов измерения в исходных исследованиях, качественная картина вырисовывается на редкость богатая деталями.

Методология сборки доказательной базы

"Когда я начал приседать, вдруг все начало происходить"

вспоминал легендарный культурист Том Платц, по прозвищу Квадфазер, свой переход от скромных ног к одним из самых известных квадрицепсов в истории бодибилдинга.

 Испанская команда, по сути, решила разложить в научном эксперименте это интуитивное "вдруг все начало происходить" на конкретные нейромышечные механизмы, подняв все доступные работы, где поверхностная электромиография (ЭМГ, метод регистрации электрической активности мышцы через накожные электроды) фиксировала работу ног именно в жиме, а не в приседе или становой.

Подход к отбору и анализу источников строился так:

1. участники исходных работ, во всех двенадцати исследованиях только люди с опытом силовых тренировок не менее полугода
2. размер выборок в отдельных работах, от 8 до 18 человек
3. варианты, которые сравнивались между собой, высокая и низкая постановка стоп на платформе, узкая и широкая стойка, разворот стоп от 0 до 30 градусов наружу, наклонный жим под 45 градусов, односторонний жим одной ногой, дополнительное сопротивление приведению бедер через мяч между коленями или отведению через эспандер
4. метод нормализации сигнала ЭМГ, три разных подхода в разных исследованиях, процент от максимального произвольного изометрического сокращения (%MVIC), процент от среднеквадратичного значения сигнала (%RMS) и максимальное референсное значение (MRV), из за чего прямое количественное сравнение между работами оказалось затруднено
5. раздельный анализ концентрической и эксцентрической фазы движения проводился только в трех из двенадцати работ

Квадрицепс, задняя поверхность бедра и неожиданная роль угла колена

Динамика мышечной активности при сгибании колена

Самым изученным участником исследования оказался, разумеется, квадрицепс, медиальная и латеральная широкие мышцы бедра фигурируют в десяти работах из двенадцати, прямая мышца бедра в восьми. Но куда интереснее того факта, что квадрицепс активнее всего, оказалась динамика внутри самого движения.

Одно из входящих в обзор исследований, Хан (2011), дает особенно наглядную картину изометрической активности по углу сгибания колена:

1. медиальная широкая мышца бедра, около 83 процентов от максимального произвольного сокращения при угле сгибания в 100 градусов, падает примерно до 50 процентов ближе к 30 градусам
2. прямая мышца бедра, около 77 процентов при 60 градусах, падает до 23 процентов у самых 30 градусов
3. двуглавая мышца бедра (бицепс бедра, часть группы задней поверхности), наоборот, растет от 35 процентов при 100 градусах до пикового значения около 85 процентов уже ближе к 40 градусам
4. медиальная головка икроножной мышцы ведет себя аналогично задней поверхности бедра, от 22 процентов при 100 градусах до пиковых 89 процентов у 30 градусов
5. передняя большеберцовая мышца голени достигает пика около 77 процентов примерно на 90 градусах

"Для бодибилдинга я держал стопы уже и разворачивал носки немного наружу"

делился своим подходом к постановке ног восьмикратный финалист Мистер Олимпия Бранч Уоррен, известный одними из самых массивных квадрицепсов современной сцены. 

Испанский обзор, впрочем, вносит в эту интуицию заметную поправку, согласно одной из включенных работ, Эскамилья и соавторы (2001), сама по себе постановка стоп, узкая или широкая, высокая или низкая, а также разворот носков в пределах 0-30 градусов статистически значимо не меняла общую активность мышц бедра, зато угол сгибания колена в конкретный момент движения оказывался куда более весомой переменной, чем положение стопы само по себе.

Наклон платформы, ягодицы и миф о верхней постановке стоп

Тренажер для жима ногами - силовая тренировка

Отдельное внимание научный обзор уделяет той части тела, которая реже всего оказывается в фокусе обсуждения жима ногами, ягодичным мышцам. Большая ягодичная мышца измерялась лишь в одной из двенадцати работ, но результат оказался достаточно характерным, чтобы его процитировать:

1. высокая постановка стоп на платформе дала более высокую активность большой ягодичной мышцы именно при высокой интенсивности нагрузки, около 80 процентов от разового максимума
2. при более низкой интенсивности разница между высокой и низкой постановкой стоп переставала быть статистически значимой
3. наклонный жим под 45 градусов показал наибольшую активность ягодичной мышцы среди всех протестированных вариантов движения
4. мяч, зажатый между коленями для дополнительного сопротивления приведению бедра, увеличивал активность медиальной широкой мышцы бедра, тогда как эспандер вокруг колен для отведения, наоборот, снижал ее по сравнению со стандартным жимом

Биомеханическое объяснение через взаимосвязь длины и напряжения мышцы

Причина столь выраженных колебаний активности задней поверхности бедра и икроножной мышцы по углу колена кроется в классической зависимости длина-напряжение (length-tension relationship, физиологическая закономерность, согласно которой способность мышечного волокна генерировать силу меняется в зависимости от степени его растяжения).

Двуглавая мышца бедра и икроножная мышца обе пересекают сразу два сустава, коленный и тазобедренный либо голеностопный соответственно, и именно поэтому их вклад в удержание нагрузки резко возрастает ближе к верхней, разогнутой части амплитуды жима, там, где квадрицепс, напротив, уже выполнил основную часть своей работы и начинает терять механическое преимущество.

Инженерная точность платформы и направляющих как залог честного результата

Стоит отдельно остановиться на том, что все описанные выше тонкие различия в активации мышц по углу колена, постановке стоп и наклону платформы можно обнаружить только на тренажере, где каретка движется по идеально прямой, без перекосов траектории.

Если направляющие разболтаны или подшипники изношены, платформа начинает подруливать в сторону при асимметричной нагрузке, скажем, при развороте стоп или при акценте на одну ногу, и честное сравнение вариантов движения становится попросту невозможным, результат исследования и тренировки в этом случае отражает не биомеханику упражнения, а огрехи конкретного железа.

В каталоге тренажеров для жима ногами и гакк машин завода Sport Gym, https://www.sport-gym.ru/more.php?id=83, представлены станки, где подвижная каретка идет по направляющим на шестнадцати подшипниках качения, что производитель заявляет как гарантию плавного хода даже при асимметричной нагрузке на одну сторону платформы, именно та характеристика, которая напрямую определяет, получит ли атлет честное, предсказуемое распределение нагрузки между квадрицепсом, задней поверхностью бедра и икроножной мышцей, меняющееся по ходу движения ровно так, как описывает физиология, а не искаженное люфтом и перекосом изношенного механизма.

Ребристая поверхность опорной платформы с антискользящим покрытием и регулируемый угол наклона спинки и самой платформы также напрямую работают на задачу, ради которой вообще затевался испанский систематический обзор, дать атлету возможность осознанно менять угол в коленном и тазобедренном суставах, а не подстраивать технику под единственную жестко фиксированную геометрию дешевого тренажера.

Практические рекомендации по данным исследования

Из этого обзора вытекает практический вывод, во многом корректирующий расхожие представления тренажерного зала. Постановка стоп сама по себе, узкая против широкой, высокая против низкой, разворот носков в разумных пределах, не является тем решающим рычагом перераспределения нагрузки, каким ее обычно считают, куда весомее оказывается момент движения, в котором находится колено прямо сейчас, и общий угол наклона самой платформы.

Для акцента на заднюю поверхность бедра и икроножную мышцу стоит обращать внимание именно на верхнюю, разогнутую часть амплитуды движения, а для ягодичных мышц наклонный жим под 45 градусов и высокая постановка стоп при достаточно серьезной интенсивности нагрузки работают результативнее низкой постановки на обычной горизонтальной платформе.

Авторы честно указывают на главное ограничение собственной работы, методологическая разнородность исходных исследований не позволила провести формальный количественный метаанализ, а значит все выводы носят качественный, сопоставительный характер, и ждут подтверждения в более стандартизированных протоколах будущих экспериментов. Но даже в таком виде обзор дает редкую возможность увидеть за одним простым с виду упражнением сложную, постоянно меняющуюся картину перераспределения нагрузки между сразу несколькими мышечными группами ноги.

Интересные вопросы о жиме ногами

Влияет ли постановка стоп на активность мышц в жиме ногами?

По данным систематического обзора, сама по себе постановка стоп, узкая или широкая, высокая или низкая, а также разворот носков в пределах 0-30 градусов, статистически значимо не меняла общую активность мышц бедра. Куда более весомой переменной оказался угол сгибания колена в конкретный момент движения.

Что важнее для нагрузки на квадрицепс: положение стоп или угол колена?

Угол колена. Исследование Хана (2011) показало, что медиальная широкая мышца бедра выдаёт около 83 процентов от максимального произвольного сокращения при угле сгибания 100 градусов, но падает до 50 процентов ближе к 30 градусам. Прямая мышца бедра ведёт себя похожим образом.

Почему задняя поверхность бедра и икроножная мышца работают иначе?

Потому что обе эти мышцы пересекают сразу два сустава. Двуглавая мышца бедра проходит через коленный и тазобедренный, икроножная через коленный и голеностопный. Их вклад резко возрастает ближе к верхней, разогнутой части амплитуды, там, где квадрицепс уже теряет механическое преимущество. Двуглавая мышца бедра растёт с 35 процентов при 100 градусах до 85 процентов ближе к 40 градусам.

Что даёт наклонная платформа под 45 градусов?

Наклонный жим под 45 градусов показал наибольшую активность большой ягодичной мышцы среди всех протестированных вариантов движения. Для акцента на ягодицы это один из самых результативных вариантов.

Когда высокая постановка стоп работает для ягодиц?

Высокая постановка стоп на платформе дала более высокую активность большой ягодичной мышцы именно при высокой интенсивности нагрузки, около 80 процентов от разового максимума. При более низкой интенсивности разница между высокой и низкой постановкой стоп переставала быть статистически значимой.

Что даёт мяч между коленями и эспандер вокруг колен?

Мяч, зажатый между коленями для дополнительного сопротивления приведению бедра, увеличивал активность медиальной широкой мышцы бедра. Эспандер вокруг колен для отведения, наоборот, снижал её по сравнению со стандартным жимом.

Почему качество тренажёра важно для этих тонких различий?

Потому что все описанные различия можно обнаружить только на тренажёре, где каретка движется по идеально прямой траектории без перекосов. Если направляющие разболтаны или подшипники изношены, платформа начинает подруливать в сторону при асимметричной нагрузке, и честное сравнение вариантов движения становится невозможным.

Как применить эти данные на практике?

Не зацикливайтесь на поиске идеальной постановки стоп. Обращайте внимание на угол колена в конкретный момент движения и общий наклон платформы. Для акцента на заднюю поверхность бедра и икроножную мышцу работайте в верхней, разогнутой части амплитуды. Для ягодиц используйте наклонный жим под 45 градусов и высокую постановку стоп при серьёзной интенсивности.

Есть ли ограничения у обзора?

Да, авторы честно указывают на методологическую разнородность исходных исследований, которая не позволила провести формальный количественный метаанализ. Все выводы носят качественный, сопоставительный характер и ждут подтверждения в более стандартизированных протоколах будущих экспериментов.

Источники:

Martin-Fuentes I., Oliva-Lozano J.M., Muyor J.M. Evaluation of the Lower Limb Muscles' Electromyographic Activity during the Leg Press Exercise and Its Variants: A Systematic Review. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2020, 17(13):4626, mdpi.com/1660-4601/17/13/4626

Tom Platz, о начале приседаний и трансформации ног, fitnessvolt.com/tom-platz-transforming-lower-body-squats

Branch Warren, о постановке стоп в приседе и жиме, fitnessvolt.com/branch-warren-explains-squat-quad-growth

Тренажеры для жима ногами и Гакк машины, завод Sport Gym, sport-gym.ru/more.php?id=83