A mechanikai vibráció
A vibráció a testeket érő külső erő(k) által kiváltott rezgés. A ?szinusz hullámú vibráció akkor jön létre, ha a külső erő hatása állandó erősségű és folyamatos. A hullámok sűrűsége az erőhatás gyakoriságától függ, amit vibrációs vagy rezgési frekvenciának nevezünk. A vibrációs amplitúdó (mozgáskiterjedés) az erőhatás nagyságának és útjának függvénye.
A vibrációról – pro és kontra
Az ember élete során nap mint nap valamilyen nagyságú és intenzitású vibrációnak van kitéve. Ha ezek a hatások nem túl gyakoriak és nem tartanak hosszú ideig, akkor legfeljebb ?akut hatásuk lehet, amelyet az ember alkalmazkodóképességénél fogva jól tolerál.
Azokban a munkakörökben, amelyekben a vibráció a tevékenység velejárója, így naponta több óráig tart, valamint minden nap megismétlődik, jelentős és gyakran a normálistól eltérő változásokat okozhat a mozgatórendszer szöveteiben, de hatással van a keringési és az idegrendszerre is. Ilyen tevékenységek pl. a légkalapáccsal történő munkavégzés vagy az astóbuszvezetés, de hasonló hatást válthat ki a fejet ért ütés is. Emiatt a kutatók kezdetben a vibráció káros hatását vizsgálták, és megállapították, hogy a vibráció negatív hatásai akkor kifejezettek, ha azok alacsony frekvenciájúak (4–5 Hz) és nagy amplitúdójúak (a hullámcsúcsok közötti távolság 2 centiméternél nagyobb).
Azonban a rezgés frekvenciája növelhető és az amplitúdója is csökkenthető, és a hatása ekkor egészen más lesz az emberi szervezetre nézve. Johnstone és munkatársai (1970) kimutatták, hogy a nagy frekvenciájú és kis amplitúdójú vibráció egy jellegzetes reflexmechanizmust indít el, amely az izmok feszülésnövekedésében jelentkezik, és amelyet tónusos vibrációs reflexnek neveztek el.
Hogyan jön létre a tónusos vibrációs reflex?
Ha izmot gyors nyújtásnak tesszük ki, akkor ez kiváltja a myotatikus reflexet. Valószínűleg sokan tapasztalták már Önök közül, hogy ha egy izom inára ütést mérnek, akkor erre az izom összehúzódással válaszol, és az izomhoz tartozó ízületben mozgás jön létre.
Mi okozza ezt az izomválaszt? Az izmokban izomorsók találhatók, amelyekben úgynevezett intrafuzális rostok helyezkednek el az izomrostokkal (extrafuzális rostok) párhuzamosan. Az izommal sorba kapcsolt ín megnyúlása az intrafuzális rostok megnyúlását eredményezi. Ennek következtében a rostokon elhelyezkedő idegvégződések ingerületi állapotba kerülnek és az érző (Ia afferens) idegroston keresztül informálják a központi idegrendszert. Minthogy az afferens idegrost a gerincvelőben monoszinaptikus kapcsolatban van a motoros (efferens) idegrosttal, a motoros idegre azonnal átterjed az ingerület, és kiváltja az izomrostok feszülésnövekedését, rövidülését.
Az izmok vibrációja az izomnyújtáshoz hasonló hatást vált ki, bár ez esetben az izomrostok megnyúlása sokkal kisebb mértékű. Ugyanakkor a másodpercenkénti 20– 100 igen rövid nyújtás (20–100 Hz) hatásának összegződése fokozatosan megnöveli az izom feszülését, amelyet az izmok elektromos aktivitásának fokozódása jelez. A feltételezések szerint a vibráció hatására csökken a motoros egységek ingerküszöbe, és ez váltja ki a vibráció utáni nagyobb teljesítőképességet.
A vibrációt a központi idegrendszer is érzékeli
Az izomorsó afferens idegrostja nem csak a gerincvelői motoros ideget ingerli, hanem azt az agyi mezőt is, amely a vibrált izmot beidegződését idézi elő. PET vizsgálatokkal kimutatták, hogy ha egy izmot a hozzátartozó ínon keresztül vibrálnak, akkor az izmot reprezentáló érző és mozgató mezők ingerületi állapotba kerülnek (Naito 2004).
Amennyiben a vibrált izmokat beidegződő motoros mezők ingerlékenysége a vibráció hatására megnő, ezek a mezők akaratlagosan könnyebben aktiválhatóvá válnak, melynek következtében a vibrációt követően az izmok nagyobb erőt tudnak kifejteni és nagyobb fizikai teljesítményt képesek elérni.
A vibráció gyakorlati alkalmazása
A vibráció közvetlen hatásának vizsgálatakor kezdetben az izmokat az ínon keresztül stimulálták. Ez olyan hatást keltett, mint amikor az ínra mért ütéssel váltják ki nyújtásos reflexet, vagyis a nagy szaporaságú rezgés hatására az izom feszülése megnövekedett. Az elmúlt tíz esztendőben elterjedt az úgynevezett teljes test vibráció, amely egyszerre több izomra fejti ki hatását, és pozitívan hat az egész test mozgására, illetve annak fizikai teljesítményére. A teljes test vibrációt egy úgynevezett vibrációs pad segítségével végzik. Ha a személyek guggoló helyzetben vagy egyenes állásban lábujjhegyen állnak a padon, a test az alsó végtagon keresztül vibrálható – ekkor elsősorban a boka-, a térd- és csípőízület feszítő izmait éri a stimuláció. A test vibrálható a felső végtagon keresztül is, ha a kezek a vibrációs padon mellső fekvőtámaszban helyezkednek el. Ez estben a könyököket kissé be kell hajlítani, hogy a vibráció kifejezetten az izmokat érje. A teljesítményfokozás érdekében végzett vibráció alkalmazásakor a rezgés frekvenciája 20–40 Hz között mozog, az amplitúdó 2–10 mm és egy sorozat 30–60 másodpercig tart, amelyet általában öt–tízszer ismételnek, egy perces szünetek beiktatásával.
A teljesítménynövelő hatást több tanulmány is bizonyította
A vibráció közvetlen hatását vizsgáló tanulmányok arról számoltak be, hogy a karhajlító izmok erőkifejtése mind izometriás, mind dinamikus munkavégzés során a vibrációt követő 15 percen belül megnőtt (Issurin és Tenenbaum 1994, Bosco és munkatársai 1999). Issurin és Tenenbaum mintegy 50 százalékos erőnövekedést regisztrált, amikor a vibrációt súllyal végzett karhajlításokkal kombinálta. Bosco és mtsai (1999) arról számoltak be, hogy a függőleges felugrás magassága jelentősen, 3–5 cm-rel növekedett a vibráció után. A vibráció következtében létrejövő teljesítményjavulást a kutatók többsége a gyors idegi adaptációnak tulajdonította.
Úgy tűnik azonban, hogy nem csak a neurális adaptáció okozza a teljesítményjavulást. Bosco és munkatársai (2000) a vibráció után a tesztoszteron és növekedési hormon jelentős emelkedését regisztrálták. Feltételezhetően a vérben keringő tesztoszteron hormon mennyiségi megnövekedése – az idegingerület izomra történő átvitelének felgyorsításával – is hozzájárul a gyorsabb izom-összehúzódáshoz.
Egy izom erőkifejtését jelentősen befolyásolhatja antagonista izmainak feszülési állapota. Ha az antagonista izmok is feszülést mutatnak (együttes kontrakció) – amely gyakran előfordul edzetlen embereknél – akkor ez rontja az ingerelt izom teljesítményét. Megfigyelték, hogy a vibráció, miközben növelte a térdfeszítők feszülését, ugyanakkor ellazító hatással volt a térdhajlító (antagonista) izmokra. Ezzel egyidejűleg a csípőízületi flexibilitás jelentősen megnőtt.
A vibráció teljesítményfokozó hatását a kutatók nem minden esetben tudták kimutatni, mivel úgy tűnik, hogy a vibráció paramétereinek helyes megválasztása jelentősen befolyásolja a kiváltott hatást. A TF Biomechanika tanszékén folytatott egyik vizsgálatunkban a felső végtag izmait tettük ki vibrációnak, ugyanazt a terhelést alkalmazva edzett és edzetlen személyek csoportjain. Azt találtuk, hogy az edzetlenek teljesítménye visszaesett, és tesztoszteron-szintjük is csökkent. Ezzel szemben az edzettek javultak a fizikai tesztekben, és tesztoszteron-szintjük is emelkedett. Feltehetően az edzetlenek számára magas volt az alkalmazott vibrációs frekvencia, és a tíz sorozat az izomzat elfáradásához vezetett, amely a teljesítmény visszaesésében jelentkezett.
Ez természetesen nem azt jelenti, hogy a vibráció hosszú távú hatása szempontjából előnytelen lett volna az alkalmazott terhelés. Ha a cél az, hogy a vibráció azonnal fokozza a teljesítményt, akkor olyan vibrációs frekvenciát és időtartamot kell választani, amely nem okoz fáradságot. Ha viszont a vibráció célja az, hogy az izomzat alkalmazkodása (erőnövekedése) ne csak idegi, de izomszöveti úton is bekövetkezzen, akkor nem tekinthető negatív hatásnak, ha a vibrációs edzés után a teljesítmény visszaesik, hiszen éppen ez indítja el az adaptációt, ami tartósabb, de ugyanakkor több hónapos folyamat.
Létezik-e optimális vibrációs frekvencia?
Miután a kutatók többféle frekvenciával ingerelték az izmokat, és azt tapasztalták, hogy az eredmények különböznek egy- mástól, feltételeztek egy optimális frekvenciatartományt, amely közvetlenül a vibráció után a teljesítmény növekedését eredményezi. A vibráció alatt regisztrálták az izom elektromos aktivitását, és azt tapasztalták, hogy a vibrációs frekvencia fokozatos növelésével az izom elektromos aktivitása kezdetben növekszik, majd csökkenni kezd (Cardinale és Bosco 2003, Cardinale és Lim 2003). Az izmok elektromos aktivitása 20 és 30 Hz frekvenciatartományban érte el a maximumot. Magasabb frekvenciák esetén az izmok elektromos aktivitása rohamosan csökkent, valószínűleg a védekező mechanizmusok keltette gátlás miatt. Ebből kiindulva a kutatók úgy gondolják, hogy az optimális vibrációs frekvencia 25–27 Hz körül van. Folyamatban lévő vizsgálataink (TF, Biomechanika Tanszék) azonban azt mutatják, hogy az optimális frekvencia személyfüggő. Vannak, akiknek izmai 20 Hz-nél, mások 50 Hz-nél a legaktívabbak az elektromos jeleket illetően.
A vibráció hosszú távú hatása
Az utóbbi időben egyre többen kutatták a vibráció több héten keresztül tartó alkalmazásának az izom mechanikai viselkedésére, az erő fejlődésére gyakorolt hatását. A kutatók többsége azt találta, hogy tíz napos (Bosco és munkatársai 1998), 12 hetes (Delecluse és munkatársai 2003) és 16 hetes (Torvinen és mtsai 2002) vibráció jelentősen növelte az alsó végtagi izmok erőkifejtését és a függőleges felugrás nagyságát. DeRuiter és munkatársai (2003) azonban azt közölték, hogy kéthetes vibráció nem növelte a térdfeszítők maximális izometrikus erejét és az erőkifejtés gyorsaságát. Ezek a néha ellentmondó eredmények arra hívják fel a figyelmet, hogy a kutatóknak még sok vizsgálatot kell elvégezniük ahhoz, hogy megértsék a vibráció neuromuszkuláris rendszerre kifejtett pontos hatását.
Új lehetőség a csontritkulás kezelésére
Ha a vibráció nem közvetlenül az inakon és az izmokon, hanem a csontrendszeren keresztül éri a testet, akkor a rezgések a csontokon is jelentkeznek, amely jótékony hatású lehet a csontok egészséges állapotának fenntartásában, illetve a csontritkulás megelőzésében vagy kezelésében. Rubin és munkatársai (2001) juhokat tettek ki a vibrációnak egy éven keresztül naponta 20 percig, és azt találták, hogy combcsontjuk sűrűsége 34,1 százalékkal megnőtt.
Versshueren és munkatársai (2004) arról számoltak be, hogy menopauza utáni nőkön, hat hónapon keresztül heti három alkalommal végzett vibrációs edzés után a csípő csontürüssége jelentősen megnövekedett a kontroll személyekéhez viszonyítva.
A vibráció, mint rehabilitációs módszer
A vibrációnak, mint láthattuk, mind akut, mind ?krónikus fizikai teljesítményfokozó hatása van. Természetesen nem helyettesíti az erőedzéseket, de megfelelő kiegészítoje lehet azoknak, ha kettőt együttesen alkalmazzák. A vibráció egyik jelentős előnye, hogy nem idéz elő nagy impakt erőket a testen, és nem szükséges az ízületekben akaratlagos mozgásokat végezni. Éppen ezért alkalmas az izmok karbantartására vagy erőnövelésre azokban az esetekben, amikor a mozgás gátolt, mert valamilyen betegség, sérülés nem teszi lehetővé a tradicionális erőfejlesztést. Sérülés vagy operáció után az izmok legyengült állapotban vannak, és a felépülés egyik fontos eleme a mozgatórendszer működésének helyreállítása. Idős emberek esetén, akiknek az ízületi porcai elhasználódtak, emiatt nagy impakt erők nem alkalmazhatók a csontritkulás megakadályozására, vagy magas vérnyomás betegségben szenvedőknél, akiknek a nagy súlyokkal történő erőfejlesztés nem javasolt, a teljes test vibráció jó megoldásnak látszik a mozgatórendszer karbantartására. A vibráció a rehabilitációban nem új keletű, hiszen Greenville már 1881-ben használta a vibrációt a fájdalom csökkentésére, csak elfeledkeztek róla. A vibráció jótékony hatását az utókor ismét felfedezte, és saját előnyére fordíthatja.
