Εμβιομηχανικοί παράγοντες που διέπουν τη δρομική ταχύτητα με αναφορά στην κληρονομησιμότητα

Abstract

INTRODUCTION. Sprinting ability is usually evaluated by running time or maximum speed during a short running distance. However, running time is the result of the performance of the sprinters in various phases. The purpose of the study was to answer: 1) if there are any parameters that can evaluate the performance in each phase of a 100m race, 2) if sprinting performance is related with specific biomechanical characteristics, 3) if sprinting performance parameters and selectedbiomechanical characteristics can discriminate sprinters according to their competitive level and4) if sprinting performance and related biomechanical characteristics are affected by heretidity.METHODS. The sample consisted of 22 male and 16 female sprinters of middle and elite level and 12 pairs of twin brothers. The protocol included running tests (100m.) and laboratory tests ofanthropometry, jumping performance and force development of the lower extremities. Therefore,photocells, High Speed cameras, a force plate and an isokinetic dynamometer were used. Usingthe necessary software, performance parameters, crucial kinematic characteristics of runningtechnique, jumping performance and force development parameters were examined. RESULTS.Running time and maximum speed are significantly different between men and women and between elite and middle level sprinters, while the genetic influence is no significant. Running time is not the result of a single effort, but the result of several abilities. The effectiveness of the start is evaluated through pushing horizontal velocity, with the crucial involvement of the kinematics of the preparation and pushing phase. Some anthropometry parameters (stature, tibial length, mass), jumping performance parameters (velocity for maximum power, impulse, force, velocity) and forcedevelopment parameters are somehow related to the required abilities. A successful accelerationphase is evaluated through maximum acceleration and the constant of the logarithmic velocity increase. Anthropometry (stature and tibial length), jumping performance (force, velocity, displacement, stiffness), balance in force ratio between knee flexors and extensors and the ability to retain force in high velocity movements are related to the performance. The latter has yet a high h2. The performance in constant velocity phase is evaluated through maximum speed, while the distance of the phase is crucial only among sprinters with the same maximum speed. Heretidity is expressed through the choice of average stride length and frequency. The contribution of the ability to utilize the elastic energy is important, and furthermore it is constituted of parameters withhigh h2. The contribution of the ability of the ankle to develop force is also crucial. The effectiveness of deceleration phase is evaluated through initial velocity, distance and rate ofvelocity decrease. Stature, tibial length, jumping performance in squat, drop and repeated jumpsand force development by knee extensors and flexors are considered as important parameters.CONCLUSIONS. Correspondingly to the research questions, it can be concluded that: 1) the discrimination of phases in a 100m race is clear and present in spite of gender, there are efficient parameters to evaluate performance in each phase, while some characteristics appear to have a special influence on either running time or performance in various phases. Correlations with performance are in some cases different between males and females due to dissimilar abilities or a different technical utilization of those abilities. 2) Sprinting performance is related to anthropometry,jumping performance and force development. The direct connection of those abilities with performance should always take into account the functional and mechanical requirements of theevaluated characteristics and the different or opposing requirements of each phase. 3) Despites time and performance parameters, kinematic parameters, anthropometry, jumping performance and force development can discriminate sprinters according to their competitive level. In some cases, differences between groups are not similar for the two genders, demonstrating an adjusted technical exploitation of sprinters’ abilities. 4) Genes do not seem to play a significant role to individual differences in running time or speed but they could explain some differences in its contributing factors such as some kinematic characteristics, the utilization of elastic energy and forcevelocity and force-length relationship.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Η ικανότητα της ταχύτητας αξιολογείται μέσω της επίδοσης και της μέγιστης ταχύτητας σε μικρή δρομική απόσταση, συναρτάται, ωστόσο, με την ικανότητα σε επιμέρους φάσεις. Τα ερωτήματα ήταν: 1) Αν υπάρχουν παράμετροι που προσδιορίζουν καθοριστικά την απόδοση σε κάθε φάση ενός δρόμου 100μ., 2) αν η ικανότητα της ταχύτητας μπορεί να ανιχνευθεί μέσω εμβιομηχανικών χαρακτηριστικών, 3) αν οι παράμετροι της δρομικής απόδοσης και επιλεγμένα εμβιομηχανικά χαρακτηριστικά δύνανται να διακρίνουν τους αθλητές-τριες ως προς το αγωνιστικό τους επίπεδο και 4) αν υπάρχει γενετική προδιάθεση ως προς την ικανότητα ταχύτητας και τα σχετιζόμενα εμβιομηχανικά χαρακτηριστικά. ΜΕΘΟΔΟΣ: Το δείγμα αποτέλεσαν 22 αθλητές και 16 αθλήτριες μέσου και υψηλού επιπέδου και 12 άρρενες δίδυμοι αδελφοί. Η διαδικασία περιλάμβανε δρομικές δοκιμασίες και μετρήσεις σωματοδομής, αλτικής ικανότητας και δύναμης των κάτω άκρων. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε σύστημα ηλεκτρονικής χρονομέτρησης, κάμερες υψηλής συχνότητας, σύστημα ηλεκτρονικής δυναμογράφησης και ισοκινητικής δυναμομέτρησης. Αξιολογήθηκαν κυρίως παράμετροι απόδοσης, βασικά κινηματικά χαρακτηριστικά της δρομικής τεχνικής, παράμετροι αλτικής απόδοσης και ανάπτυξης δύναμης. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Η επίδοση και η μέγιστη ταχύτητα εμφανίζουν σημαντικές διαφορές μεταξύ Α-Γ και μεταξύ αθλητών-τριών διαφορετικού επιπέδου, ενώ παρουσιάζεται μη σημαντική γενετική επίδραση. Η επίδοση, δεν αποτελεί την εκδήλωση μιας ενιαίας προσπάθειας, αλλά το αποτέλεσμα επιμέρους ικανοτήτων. Η αποτελεσματικότητα της εκκίνησης αξιολογείται μέσω της οριζόντιας ταχύτητας ώθησης, με βασική συμβολή της κινηματικής της προετοιμασίας και της ώθησης. Χαρακτηριστικά σωματοδομής (ΣΑ, ΜΚΑ, ΣΜ), αλτικής απόδοσης (ταχύτητα επίτευξης μέγιστης ισχύος, ώθηση, δύναμη, ταχύτητα) και ανάπτυξης δύναμης προσεγγίζουν τις ικανότητες που απαιτούνται. Η αποτελεσματικότητά της φάσης επιτάχυνσης αξιολογείται μέσω της μέγιστης επιτάχυνσης και της σταθεράς της λογαριθμικής αύξησης της ταχύτητας. Η σωματοδομή (ΣΑ και ΜΚΑ), η αλτική απόδοση (δύναμη, ταχύτητα, μετατόπιση, συντελεστής δυσκαμψίας), η ισορροπία δύναμης μεταξύ Κ-Ε γονάτου και η διατήρηση δύναμης σε μεγάλες γωνιακές ταχύτητες σχετίζονται με την απόδοση. Η τελευταία εμφανίζει επιπλέον υψηλό h2. Η απόδοση στη φάση σταθεροποίησης κρίνεται μέσω της μέγιστης ταχύτητας, ενώ η διανυόμενη απόσταση είναι κρίσιμη μόνο μεταξύ αθλητών-τριών με παρόμοια μέγιστη ταχύτητα. Η κληρονομησιμότητα εκδηλώνεται μέσω της επιλογής του μήκους και της συχνότητας διασκελισμών. Σημαντική είναι η συμβολή της ικανότητας αξιοποίησης ελαστικής ενέργειας, η οποία εμφανίζει υψηλό h2, και της ανάπτυξης δύναμης από την ποδοκνημική. Η επίδοση στη φάση επιβράδυνσης κρίνεται από την αρχική ταχύτητα, την απόσταση και το ρυθμό μείωσης της ταχύτητας. Χαρακτηριστικά με συνεισφορά αποτελούν το ΣΑ, το ΜΚΑ, η αλτική απόδοση σε ΑΗ, ΑΒ και ΕΑ και η ικανότητα ανάπτυξης δύναμης των Ε και Κ του γονάτου. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Τα συμπεράσματα στα οποία οδηγήθηκε η εργασία σε αντιστοιχία με τα ερωτήματα των 4 μελετών είναι: 1) Η οριοθέτηση φάσεων στη δρομική απόσταση των 100μ. είναι διακριτή και υπαρκτή ανεξαρτήτως φύλου, υπάρχουν παράμετροι που δύνανται να αξιολογήσουν την απόδοση σε κάθε φάση, ενώ συγκεκριμένα χαρακτηριστικά εμφανίζουν ιδιαίτερη συνεισφορά είτε στην επίδοση, είτε στην απόδοση σε κάποια φάση. Σε κάποιες περιπτώσεις, το πρότυπο των συσχετίσεων διαφοροποιείται μεταξύ αθλητών και αθλητριών λόγω διαφορετικών ικανοτήτων και διαφορετικής τεχνικής αξιοποίησης αυτών των ικανοτήτων. 2) Η απόδοση ταχύτητας εμφανίζει συσχετίσεις με χαρακτηριστικά σωματοδομής, αλτικής απόδοσης και ικανότητας ανάπτυξης δύναμης. Η άμεση σύνδεση των ικανοτήτων με την απόδοση οφείλει να λαμβάνει υπόψη τις λειτουργικές και μηχανικές απαιτήσεις των αξιολογούμενων χαρακτηριστικών και τις διαφορετικές ή και αντικρουόμενες απαιτήσεις κάθε φάσης. 3) Εκτός από την επίδοση και τις παραμέτρους απόδοσης, κινηματικά χαρακτηριστικά, χαρακτηριστικά σωματοδομής, αλτικής απόδοσης και ικανότητας ανάπτυξης δύναμης διακρίνουν τους αθλητές-τριες ως προς το αγωνιστικό τους επίπεδο. Σε κάποιες περιπτώσεις, οι διαφορές μεταξύ των δύο ομάδων ήταν διαφορετικές για τα δύο φύλα υποδεικνύοντας μια προσαρμοσμένη συμπεριφορά ως προς την τεχνική αξιοποίηση των ικανοτήτων των αθλητών-τριών. 4) Η γενετική επίδραση στη μέγιστη ταχύτητα και την επίδοση δεν αποδείχθηκε σημαντική, ωστόσο διαπιστώθηκαν αξιοσημείωτες ομοιότητες μεταξύ ΜΖ ως προς κινηματικά χαρακτηριστικά της δρομικής απόδοσης. Επίσης υψηλή κληρονομησιμότητα εκτιμάται ως προς την ικανότητα αξιοποίησης της ελαστικής ενέργειας και ως προς την ταχο-δυναμική και μηκο-δυναμική σχέση.