Исследование взаимосвязи между электрической активностью и силой сокращения скелетных мышц человека методом поверхностной электромиогр

1. Исследование взаимосвязи между электрической активностью и силой сокращения скелетных мышц человека методом поверхностной

«Я-познаю! 2026»
Исследование взаимосвязи между
электрической активностью и силой
сокращения скелетных мышц человека
методом поверхностной электромиографии
Секция: Естественные науки
Автор исследования: Аксюк Михаил,
ученик 10В класса
Руководитель: Мацок Марина Андреевна
1

2. Целью работы является экспериментальное исследование взаимосвязи между амплитудой поверхностной электромиограммы и силой

изометрического сокращения двуглавой мышцы плеча у
подростков.
Задачи проекта:
1.Изучить теоретические основы мышечного
сокращения и метода электромиографии.
2.Собрать установку для синхронной регистрации
электрической активности мышцы и механической силы.
3.Провести серию экспериментов с участием
добровольцев, выполнив протокол измерений.
4.Обработать полученные данные статистически и
графически.
5.Проанализировать результаты и сделать вывод о
характере зависимости.
2

3. Актуальность и проблемы проекта

Актуальность исследования обусловлена тем,
что понимание взаимосвязи между
электрической активностью мышцы и её
механической силой является
фундаментальным для физиологии движения.
Проблема исследования заключается в вопросе:
существует ли прямая и однозначная связь
между амплитудой электрического сигнала
мышцы и силой её сокращения? Можно ли по
показаниям электромиографа количественно
оценить мышечное усилие?
3

4. Теория

4

5. Оборудование

В состав установки вошли:
1. трёхэлектродный биполярный
2. датчик ЭМГстанция Central
3. персональный компьютер
4. Кабель для подключения
центрального модуля.
5. набор гантелей весом 1, 3 и 5
килограммов
5

6. Протокол эксперимента:

• В исследовании приняли участие 6 человек (3
юноши, 3 девушки) 16–17 лет, без травм.
• Испытуемый садился, рука согнута 90°, локоть
на столе, предплечье на весу — это
изометрический режим.
• Датчик накладывался параллельно мышечным
волокнам бицепса и фиксировался резинкой.
• Сначала 5 секунд записывалась фоновая
активность при расслабленной мышце.
• Затем испытуемый удерживал гантели 1, 3 и 5
кг по 5–7 секунд. Между подходами отдых 2–3
минуты. Для каждого веса — по 3 попытки.
6

7. Результаты девушек

Вес
Сила
Средняя мощность
Стандартное
груза (кг) (даН)
ЭМГ (В)
отклонение, ±SD (В)
1
1
0.110
±0.015
3
3
0.351
±0.042
5
5
0.581
±0.069
7

8. Результаты юношей

Вес груза
Сила (даН) Средняя
(кг)
Стандартное
мощность ЭМГ
отклонение, ±SD
(В)
(В)
1
1
0.146
±0.021
3
3
0.495
±0.058
5
5
0.821
±0.093
8

9. Объединённые результаты

Вес груза Сила
Средняя мощность
Стандартное отклонение,
(кг)
(даН)
ЭМГ (В)
±SD (В)
1
1
0.128
±0.023
3
3
0.423
±0.079
5
5
0.701
±0.136
9

10. Анализ зависимости мощности ЭМГ от веса груза

Показатель
Вес груза 1 кг
Вес груза 3 кг
Вес груза 5 кг
Средняя мощность ЭМГ (В)
0.128
0.423
0.701
Абсолютный прирост мощности
—
+0.295
+0.278
—
+0.295
+0.573
—
в 3.30 раза
в 1.66 раза
100%
330%
548%
0.128
0.141
0.140
0.148
0.139
(от предыдущего веса), ΔP (В)
Абсолютный прирост мощности
(от 1 кг), ΔP (В)
Относительный прирост
мощности (к предыдущему весу),
%
Относительный прирост
мощности (к 1 кг), %
Коэффициент
пропорциональности P/m (В/кг)
Отношение прироста мощности к —
приросту веса ΔP/Δm (В/кг)
10

11. Корреляционный анализ

Группа испытуемых
Коэффициент корреляции
Пирсона (r)
Девушки (n=3)
0.99
Юноши (n=3)
0.99
Все испытуемые (n=6)
0.99
11

12. Выводы

На основе проведённого исследования можно сделать следующие выводы:
• Теоретический анализ подтвердил, что сила сокращения регулируется рекрутированием
двигательных единиц и частотным кодированием. Оба механизма отражаются на ЭМГ.
• Экспериментально установлена чрезвычайно сильная связь между мощностью ЭМГ и
весом груза. Коэффициент корреляции Пирсона составил 0,99.
• Зависимость близка к линейной: приросты мощности при увеличении веса на 2 кг
практически одинаковы (0,295 и 0,278 В), а коэффициент пропорциональности стабилен
(около 0,14 В/кг).
• У юношей абсолютные значения ЭМГ выше из-за большей мышечной массы, но характер
зависимости тот же.
• Гипотеза подтверждена: чем тяжелее груз, тем выше ЭМГ. Метод позволяет
количественно оценивать мышечное напряжение.
12

13. Практическая значимость:

1. Образование — демонстрация принципов работы
мышц на уроках биологии и физики.
2. Спорт — контроль тренировок, оценка утомления.
3. Реабилитация — биообратная связь для
восстановления после травм.
4. Профориентация — знакомство с нейротехнологиями.
13

14. Спасибо за внимание! Готов ответить на вопросы.