Поверхностная функциональная электромиостимуляция (ФЭМС), как метод повышения функциональных возможностей скелетных мышц, давно используется в клинической практике для реабилитации пациентов в пост-операционном периоде, а также в ортопедии у пациентов, страдающих заболеванием периферической и/или центральной нервной системы [Бредикас, 1979; Solomonov, 1984; Robinson, 1989; Mayr et al., 1993]. Показано, что ФЭМС замедляет процесс развития атрофии и мышечной дисфункции [Gould et al., 1983; Wigersstad-Lossing et al., 1988], способствует увеличению силы сокращения мышц во время реабилитации [Morissey et al., 1985; Singer, 1986]. ФЭМС нашла применение и как дополнительное средство тренировки мышечного аппарата у спортсменов [Коц, 1971; Selkowitz, 1985; Коряк, 1993; Koryak, 1995]. Одно из достоинств ФЭМС, как одного из физиологических методов направленного на повышение функциональных возможностей мышечного аппарата, заключается в избирательном воздействии на разные группы мышц. В свете этих наблюдений ФЭМС, по-видимому, может быть применена и в качестве метода для поддержания сократительных свойств мышечного аппарата у человека в условиях длительной микрогровитаци.
Цель настоящего исследования - определить i) эффективность продолжительной низкочастотной ФЭМС, как средства профилактики негативных влияний микрогравитации на сократительные и структурные свойства мышц, и ii) комфортности и эксплутационные характеристики аппаратуры и метода ФЭМС на основании субъективной экспертной оценки космонавта. Об эффективности ФЭМС судили по данным пред- и пост-полетных исследований амплитудных и временных характеристик произвольных и электрически вызванных сокращений m. triceps surae, структуры и метаболического профиля m. vastus lateralis, состоянию спинальных рефлекторных мыханизмов (Т-рефлекс) и уровню общей физической работоспособности. Исследование проведено с участием командира экипажа (КЭ) ЭО-26 и борт-инженера (БИ) ЭО-27, применявших ФЭМС мышц передней и задней поверхности бедра и голени каждой конечности в космическом полета (КП). КЭ применял ФЭМС‑тренировку на протяжении 3-х месяцев (из 6-ти) по 2-4 часа в день и БИ - по 6 часов в день на протяжении 6-ти месяцев.ФЭМС мышц конечностей проводили одновременно с использованием двух 4-х канальных стимуляторов синхронизированых между собой. Применяли двухполярные симметричные прямоугольные электрические импульсами длительностью 1 мсек с частотой стимуляции - 25 Hz и амплитудой от 0 до 60 V. Длительность сокращения мышц составляла 1 сек, интервал отдыха между сокращениями - 2 сек. Стимулирующие «сухие» электроды («Axelgaard», USA), представляющие собой прорезиненные полоски разного размера покрытые токопроводимым силиконом, были вмонтированы в эластические брюки. Стимуляторы имели раздельное автономное питание и крепились на поясе брюк в специальных карманах (чехлах).
Полученные данные показали, что применяющаяся ФЭМС‑тренировка, дополнительно к физическим тренировкам штатной системы профилактики, оказывает в условиях КП профилактическое воздействие на мышечный аппарат. Морфологические исследования обнаружили у космонавта, использующего в КП ФЭМС‑тренировка, уменьшение площади поперечного сечения мышечных волокон, не сопровождающееся свойственным атрофии увеличением межволоконного пространства и прорастанием соединительной ткани. Паттерн композиции мышцы преобразовывается в КП в паттерн свойственный мышце с аэробной направленностью (мышцы стайеров).
Характеристики вертикальной устойчивости у этого же члена экмпажа выявили уменьшение глубины нарушений, связанных с атрофией мышц ног: на 7-е пост-полетные сутки параметры вертикальной устойчивости не отличались от пред-полетных. Исследования электрически вызванных сокращений m. triceps surae, а также результаты локомоторного нагрузочного теста (МК-108) также свидетельствуют о сократительной сохранности мышечного аппарата. Важным является и субъективная оценка метода ФЭМС. Космонавты положительно оценили метод, отметив его удобство, возможность осуществлять большинство рабочих операций и ощущение «сохранности» мышц по возвращению на Землю. Последнее объясняется, по-видимому, положительным влиянием возрастанием во время ФЭМС потока проприорецептивной афферентации в условии его дефицита [Козловская и др., 1987], что может играть также определенную роль в поддержании и нормализации активности систем управления произвольными движениями.