Требования к качеству зрения у юных теннисистов

1. влияние зрения на РДО

Как известно, одним из важных качеств теннисиста является реакция на движущийся объект (РДО), т.е. в данном случае, на мяч. Способность быстро и точно определять направление и скорость полета мяча и адекватно реагировать на его перемещение с минимальной задержкой - вот в идеале какой должна быть РДО у теннисиста. Чем же определяется РДО? какими физиологическими, физическими и психофизическими характеристиками человека? Надо сразу признать, что и как любое физическое качество человека, РДО - это врожденное качество, заложенное в генах и, следовательно, передающееся по наследству. Об этом свидетельствует тот факт, что пришедшие на занятия братья (сестры), воспитывавшиеся, практически, в одних условиях, могли иметь не одинаковые РДО. И вот конкретный пример. Две сестрички - младшей 6, а старшей 8 - показали совершенно разные данные при тестировании на РДО, причем у младшей этот показатель оказался намного выше чем у старшей. Это сразу же проявилось и в освоении теннисных упражнений. Младшая адекватно реагировала на летящий мяч, могла ловить его рукой. У старшей же мяч чаще всего пролетал мимо ракетки. Совсем необычно вела себя старшая сестра и при игре в догонялки: она не реагировала на быстрые изменения направления бега убегавших, а бегала по прямой. Младшая же старалась отследить изменение направления передвижения убегающего и соответственно изменить свое направление преследования.

    Надо заметить, что РДО - один из древнейших рефлексов животных. Летящий сокол не замечает неподвижно сидящих на земле куропаток, но стоит последним пробежаться, как хищник камнем падает на жертву, причем свое преследование сокол начинает с такого расстояния, откуда угловые размеры куропатки меньше всех технически достижимых величин пространственного разрешения искусственных оптических систем, имеющих сопоставимые с глазом сокола размеры. Собака не может "равнодушно" смотреть на проносящиеся мимо автомобили. Ее нервную систему настолько сильно возбуждают движущиеся объекты, что она готова бросится на них. Кошка может ловить лапой пролетающих возле нее мух, в то же время она совершенно безучастна к неподвижно сидящим возле нее насекомым.

Все эти факты говорят о том, что РДО надо рассматривать как самостоятельную рефлекторную функцию организма высших животных. Какова же ее структура?

Прежде всего, сигналы о движущемся объекте воспринимаются т.н. телерецепторами человека. По нейронам эти сигналы, сформированные сетчаткой глаза,  параллельно (одновременно) поступают в мозг. Это т.н. афферентная ветвь рефлекторной дуги, обуславливающей РДО. Далее сигналы о движущемся объекте распространяются по т.н. вставочным нейронам, где происходит их анализ (обработка) и синтез ответных сигналов, т.е. реакций. Ответные сигналы (реакции) от вставочных нейронов распространяются к исполнительным органам, коими являются мышечные волокна (мышцы). Это эфферентная ветвь рефлекторной дуги. Мышцы под воздействием сигналов эфферентных нейронов сокращаются, напрягаются, расслабляются, растягиваются, т.е. производят необходимую работу для осуществления двигательной активности скелета в соответствии с выработанным решением. Чем же определяется общее время реакции в этой рефлекторной дуге? и где находится т.н. "критическое звено", которым и определяется, в основном, задержка реакции на движущийся объект? Как известно из физиологии скорость распространения биоэлектрических сигналов по нейронам значительно превышает скорость создания тетанических волн в мышцах человека. И это вполне понятно, т.к. работа мышц связана с приведением в действие некоторых масс (кости, ткани), что неизбежно должно вызвать инерционные процессы, скорость протекания которых ограничена чисто физическими характеристиками (масса, ускорение). Но коль скоро время РДО в основном определяется временем сокращения мышц, то естественно предположить, что данная характеристика будет жестко связана с быстротой сокращения мышц, т.е. с резвостью.

Для выяснения степени корреляции времени РДО с резвостью у детей нами проделано следующее исследование. Было произведено сопоставление тестовых значений РДО и резвости у группы детей от 6 до 9 лет (всего 120 человек).

Резвость оценивалась по времени пробегания нескольких коротких отрезков с изменением направления бега. Время РДО оценивалось по специальному тесту с движущейся палочкой. Результаты тестирования представлялись в виде качественных оценок по трехбалльной шкале: хорошо(+), удовлетворительно(0) и плохо(-). Кроме того для сопоставимости результатов они имели возрастную коррекцию с точностью до месяца.

Каковы же результаты эксперимента? 

40% оценок РДО и резвости совпало; 46% имели близкие оценки, т.е. или - 0, или 0 +, и только 14% имели противоположные оценки, т.е. - + или + -. Коэффициент корреляции РДО и резвости у детей достигает порядка 8,3%. 

    Однако представляет интерес анализ несовпавших 14% оценок.  Т.к. этот процент не может быть объяснен погрешностью эксперимента, то, следовательно, здесь имеется какие то скрытие механизмы, обусловившие данное явление. Попытаемся определить их. Несовпадений типа РДО+ и резвость- оказалось большинство и составило около 7,5%. Такие оценки обычно показывали ребята с некоторыми отклонениями в морфологических параметрах, т.е. имевшие избыточный вес, либо специфическое строение нижних конечностей (например, х-образные ноги, косолапие и т.п.), что достаточно просто идентифицируется тренером-селекционером. Остальные 6,5% неспецифических оценок (РДО- резвость+) могут быть объяснены, пожалуй, только некоторым изъяном в деятельности зрительного анализатора рефлекторной дуги, т.е. зрением. Очевидно, такие характеристики как острота зрения и качество т.н. «глубинного зрения» могут заметно влиять на время РДО, и если это так, то порядка 7% детей имеют недостаточные характеристики этих показателей качества зрения для занятий теннисом. А, т.к. эти недостатки зрения практически совсем не проявляются в обычной жизни и в начальной спортивной подготовке, то может оказаться, что при прекрасных теннисных задатках (координации, резвости, чувстве мяча и т.д.) спортсмен никак не может реализовать свои казалось бы идеальные способности. Поэтому тренерам и особенно родителям, желающим видеть в своем начинающем теннисисте будущего профессионала и вкладывающем огромные средства в это мероприятие, необходимо кроме всех прочих тестов проверить показатели остроты и бинокулярного зрения у юного теннисиста на специальной аппаратуре.  Если эти показатели хоть немного ослаблены, то втягивать детей в такое рискованное мероприятие, как спортивный и профессиональный теннис,  дело абсолютно бесперспективное. Тем более, если ребенок от рождения имеет недостатки зрения: близорукость или дальнозоркость (не говоря уже об астигматизме). Видели ли вы теннисистов-профессионалов, играющих в очках.  Чрезвычайно редкое явление, притом, если и появляются очки  у теннисистов во взрослом, то, как правило,  когда их теннисная карьера  минет свой пик (Мартина Навратилова).

   У меня занималась одна девочка, имевшая небольшую близорукость (всего одну диоптрию). Она не носила очки, так как при такой близорукости в повседневной жизни можно прекрасно обходиться и без них. Но в теннисе недостаток ее зрения сказывался и весьма заметно. У нее было существенно снижена РДО.  Она опаздывала с замахом на  быстрые мячи, совсем не могла играть у сетки, так как поздно реагировала на мячи. Родители девочки все это видели и поэтому не стремились в спортивный теннис: не записывали ее на соревнования, не выжимали из нее лучших показателей. Девочка играла «для себя».

Здесь вы можете ознакомится с результатами тестирования детей на РДО и резвость, а также с обработкой результатов.

2. влияние зрения на чувство мяча

    Теперь давайте рассмотрим влияние зрения на основное теннисное качество – чувство мяча. (Чувство мяча – это способность теннисиста попадать по мячу центром струнной поверхности ракетки). Сначала надо  бы  установить, чем само чувство мяча определяется: мышечным ли чувством, тактильными органами, зрением и какой вклад все эти чувства  дают в конечный результат. Одно можно сказать с уверенностью: зрение здесь не на последнем месте.  Попробуйте поиграть в слабо освещенном зале и количество ошибок, вызванных отклонением точки удара мяча от центра ракетки, значительно возрастет.  Чтобы понять, как влияет зрение на способность игрока попадать по мячу центром ракетки, надо достаточно детально представлять   физиологию зрения, а она не такая уж простая. Как известно чувствительными рецепторами глаза являются  т.н. «палочки» и «колбочки», причем последние имеют наибольшую концентрацию  в   желтом пятне сетчатки глаза, обуславливающим  повышенное разрешение. Эти структуры определяют основные оптические параметры глаза: разрешение, цветность, поле обзора. Кроме того, имеются еще и некоторые другие элементы глаза,  также влияющие на качество зрения и, соответственно, на чувство мяча. К таким элементам относится  все то, что расположено впереди сетчатки: стекловидное тело глаза, хрусталик, роговица, радужная оболочка, глазные мышцы, веки, ресницы.  Главной функцией глаз в формировании у теннисиста чувства мяча, является точное определение положения движущегося мяча в пространстве.  Локализовав мяч в определенной точке пространства,  теннисист затем будет решать следующую непростую задачу: попасть центром струнной поверхности ракетки в данную точку. Эту задачу выполняют мышцы, обладающие определенным дистанционным чувством, то есть пространственным разрешением.  Естественно, если дистанция   до мяча была определена зрением неверно, то никакое сверхразрешение мышечного чувства не поможет теннисисту точно попасть по мячу. И наоборот, если мышечное чувство имеет плохое пространственное разрешение, то никакое сверхзение не поможет. Какой же вклад оба эти фактора вносят в основное качество теннисиста -- чувство мяча? Не превалирует ли один из них над другим? Это достаточно сложные вопросы, которые   выходят за рамки настоящей статьи, посвященной влиянию зрения на основные теннисные качества, поэтому здесь остановимся только на зрении, приняв предварительно, что упомянутые выше факторы вносят приблизительно одинаковый вклад в чувство мяча.  

  Итак, зрение. Первое, что проявляет глаз по отношению к приходящему к нему пучку света, это рефракция, то есть преломление лучей. Рефракция обеспечивает  фокусировку изображения мяча на сетчатке его глаза, причем если она нормальная (эмметропическая), то изображение точно фокусируется на сетчатке,  позволяя человеку видеть предмет достаточно четко, без размытостей и искажений. В противном случае изображение фокусируется до или после сетчатки и человек видит в той или иной мере искаженную картину объекта. Как известно, преломляющая сила линз измеряется в диоптриях D, имеющих размерность обратных метров (1/м). Величину D можно найти из фокусного расстояния линзы f, так как D = 1/f.  Нормальной преломляющей силой человеческого глаза для параллельных лучей (т.е. для далеких объектов) является сила в районе 58,7 диоптрий, которая обеспечивает фокусировку объекта на   расстоянии от хрусталика  в среднем равном 1,7 см. Почему «в районе» и «в среднем»? Да потому что человеческие глаза не штампуют, они, как и все органы, имеют свои индивидуальные размеры и параметры. Отличие может достигать 10 и более процентов,  поэтому для определения качества зрения используют не абсолютные значения диоптрий, а разницу между  фактической величиной диоптрий и ее эмметропическим значением (индивидуальным для каждого человека).

    Допустим, у вас с рефракцией все в порядке: изображение точно фокусируется на сетчатке. Однако даже в этом случае разные люди локализуют предметы по-разному. Все дело в т.н. остроте зрения, т.е. разрешающей силе глаза, которая у разных людей разная: от 20 угловых секунд до 100 и более. Нормальной остротой зрения у людей считается такая, при которой разрешение не хуже  60 угловых секунд.   Она принята за 100% и позволяет человеку четко различать решетку из чередующихся белых и черных линий толщиной 0,5 см с расстояния 18 метров при нормальном освещении. Если разрешение глаза составляет 120 секунд, то  острота зрения равна 50%, а при разрешении  в 30 секунд, соответственно, 200%. Как видно, даже для людей с нормальным зрением острота его может разниться в 2 раза. А от остроты зрения зависит качество глубинного зрения, которое как раз и осуществляет локализацию объектов в пространстве. Об этом несколько ниже, а пока надо еще напомнить читателям, что разрешение глаза не одинаково также и по пространству: оно максимально в центральной ямке  сетчатки, называемой фовеа,  плотность рецепторов (колбочек) в которой достигает 0,18 млн на квадратный миллиметр. Фовеа находится в середине  желтого пятна,  в котором сосредоточено максимальное число колбочек, обладающих цветовой чувствительностью. Количество колбочек убывает к периферии сетчатки, где сосредоточены, в основном, палочки, определяющие т.н. «периферическое (боковое) зрение». Надо заметить, что количество колбочек в сетчатке глаза человека достигает 6-7 миллионов, а количество палочек в 10-20 раз больше. Эти цифры говорят не только о высоком разрешении глаза как оптического прибора (порядка 100  мегапикселов по современной технической терминологии), но и о значительном разбросе разрешения от индивида к индивиду (почти в 3 раза). 

Для сравнения с техническими достижениями человечества в этой области можно привести такой факт. Canon разработал CMOS-сенсор с разрешением 50 МП
Компания
Canon разработала CMOS-сенсор с разрешением 50 млн.
пикселей, что почти в два раза больше по сравнению с сенсорами ближайших конкурентов. Прототип светочувствительного чипа имеет размеры, сопоставимые с сенсорами, применяющимися в зеркальных цифровых камерах,  его габариты всего 19x29 мм, сообщает Engadget.
Подробнее:
http://www.izcity.com/lib/06062007.htm   Так что пока технические возможности человечества отстают от природы более чем в 3 раза (так как разрешение в 50 мегапикселов получено на площадке, превышающей размеры поверхности сетчатки человека, тем более  размеры сетчатки сокола).

      Известны случаи, когда выдающиеся футболисты, баскетболисты, регбисты, хоккеисты  обладали уникальным боковым зрением (иногда называемым анализатором движения) очень важным для  спортивных игр с мячом. Имеются и противоположные примеры. У меня занималась девочка, подвижная, координированная, с хорошей реакцией, с хорошей техникой игры, которая, несмотря на все ее теннисные достоинства, успехов в спортивном теннисе так и не добилась. Даже на первенстве Киева она занимала места во второй половине участников, а в рейтинге Украины размещалась за третьей сотней. При очередном проигрыше ее отец, страстный болельщик, обычно говорил, что «дочь подарила матч сопернице: при явном превосходстве в технике наделала много ошибок  в простейших ситуациях». Объяснялось это недостаточным чувством мяча у теннисистки. Она не могла стабильно бить центром струнной поверхности ракетки, поэтому,  для того чтобы выиграть у нее, нужно было только подержать мяч в игре, что соперницы и делали с успехом.  И вот на одной из тренировок, когда  девочка  играла через сетку с партнершей, произошел такой случай. Партнерша послала высокую свечу, но при этом не попала в площадку: мяч уходил за пределы даже парной разметки (девочки играли на одиночной площадке).  Стоя метрах в 2-х от линии  парной площадки и думая, что девочка не побежит за этим мячом, я поднял вверх руку и раскрыл кисть для ловли мяча. Но девочка все-таки побежала за мячом и, пытаясь отбить этот мяч бэкхендом с лета, ударила меня по кисти ракеткой. Она извинилась за свою оплошность и, оправдываясь, сказала, что не видела моей поднятой руки. Действительно, когда теннисист готовится к удару, то он смотрит на мяч вплоть до самого удара. Но в то же время любой теннисист боковым зрением наблюдает за ситуацией на корте: перемещениями соперника, расположением границ корта. Следовательно, подумал я, у девочки плохи дела с боковым зрением. Не это ли является причиной ее очень плохого чувства мяча?  Если у нее пониженная концентрация палочек на сетчатке, то и пространственное разрешение у нее должно быть понижено, хотя девочка не жаловалась на зрение и не носила очков.   При измерении остроты зрения  по специально разработанной мной таблице она у нее оказалось равной 80%, однако делать какие-либо выводы по одному этому факту конечно же нельзя, так как на чувство мяча не в меньшей степени влияет также и мышечное чувство. Но все же  проверка  зависимости чувства мяча, определенного по трехбалльной экспертной системе (хорошее, удовлетворительное, плохое), от остроты зрения, тоже определенной по трехбалльной системе (высокая – более 150%, средняя – от 150 до 100% и низкая – менее 100%), не помешала бы.   Думаю, что корреляция тут имеется.  

   Перейдем теперь к глубинному зрению. Сначала давайте определим, с какой  погрешностью теннисист определяет при ударе дистанцию до неподвижного мяча, находящемся на  расстоянии 1 метр от его глаз при 100% остроте зрения (разрешение 60 секунд). Угловой размер мяча определяется по приближенной формуле  βр  R/L, где L дистанция до мяча, равная 1 метру, R – радиус мяча, равный 3 см., βр – угол в радианах. Приближение справедливо при L>>R.   Из этого выражения определим дистанцию L и продифференцируем ее по углу   dL/dβр   ≈ -R/(βр)2  . Учитывая, что  L>>R, заменим дифференциалы приращениями  и определим абсолютную погрешность локализации мяча глазом теннисиста.

ΔL L2  * Δβр/R    или   ΔL L2  * Δβ°*π/(R*180), где  Δβ° угловое разрешение глаза в градусах. Подставляя теперь     вместо Δβ°  нормальное разрешение при 100% остроте зрения, равное 60 угловым секундам, получим погрешность ΔL ≈ 1 см. Соответственно если теннисист обладает 200% остротой зрения (разрешение 30 угловых секунд), то он определяет положение мяча с погрешностью 0.5 см., а если теннисист обладает 50% остротой зрения (разрешение 120 угловых секунд), то он определяет положение мяча с погрешностью 2 см.   Учитывая, что размер т.н. «сладкого пятна» (места удара мяча на струнной поверхности ракетки, обеспечивающего точное попадание мяча в цель), лежит в пределах ± 2-3 см по взаимно перпендикулярным осям ракетки, да  еще и ошибку мышечного чувства теннисиста, видно какую важную роль играет зрение в таком теннисном качестве как чувство мяча. Так как данный расчет произведен для одного глаза, то бинокулярное зрение улучшит точность локализации мяча не мене чем в два раза (опять же в зависимости от остроты зрения данного индивида). Особо сильное влияние бинокулярного зрения наблюдается на дистанциях до 5 метров. В этом легко убеждает опыт с вдеванием нитки в ушко иголки при бинокулярном и монокулярном зрении.

Хотя полученные погрешности  достаточно малы (не более 0,5 см), но они рассчитаны для неподвижного мяча. В большинстве же случаев теннисист бьет по движущемуся мячу, поэтому на ошибку определения дистанции накладывается еще  ошибки определения скорости и угла полета мяча. Подсчитаем эти погрешности для некоторых характерных ситуаций. Теннисист определяет скорость и направление полета мяча очень рано, иногда даже до удара. Это явление называется антиципацией. В данной статье анализировать феномен антиципации не будем, примем для упрощения рассуждений  такое допущение:  теннисист определяет скорость и направление полета мяча на первых метрах его отлета от ракетки соперника.  Как было вычислено выше, относительная точность определения дистанции до мяча у теннисиста достаточно высокая (при бинокулярном зрении не хуже 0,5%). Это можно подтвердить следующим простым экспериментом. Положите теннисный мяч на расстоянии приблизительно 20 метров от теннисиста, заставьте его запомнить положение мяча, а потом попросите на некоторое время закрыть глаза, после чего сдвиньте мяч по направлению к теннисисту на 10 см. Затем попросите испытуемого открыть глаза и ответить на вопрос: изменена ли позиция мяча. Конечно же  он заметит изменение, так как теннисисты иногда  замечают в игре даже миллиметровые отклонения от линии.  В принципе, хотя погрешность определения дистанции сугубо индивидуальная характеристика, но максимальные значения ее для нормального зрения не превышают 0,5%.  Такая же ошибка и при определении скорости полета мяча, так как скорость является производной от дистанции, а дифференцирование – процесс линейный.   Допустим, средняя скорость мяча была 100 км/час, тогда погрешность определения скорости составит не более 0,5км/час. Если теннисист определил скорость мяча на расстоянии 20 метров от себя, то к моменту его удара по мячу он локализует положение мяча по направлению полета с погрешностью не хуже 10см.   Эту погрешность теннисист легко устранит соответствующим замахом и расположением корпуса, которое позволяет ему выполнить т.н. «разножка». Тоже самое происходит с определением направления полета мяча, только здесь теннисист контролирует не скорость полета, а дистанцию до мяча по отношению к собственному положению на корте.   Расстояние между теннисистами, стоящими за пределами корта, если один из них стоит на осевой линии, в другой за боковой линией корта, может достигать 30 и более метров. Если игрок определяет дистанцию до мяча, находящегося на расстоянии 20 с погрешностью не хуже 0,5%, то для вышеописанных  условий полета мяча угловая ошибка, выраженная в длине основания треугольника разброса мячей в точке приема,  будет составлять не более 10 см. Так как теннисист постоянно контролирует положения мяча в процессе подбега к нему, то к моменту удара (если он успеет подбежать к мячу),  величина погрешности локализации мяча  по направлению бега может сократиться до 0.5 см. (как это было определено ранее). Таким образом, в районе удара имеется своеобразный параллелепипед погрешностей, одна сторона которого равна абсолютному значению погрешности определения скорости полета мяча (для средней скорости 100км/час она составляет 10см),  две других  равны погрешности определения дистанции до мяча и погрешности определения высоты мяча над кортом (обе эти погрешности оного происхождения и к моменту удара составляют  по 0,5 см. каждая).   Из того факта, что одна  сторона параллелепипеда, определяемая скоростью полета мяча значительно больше 2-х других,  видно явное превалирование ошибок, вызванных   скоростью мяча, над ошибками определения его положения  в плоскости перемещения теннисиста.  Данное обстоятельство превратило  теннис  в соревнование сильных ударов, а не хитрых комбинаций. 

3. Заключение

  Все вышеописанное  подтверждает тот факт, что зрение играет огромную роль в теннисе, так как определяет  главные качества теннисиста: чувство мяча и РДО. Зрительные органы теннисиста  усиленно работают на корте,  поэтому теннисисты предъявляют такие повышенные требования к окружающему фону, к отсутствию каких-либо перемещений в их поле зрения.  Недаром говорят, что зрение у теннисиста должно быть идеальным. Если есть малейшие отклонение от нормы (близорукость, дальнозоркость или астигматизм), то в мышцы глаза перенапрягаются в процессе игры, пытаясь скомпенсировать недостаточную фокусировку мяча на сетчатке, что может вызвать астенопию (зрительное утомление), а также нарушение баланса глазной мускулатуры.    Все это ведет к ухудшению качества зрения и, соответственно, сказывается на качестве игры теннисиста.

      Можно ли устранить данное явление, играя в очках? Да, действительно, очки корректируют неправильную рефракцию глаза и для повседневных целей они подходят. Но при игре в теннис, особенно на профессиональном уровне, где практически все определяется чувством мяча, т.е. способностью точно локализовать мяч в пространстве, очки могут внести дополнительную погрешность в эту способность теннисиста. Дело в том, что даже при тщательном (индивидуальном) изготовлении очков, всякая внешняя оптика изменяет естественный ход лучей в глазе (например, сферическая оптика очков не совсем согласуется с асферичной поверхностью сетчатки глаза). Из-за этого появляются различные оптические искажения (абберации), которые  ухудшают качество зрения, а когда идет состязание на пределе человеческих возможностей – это недопустимо. Поэтому всякая оптика (даже контактные линзы) для теннисиста нежелательна.  

    Существует более двух десятков заболеваний и недостатков органов зрения человека, многие из которых могут быть врожденными, притом некоторые могут   совсем не сказываться в быту, поэтому прежде чем определять своего ребенка «на теннис» родители должны сходить к окулисту и тщательно проверить его зрение. Да и в процессе занятий теннисом дорогу к окулисту необходимо проходить каждый год, притом проверять не только наличие близорукости,  дальнозоркости, астигматизма, но, по возможности,  также остроту зрения в процентах, остроту бокового зрения, глазное давление, качество цветовосприятия и другие параметры.

 

Отзывы просьба писать здесь или присылать на адрес ctc@viaduk.net

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

Hosted by uCoz