Arten und Modi von Muskelkontraktionen. Muskelarbeit und Kraft. Arten von Nervenfasern. Arten der Muskelaktivität. Mechanismus der Muskelkontraktion
Um die Essenz der isometrischen Gymnastikmethode zu verstehen, schlage ich vor, dass Sie in die interessante Welt der Physiologie der Muskelkontraktion eintauchen, also herausfinden, wie die Muskeln unseres Körpers funktionieren. Führen Sie ein einfaches Experiment durch: Legen Sie Ihre Schulter frei, sodass Ihr Bizeps sichtbar ist, und legen Sie Ihre andere Hand darauf. Beginnen Sie langsam, Ihren nackten Arm am Ellenbogen zu beugen – Sie werden eine Kontraktion des Bizeps spüren. Das Gewicht des Arms bleibt gleich, der Muskel spannt sich also bei der Bewegung mehr oder weniger gleichmäßig an.
Diese Muskelkontraktion nennt man isotonisch(Griechisch isos – gleich).
Diese Wirkungsweise führt zu Bewegung – und zwar genau zu dem, wofür der Muskel gedacht ist. Beachten Sie jedoch, dass sich nicht nur der Muskel bewegt, sondern auch die Knochen und Gelenke. Sie sind das schwache Glied, das am schnellsten verschleißt. Gelenkknorpel ist eines der empfindlichsten Gewebe des Körpers. Da sich darin keine Blutgefäße befinden, wird der Knorpel aufgrund der Diffusion – „Imprägnierung“ von Nährstoffen aus benachbarten Knochen – nur sehr langsam ernährt und aus diesem Grund leider praktisch nicht wiederhergestellt.
Aktive Bewegungen und selbst unter Belastung belasten den Gelenkknorpel stark. Übermäßige Arbeit überlastet die Gelenke und die Knorpelschicht wird dünner, „gelöscht“, was dazu führt, dass die Knochen buchstäblich knarren. Unter Arthrose versteht man eine Gelenkerkrankung, die mit der Alterung des Gelenkknorpels einhergeht. Jede Bewegung in einem solchen Gelenk kann Schmerzen verursachen, daher ist die Bewegung eingeschränkt und man muss sich vom Turnen verabschieden.
Versuchen wir, unsere einfachen physiologischen Experimente fortzusetzen. Versuchen Sie, Ihre Bizeps-Brachii anzuspannen, sodass Ihr Unterarm und Ihre Schulter bewegungslos bleiben. Spüren Sie Muskelverspannungen? Natürlich, aber gleichzeitig ist die Hand bewegungslos, es gibt keine Bewegung im Gelenk. Diese Betriebsart wird aufgerufen isometrisch. Eine Kur, die Ihre Gelenke schont, die Muskelfasern trainiert und Ihnen über viele Jahre Freude an der Bewegung schenkt!
Auf jede Bewegung folgen wie ein Schatten Erschöpfung und Müdigkeit, und der Wunsch nach Entspannung und Ruhe führt unweigerlich zum Abbruch der körperlichen Betätigung. Entspannen Sie also nach unseren Experimenten Ihre Schulter und lassen Sie Ihren Arm wie einen Ast frei nach unten hängen – spüren Sie den Grad der Muskelentspannung und erinnern Sie sich an dieses Gefühl. Kommen wir zum letzten Experiment.
Beginnen Sie mit der Beugung des Ellenbogengelenks eines Arms und versuchen Sie, es mit dem anderen an der Bewegung zu hindern – das ist die isometrische Bizepsspannung, die Sie bereits kennen. Halten Sie diese Position zwanzig Sekunden lang. Gehen Sie nun schnell mit dem Rücken zur Wand, legen Sie die Handfläche Ihrer Arbeitshand mit den Fingern nach unten auf die Wand und gehen Sie langsam in die Hocke, wobei Sie Ihren Arm gerade halten. Spüren Sie eine Dehnung in Ihrem Bizeps? Ja, das ist ein starkes und sogar leicht schmerzhaftes, aber angenehmes Gefühl.
Strecken Sie Ihren Arm nicht länger als 10 Sekunden. Entspannen Sie sich jetzt und senken Sie Ihre Hand. Ich bin mir sicher, dass Sie die Entspannung Ihres Bizeps jetzt viel stärker spüren als nach normalen Locken. Dieser Zustand erhielt einen besonderen Namen - postisometrische Entspannung, was Sie gerade selbst gelernt haben. Ich denke, es wird Ihnen klar, dass das Dehnen und Entspannen der Muskeln nach isometrischer Spannung viel effektiver ist als normales Dehnen.
Isometrische Gymnastik basiert also auf Muskelspannung OHNE BEWEGUNG. Es schont die Gelenke, beugt dem Verschleiß des Gelenkknorpels und dem Fortschreiten der Arthrose vor. Bei vielen Übungen folgt auf die isometrische Kontraktionsphase eine Dehnphase. Dies ist eine wirksame Technik, die den Muskel entspannt, Muskelkrämpfe lindert und eine ausgeprägte analgetische Wirkung hat. Denken Sie daran, wie angenehm es ist, sich nach langem Sitzen zu dehnen – isometrische Gymnastik trainiert und entspannt den Zielmuskel – den Muskel, der speziell für Ihre Pathologie oder Ihr Problem belastet werden muss.
Schlussfolgerungen:
Die isometrische Kontraktion eines Muskels ist seine Anspannung ohne Bewegung im Gelenk.
Isometrische Gymnastik, stärkt die Muskulatur, schont Gelenke und Knorpel.
Das Dehnen des Muskels nach isometrischer Anspannung (postisometrische Entspannung) ist eine wirksame Technik zur Muskelentspannung und Schmerzlinderung.
Die Muskelkontraktion ist eine lebenswichtige Funktion des Körpers, die mit Abwehr-, Atmungs-, Ernährungs-, Sexual-, Ausscheidungs- und anderen physiologischen Prozessen verbunden ist. Alle Arten willkürlicher Bewegungen – Gehen, Mimik, Bewegungen der Augäpfel, Schlucken, Atmen usw. – werden von der Skelettmuskulatur ausgeführt. Unwillkürliche Bewegungen (mit Ausnahme der Herzkontraktion) – Peristaltik des Magens und Darms, Veränderungen des Tonus der Blutgefäße, Aufrechterhaltung des Blasentonus – werden durch die Kontraktion der glatten Muskulatur verursacht. Die Arbeit des Herzens wird durch die Kontraktion der Herzmuskulatur sichergestellt.
Strukturelle Organisation der Skelettmuskulatur
Muskelfaser und Myofibrille (Abb. 1). Die Skelettmuskulatur besteht aus vielen Muskelfasern, die an den Knochen befestigt sind und parallel zueinander verlaufen. Jede Muskelfaser (Myozyten) umfasst viele Untereinheiten – Myofibrillen, die aus sich in Längsrichtung wiederholenden Blöcken (Sarkomeren) aufgebaut sind. Das Sarkomer ist die Funktionseinheit des kontraktilen Apparats der Skelettmuskulatur. Die Myofibrillen in der Muskelfaser liegen so, dass die Lage der Sarkomere in ihnen übereinstimmt. Dadurch entsteht ein Muster aus Kreuzstreifen.
Sarkomer und Filamente. Sarkomere in der Myofibrille sind durch Z-Platten voneinander getrennt, die das Protein Beta-Actinin enthalten. In beide Richtungen dünn Aktinfilamente. In den Zwischenräumen zwischen ihnen gibt es dickere Myosinfilamente.
Aktinfilamente ähneln äußerlich zwei Perlenketten, die zu einer Doppelhelix verdreht sind, wobei jede Perle ein Proteinmolekül ist Aktin. Proteinmoleküle liegen in den Aussparungen von Aktinhelices in gleichen Abständen voneinander. Troponin, verbunden mit fadenförmigen Proteinmolekülen Tropomyosin.
Myosinfilamente werden durch sich wiederholende Proteinmoleküle gebildet Myosin. Jedes Myosinmolekül hat einen Kopf und Schwanz. Der Myosinkopf kann sich an ein Aktinmolekül binden und so ein sogenanntes Myosin-Molekül bilden Brücke überqueren.
Die Zellmembran der Muskelfaser bildet Einstülpungen ( Quertubuli), die die Funktion haben, die Membran des sarkoplasmatischen Retikulums anzuregen. Sarkoplasmatisches Retikulum (Längstubuli) Es handelt sich um ein intrazelluläres Netzwerk geschlossener Röhren, das die Funktion der Ablagerung von Ca++-Ionen hat.
Motorblock. Die funktionelle Einheit der Skelettmuskulatur ist Motoreinheit (MU). MU ist eine Reihe von Muskelfasern, die durch die Prozesse eines Motoneurons innerviert werden. Erregung und Kontraktion der Fasern, die eine motorische Einheit bilden, erfolgen gleichzeitig (wenn das entsprechende Motoneuron erregt wird). Einzelne motorische Einheiten können unabhängig voneinander angeregt und kontrahiert werden.
Molekulare KontraktionsmechanismenSkelettmuskulatur
Entsprechend Thread-Gleittheorien Die Muskelkontraktion erfolgt aufgrund der Gleitbewegung der Aktin- und Myosinfilamente relativ zueinander. Der Thread-Gleitmechanismus umfasst mehrere aufeinanderfolgende Ereignisse.
Myosinköpfe heften sich an Aktinfilament-Bindungszentren (Abb. 2, A).
Die Wechselwirkung von Myosin mit Aktin führt zu Konformationsumlagerungen des Myosinmoleküls. Die Köpfe erlangen ATPase-Aktivität und drehen sich um 120°. Durch die Drehung der Köpfe bewegen sich die Aktin- und Myosinfilamente „einen Schritt“ relativ zueinander (Abb. 2, B).
Die Trennung von Aktin und Myosin und die Wiederherstellung der Kopfkonformation erfolgt durch die Anlagerung eines ATP-Moleküls an den Myosinkopf und dessen Hydrolyse in Gegenwart von Ca++ (Abb. 2, B).
Der Zyklus „Bindung – Konformationsänderung – Trennung – Wiederherstellung der Konformation“ tritt viele Male auf, wodurch Aktin- und Myosinfilamente relativ zueinander verschoben werden, die Z-Scheiben der Sarkomere näher zusammenrücken und die Myofibrille verkürzt wird (Abb . 2, D).
Paarung von Erregung und Kontraktionim Skelettmuskel
Im Ruhezustand kommt es nicht zu einem Fadengleiten in der Myofibrille, da die Bindungszentren auf der Aktinoberfläche durch Tropomyosin-Proteinmoleküle verschlossen sind (Abb. 3, A, B). Die Erregung (Depolarisation) der Myofibrille und die Muskelkontraktion selbst sind mit dem Prozess der elektromechanischen Kopplung verbunden, der eine Reihe aufeinanderfolgender Ereignisse umfasst.
Durch die Aktivierung einer neuromuskulären Synapse auf der postsynaptischen Membran entsteht ein EPSP, das die Entwicklung eines Aktionspotentials in der Umgebung der postsynaptischen Membran auslöst.
Die Erregung (Aktionspotential) breitet sich entlang der Myofibrillenmembran aus und erreicht über ein System quer verlaufender Tubuli das sarkoplasmatische Retikulum. Die Depolarisation der Membran des sarkoplasmatischen Retikulums führt zur Öffnung von Ca++-Kanälen darin, durch die Ca++-Ionen in das Sarkoplasma gelangen (Abb. 3, B).
Ca++-Ionen binden an das Protein Troponin. Troponin ändert seine Konformation und verdrängt die Tropomyosin-Proteinmoleküle, die die Aktin-Bindungszentren bedeckten (Abb. 3, D).
Myosinköpfe heften sich an die geöffneten Bindungszentren und der Kontraktionsprozess beginnt (Abb. 3, E).
Die Entwicklung dieser Prozesse erfordert einen gewissen Zeitraum (10–20 ms). Als bezeichnet wird die Zeit vom Moment der Erregung einer Muskelfaser (Muskel) bis zum Beginn ihrer Kontraktion latente Kontraktionsperiode.
Entspannung der Skelettmuskulatur
Die Muskelentspannung wird durch den umgekehrten Transfer von Ca++-Ionen durch die Kalziumpumpe in die Kanäle des sarkoplasmatischen Retikulums verursacht. Wenn Ca++ aus dem Zytoplasma entfernt wird, gibt es immer weniger offene Bindungsstellen und schließlich werden die Aktin- und Myosinfilamente vollständig getrennt; es kommt zu einer Muskelentspannung.
Kontraktur bezeichnet eine anhaltende, langfristige Kontraktion eines Muskels, die nach Beendigung des Reizes anhält. Nach einer tetanischen Kontraktion kann es aufgrund der Ansammlung großer Mengen Ca++ im Sarkoplasma zu einer kurzfristigen Kontraktur kommen; Als Folge von Vergiftungen und Stoffwechselstörungen kann es zu einer langfristigen (manchmal irreversiblen) Kontraktur kommen.
Phasen und Modi der Skelettmuskelkontraktion
Phasen der Muskelkontraktion
Wenn der Skelettmuskel durch einen einzelnen elektrischen Stromimpuls mit überschwelliger Stärke gereizt wird, kommt es zu einer einzelnen Muskelkontraktion, bei der drei Phasen unterschieden werden (Abb. 4, A):
latente (verborgene) Kontraktionsperiode (ca. 10 ms), während der sich das Aktionspotential entwickelt und elektromechanische Kopplungsprozesse ablaufen; Die Muskelerregbarkeit während einer einzelnen Kontraktion ändert sich entsprechend den Phasen des Aktionspotentials.
Verkürzungsphase (ca. 50 ms);
Entspannungsphase (ca. 50 ms).
 |
Reis. 4. Merkmale einer einzelnen Muskelkontraktion. Ursprung des gezahnten und glatten Tetanus. B– Phasen und Perioden der Muskelkontraktion, Veränderung der Muskellänge blau dargestellt, Muskelaktionspotential- Rot, Muskelerregbarkeit- lila. |
Arten der Muskelkontraktion
Unter natürlichen Bedingungen wird im Körper keine einzelne Muskelkontraktion beobachtet, da entlang der motorischen Nerven, die den Muskel innervieren, eine Reihe von Aktionspotentialen auftreten. Abhängig von der Frequenz der Nervenimpulse, die zum Muskel gelangen, kann sich der Muskel in einem von drei Modi zusammenziehen (Abb. 4, B).
Einzelne Muskelkontraktionen erfolgen mit einer niedrigen Frequenz elektrischer Impulse. Tritt nach Abschluss der Entspannungsphase der nächste Impuls in den Muskel ein, kommt es zu einer Reihe aufeinanderfolgender Einzelkontraktionen.
Bei einer höheren Impulsfrequenz kann der nächste Impuls mit der Entspannungsphase des vorherigen Kontraktionszyklus zusammenfallen. Die Amplitude der Kontraktionen wird summiert, und das wird auch so sein gezackter Tetanus- längere Kontraktion, unterbrochen durch Phasen unvollständiger Muskelentspannung.
Bei einer weiteren Erhöhung der Pulsfrequenz wirkt sich jeder nachfolgende Puls während der Verkürzungsphase auf den Muskel aus, was zur Folge hat glatter Tetanus- längere Kontraktion, nicht unterbrochen durch Entspannungsphasen.
Optimale und pessimistische Häufigkeit
Die Amplitude der tetanischen Kontraktion hängt von der Frequenz der Impulse ab, die den Muskel reizen. Optimale Frequenz Sie nennen die Frequenz irritierender Impulse, bei der jeder nachfolgende Impuls mit der Phase erhöhter Erregbarkeit zusammenfällt (Abb. 4, A) und dementsprechend Tetanus mit der größten Amplitude verursacht. Pessimumhäufigkeit Dies wird als höhere Stimulationsfrequenz bezeichnet, bei der jeder nachfolgende Stromimpuls in die Refraktärphase fällt (Abb. 4, A), wodurch die Amplitude des Tetanus deutlich abnimmt.
Skelettmuskelarbeit
Die Stärke der Skelettmuskelkontraktion wird durch zwei Faktoren bestimmt:
- die Anzahl der Einheiten, die von der Reduzierung betroffen sind;
Häufigkeit der Kontraktion von Muskelfasern.
Die Arbeit der Skelettmuskulatur erfolgt durch eine koordinierte Veränderung des Tonus (Spannung) und der Länge des Muskels während der Kontraktion.
Arten der Skelettmuskelarbeit:
dynamische Überwindungsarbeit tritt auf, wenn ein Muskel durch Kontraktion den Körper oder seine Teile im Raum bewegt;
statische (Halte-)Arbeit wird durchgeführt, wenn durch Muskelkontraktion Körperteile in einer bestimmten Position gehalten werden;
dynamischer nachgebender Betrieb Tritt auf, wenn ein Muskel funktioniert, aber gedehnt wird, weil die von ihm ausgeübte Kraft nicht ausreicht, um Körperteile zu bewegen oder zu halten.
Während der Arbeit kann sich der Muskel zusammenziehen:
isotonisch– der Muskel verkürzt sich bei konstanter Spannung (äußere Belastung); isotonische Kontraktion wird nur im Experiment reproduziert;
Isometrie– Die Muskelspannung nimmt zu, aber ihre Länge ändert sich nicht. Bei statischer Arbeit kontrahiert der Muskel isometrisch;
auxotonisch– Muskelspannung verändert sich, wenn sie kürzer wird; Die auxotonische Kontraktion wird bei dynamischer Überwindungsarbeit durchgeführt.
Regel der durchschnittlichen Belastungen– Der Muskel kann bei mäßiger Belastung maximale Arbeit leisten.
Ermüdung– ein physiologischer Zustand eines Muskels, der sich nach längerer Arbeit entwickelt und sich in einer Abnahme der Kontraktionsamplitude, einer Verlängerung der latenten Kontraktionsphase und der Entspannungsphase äußert. Die Ursachen für Müdigkeit sind: Erschöpfung der ATP-Reserven, Ansammlung von Stoffwechselprodukten im Muskel. Die Muskelermüdung bei rhythmischer Arbeit ist geringer als die Synapsenermüdung. Daher kommt es bei der Muskelarbeit des Körpers zunächst zu einer Ermüdung auf der Ebene der Synapsen des Zentralnervensystems und der neuromuskulären Synapsen.
Strukturelle Organisation und Reduktionweiche Muskeln
Strukturelle Organisation. Glatte Muskulatur besteht aus einzelnen spindelförmigen Zellen ( Myozyten), die mehr oder weniger chaotisch im Muskel liegen. Kontraktile Filamente sind unregelmäßig angeordnet, wodurch es zu keiner Querstreifung des Muskels kommt.
Der Kontraktionsmechanismus ähnelt dem der Skelettmuskulatur, aber die Geschwindigkeit des Filamentgleitens und die Geschwindigkeit der ATP-Hydrolyse sind 100–1000-mal niedriger als im Skelettmuskel.
Der Mechanismus der Kopplung von Erregung und Kontraktion. Bei Erregung der Zelle gelangt Ca++ nicht nur aus dem sarkoplasmatischen Retikulum, sondern auch aus dem Interzellularraum in das Zytoplasma der Myozyten. Ca++-Ionen aktivieren unter Beteiligung des Calmodulin-Proteins das Enzym (Myosinkinase), das die Phosphatgruppe von ATP auf Myosin überträgt. Phosphorylierte Myosinköpfe erlangen die Fähigkeit, sich an Aktinfilamente zu binden.
Kontraktion und Entspannung der glatten Muskulatur. Die Geschwindigkeit der Entfernung von Ca++-Ionen aus dem Sarkoplasma ist viel geringer als im Skelettmuskel, wodurch die Entspannung sehr langsam erfolgt. Glatte Muskeln führen lange tonische Kontraktionen und langsame rhythmische Bewegungen aus. Aufgrund der geringen Intensität der ATP-Hydrolyse ist die glatte Muskulatur optimal für eine langfristige Kontraktion angepasst, was nicht zu Ermüdung und hohem Energieverbrauch führt.
Physiologische Eigenschaften der Muskeln
Die allgemeinen physiologischen Eigenschaften der Skelett- und glatten Muskulatur sind Erregbarkeit Und Kontraktilität. Vergleichende Eigenschaften von Skelett- und glatter Muskulatur sind in der Tabelle aufgeführt. 6.1. Die physiologischen Eigenschaften und Charakteristika des Herzmuskels werden im Abschnitt „Physiologische Mechanismen der Homöostase“ besprochen.
Tabelle 7.1.Vergleichende Eigenschaften von Skelett- und glatter Muskulatur
Eigentum |
Skelettmuskeln |
Glatte Muskelzellen |
Depolarisationsrate |
langsam |
|
Refraktärzeit |
kurz |
lang |
Art der Kontraktion |
schnell phasisch |
langsames Tonikum |
Energiekosten |
||
Plastik |
||
Automatisch |
||
Leitfähigkeit |
||
Innervation |
Motoneuronen des somatischen NS |
postganglionäre Neuronen des autonomen Nervensystems |
Ausgeführte Bewegungen |
willkürlich |
unfreiwillig |
Chemische Empfindlichkeit |
||
Fähigkeit zur Teilung und Differenzierung |
Plastik glatte Muskulatur äußert sich darin, dass sie sowohl im verkürzten als auch im gestreckten Zustand einen konstanten Tonus aufrechterhalten kann.
Leitfähigkeit glattes Muskelgewebe äußert sich darin, dass sich die Erregung über spezielle elektrisch leitende Kontakte (Nexus) von einem Myozyten zum anderen ausbreitet.
Eigentum Automatisierung glatte Muskulatur äußert sich darin, dass sie sich ohne Beteiligung des Nervensystems zusammenziehen kann, da einige Myozyten in der Lage sind, spontan sich rhythmisch wiederholende Aktionspotentiale zu erzeugen.
Die Kontraktion ist isotonisch, wobei die Muskelfasern verkürzt und verdickt werden und ihre Spannung nahezu unverändert bleibt.
Großes medizinisches Wörterbuch. 2000 .
Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was „isotonische Kontraktion“ ist:
Kontraktion eines Muskels unter konstanter Spannung, die sich in einer Verringerung seiner Länge und einer Vergrößerung seines Querschnitts äußert. Im Körper I. m.s. wird nicht in seiner reinen Form beobachtet. Um rein I. m.s. Bewegung des entlasteten Gliedes naht; bei… …
isotonische Kontraktion- Izotoninis raumens susitraukimas statusas T sritis Kūno kultūra ir sportas apibrėžtis Raumens susitraukimas, curio metu raumeninės skaidulos keičia savo ilgį (patrumpėja ir pastorėja), o įtampa beveik nekinta, pvz., tolygiai, vi enodu greičiu… … Sporto terminų žodynas
isotonisch- (isos gleich + tonos spannung) – Kontraktion der Muskelfasern, die sich in Verkürzung und Verdickung äußert; die Spannung bleibt nahezu unverändert...
Isotonische Kontraktion- Muskeln (von isos equal, Tonusspannung) – wenn sich ein Muskel während einer Reizung zusammenzieht, ändert sich seine Länge, aber sein Tonus ändert sich nicht ... Glossar mit Begriffen zur Physiologie landwirtschaftlicher Nutztiere
Kontraktion eines Muskels, ausgedrückt in einer Erhöhung seiner Spannung bei gleichbleibender Länge (z. B. Kontraktion eines Muskels einer Extremität, deren beide Enden bewegungslos fixiert sind). Im Körper zu I. m.s. Die Spannung, die der Muskel beim Versuch entwickelt... naht. Große sowjetische Enzyklopädie
Verkürzung oder Anspannung der Muskeln als Reaktion auf eine durch motorische Entladung verursachte Reizung. Neuronen. Es wurde das Modell von M. übernommen, wonach sich bei Erregung der Oberfläche der Muskelfasermembran das Aktionspotential zunächst im System ausbreitet... ... Biologisches enzyklopädisches Wörterbuch
MUSKELKONTRAKTION- Die Hauptfunktion des Muskelgewebes ist die Verkürzung oder Anspannung der Muskeln als Reaktion auf Reizungen, die durch die Entladung von Motoneuronen verursacht werden. MS. liegt allen Bewegungen des menschlichen Körpers zugrunde. Es gibt M. s. isometrisch, wenn der Muskel Kraft entwickelt... ... Psychomotorik: Wörterbuch-Nachschlagewerk
HERZ- HERZ. Inhalt: I. Vergleichende Anatomie.......... 162 II. Anatomie und Histologie......... 167 III. Vergleichende Physiologie......... 183 IV. Physiologie................... 188 V. Pathophysiologie................ 207 VI. Physiologie, Pat.... ... Große medizinische Enzyklopädie
Eine motorische Einheit (MU) ist die funktionelle Einheit der Skelettmuskulatur. Das ME umfasst eine Gruppe von Muskelfasern und das Motoneuron, das sie innerviert. Die Anzahl der Muskelfasern, aus denen eine IE besteht, variiert je nach Muskel. Zum Beispiel, wo... ... Wikipedia
ISOTONISCH- Im wahrsten Sinne des Wortes – gleiche Spannung. Daher ist eine isotonische Kontraktion eine Kontraktion, bei der während der Bewegung die gleiche Spannung im Muskel herrscht, wie sie beim einfachen Anheben des Arms auftritt: Eine isotonische Lösung ist eine Kontraktion, bei der... ... Erklärendes Wörterbuch der Psychologie
Staatliche Akademie für Körperkultur Charkow
Abteilung für Hygiene und Humanphysiologie
Aufsatz
in der Disziplin: „Humanphysiologie“
Zum Thema: „Formen und Arten von Muskelkontraktionen. Regulierung von Anspannung, Kraft und Muskelermüdung.“
Ausgefüllt von: Student der Gruppe 43 der Korrespondenzabteilung
Prosin I. V.
Charkow – 2015
1. Einleitung
2) Formen und Arten von Muskelkontraktionen.
3) Kraft und Muskelfunktion.
4) Muskelermüdung
5. Schlussfolgerung
6) Liste der verwendeten Referenzen
Einführung
Im menschlichen Körper gibt es je nach Struktur und physiologischen Eigenschaften drei Arten von Muskelgewebe:
1. Skelett.
2. Glatt.
3. Herz.
Alle Muskeltypen haben bestimmte Eigenschaften:
1. Erregbarkeit.
2. Leitfähigkeit.
3. Kontraktilität – Längen- oder Spannungsänderung
4. Die Fähigkeit, sich zu entspannen.
Unter natürlichen Bedingungen ist Muskelaktivität reflexiver Natur. Die elektrische Aktivität eines Muskels kann mit einem Elektromyographen aufgezeichnet werden. Die Elektromyographie wird in der Sportmedizin eingesetzt.
Die Ermäßigung Skelettmuskeln entstehen als Reaktion auf Nervenimpulse, die von speziellen Nervenzellen – Motoneuronen – ausgehen. Bei der Kontraktion entwickeln sich Muskelfasern Stromspannung. Die bei der Kontraktion entstehende Spannung wird von den Muskeln auf unterschiedliche Weise umgesetzt, was die unterschiedlichen Formen und Arten der Muskelkontraktion bestimmt.
Formen und Arten von Muskelkontraktionen.
Der Muskel kann sich sowohl im Ruhezustand als auch im verkürzten oder gedehnten Zustand zusammenziehen. Im Ruhezustand kann der Muskel eine sehr hohe Spannung entwickeln.
Erstens, weil der optimale Kontaktgrad zwischen Aktin- und Myosinfilamenten es ermöglicht, ein Maximum an Brückenverbindungen herzustellen und dadurch die Spannung der kontraktilen Komponente aktiv und stark zu entwickeln.
Zweitens ist dadurch, dass der elastische Anteil des Muskels bereits wie eine Feder vorgedehnt ist, bereits eine zusätzliche Spannung entstanden. Die aktiv entwickelte Spannung der kontraktilen Komponente wird mit der in der elastischen Komponente gespeicherten elastischen Spannung aufsummiert und in eine hohe, resultierende Muskelspannung umgesetzt.
Eine spätere Vordehnung des Muskels, die deutlich über den Ruhezustand hinausgeht, führt zu einem unzureichenden Kontakt zwischen Aktin- und Myosinfilamenten. Gleichzeitig verschlechtern sich die Bedingungen für die Entwicklung einer signifikanten und aktiven Sarkomerspannung merklich.
Allerdings erzielen Sportler mit einer großen Vordehnung der beteiligten Muskulatur, beispielsweise mit einem weiten Schwung beim Speerwurf, bessere Ergebnisse als ohne Schwung. Dieses Phänomen wird dadurch erklärt, dass die Zunahme der Vorspannung der elastischen Komponente die Abnahme der aktiven Spannungsentwicklung der kontraktilen Komponente übersteigt. Es gibt verschiedene Formen und Arten der Muskelkontraktion.
Bei einer dynamischen Form verändert der Muskel seine Länge; statisch – Spannung (ändert aber die Länge nicht); auxotonisch – Länge und Spannung.
Es gibt diese Arten von Kontraktionen: isometrische, isokinetische und gemischte.
Durch gezieltes Krafttraining (die Methode der wiederholten submaximalen Belastung) erhöhen sich Querschnitt und Anzahl sowohl der kontraktilen Elemente (Myofibrillen) als auch anderer Bindegewebselemente der Muskelfaser (Mitochondrien, Phosphat- und Glykogendepots etc.).
Dieser Vorgang führt zwar zu einer direkten Erhöhung der Kontraktionskraft der Muskelfasern und nicht zu einer unmittelbaren Vergrößerung ihres Querschnitts. Erst wenn diese Entwicklung ein gewisses Maß erreicht hat, kann ein fortgesetztes Krafttraining dazu beitragen, die Dicke der Muskelfasern zu erhöhen und dadurch den Muskelquerschnitt zu vergrößern (Hypertrophie).
Die Vergrößerung des Muskelquerschnitts erfolgt also aufgrund einer Verdickung der Fasern (Zunahme der Sarkomere im Muskelquerschnitt) und nicht aufgrund einer Erhöhung der Anzahl der Muskelfasern, wie oft fälschlicherweise angenommen wird vermutet.
Die Anzahl der Fasern in jedem einzelnen Muskel ist genetisch bedingt und kann, wie wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, auch durch Krafttraining nicht verändert werden. Interessanterweise unterscheiden sich Menschen deutlich in der Anzahl der Muskelfasern pro Muskel.
Ein Sportler, dessen Bizeps viele Fasern enthält, hat eine bessere Chance, den Querschnitt dieses Muskels durch Training zur Verdickung der Fasern zu vergrößern, als ein Sportler, dessen Bizeps relativ wenige Fasern enthält. Bei den leistungsstärksten Sportarten, die Höchst- und Schnellkraft erfordern, steigt der Anteil der Muskulatur am Gesamtkörpergewicht bei systematischem und ausdauerndem Training auf 60 % und mehr.
Die Stärke des Skelettmuskels hängt, wie bereits erwähnt, hauptsächlich von seinem Querschnitt ab, d. h. von der Anzahl und Dicke der parallel in den Fasern angeordneten Myofibrillen und der Anzahl möglicher Brückenverbindungen zwischen Myosin und Aktinfilamenten, die sich aus dieser Anzahl zusammensetzen .
Wenn ein Sportler also den Durchmesser der Muskelfasern vergrößert, steigert er seine Kraft. Kraft und Muskelmasse nehmen jedoch nicht im gleichen Maße zu. Wenn sich die Muskelmasse verdoppelt, erhöht sich die Kraft etwa um das Dreifache. Bei Frauen beträgt die Kraft 60–100 N/cm2 (6–10 kg/cm2) und bei Männern 70–120 N/cm2. Die große Streuung dieser Indikatoren (Kraftabgabe pro 1 cm2 Querschnittsfläche) ist erklärt sich aus verschiedenen, vom Training abhängigen und unabhängigen Faktoren wie der intramuskulären und intermuskulären Koordination, den Energiereserven und der Faserstruktur.
Wenn Muskeln erregt werden, bewegen sich dünne Aktinfilamente auf beiden Seiten zwischen dicken Myosinfilamenten. Der Muskel zieht sich zusammen und seine Länge nimmt ab. Da jede Myofibrille aus einer größeren Anzahl (n) aufeinanderfolgender Sarkomeren besteht, ist das Ausmaß und die Geschwindigkeit der Änderung der Muskellänge n-mal größer als die eines einzelnen Sarkomers.
Die von einer Myofibrille, die aus n hintereinander angeordneten Sarkomeren besteht, entwickelte Zugkraft ist gleich der Zugkraft eines Sarkomers. Dieselben n parallel verbundenen Sarkomere (entsprechend einer großen Anzahl von Myofibrillen) führen zu einer n-fachen Steigerung der Zugkraft, aber die Änderungsrate der Muskellänge ist dieselbe wie die Kontraktionsrate eines Sarkomers.
Daher führt eine Vergrößerung des physiologischen Durchmessers eines Muskels zu einer Erhöhung seiner Kraft, verändert jedoch nicht die Geschwindigkeit seiner Verkürzung, und umgekehrt führt eine Vergrößerung der Länge eines Muskels zu einer Erhöhung der Kontraktionsgeschwindigkeit , hat aber keinen Einfluss auf seine Stärke. Wir sagen: Kurze Muskeln sind stark, lange Muskeln sind schnell.
Kraft und Muskelfunktion.
Die Muskelkraft wird durch die maximale Spannung bestimmt, die sie bei isometrischer Kontraktion oder beim Heben einer maximalen Last entwickeln kann. Um die Muskelkraft zu messen, bestimmen Sie die maximale Belastung, die er heben kann.
Die Stärke eines Muskels hängt unter sonst gleichen Bedingungen nicht von seiner Länge, sondern von seinem Querschnitt ab. Um die Kraft verschiedener Muskeln vergleichen zu können, wird die maximale Belastung, die ein Muskel heben kann, durch die Anzahl der Quadratzentimeter seines Querschnitts geteilt. Die absolute Muskelkraft wird in kg pro 1 cm2 ausgedrückt.
Beim Heben einer Last verrichtet der Muskel mechanische Arbeit, die durch das Produkt aus der Masse der Last und der Höhe ihres Hebens gemessen und in Kilogramm ausgedrückt wird. Bei mittlerer Belastung leistet der Muskel die meiste Arbeit.
Eine vorübergehende Abnahme der Muskelleistung, die als Folge der Arbeit auftritt und nach Ruhe verschwindet, wird als Müdigkeit bezeichnet. Letzteres ist ein komplexer physiologischer Prozess, der vor allem mit der Ermüdung der Nervenzentren einhergeht. Eine gewisse Rolle bei der Entstehung von Müdigkeit spielt die Ansammlung von Stoffwechselprodukten (Milchsäure etc.) im arbeitenden Muskel und die allmähliche Erschöpfung der Energiereserven.
In Ruhe, außerhalb der Arbeit, sind die Muskeln nicht vollständig entspannt, sondern behalten eine gewisse Spannung, den sogenannten Tonus. Der äußere Ausdruck des Tonus ist ein gewisser Grad an Muskelelastizität. Der Muskeltonus wird durch kontinuierlich eingehende Nervenimpulse von den Motoneuronen des Rückenmarks verursacht. Der Tonus der Skelettmuskulatur spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung einer bestimmten Körperposition im Raum, der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts und der Muskelelastizität.
Es gibt drei Arten der Muskelkontraktion:
Isotonisch;
Isometrisch;
Gemischt (auxometrisch).
Der isotonische Modus der Muskelkontraktion ist durch eine überwiegende Änderung der Länge der Muskelfaser ohne wesentliche Spannungsänderung gekennzeichnet. Diese Art der Muskelkontraktion wird beispielsweise beim Heben leichter und mittelschwerer Lasten beobachtet.
Der isometrische Modus der Muskelkontraktion ist durch eine überwiegende Änderung der Muskelspannung ohne wesentliche Längenänderung gekennzeichnet. Ein Beispiel sind Veränderungen im Muskelzustand, wenn eine Person versucht, einen großen Gegenstand zu bewegen (z. B. wenn sie versucht, eine Wand in einem Raum zu bewegen).
Gemischte (auxometrische) Art der Muskelkontraktion, die realistischste und häufigste Option. Enthält Komponenten der ersten und zweiten Option in unterschiedlichen Anteilen, abhängig von den tatsächlichen Umgebungsbedingungen.
Arten der Muskelkontraktion
Es gibt drei Arten der Muskelkontraktion:
Kontraktion einzelner Muskeln;
Tetanische Muskelkontraktion (Tetanus);
Tonische Muskelkontraktion.
Darüber hinaus wird die tetanische Muskelkontraktion in gezackten und glatten Tetanus unterteilt.
Eine einzelne Muskelkontraktion erfolgt unter Einwirkungsbedingungen elektrischer Schwellen- oder Überschwellwertreize auf den Muskel, deren Impulsintervall gleich oder länger als die Dauer einer einzelnen Muskelkontraktion ist. Bei einer einzelnen Muskelkontraktion werden drei Zeitabschnitte unterschieden: Latenzzeit, Verkürzungsphase und Entspannungsphase (siehe Abb. 3).
Reis. 3 Einzelmuskelkontraktion und ihre Eigenschaften.
LP – Latenzzeit, FU – Verkürzungsphase, FR – Entspannungsphase
Eine tetanische Muskelkontraktion (Tetanus) tritt auf, wenn auf den Skelettmuskel ein elektrischer Schwellen- oder Überschwellwertreiz einwirkt, dessen Impulsintervall kürzer ist als die Dauer einer einzelnen Muskelkontraktion. Abhängig von der Dauer der Interstimulusintervalle des elektrischen Reizes kann es bei der Einwirkung zu gezacktem oder glattem Tetanus kommen. Wenn das Impulsintervall des elektrischen Reizes kürzer als die Dauer einer einzelnen Muskelkontraktion, aber größer oder gleich der Summe aus Latenzzeit und Verkürzungsphase ist, kommt es zum Sägezahntetanus. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn die Frequenz des gepulsten elektrischen Reizes in einem bestimmten Bereich ansteigt.
Ist die Dauer des Impulsintervalls des elektrischen Reizes kürzer als die Summe aus Latenzzeit und Verkürzungsphase, kommt es zum glatten Tetanus. In diesem Fall ist die Amplitude des glatten Tetanus größer als die Amplitude sowohl der Einzelmuskelkontraktion als auch der gezackten tetanischen Kontraktion. Mit einer weiteren Verringerung des Impulsintervalls des elektrischen Reizes und damit einer Erhöhung der Frequenz nimmt die Amplitude der tetanischen Kontraktionen zu (siehe Abb. 4).
Reis. 4 Abhängigkeit der Form und Amplitude tetanischer Kontraktionen von der Reizfrequenz. – der Beginn der Reizwirkung, – das Ende der Reizwirkung.
Dieses Muster ist jedoch nicht absolut: Bei einem bestimmten Frequenzwert wird anstelle des erwarteten Anstiegs der Amplitude des glatten Thetatnus das Phänomen seiner Abnahme beobachtet (siehe Abb. 5). Dieses Phänomen wurde erstmals vom russischen Wissenschaftler N.E. Vvedensky entdeckt und Pessimum genannt. Nach N. E. Vvedensky liegt den pessimalen Phänomenen der Mechanismus der Hemmung zugrunde.
Reis. 5. Abhängigkeit der Amplitude des glatten Tetanus von der Reizfrequenz. Die Bezeichnungen sind die gleichen wie in Abbildung 5.
