Tipi e modalità di contrazione muscolare. Lavoro muscolare e forza. Tipi di fibre nervose. Modalità di attività muscolare Meccanismo di contrazione muscolare
Per comprendere l'essenza del metodo di ginnastica isometrica, ti suggerisco di immergerti nell'interessante mondo della fisiologia della contrazione muscolare, cioè di scoprire come funzionano i muscoli del nostro corpo. Esegui un semplice esperimento: esponi la spalla in modo che i bicipiti siano visibili e appoggiaci sopra l'altra mano. Inizia a piegare lentamente il braccio nudo all'altezza del gomito: sentirai una contrazione dei bicipiti. Il peso del braccio rimane lo stesso, quindi il muscolo si tende più o meno uniformemente durante il movimento.
Questa contrazione muscolare si chiama isotonico(Greco isos – uguale).
Questa modalità di funzionamento porta al movimento, in effetti, ciò a cui è destinato il muscolo. Ma nota che non si muovono solo i muscoli, ma anche le ossa e le articolazioni. Sono l’anello debole che si consuma più velocemente. La cartilagine articolare è uno dei tessuti più vulnerabili del corpo. Non ci sono vasi sanguigni in esso, quindi la cartilagine viene nutrita molto lentamente a causa della diffusione - "impregnazione" dei nutrienti dalle ossa vicine e, sfortunatamente, per questo motivo non viene praticamente ripristinata.
I movimenti attivi, e anche con un carico, caricano seriamente la cartilagine articolare. Il lavoro eccessivo sovraccarica le articolazioni e lo strato di cartilagine diventa più sottile, “cancellato”, facendo letteralmente scricchiolare le ossa. L'artrosi è il nome di una malattia articolare associata all'invecchiamento della cartilagine articolare. Ogni movimento in un'articolazione del genere può causare dolore, quindi il movimento è limitato e devi dire addio alla ginnastica.
Proviamo a continuare i nostri semplici esperimenti fisiologici. Prova a contrarre il bicipite brachiale in modo che l'avambraccio e la spalla rimangano immobili. Senti tensione muscolare? Certo, ma allo stesso tempo la mano è immobile, non c'è movimento nell'articolazione. Questa modalità operativa si chiama isometrico. Un regime che protegge le tue articolazioni e allena le fibre muscolari, lasciandoti la gioia del movimento per molti anni!
Ogni movimento, come un'ombra, è seguito da esaurimento e affaticamento, e il desiderio di relax e riposo porta invariabilmente alla cessazione dell'esercizio. Quindi, dopo i nostri esperimenti, rilassa la spalla e lascia che il braccio penda liberamente come il ramo di un albero: senti il grado di rilassamento muscolare e ricorda questa sensazione. Passiamo all'ultimo esperimento.
Inizia a piegare l'articolazione del gomito di un braccio e cerca di impedirne il movimento con l'altro: questa è la tensione isometrica del bicipite che già conosci. Mantieni questa posizione per venti secondi. Ora cammina rapidamente con le spalle al muro, posiziona il palmo della mano che lavora sul muro, con le dita rivolte verso il basso e accovacciati lentamente, mantenendo il braccio dritto. Senti un allungamento nei bicipiti? Sì, questa è una sensazione forte e anche leggermente dolorosa, ma piacevole.
Allunga il braccio per non più di 10 secondi. Ora rilassati e abbassa la mano. Sono sicuro che ora senti il rilassamento dei tuoi bicipiti molto più che dopo i normali riccioli. Questa condizione ha ricevuto un nome speciale: rilassamento post-isometrico, che hai appena imparato a fare da solo. Penso che ti sia chiaro che lo stretching e il rilassamento dei muscoli dopo la tensione isometrica sono molto più efficaci dello stretching regolare.
Quindi, la ginnastica isometrica si basa sulla tensione muscolare SENZA MOVIMENTO. Preserva le articolazioni, previene l'usura della cartilagine articolare e la progressione dell'artrosi. In molti esercizi la fase di contrazione isometrica è seguita da una fase di allungamento. Questa è una tecnica efficace che rilassa il muscolo, allevia lo spasmo muscolare e ha un pronunciato effetto analgesico. Ricorda quanto è piacevole allungarsi dopo una lunga seduta: la ginnastica isometrica allenerà e rilasserà il muscolo bersaglio, quello che deve essere caricato appositamente per la tua patologia o problema.
Conclusioni:
La contrazione isometrica di un muscolo è la sua tensione senza movimento nell'articolazione.
Ginnastica isometrica, rafforzamento dei muscoli, risparmio delle articolazioni e della cartilagine.
Lo stretching del muscolo dopo la tensione isometrica (rilassamento post-isometrico) è una tecnica efficace per il rilassamento muscolare e il sollievo dal dolore.
La contrazione muscolare è una funzione vitale del corpo associata a processi difensivi, respiratori, nutrizionali, sessuali, escretori e ad altri processi fisiologici. Tutti i tipi di movimenti volontari - camminare, espressioni facciali, movimenti dei bulbi oculari, deglutizione, respirazione, ecc. - vengono eseguiti dai muscoli scheletrici. I movimenti involontari (ad eccezione della contrazione del cuore) - peristalsi dello stomaco e dell'intestino, cambiamenti nel tono dei vasi sanguigni, mantenimento del tono della vescica - sono causati dalla contrazione della muscolatura liscia. Il lavoro del cuore è assicurato dalla contrazione dei muscoli cardiaci.
Organizzazione strutturale del muscolo scheletrico
Fibra muscolare e miofibrilla (Fig. 1). Il muscolo scheletrico è costituito da molte fibre muscolari che hanno punti di attacco alle ossa e si trovano parallele tra loro. Ogni fibra muscolare (miocita) comprende molte subunità: miofibrille, che sono costituite da blocchi (sarcomeri) che si ripetono in direzione longitudinale. Il sarcomero è l'unità funzionale dell'apparato contrattile del muscolo scheletrico. Le miofibrille nella fibra muscolare si trovano in modo tale che la posizione dei sarcomeri in esse coincida. Questo crea uno schema di striature trasversali.
Sarcomero e filamenti. I sarcomeri nella miofibrilla sono separati l'uno dall'altro da placche Z, che contengono la proteina beta-actinina. In entrambe le direzioni, sottile filamenti di actina. Negli spazi tra loro ci sono più spessi filamenti di miosina.
Il filamento di actina assomiglia esternamente a due fili di perle attorcigliate in una doppia elica, dove ciascuna perla è una molecola proteica actina. Le molecole proteiche si trovano nei recessi delle eliche di actina a uguale distanza l'una dall'altra. troponina, collegati a molecole proteiche filiformi tropomiosina.
I filamenti di miosina si formano ripetendo molecole proteiche miosina. Ogni molecola di miosina ha una testa e coda. La testa della miosina può legarsi a una molecola di actina, formando un cosiddetto attraversare il ponte.
La membrana cellulare della fibra muscolare forma invaginazioni ( tubuli trasversali), che svolgono la funzione di condurre l'eccitazione alla membrana del reticolo sarcoplasmatico. Reticolo sarcoplasmatico (tubuli longitudinali)È una rete intracellulare di tubi chiusi e svolge la funzione di depositare ioni Ca++.
Unità motore. L'unità funzionale del muscolo scheletrico è unità motoria (MU). La MU è un insieme di fibre muscolari innervate dai processi di un motoneurone. L'eccitazione e la contrazione delle fibre che compongono un'unità motoria avvengono simultaneamente (quando il motoneurone corrispondente è eccitato). Le singole unità motorie possono essere eccitate e contratte indipendentemente l'una dall'altra.
Meccanismi molecolari di contrazionemuscolo scheletrico
Secondo teoria dello scorrimento del filo, la contrazione muscolare avviene a causa del movimento di scorrimento dei filamenti di actina e miosina l'uno rispetto all'altro. Il meccanismo di scorrimento del thread coinvolge diversi eventi sequenziali.
Le teste di miosina si attaccano ai centri di legame dei filamenti di actina (Fig. 2, A).
L'interazione della miosina con l'actina porta a riarrangiamenti conformazionali della molecola di miosina. Le teste acquisiscono l'attività ATPasi e ruotano di 120°. A causa della rotazione delle teste, i filamenti di actina e miosina si muovono “di un passo” l’uno rispetto all’altro (Fig. 2, B).
La disconnessione di actina e miosina e il ripristino della conformazione della testa avvengono come risultato dell'attacco di una molecola di ATP alla testa della miosina e della sua idrolisi in presenza di Ca++ (Fig. 2, B).
Il ciclo “legame – cambiamento di conformazione – disconnessione – ripristino della conformazione” si verifica molte volte, a seguito del quale i filamenti di actina e miosina vengono spostati l’uno rispetto all’altro, i dischi Z dei sarcomeri si avvicinano e la miofibrilla si accorcia (Fig. 2, D).
Accoppiamento di eccitazione e contrazionenel muscolo scheletrico
Nello stato di riposo, lo scorrimento del filo nella miofibrilla non avviene, poiché i centri di legame sulla superficie dell'actina sono chiusi da molecole proteiche di tropomiosina (Fig. 3, A, B). L'eccitazione (depolarizzazione) della miofibrilla e la contrazione muscolare stessa sono associate al processo di accoppiamento elettromeccanico, che include una serie di eventi sequenziali.
Come risultato dell'attivazione di una sinapsi neuromuscolare sulla membrana postsinaptica, si forma un EPSP, che genera lo sviluppo di un potenziale d'azione nell'area circostante la membrana postsinaptica.
L'eccitazione (potenziale d'azione) si diffonde lungo la membrana miofibrillare e, attraverso un sistema di tubuli trasversali, raggiunge il reticolo sarcoplasmatico. La depolarizzazione della membrana del reticolo sarcoplasmatico porta all'apertura dei canali Ca++ al suo interno, attraverso i quali gli ioni Ca++ entrano nel sarcoplasma (Fig. 3, B).
Gli ioni Ca++ si legano alla troponina proteica. La troponina cambia la sua conformazione e sposta le molecole proteiche della tropomiosina che coprivano i centri di legame dell'actina (Fig. 3, D).
Le teste di miosina si attaccano ai centri di legame aperti e inizia il processo di contrazione (Fig. 3, E).
Lo sviluppo di questi processi richiede un certo periodo di tempo (10–20 ms). Viene chiamato il tempo dal momento dell'eccitazione di una fibra muscolare (muscolo) all'inizio della sua contrazione periodo latente di contrazione.
Rilassamento dei muscoli scheletrici
Il rilassamento muscolare è causato dal trasferimento inverso degli ioni Ca++ attraverso la pompa del calcio nei canali del reticolo sarcoplasmatico. Man mano che il Ca++ viene rimosso dal citoplasma, ci sono sempre meno siti di legame aperti e alla fine i filamenti di actina e miosina vengono completamente disconnessi; avviene il rilassamento muscolare.
Contrattura chiamata contrazione persistente a lungo termine di un muscolo che persiste dopo la cessazione dello stimolo. Una contrattura a breve termine può svilupparsi dopo una contrazione tetanica a causa dell'accumulo di grandi quantità di Ca++ nel sarcoplasma; una contrattura a lungo termine (a volte irreversibile) può verificarsi a causa di avvelenamento e disturbi metabolici.
Fasi e modalità di contrazione del muscolo scheletrico
Fasi della contrazione muscolare
Quando il muscolo scheletrico viene irritato da un singolo impulso di corrente elettrica di intensità soprasoglia, si verifica un'unica contrazione muscolare, in cui si distinguono 3 fasi (Fig. 4, A):
periodo latente (nascosto) di contrazione (circa 10 ms), durante il quale si sviluppa il potenziale d'azione e si verificano processi di accoppiamento elettromeccanico; l'eccitabilità muscolare durante una singola contrazione cambia secondo le fasi del potenziale d'azione;
fase di accorciamento (circa 50 ms);
fase di rilassamento (circa 50 ms).
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Riso. 4. Caratteristiche di una singola contrazione muscolare. Origine del tetano seghettato e liscio. B– fasi e periodi di contrazione muscolare, Cambiamento nella lunghezza del muscolo mostrato in blu, potenziale d'azione muscolare- rosso, eccitabilità muscolare- viola. |
Modalità di contrazione muscolare
In condizioni naturali, nel corpo non si osserva una singola contrazione muscolare, poiché lungo i nervi motori che innervano il muscolo si verificano una serie di potenziali d'azione. A seconda della frequenza degli impulsi nervosi che arrivano al muscolo, il muscolo può contrarsi in tre modalità (Fig. 4, B).
Le contrazioni dei singoli muscoli si verificano con una bassa frequenza di impulsi elettrici. Se l'impulso successivo entra nel muscolo dopo il completamento della fase di rilassamento, si verificano una serie di singole contrazioni successive.
Ad una frequenza di impulso più elevata, l'impulso successivo può coincidere con la fase di rilassamento del ciclo di contrazione precedente. L'ampiezza delle contrazioni verrà riassunta e ci sarà tetano seghettato- contrazione prolungata, interrotta da periodi di rilassamento muscolare incompleto.
Con un ulteriore aumento della frequenza degli impulsi, ogni impulso successivo agirà sul muscolo durante la fase di accorciamento, determinando tetano liscio- contrazione prolungata, non interrotta da periodi di rilassamento.
Frequenza ottimale e pessima
L'ampiezza della contrazione tetanica dipende dalla frequenza degli impulsi che irritano il muscolo. Frequenza ottimale chiamano la frequenza degli impulsi irritanti alla quale ogni impulso successivo coincide con la fase di maggiore eccitabilità (Fig. 4, A) e, di conseguenza, provoca il tetano della massima ampiezza. Frequenza massima chiamata una frequenza di stimolazione più elevata, alla quale ogni successivo impulso di corrente cade nella fase refrattaria (Fig. 4, A), a seguito della quale l'ampiezza del tetano diminuisce significativamente.
Lavoro muscolo scheletrico
La forza della contrazione del muscolo scheletrico è determinata da 2 fattori:
- il numero di unità interessate dalla riduzione;
frequenza di contrazione delle fibre muscolari.
Il lavoro del muscolo scheletrico si realizza attraverso un cambiamento coordinato del tono (tensione) e della lunghezza del muscolo durante la contrazione.
Tipi di lavoro dei muscoli scheletrici:
lavoro di superamento dinamico avviene quando un muscolo, contraendosi, muove il corpo o sue parti nello spazio;
lavoro statico (di mantenimento). eseguita se, a causa della contrazione muscolare, parti del corpo vengono mantenute in una determinata posizione;
operazione di cedimento dinamico si verifica quando un muscolo funziona ma viene allungato perché la forza che produce non è sufficiente per muovere o trattenere parti del corpo.
Durante il lavoro il muscolo può contrarsi:
isotonico– il muscolo si accorcia sotto tensione costante (carico esterno); la contrazione isotonica viene riprodotta solo nell'esperimento;
isometrici– la tensione muscolare aumenta, ma la sua lunghezza non cambia; il muscolo si contrae isometricamente durante l'esecuzione di un lavoro statico;
auxotonico– la tensione muscolare cambia man mano che si accorcia; la contrazione auxotonica viene eseguita durante il lavoro di superamento dinamico.
Regola del carico medio– il muscolo può eseguire il massimo lavoro sotto carichi moderati.
Fatica– uno stato fisiologico di un muscolo che si sviluppa dopo un lavoro prolungato e si manifesta con una diminuzione dell'ampiezza delle contrazioni, un prolungamento del periodo latente di contrazione e della fase di rilassamento. Le cause dell'affaticamento sono: esaurimento delle riserve di ATP, accumulo di prodotti metabolici nel muscolo. L'affaticamento muscolare durante il lavoro ritmico è inferiore all'affaticamento delle sinapsi. Pertanto, quando il corpo esegue un lavoro muscolare, la fatica si sviluppa inizialmente a livello delle sinapsi del sistema nervoso centrale e delle sinapsi neuromuscolari.
Organizzazione strutturale e riduzionemuscoli lisci
Organizzazione strutturale. La muscolatura liscia è costituita da singole cellule a forma di fuso ( miociti), che si trovano nel muscolo in modo più o meno caotico. I filamenti contrattili sono disposti in modo irregolare, per cui non vi è alcuna striatura trasversale del muscolo.
Il meccanismo di contrazione è simile a quello del muscolo scheletrico, ma la velocità di scorrimento dei filamenti e la velocità di idrolisi dell’ATP sono 100-1000 volte inferiori rispetto al muscolo scheletrico.
Il meccanismo di accoppiamento di eccitazione e contrazione. Quando la cellula è eccitata, il Ca++ entra nel citoplasma del miocita non solo dal reticolo sarcoplasmatico, ma anche dallo spazio intercellulare. Gli ioni Ca++, con la partecipazione della proteina calmodulina, attivano l'enzima (miosina chinasi), che trasferisce il gruppo fosfato dall'ATP alla miosina. Le teste di miosina fosforilata acquisiscono la capacità di attaccarsi ai filamenti di actina.
Contrazione e rilassamento della muscolatura liscia. La velocità di rimozione degli ioni Ca++ dal sarcoplasma è molto inferiore a quella del muscolo scheletrico, per cui il rilassamento avviene molto lentamente. I muscoli lisci eseguono lunghe contrazioni toniche e movimenti ritmici lenti. Grazie alla bassa intensità dell'idrolisi dell'ATP, la muscolatura liscia è adattata in modo ottimale per la contrazione a lungo termine, che non porta ad affaticamento e ad un elevato consumo di energia.
Proprietà fisiologiche dei muscoli
Le proprietà fisiologiche generali dei muscoli scheletrici e lisci sono eccitabilità E contrattilità. Le caratteristiche comparative dei muscoli scheletrici e lisci sono riportate nella tabella. 6.1. Le proprietà fisiologiche e le caratteristiche del muscolo cardiaco sono discusse nella sezione "Meccanismi fisiologici dell'omeostasi".
Tabella 7.1.Caratteristiche comparative dei muscoli scheletrici e lisci
Proprietà |
Muscoli scheletrici |
Muscolo liscio |
Tasso di depolarizzazione |
lento |
|
Periodo refrattario |
corto |
lungo |
Natura della contrazione |
fase veloce |
tonico lento |
Costi energetici |
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Plastica |
||
Automatico |
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Conduttività |
||
Innervazione |
motoneuroni del SN somatico |
Neuroni postgangliari del sistema nervoso autonomo |
Movimenti eseguiti |
arbitrario |
involontario |
Sensibilità chimica |
||
Capacità di dividere e differenziare |
Plastica la muscolatura liscia si manifesta nel fatto che possono mantenere un tono costante sia in uno stato accorciato che in uno esteso.
Conduttività il tessuto muscolare liscio si manifesta nel fatto che l'eccitazione si diffonde da un miocita all'altro attraverso contatti elettricamente conduttivi specializzati (nessi).
Proprietà automazione la muscolatura liscia si manifesta nel fatto che può contrarsi senza la partecipazione del sistema nervoso, poiché alcuni miociti sono in grado di generare spontaneamente potenziali d'azione che si ripetono ritmicamente.
La contrazione è isotonica, in cui le fibre muscolari si accorciano e si ispessiscono e la loro tensione rimane praticamente invariata.
Ampio dizionario medico. 2000 .
Scopri cos'è la "contrazione isotonica" in altri dizionari:
Contrazione di un muscolo sotto tensione costante, espressa in diminuzione della sua lunghezza e aumento della sezione trasversale. Nel corpo I. m.s. non viene osservato nella sua forma pura. Per puro I. m.s. si avvicina il movimento dell'arto scarico; A… …
contrazione isotonica- izotoninis raumens susitraukimas statusas T sritis Kūno kultūra ir sportas apibrėžtis Raumens susitraukimas, kurio metu raumeninės skaidulos keičia savo ilgį (patrumpėja ir pastorėja), o įtampa beveik nekinta, pvz., tolygiai, vi enodu greič iu… …Sporto terminų žodynas
isotonico- (isos uguale + tensione tonos) – contrazione della fibra muscolare, manifestata da accorciamento e ispessimento; la tensione rimane praticamente invariata...
Contrazione isotonica- muscoli (da isos uguali, tensione tonale) – quando un muscolo si contrae durante l'irritazione, la sua lunghezza cambia, ma il suo tono non cambia... Glossario dei termini sulla fisiologia degli animali da allevamento
Contrazione di un muscolo, espressa nell'aumento della sua tensione mantenendo una lunghezza costante (ad esempio, contrazione di un muscolo di un arto, entrambe le estremità delle quali sono fisse immobili). Nel corpo di I. m.s. la tensione sviluppata dal muscolo durante il tentativo... si avvicina. Grande Enciclopedia Sovietica
Accorciamento o tensione dei muscoli in risposta all'irritazione causata dalla scarica motoria. neuroni. È stato adottato il modello di M. secondo il quale, quando la superficie della membrana della fibra muscolare viene eccitata, il potenziale d'azione si diffonde dapprima attraverso il sistema... ... Dizionario enciclopedico biologico
CONTRAZIONE MUSCOLARE- la funzione principale del tessuto muscolare è l'accorciamento o la tensione dei muscoli in risposta all'irritazione causata dalla scarica dei motoneuroni. SM. è alla base di tutti i movimenti del corpo umano. Ci sono M.s. isometrico, quando il muscolo sviluppa forza... ... Psicomotoria: dizionario-libro di consultazione
CUORE- CUORE. Contenuti: I. Anatomia comparata.... 162 II. Anatomia e istologia............... 167 III. Fisiologia comparata......... 183 IV. Fisiologia.................. 188 V. Fisiopatologia................. 207 VI. Fisiologia, pat.... ... Grande Enciclopedia Medica
Un'unità motoria (MU) è l'unità funzionale del muscolo scheletrico. La ME comprende un gruppo di fibre muscolari e il motoneurone che le innerva. Il numero di fibre muscolari che compongono una UI varia nei diversi muscoli. Ad esempio, dove... ... Wikipedia
ISOTONICO- Letteralmente – uguale tensione. Quindi una contrazione isotonica è quella in cui durante il movimento si ha la stessa tensione nel muscolo, come avviene quando si alza semplicemente il braccio: una soluzione isotonica è quella in cui... ... Dizionario esplicativo di psicologia
Accademia statale di cultura fisica di Kharkov
Dipartimento di Igiene e Fisiologia Umana
Saggio
nella disciplina: "Fisiologia umana"
Sull'argomento: “Forme e tipi di contrazioni muscolari. Regolazione della tensione, della forza e dell'affaticamento muscolare."
Completato da: studente del gruppo 43 del dipartimento di corrispondenza
Prosina I.V.
Charkov – 2015
1. Introduzione
2) Forme e tipi di contrazioni muscolari.
3) Forza e funzione muscolare.
4) Affaticamento muscolare
5. conclusione
6) Elenco dei riferimenti utilizzati
introduzione
Nel corpo umano, in base alla loro struttura e proprietà fisiologiche, esistono 3 tipi di tessuto muscolare:
1. Scheletrico.
2. Liscio.
3. Cardiaco.
Tutti i tipi di muscoli hanno determinate proprietà:
1. Eccitabilità.
2. Conduttività.
3. Contrattilità: cambiamento di lunghezza o tensione
4. La capacità di rilassarsi.
In condizioni naturali, l’attività muscolare è di natura riflessiva. L'attività elettrica di un muscolo può essere registrata utilizzando un elettromiografo. L'elettromiografia è utilizzata nella medicina dello sport.
Riduzione muscoli scheletrici si verifica in risposta agli impulsi nervosi provenienti da speciali cellule nervose: i motoneuroni. Durante la contrazione si sviluppano le fibre muscolari voltaggio. La tensione sviluppata durante la contrazione viene realizzata dai muscoli in modi diversi, il che determina le diverse forme e tipi di contrazione muscolare.
Forme e tipi di contrazioni muscolari.
Il muscolo è in grado di contrarsi sia a riposo che in uno stato accorciato o allungato. A riposo, il muscolo può sviluppare una tensione molto elevata.
In primo luogo perché il grado ottimale di contatto tra i filamenti di actina e di miosina consente di creare il numero massimo di connessioni a ponte e quindi di sviluppare attivamente e fortemente la tensione della componente contrattile.
In secondo luogo, poiché la componente elastica del muscolo è già preallungata come una molla, si è già creata una tensione aggiuntiva. La tensione sviluppata attivamente della componente contrattile si somma alla tensione elastica accumulata nella componente elastica e si realizza in un'elevata tensione muscolare risultante.
Il successivo prestiramento del muscolo, che supera significativamente lo stato di riposo, porta ad un contatto insufficiente tra i filamenti di actina e di miosina. Allo stesso tempo, le condizioni per lo sviluppo di una tensione sarcomerica significativa e attiva peggiorano notevolmente.
Tuttavia, con un ampio pre-allungamento dei muscoli coinvolti, ad esempio con un'ampia oscillazione nel lancio del giavellotto, gli atleti ottengono risultati migliori che senza oscillazione. Questo fenomeno si spiega con il fatto che l'aumento della pretensione della componente elastica supera la diminuzione dello sviluppo attivo della tensione della componente contrattile. Esistono diverse forme e tipi di contrazione muscolare.
Con una forma dinamica, il muscolo cambia lunghezza; statico – tensione (ma non cambia la lunghezza); auxotonico: lunghezza e tensione.
Esistono questi tipi di contrazioni: isometrica, isocinetica e mista.
Grazie all'allenamento mirato della forza (il metodo del carico submassimale ripetuto), aumentano la sezione trasversale e il numero sia degli elementi contrattili (miofibrille) che di altri elementi del tessuto connettivo della fibra muscolare (mitocondri, depositi di fosfato e glicogeno, ecc.).
È vero, questo processo porta ad un aumento diretto della forza contrattile delle fibre muscolari e non ad un aumento immediato della loro sezione trasversale. Solo dopo che questo sviluppo ha raggiunto un certo livello l'allenamento continuo della forza può aiutare ad aumentare lo spessore delle fibre muscolari e quindi ad aumentare la sezione trasversale del muscolo (ipertrofia).
Pertanto, l'aumento della sezione trasversale del muscolo avviene a causa dell'ispessimento delle fibre (aumento dei sarcomeri nella sezione trasversale del muscolo) e non a causa dell'aumento del numero delle fibre muscolari, come spesso viene erroneamente presunto.
Il numero di fibre in ogni singolo muscolo è determinato geneticamente e, come dimostra la ricerca scientifica, questo numero non può essere modificato attraverso l'allenamento della forza. È interessante notare che le persone differiscono in modo significativo nel numero di fibre muscolari per muscolo.
Un atleta il cui bicipite contiene un gran numero di fibre ha maggiori possibilità di aumentare la sezione trasversale di quel muscolo allenandosi per ispessire le fibre rispetto a un atleta il cui bicipite contiene un numero relativamente piccolo di fibre. Nei rappresentanti più capaci degli sport che richiedono forza massima e ad alta velocità, con un allenamento sistematico e persistente, la proporzione dei muscoli rispetto al peso corporeo totale aumenta al 60% o più.
La forza del muscolo scheletrico, come già notato, dipende principalmente dalla sua sezione trasversale, cioè dal numero e dallo spessore delle miofibrille parallele nelle fibre, e dal numero di possibili collegamenti a ponte tra i filamenti di miosina e actina costituiti da questo numero .
Pertanto, se un atleta aumenta il diametro delle fibre muscolari, aumenta la sua forza. Tuttavia, la forza e la massa muscolare non aumentano alla stessa velocità. Se la massa muscolare raddoppia, la forza aumenta di circa tre volte. Nelle donne, la forza è 60-100 N/cm2 (6-10 kg/cm2, e negli uomini - 70-120 N/cm2. L'ampia diffusione di questi indicatori (forza erogata per 1 cm2 di area della sezione trasversale) è spiegato da vari fattori, sia dipendenti che indipendenti dall'allenamento, come la coordinazione intramuscolare e intermuscolare, le riserve energetiche e la struttura delle fibre.
Quando i muscoli sono eccitati, sottili filamenti di actina si muovono su entrambi i lati tra spessi filamenti di miosina. Il muscolo si contrae e la sua lunghezza diminuisce. Poiché ciascuna miofibrilla è costituita da un numero maggiore (n) di sarcomeri posizionati successivamente, l'entità e la velocità di variazione della lunghezza del muscolo sono n volte maggiori di quelle di un sarcomero.
La forza di trazione sviluppata da una miofibrilla costituita da n sarcomeri disposti successivamente è uguale alla forza di trazione di un sarcomero. Questi stessi n sarcomeri collegati in parallelo (corrispondenti a un gran numero di miofibrille) danno un aumento n di volte della forza di trazione, ma la velocità di variazione della lunghezza del muscolo è la stessa della velocità di contrazione di un sarcomero.
Pertanto, un aumento del diametro fisiologico di un muscolo porta ad un aumento della sua forza, ma non cambia la velocità del suo accorciamento e viceversa, un aumento della lunghezza di un muscolo porta ad un aumento della velocità di contrazione , ma non ne influenza la forza. Diciamo: i muscoli corti sono forti, i muscoli lunghi sono veloci.
Forza e funzione muscolare.
La forza muscolare è determinata dalla tensione massima che può sviluppare in condizioni di contrazione isometrica o quando si solleva un carico massimo. Per misurare la forza muscolare, determinare il carico massimo che è in grado di sollevare.
La forza di un muscolo, a parità di altre condizioni, non dipende dalla sua lunghezza, ma dalla sua sezione trasversale. Per poter confrontare la forza di diversi muscoli, il carico massimo che un muscolo è in grado di sollevare viene diviso per il numero di centimetri quadrati della sua sezione trasversale. La forza muscolare assoluta è espressa in kg per 1 cm2.
Quando si solleva un carico, il muscolo esegue un lavoro meccanico, che viene misurato dal prodotto della massa del carico e dell'altezza del suo sollevamento ed è espresso in chilogrammi. Il muscolo fa la maggior parte del lavoro a carichi medi.
Una diminuzione temporanea delle prestazioni muscolari che si verifica a seguito del lavoro e scompare dopo il riposo è chiamata affaticamento. Quest'ultimo è un processo fisiologico complesso associato principalmente all'affaticamento dei centri nervosi. Un certo ruolo nello sviluppo dell'affaticamento è giocato dall'accumulo di prodotti metabolici (acido lattico, ecc.) Nel muscolo che lavora e dal graduale esaurimento delle riserve energetiche.
A riposo, al di fuori del lavoro, i muscoli non sono completamente rilassati, ma mantengono una certa tensione, chiamata tono. L'espressione esterna del tono è un certo grado di elasticità muscolare. Il tono muscolare è causato dagli impulsi nervosi in arrivo dai motoneuroni del midollo spinale. Il tono dei muscoli scheletrici svolge un ruolo importante nel mantenere una determinata posizione del corpo nello spazio, mantenendo l'equilibrio e l'elasticità muscolare.
Esistono tre modalità di contrazione muscolare:
Isotonico;
Isometrico;
Misto (auxometrico).
La modalità isotonica della contrazione muscolare è caratterizzata da un cambiamento predominante nella lunghezza della fibra muscolare, senza un cambiamento significativo nella tensione. Questa modalità di contrazione muscolare si osserva, ad esempio, quando si sollevano carichi leggeri e medi.
La modalità isometrica della contrazione muscolare è caratterizzata da un cambiamento predominante nella tensione muscolare, senza un cambiamento significativo nella lunghezza. Un esempio sono i cambiamenti nello stato dei muscoli quando una persona tenta di spostare un oggetto di grandi dimensioni (ad esempio, quando tenta di spostare un muro in una stanza).
Tipo di contrazione muscolare mista (auxometrica), l'opzione più realistica e più comune. Contiene componenti della prima e della seconda opzione in proporzioni diverse a seconda delle condizioni ambientali effettive.
Tipi di contrazione muscolare
Esistono tre tipi di contrazione muscolare:
Contrazione del singolo muscolo;
Contrazione muscolare tetanica (tetano);
Contrazione muscolare tonica.
Inoltre, la contrazione muscolare tetanica è divisa in tetano seghettato e liscio.
Una singola contrazione muscolare avviene in condizioni di azione sul muscolo di stimoli elettrici di soglia o soprasoglia, il cui intervallo tra gli impulsi è uguale o maggiore della durata di una singola contrazione muscolare. In una singola contrazione muscolare si distinguono tre periodi temporali: periodo di latenza, fase di accorciamento e fase di rilassamento (vedi Fig. 3).
Riso. 3 La contrazione del singolo muscolo e le sue caratteristiche.
LP – periodo di latenza, FU – fase di accorciamento, FR – fase di rilassamento
La contrazione del muscolo tetanico (tetano) si verifica in condizioni di azione sul muscolo scheletrico di uno stimolo elettrico di soglia o soprasoglia, il cui intervallo tra gli impulsi è inferiore alla durata di una singola contrazione muscolare. A seconda della durata degli intervalli interstimolo dello stimolo elettrico, quando esposto ad esso può verificarsi tetano frastagliato o liscio. Se l'intervallo tra gli impulsi dello stimolo elettrico è inferiore alla durata di una singola contrazione muscolare, ma maggiore o uguale alla somma del periodo di latenza e della fase di accorciamento, si verifica il tetano seghettato. Questa condizione è soddisfatta quando la frequenza dello stimolo elettrico pulsato aumenta entro un certo intervallo.
Se la durata dell'intervallo tra gli impulsi dello stimolo elettrico è inferiore alla somma del periodo di latenza e della fase di accorciamento, si verifica il tetano liscio. In questo caso, l'ampiezza del tetano liscio è maggiore dell'ampiezza sia della contrazione muscolare singola che della contrazione tetanica seghettata. Con un'ulteriore diminuzione dell'intervallo interpulso dello stimolo elettrico, e quindi con un aumento della frequenza, aumenta l'ampiezza delle contrazioni tetaniche (vedi Fig. 4).
Riso. 4 Dipendenza della forma e dell'ampiezza delle contrazioni tetaniche dalla frequenza dello stimolo. – l'inizio dell'azione dello stimolo, - la fine dell'azione dello stimolo.
Tuttavia, questo modello non è assoluto: a un certo valore di frequenza, invece del previsto aumento dell'ampiezza del thetatno liscio, si osserva il fenomeno della sua diminuzione (vedi Fig. 5). Questo fenomeno fu scoperto per la prima volta dallo scienziato russo N.E. Vvedensky e fu chiamato pessimo. Secondo N.E. Vvedensky, la base dei fenomeni pessimali è il meccanismo di inibizione.
Riso. 5. Dipendenza dell'ampiezza del tetano liscio dalla frequenza dello stimolo. Le designazioni sono le stesse della Figura 5.
