Rodzaje i sposoby skurczu mięśni. Praca mięśni i siła. Rodzaje włókien nerwowych. Tryby aktywności mięśni Mechanizm skurczu mięśni
Aby zrozumieć istotę metody gimnastyki izometrycznej, proponuję zanurzyć się w ciekawy świat fizjologii skurczu mięśni, czyli dowiedzieć się, jak działają mięśnie naszego ciała. Wykonaj prosty eksperyment: odsłoń ramię tak, aby widoczny był biceps, a na nim połóż drugą rękę. Zacznij powoli zginać nagie ramię w łokciu – poczujesz skurcz bicepsa. Ciężar ramienia pozostaje taki sam, dzięki czemu mięsień podczas ruchu napina się mniej więcej równomiernie.
Ten skurcz mięśni nazywa się izotoniczny(greckie isos – równe).
Ten tryb działania prowadzi do ruchu - a właściwie do tego przeznaczony jest mięsień. Należy jednak pamiętać, że poruszają się nie tylko mięśnie, ale także kości i stawy. Są słabym ogniwem, które zużywa się najszybciej. Chrząstka stawowa jest jedną z najbardziej wrażliwych tkanek organizmu. Nie ma w niej naczyń krwionośnych, więc chrząstka jest odżywiana bardzo powoli w wyniku dyfuzji - „impregnacji” składników odżywczych z sąsiednich kości i niestety z tego powodu praktycznie nie jest przywracana.
Aktywne ruchy, a nawet z obciążeniem, poważnie obciążają chrząstkę stawową. Nadmierna praca obciąża stawy, a warstwa chrząstki staje się cieńsza, „zacierana”, co powoduje, że kości dosłownie skrzypią. Artroza to nazwa choroby stawów związanej ze starzeniem się chrząstki stawowej. Każdy ruch w takim stawie może powodować ból, przez co ruch jest ograniczony i trzeba się pożegnać z gimnastyką.
Spróbujmy kontynuować nasze proste eksperymenty fizjologiczne. Spróbuj napiąć biceps ramienia tak, aby przedramię i ramię pozostawały nieruchome. Czy czujesz napięcie mięśni? Oczywiście, ale jednocześnie ręka jest nieruchoma, nie ma ruchu w stawie. Ten tryb działania nazywa się izometryczny. Reżim, który chroni Twoje stawy i trenuje włókna mięśniowe, pozostawiając Cię z radością ruchu na wiele lat!
Po każdym ruchu, niczym cień, następuje wyczerpanie i zmęczenie, a chęć relaksu i odpoczynku niezmiennie prowadzi do zaprzestania ćwiczeń. Zatem po naszych eksperymentach rozluźnij ramię i pozwól, aby ramię zwisało swobodnie jak gałąź drzewa - poczuj stopień rozluźnienia mięśni i zapamiętaj to uczucie. Przejdźmy do ostatniego eksperymentu.
Zacznij zginać staw łokciowy jednego ramienia i staraj się, aby drugi nie poruszał się w stawie łokciowym - to napięcie izometryczne bicepsa, które już znasz. Utrzymaj tę pozycję przez dwadzieścia sekund. Teraz szybko podejdź tyłem do ściany, połóż dłoń pracującą na ścianie, palcami w dół i powoli przykucnij, trzymając ramię prosto. Czy czujesz rozciąganie w bicepsie? Tak, jest to silne i nawet lekko bolesne, ale przyjemne uczucie.
Rozciągnij ramię nie dłużej niż 10 sekund. Teraz zrelaksuj się i opuść rękę w dół. Jestem pewien, że teraz odczuwasz rozluźnienie bicepsów znacznie bardziej niż po zwykłych uginaniach. Warunek ten otrzymał specjalną nazwę - relaksacja poizometryczna, którego właśnie nauczyłeś się robić samodzielnie. Myślę, że staje się dla Ciebie jasne, że rozciąganie i rozluźnianie mięśni po napięciu izometrycznym jest znacznie skuteczniejsze niż zwykłe rozciąganie.
Zatem gimnastyka izometryczna opiera się na napięciu mięśni BEZ RUCHU. Chroni stawy, zapobiega zużyciu chrząstki stawowej i postępowi choroby zwyrodnieniowej stawów. W wielu ćwiczeniach po fazie skurczu izometrycznego następuje faza rozciągania. Jest to skuteczna technika, która rozluźnia mięśnie, łagodzi skurcze mięśni i ma wyraźne działanie przeciwbólowe. Pamiętaj, jak przyjemnie jest rozciągać się po długim siedzeniu - gimnastyka izometryczna zarówno trenuje, jak i rozluźnia docelowy mięsień - ten, który musi zostać obciążony specjalnie pod kątem Twojej patologii lub problemu.
Wnioski:
Skurcz izometryczny mięśnia to jego napięcie bez ruchu w stawie.
Gimnastyka izometryczna, wzmacniająca mięśnie, oszczędzająca stawy i chrząstki.
Rozciąganie mięśnia po napięciu izometrycznym (relaksacja poizometryczna) jest skuteczną techniką rozluźniania mięśni i łagodzenia bólu.
Skurcze mięśni są istotną funkcją organizmu związaną z procesami obronnymi, oddechowymi, żywieniowymi, seksualnymi, wydalniczymi i innymi procesami fizjologicznymi. Wszelkiego rodzaju ruchy dobrowolne - chodzenie, mimika, ruchy gałek ocznych, połykanie, oddychanie itp. Wykonywane są przez mięśnie szkieletowe. Ruchy mimowolne (z wyjątkiem skurczu serca) - perystaltyka żołądka i jelit, zmiany napięcia naczyń krwionośnych, utrzymanie napięcia pęcherza - spowodowane są skurczem mięśni gładkich. Pracę serca zapewnia skurcz mięśni sercowych.
Strukturalna organizacja mięśni szkieletowych
Włókno mięśniowe i miofibryle (ryc. 1). Mięśnie szkieletowe składają się z wielu włókien mięśniowych, które mają punkty przyczepu do kości i są położone równolegle do siebie. Każde włókno mięśniowe (miocyt) zawiera wiele podjednostek – miofibryli, które zbudowane są z bloków (sarkomerów) powtarzających się w kierunku podłużnym. Sarkomer jest jednostką funkcjonalną aparatu kurczliwego mięśni szkieletowych. Miofibryle we włóknie mięśniowym są ułożone w taki sposób, że położenie w nich sarkomerów pokrywa się. Tworzy to wzór poprzecznych prążków.
Sarkomery i włókna. Sarkomery w miofibrylu są oddzielone od siebie płytkami Z, które zawierają białko beta-aktyninę. W obu kierunkach cienkie włókna aktynowe. W przestrzeniach pomiędzy nimi są grubsze włókna miozynowe.
Filament aktynowy zewnętrznie przypomina dwa sznury koralików skręcone w podwójną helisę, gdzie każdy koralik jest cząsteczką białka aktyna. Cząsteczki białek leżą w zagłębieniach helis aktynowych, w równych odległościach od siebie. troponina, połączone z nitkowatymi cząsteczkami białka tropomiozyna.
Włókna miozyny powstają w wyniku powtarzających się cząsteczek białka miozyna. Każda cząsteczka miozyny ma głowę i ogon. Głowa miozyny może związać się z cząsteczką aktyny, tworząc tzw przekroczyć most.
Błona komórkowa włókna mięśniowego tworzy wgłębienia ( kanaliki poprzeczne), które pełnią funkcję przewodzenia wzbudzenia błony siateczki sarkoplazmatycznej. Siateczka sarkoplazmatyczna (kanaliki podłużne) Jest to wewnątrzkomórkowa sieć zamkniętych kanalików, pełniąca funkcję osadzania jonów Ca++.
Silnik. Jednostką funkcjonalną mięśni szkieletowych jest jednostka silnikowa (MU). MU to zestaw włókien mięśniowych unerwionych przez procesy jednego neuronu ruchowego. Wzbudzenie i skurcz włókien tworzących jedną jednostkę motoryczną zachodzą jednocześnie (kiedy odpowiedni neuron ruchowy jest wzbudzony). Poszczególne jednostki motoryczne mogą być wzbudzane i kurczone niezależnie od siebie.
Molekularne mechanizmy skurczumięśnie szkieletowe
Według teoria przesuwania się nici skurcz mięśni następuje w wyniku ślizgowego ruchu włókien aktyny i miozyny względem siebie. Mechanizm przesuwania nici obejmuje kilka kolejnych zdarzeń.
Głowy miozyny przyczepiają się do centrów wiążących włókna aktynowe (ryc. 2, A).
Oddziaływanie miozyny z aktyną prowadzi do przegrupowań konformacyjnych cząsteczki miozyny. Głowy uzyskują aktywność ATPazy i obracają się o 120°. W wyniku rotacji głów włókna aktynowe i miozynowe przesuwają się względem siebie „o jeden krok” (ryc. 2, B).
Rozłączenie aktyny i miozyny oraz przywrócenie konformacji głowy następuje w wyniku przyłączenia cząsteczki ATP do głowy miozyny i jej hydrolizy w obecności Ca++ (ryc. 2, B).
Cykl „wiązanie – zmiana konformacji – rozłączenie – przywrócenie konformacji” zachodzi wielokrotnie, w wyniku czego włókna aktyny i miozyny ulegają przemieszczeniu względem siebie, zbliżają się dyski Z sarkomerów i skracają się miofibryle (ryc. 2, D).
Parowanie wzbudzenia i skurczuw mięśniach szkieletowych
W stanie spoczynku nie dochodzi do ślizgania się nici w miofibryli, gdyż centra wiązania na powierzchni aktyny są zamykane przez cząsteczki białka tropomiozyny (ryc. 3, A, B). Wzbudzenie (depolaryzacja) miofibryli i sam skurcz mięśni są związane z procesem sprzęgania elektromechanicznego, który obejmuje szereg sekwencyjnych zdarzeń.
W wyniku aktywacji synapsy nerwowo-mięśniowej na błonie postsynaptycznej powstaje EPSP, który generuje rozwój potencjału czynnościowego w obszarze otaczającym błonę postsynaptyczną.
Wzbudzenie (potencjał czynnościowy) rozprzestrzenia się wzdłuż błony miofibrylowej i poprzez system kanalików poprzecznych dociera do siateczki sarkoplazmatycznej. Depolaryzacja błony siateczki sarkoplazmatycznej prowadzi do otwarcia w niej kanałów Ca++, przez które jony Ca++ przedostają się do sarkoplazmy (ryc. 3, B).
Jony Ca++ wiążą się z troponiną białkową. Troponina zmienia swoją konformację i wypiera cząsteczki białka tropomiozyny, które pokrywały centra wiązania aktyny (ryc. 3, D).
Głowy miozyny przyczepiają się do otwartych centrów wiązania i rozpoczyna się proces skurczu (ryc. 3, E).
Rozwój tych procesów wymaga określonego czasu (10–20 ms). Nazywa się czas od momentu wzbudzenia włókna mięśniowego (mięśnia) do początku jego skurczu ukryty okres skurczu.
Relaksacja mięśni szkieletowych
Rozluźnienie mięśni spowodowane jest odwrotnym przeniesieniem jonów Ca++ przez pompę wapniową do kanałów siateczki sarkoplazmatycznej. W miarę usuwania Ca++ z cytoplazmy powstaje coraz mniej otwartych miejsc wiązania, w wyniku czego włókna aktyny i miozyny zostają całkowicie rozłączone; następuje rozluźnienie mięśni.
Przykurcz nazywany trwałym, długotrwałym skurczem mięśnia, który utrzymuje się po ustaniu bodźca. Po skurczu tężcowym może rozwinąć się krótkotrwały przykurcz w wyniku nagromadzenia się dużych ilości Ca++ w sarkoplazmie; długotrwały (czasami nieodwracalny) przykurcz może wystąpić na skutek zatruć i zaburzeń metabolicznych.
Fazy i tryby skurczu mięśni szkieletowych
Fazy skurczu mięśni
Po podrażnieniu mięśnia szkieletowego pojedynczym impulsem prądu elektrycznego o sile ponadprogowej następuje pojedynczy skurcz mięśnia, w którym wyróżnia się 3 fazy (ryc. 4, A):
utajony (ukryty) okres skurczu (około 10 ms), podczas którego rozwija się potencjał czynnościowy i zachodzą procesy sprzęgania elektromechanicznego; pobudliwość mięśni podczas pojedynczego skurczu zmienia się zgodnie z fazami potencjału czynnościowego;
faza skracania (około 50 ms);
faza relaksacji (około 50 ms).
 |
Ryż. 4. Charakterystyka skurczu pojedynczego mięśnia. Pochodzenie tężca ząbkowanego i gładkiego. B– fazy i okresy skurczu mięśnia, Zmiana długości mięśni pokazany na niebiesko, potencjał czynnościowy mięśni- czerwony, pobudliwość mięśni- fioletowy. |
Sposoby skurczu mięśni
W warunkach naturalnych w organizmie nie obserwuje się pojedynczego skurczu mięśnia, ponieważ wzdłuż nerwów ruchowych unerwiających mięsień występuje szereg potencjałów czynnościowych. W zależności od częstotliwości impulsów nerwowych docierających do mięśnia, mięsień może kurczyć się w jednym z trzech trybów (ryc. 4, B).
Skurcze pojedynczych mięśni występują przy niskiej częstotliwości impulsów elektrycznych. Jeśli kolejny impuls dotrze do mięśnia po zakończeniu fazy relaksacji, następuje seria kolejnych pojedynczych skurczów.
Przy wyższej częstotliwości impulsów następny impuls może zbiegać się z fazą relaksacji poprzedniego cyklu skurczu. Amplituda skurczów zostanie zsumowana i będzie ząbkowany tężec- długotrwały skurcz, przerywany okresami niepełnego rozluźnienia mięśni.
Wraz z dalszym wzrostem częstotliwości impulsów, każdy kolejny impuls będzie oddziaływał na mięsień w fazie skracania, co spowoduje: gładki tężec- przedłużony skurcz, nie przerywany okresami relaksacji.
Częstotliwość optymalna i pesymalna
Amplituda skurczu tężcowego zależy od częstotliwości impulsów drażniących mięsień. Optymalna częstotliwość nazywają częstotliwość drażniących impulsów, przy której każdy kolejny impuls pokrywa się z fazą zwiększonej pobudliwości (ryc. 4, A) i odpowiednio powoduje tężec o największej amplitudzie. Częstotliwość pesymalna zwana wyższą częstotliwością stymulacji, przy której każdy kolejny impuls prądu wpada w fazę refrakcji (ryc. 4, A), w wyniku czego amplituda tężca znacznie maleje.
Praca mięśni szkieletowych
Siła skurczu mięśni szkieletowych zależy od 2 czynników:
- liczbę jednostek objętych redukcją;
częstotliwość skurczu włókien mięśniowych.
Praca mięśni szkieletowych odbywa się poprzez skoordynowaną zmianę napięcia (napięcia) i długości mięśnia podczas skurczu.
Rodzaje pracy mięśni szkieletowych:
dynamiczne pokonywanie pracy występuje, gdy mięsień kurcząc się porusza ciałem lub jego częściami w przestrzeni;
praca statyczna (utrzymująca). wykonywane, jeśli w wyniku skurczu mięśni części ciała utrzymują się w określonej pozycji;
dynamiczna operacja plonowania występuje, gdy mięsień funkcjonuje, ale jest rozciągnięty, ponieważ wytwarzana przez niego siła nie jest wystarczająca do poruszania lub utrzymywania części ciała.
Podczas pracy mięsień może się kurczyć:
izotoniczny– mięsień ulega skróceniu pod wpływem stałego napięcia (obciążenie zewnętrzne); Skurcz izotoniczny jest odtwarzany tylko w eksperymencie;
izometria– napięcie mięśni wzrasta, ale jego długość się nie zmienia; mięsień kurczy się izometrycznie podczas wykonywania pracy statycznej;
auksotoniczny– napięcie mięśni zmienia się w miarę ich skracania; Skurcz auksotoniczny następuje podczas dynamicznej pracy pokonywania.
Zasada średnich obciążeń– mięsień może wykonywać maksymalną pracę przy umiarkowanych obciążeniach.
Zmęczenie– stan fizjologiczny mięśnia, który rozwija się po długotrwałej pracy i objawia się zmniejszeniem amplitudy skurczów, wydłużeniem okresu utajonego skurczu i fazy relaksacji. Przyczynami zmęczenia są: wyczerpanie zapasów ATP, nagromadzenie produktów przemiany materii w mięśniach. Zmęczenie mięśni podczas pracy rytmicznej jest mniejsze niż zmęczenie synaps. Dlatego też, gdy organizm wykonuje pracę mięśniową, zmęczenie początkowo rozwija się na poziomie synaps centralnego układu nerwowego i synaps nerwowo-mięśniowych.
Organizacja strukturalna i redukcjamięśnie gładkie
Organizacja strukturalna. Mięśnie gładkie składają się z pojedynczych komórek wrzecionowatych ( miocyty), które umiejscowione są w mięśniu mniej lub bardziej chaotycznie. Włókna kurczliwe ułożone są nieregularnie, przez co w mięśniu nie występuje poprzeczne prążkowanie.
Mechanizm skurczu jest podobny do mięśnia szkieletowego, ale tempo przesuwania się włókien i tempo hydrolizy ATP są 100–1000 razy mniejsze niż w mięśniach szkieletowych.
Mechanizm sprzężenia wzbudzenia i skurczu. Kiedy komórka jest wzbudzona, Ca++ przedostaje się do cytoplazmy miocytu nie tylko z siateczki sarkoplazmatycznej, ale także z przestrzeni międzykomórkowej. Jony Ca++ przy udziale białka kalmoduliny aktywują enzym (kinazę miozynową), który przenosi grupę fosforanową z ATP do miozyny. Fosforylowane główki miozyny nabywają zdolność przyłączania się do włókien aktynowych.
Skurcz i rozkurcz mięśni gładkich. Szybkość usuwania jonów Ca++ z sarkoplazmy jest znacznie mniejsza niż w mięśniach szkieletowych, w wyniku czego relaksacja następuje bardzo powoli. Mięśnie gładkie wykonują długie skurcze toniczne i powolne, rytmiczne ruchy. Dzięki niskiej intensywności hydrolizy ATP mięśnie gładkie są optymalnie przystosowane do długotrwałego skurczu, co nie prowadzi do zmęczenia i dużego zużycia energii.
Fizjologiczne właściwości mięśni
Ogólne właściwości fizjologiczne mięśni szkieletowych i gładkich są następujące pobudliwość I kurczliwość. Charakterystykę porównawczą mięśni szkieletowych i gładkich podano w tabeli. 6.1. Fizjologiczne właściwości i charakterystyka mięśnia sercowego omówiono w części „Fizjologiczne mechanizmy homeostazy”.
Tabela 7.1.Charakterystyka porównawcza mięśni szkieletowych i gładkich
Nieruchomość |
Mięśnie szkieletowe |
Mięśnie gładkie |
Szybkość depolaryzacji |
powolny |
|
Okres refrakcji |
krótki |
długi |
Charakter skurczu |
szybka faza |
powolny tonik |
Koszty energii |
||
Plastikowy |
||
Automatyczny |
||
Przewodność |
||
Unerwienie |
neurony ruchowe somatycznego NS |
neurony pozazwojowe autonomicznego układu nerwowego |
Wykonywane ruchy |
arbitralny |
mimowolny |
Czułość chemiczna |
||
Umiejętność dzielenia i różnicowania |
Plastikowy mięśnie gładkie objawiają się tym, że potrafią utrzymać stałe napięcie zarówno w stanie skróconym, jak i rozciągniętym.
Przewodność tkanka mięśni gładkich objawia się tym, że pobudzenie rozprzestrzenia się z jednego miocytu na drugi poprzez wyspecjalizowane styki przewodzące elektrycznie (nexusy).
Nieruchomość automatyzacja Mięśnie gładkie objawiają się tym, że mogą się kurczyć bez udziału układu nerwowego, co wynika z faktu, że niektóre miocyty są w stanie samoistnie generować rytmicznie powtarzające się potencjały czynnościowe.
Skurcz ma charakter izotoniczny, podczas którego włókna mięśniowe ulegają skróceniu i pogrubieniu, a ich napięcie pozostaje praktycznie niezmienione.
Duży słownik medyczny. 2000 .
Zobacz, co oznacza „skurcz izotoniczny” w innych słownikach:
Skurcz mięśnia pod stałym napięciem, wyrażający się zmniejszeniem jego długości i zwiększeniem przekroju. W organizmie I. m.s. nie występuje w czystej postaci. Do czysto I. m.s. zbliża się ruch nieobciążonej kończyny; Na… …
skurcz izotoniczny- 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 grei čiu… …Sporto terminų žodynas
izotoniczny- (isos równe + napięcie tonos) – skurcz włókna mięśniowego objawiający się skróceniem i pogrubieniem; napięcie pozostaje praktycznie niezmienione...
Skurcz izotoniczny- mięśnie (od isos równe, napięcie tonusowe) – gdy mięsień kurczy się podczas podrażnienia, zmienia się jego długość, ale nie zmienia się jego napięcie... Słowniczek terminów z zakresu fizjologii zwierząt gospodarskich
Skurcz mięśnia, wyrażający się zwiększeniem jego napięcia przy zachowaniu stałej długości (np. skurcz mięśnia kończyny, której oba końce są nieruchome). W ciele do I. m.s. napięcie wytwarzane przez mięsień podczas próby... zbliża się. Wielka encyklopedia radziecka
Skrócenie lub napięcie mięśni w odpowiedzi na podrażnienie wywołane wyładowaniami motorycznymi. neurony. Przyjęto model M., zgodnie z którym w momencie wzbudzenia powierzchni błony włókien mięśniowych potencjał czynnościowy najpierw rozchodzi się po układzie... ... Biologiczny słownik encyklopedyczny
SKURCZ MIĘŚNIA- główną funkcją tkanki mięśniowej jest skracanie lub napięcie mięśni w odpowiedzi na podrażnienia spowodowane wyładowaniem neuronów ruchowych. SM. leży u podstaw wszystkich ruchów ludzkiego ciała. Są M. S. izometryczny, gdy mięsień rozwija siłę... ... Psychomotoryka: słownik-podręcznik
SERCE- SERCE. Spis treści: I. Anatomia porównawcza........... 162 II. Anatomia i histologia........... 167 III. Fizjologia porównawcza....... 183 IV. Fizjologia.................... 188 V. Patofizjologia.............. 207 VI. Fizjologia, pat.... ... Wielka encyklopedia medyczna
Jednostka motoryczna (MU) jest jednostką funkcjonalną mięśni szkieletowych. ME obejmuje grupę włókien mięśniowych i neuron ruchowy, który je unerwia. Liczba włókien mięśniowych tworzących jedną jm jest różna w przypadku różnych mięśni. Na przykład, gdzie... ... Wikipedia
IZOTONICZNY- Dosłownie – równe napięcie. Zatem skurcz izotoniczny to taki, w którym podczas ruchu występuje równe napięcie mięśnia, jak to ma miejsce podczas zwykłego podnoszenia ramienia: roztwór izotoniczny to taki, w którym... ... Słownik objaśniający psychologii
Państwowa Akademia Kultury Fizycznej w Charkowie
Katedra Higieny i Fizjologii Człowieka
Praca pisemna
w dyscyplinie: „Fizjologia człowieka”
Na temat: „Formy i rodzaje skurczów mięśni. Regulacja napięcia, siły i zmęczenia mięśni.”
Ukończył: student grupy 43 wydziału korespondencyjnego
Prosin I. V.
Charków – 2015
1. Wstęp
2) Formy i rodzaje skurczów mięśni.
3) Siła i funkcja mięśni.
4) Zmęczenie mięśni
5. Wniosek
6) Lista wykorzystanej literatury
Wstęp
W organizmie człowieka, zgodnie z ich budową i właściwościami fizjologicznymi, występują 3 rodzaje tkanki mięśniowej:
1. Szkieletowy.
2. Gładkie.
3. Sercowy.
Wszystkie typy mięśni mają pewne właściwości:
1. Pobudliwość.
2. Przewodność.
3. Kurczliwość – zmiana długości lub napięcia
4. Umiejętność relaksu.
W warunkach naturalnych aktywność mięśni ma charakter odruchowy. Aktywność elektryczną mięśnia można rejestrować za pomocą elektromiografu. Elektromiografia jest stosowana w medycynie sportowej.
Zmniejszenie mięśnie szkieletowe powstają w odpowiedzi na impulsy nerwowe pochodzące ze specjalnych komórek nerwowych – neuronów ruchowych. Podczas skurczu rozwijają się włókna mięśniowe Napięcie. Napięcie powstałe podczas skurczu jest realizowane przez mięśnie w różny sposób, co determinuje różne formy i rodzaje skurczu mięśni.
Formy i rodzaje skurczów mięśni.
Mięsień może się kurczyć zarówno w spoczynku, jak i w stanie skróconym lub rozciągniętym. W spoczynku mięsień może wykazywać bardzo duże napięcie.
Po pierwsze dlatego, że optymalny stopień kontaktu włókien aktynowych i miozynowych pozwala na utworzenie maksymalnej liczby połączeń mostkowych, a tym samym aktywnie i silnie rozwija napięcie składowej kurczliwej.
Po drugie, ponieważ element elastyczny mięśnia jest już wstępnie rozciągnięty jak sprężyna, wytworzyło się już dodatkowe napięcie. Aktywnie rozwinięte napięcie składnika kurczliwego sumuje się z napięciem sprężystym zgromadzonym w elemencie sprężystym i realizuje się w jedno wysokie, wynikowe napięcie mięśniowe.
Późniejsze wstępne rozciągnięcie mięśnia, które znacznie przekracza stan spoczynkowy, prowadzi do niedostatecznego kontaktu włókien aktynowych i miozynowych. Jednocześnie zauważalnie pogarszają się warunki do rozwoju znacznego i aktywnego napięcia sarkomerów.
Jednak przy dużym wstępnym rozciągnięciu zaangażowanych mięśni, na przykład przy szerokim zamachu w rzucie oszczepem, sportowcy osiągają lepsze wyniki niż bez zamachu. Zjawisko to tłumaczy się tym, że wzrost naprężenia wstępnego składowej sprężystej przewyższa spadek aktywnego rozwoju naprężenia składowej kurczliwej. Istnieją różne formy i rodzaje skurczu mięśni.
Przy dynamicznej formie mięsień zmienia swoją długość; statyczny – rozciągający (ale nie zmienia długości); auksotoniczny – długość i napięcie.
Wyróżnia się skurcze izometryczne, izokinetyczne i mieszane.
W wyniku ukierunkowanego treningu siłowego (metoda powtarzalnego obciążenia submaksymalnego) zwiększa się przekrój poprzeczny i liczba zarówno elementów kurczliwych (miofibryli), jak i innych elementów tkanki łącznej włókna mięśniowego (mitochondria, magazyny fosforanów, glikogenu itp.).
To prawda, że proces ten prowadzi do bezpośredniego wzrostu siły skurczu włókien mięśniowych, a nie do natychmiastowego zwiększenia ich przekroju. Dopiero gdy rozwój ten osiągnie pewien poziom, kontynuacja treningu siłowego może pomóc w zwiększeniu grubości włókien mięśniowych, a tym samym zwiększeniu przekroju mięśnia (hipertrofia).
Zatem wzrost przekroju mięśnia następuje na skutek pogrubienia włókien (zwiększenie sarkomerów w przekroju mięśnia), a nie na skutek wzrostu liczby włókien mięśniowych, jak to często błędnie się uważa przypuszczalny.
Liczba włókien w każdym mięśniu jest uwarunkowana genetycznie i, jak pokazują badania naukowe, liczby tej nie da się zmienić poprzez trening siłowy. Co ciekawe, ludzie różnią się znacznie liczbą włókien mięśniowych przypadających na mięsień.
Sportowiec, którego biceps zawiera dużą liczbę włókien, ma większe szanse na zwiększenie przekroju tego mięśnia poprzez trening mający na celu zagęszczenie włókien niż sportowiec, którego biceps zawiera stosunkowo małą liczbę włókien. U najzdolniejszych przedstawicieli sportów wymagających maksymalnej i szybkiej siły, przy systematycznym i wytrwałym treningu stosunek mięśni do całkowitej masy ciała wzrasta do 60% lub więcej.
Siła mięśnia szkieletowego, jak już wspomniano, zależy głównie od jego przekroju poprzecznego, tj. od liczby i grubości miofibryli rozmieszczonych równolegle we włóknach oraz liczby możliwych połączeń mostkowych między włóknami miozyny i aktynowymi utworzonych z tej liczby .
Zatem jeśli sportowiec zwiększa średnicę włókien mięśniowych, wówczas zwiększa swoją siłę. Jednak siła i masa mięśniowa nie rosną w tym samym tempie. Jeśli masa mięśniowa podwoi się, siła wzrośnie około trzykrotnie. U kobiet siła wynosi 60-100 N/cm2 (6-10 kg/cm2, a u mężczyzn 70-120 N/cm2.Duży rozrzut tych wskaźników (wyjściowa siła na 1 cm2 powierzchni przekroju poprzecznego) jest można wytłumaczyć różnymi czynnikami, zarówno zależnymi, jak i niezależnymi od treningu, takimi jak koordynacja śródmięśniowa i międzymięśniowa, rezerwy energii i struktura włókien.
Kiedy mięśnie są pobudzone, cienkie włókna aktyny poruszają się po obu stronach pomiędzy grubymi włóknami miozyny. Mięsień kurczy się, a jego długość maleje. Ponieważ każda miofibryla składa się z większej liczby (n) kolejno rozmieszczonych sarkomerów, wielkość i tempo zmian długości mięśnia są n razy większe niż w przypadku jednego sarkomera.
Siła trakcji wytwarzana przez miofibryle składające się z n kolejno rozmieszczonych sarkomerów jest równa sile trakcji jednego sarkomera. Tych samych n sarkomerów połączonych równolegle (odpowiadających dużej liczbie miofibryli) daje n-krotny wzrost siły trakcyjnej, ale tempo zmiany długości mięśnia jest takie samo, jak tempo skurczu jednego sarkomera.
Zatem zwiększenie fizjologicznej średnicy mięśnia prowadzi do wzrostu jego siły, ale nie zmienia szybkości jego skracania i odwrotnie, zwiększenie długości mięśnia prowadzi do wzrostu szybkości skurczu , ale nie wpływa to na jego wytrzymałość. Mówimy: krótkie mięśnie są mocne, długie mięśnie są szybkie.
Siła i funkcja mięśni.
Siła mięśni zależy od maksymalnego napięcia, jakie może rozwinąć się w warunkach skurczu izometrycznego lub podczas podnoszenia maksymalnego ciężaru. Aby zmierzyć siłę mięśni, określ maksymalne obciążenie, jakie jest ono w stanie unieść.
Siła mięśnia, przy innych czynnikach niezmienionych, zależy nie od jego długości, ale od jego przekroju. Aby móc porównać siłę różnych mięśni, należy podzielić maksymalne obciążenie, jakie mięsień jest w stanie unieść, przez liczbę centymetrów kwadratowych jego przekroju. Bezwzględną siłę mięśni wyraża się w kg na 1 cm2.
Podczas podnoszenia ciężaru mięsień wykonuje pracę mechaniczną, która jest mierzona jako iloczyn masy ładunku i wysokości jego podnoszenia i wyrażana w kilogramach. Mięsień najwięcej pracuje przy średnich obciążeniach.
Przejściowe zmniejszenie wydajności mięśni, które pojawia się w wyniku pracy i ustępuje po odpoczynku, nazywa się zmęczeniem. To ostatnie jest złożonym procesem fizjologicznym związanym przede wszystkim ze zmęczeniem ośrodków nerwowych. Pewną rolę w rozwoju zmęczenia odgrywa gromadzenie się produktów przemiany materii (kwas mlekowy itp.) w pracującym mięśniu i stopniowe wyczerpywanie się zapasów energii.
W spoczynku, poza pracą, mięśnie nie są całkowicie rozluźnione, ale zachowują pewne napięcie, zwane napięciem. Zewnętrznym wyrazem napięcia jest pewien stopień elastyczności mięśni. Napięcie mięśniowe jest spowodowane ciągłym napływaniem impulsów nerwowych z neuronów ruchowych rdzenia kręgowego. Napięcie mięśni szkieletowych odgrywa ważną rolę w utrzymaniu określonej pozycji ciała w przestrzeni, utrzymaniu równowagi i elastyczności mięśni.
Istnieją trzy sposoby skurczu mięśni:
Izotoniczny;
Izometryczny;
Mieszane (auksometryczne).
Izotoniczny tryb skurczu mięśni charakteryzuje się dominującą zmianą długości włókna mięśniowego, bez istotnej zmiany napięcia. Ten sposób skurczu mięśni obserwuje się na przykład podczas podnoszenia lekkich i średnich ciężarów.
Izometryczny tryb skurczu mięśni charakteryzuje się dominującą zmianą napięcia mięśni, bez istotnej zmiany długości. Przykładem są zmiany stanu mięśni, gdy osoba próbuje przesunąć duży przedmiot (na przykład próbując przesunąć ścianę w pokoju).
Mieszany (auksometryczny) typ skurczu mięśni, najbardziej realistyczna i najczęstsza opcja. Zawiera składniki pierwszej i drugiej opcji w różnych proporcjach w zależności od rzeczywistych warunków środowiskowych.
Rodzaje skurczu mięśni
Istnieją trzy rodzaje skurczu mięśni:
Skurcz pojedynczego mięśnia;
Skurcz mięśnia tężcowego (tężec);
Toniczny skurcz mięśni.
Ponadto skurcz mięśnia tężcowego dzieli się na tężec ząbkowany i gładki.
Pojedynczy skurcz mięśnia następuje w warunkach działania na mięsień progowych lub nadprogowych bodźców elektrycznych, których odstęp między impulsami jest równy lub większy niż czas trwania pojedynczego skurczu mięśnia. W pojedynczym skurczu mięśnia wyróżnia się trzy okresy: okres utajony, fazę skracania i fazę relaksacji (patrz ryc. 3).
Ryż. 3 Skurcz pojedynczego mięśnia i jego charakterystyka.
LP – okres utajony, FU – faza skracania, FR – faza relaksacji
Skurcz mięśnia tężcowego (tężec) występuje w warunkach działania na mięsień szkieletowy progowego lub nadprogowego bodźca elektrycznego, którego odstęp między impulsami jest krótszy niż czas trwania pojedynczego skurczu mięśnia. W zależności od czasu trwania przerw między bodźcami bodźca elektrycznego, po wystawieniu na jego działanie może wystąpić postrzępiony lub gładki tężec. Jeśli odstęp między impulsami bodźca elektrycznego jest krótszy niż czas trwania pojedynczego skurczu mięśnia, ale większy lub równy sumie okresu utajonego i fazy skracania, pojawia się tężec ząbkowany. Warunek ten jest spełniony, gdy częstotliwość impulsowego bodźca elektrycznego wzrasta w pewnym zakresie.
Jeżeli czas trwania odstępu międzyimpulsowego bodźca elektrycznego jest krótszy niż suma okresu utajonego i fazy skracania, pojawia się tężec gładki. W tym przypadku amplituda tężca gładkiego jest większa niż amplituda skurczu pojedynczego mięśnia i skurczu tężcowego ząbkowanego. Wraz z dalszym zmniejszaniem się odstępu między impulsami bodźca elektrycznego, a zatem wraz ze wzrostem częstotliwości, wzrasta amplituda skurczów tężcowych (patrz ryc. 4).
Ryż. 4 Zależność kształtu i amplitudy skurczów tężcowych od częstotliwości bodźca. – początek działania bodźca, – koniec działania bodźca.
Jednak wzór ten nie jest absolutny: przy określonej wartości częstotliwości zamiast oczekiwanego wzrostu amplitudy gładkiego thetatnus obserwuje się zjawisko jego spadku (patrz ryc. 5). Zjawisko to zostało po raz pierwszy odkryte przez rosyjskiego naukowca N.E. Wwiedenskiego i zostało nazwane pessimum. Według N.E. Vvedensky'ego podstawą zjawisk pesymalnych jest mechanizm hamowania.
Ryż. 5. Zależność amplitudy tężca gładkiego od częstotliwości bodźca. Oznaczenia są takie same jak na rysunku 5.
