Види та режими м'язових скорочень. Робота та сила м'язів. Типи нервових волокон. Режими роботи м'язів Механізм м'язового скорочення
Щоб зрозуміти суть методу ізометричної гімнастики, пропоную вам поринути у цікавий світ фізіології м'язового скорочення, тобто дізнатися, як працюють м'язи нашого з вами організму. Проведіть найпростіший досвід: оголить плече так, щоб було видно біцепс, і покладіть на нього іншу руку. Починайте повільно згинати оголену руку у лікті – ви відчуєте скорочення біцепса. Вага руки залишається однаковою, тому напружується м'яз більш-менш рівномірно під час руху.
Таке скорочення м'язів називається ізотонічним(грец. Ізос – рівний).
Цей режим роботи призводить до руху - власне тому, навіщо м'яз і призначений. Але зауважте, рухається не тільки м'яз, а й кістки та суглоби. Саме вони є слабкою ланкою, яка зношується найшвидше. Хрящ суглоба – це одна з найуразливіших тканин організму. У ньому відсутні кровоносні судини, тому харчується хрящ дуже повільно за рахунок дифузії - "просочування" поживних речовин із сусідніх кісток, і, на жаль, з цієї причини практично не відновлюється.
Активні рухи, та ще й із навантаженням, серйозно навантажують суглобовий хрящ. надмірна робота перевантажує суглоби, і хрящовий прошарок стоншується, «прається», змушуючи кістки буквально рипіти. Артроз - так називається хвороба суглобів, пов'язана зі старінням суглобових хрящів. Кожен рух у такому суглобі може завдавати біль, тому рух обмежується, і з гімнастикою доводиться розпрощатися.
Спробуймо продовжити наші нескладні фізіологічні досліди. Намагайтеся напружити біцепс плеча так, щоб передпліччя і плече залишалися без руху. Чи відчуваєте ви напругу м'яза? Безумовно, але водночас рука нерухома, рух у суглобі відсутня. Такий режим роботи названо ізометричним. Режим, який зберігає ваші суглоби, і тренує м'язові волокна, залишаючи радість рухів на довгі роки!
За кожним рухом, немов тінь, слідує втома і втома, а бажання розслаблення та відпочинку незмінно призводить до припинення занять. Ось і ви після наших експериментів розслабте плече і дайте руці вільно звисати вниз подібно до гілки дерева - відчуйте ступінь розслаблення м'яза і запам'ятайте це відчуття. Перейдемо до останнього експерименту.
Почніть згинати ліктьовий суглоб однієї руки, а інший намагайтеся утримати її від руху - це і є вже відома вам ізометрична напруга біцепса. Утримуйте це положення протягом 20 секунд. Тепер швидко підійдіть спиною до стіни, покладіть долоню руки, що працювала на стіну, пальцями вниз і повільно присідайте, зберігаючи руку випрямленою. Ви відчуваєте розтягування біцепса? Так, це сильне і навіть трохи болісне, але приємне відчуття.
Розтягуйте руку не більше 10 секунд. Тепер розслабте та опустіть руку вниз. Впевнений, що зараз ви відчуваєте розслаблення біцепса набагато сильніше, ніж після згинань. Такий стан отримав спеціальну назву - післяізометрична релаксація, яку ви щойно самостійно навчилися виконувати. Думаю, вам стає зрозуміло, що розтягнути та розслабити м'язи після ізометричної напруги набагато ефективніше, ніж звичайним потягуванням.
Отже, ізометрична гімнастика полягає в напрузі м'язів БЕЗ РУХУ. Вона зберігає суглоби, запобігає зношування суглобового хряща та прогресування артрозу. У багатьох вправах за фазою ізометричного скорочення слідує фаза розтягування. Це ефективний прийом, що розслаблює м'яз, знімає м'язовий спазм і має виражений знеболюючий ефект. Згадайте, як приємно потягтися після довгого сидіння - ізометрична гімнастика буде і тренувати, і розслаблювати цільовий м'яз - той, який необхідно навантажувати саме при вашій патології або проблемі.
Висновки:
Ізометричне скорочення м'яза - це її напруга без руху в суглобі.
Ізометрична гімнастика, зміцнюючи м'язи, щадить суглоби та хрящі.
Розтяг м'язів після ізометричної напруги (післяізометрична релаксація) – це ефективний прийом м'язового розслаблення та знеболювання.
М'язове скорочення є життєво важливою функцією організму, пов'язаної з оборонними, дихальними, харчовими, статевими, видільними та іншими фізіологічними процесами. Усі види довільних рухів – ходьба, міміка, рухи очних яблук, ковтання, дихання тощо здійснюються за рахунок скелетних м'язів. Мимовільні рухи (крім скорочення серця) – перистальтика шлунка та кишечника, зміна тонусу кровоносних судин, підтримка тонусу сечового міхура – обумовлені скороченням гладких м'язів. Робота серця забезпечується скороченням серцевої мускулатури.
Структурна організація скелетного м'яза
М'язове волокно та міофібрилла (рис. 1).Скелетний м'яз складається з безлічі м'язових волокон, що мають точки прикріплення до кісток і розташовані паралельно один до одного. Кожне м'язове волокно (міоцит) включає безліч субодиниць - міофібрил, які побудовані з блоків (саркомерів), що повторюються в поздовжньому напрямку. Саркомір є функціональною одиницею скорочувального апарату кістякового м'яза. Міофібрили в м'язовому волокні лежать в такий спосіб, що розташування саркомерів у яких збігається. Це створює картину поперечної смугастість.
Саркомір та філаменти.Саркомери в міофібрилі відокремлені один від одного Z-пластинками, які містять білок бета-актинін. В обох напрямках від Z-пластинки відходять тонкі актинові філаменти.У проміжках між ними розташовуються товстіші міозинові філаменти.
Актиновий філамент зовні нагадує дві нитки намистини, закручені в подвійну спіраль, де кожна намистина – молекула білка. актина. У поглибленнях актинових спіралей на рівній відстані лежать один від одного молекули білка тропоніну, з'єднані з ниткоподібними молекулами білка тропоміозину.
Міозинові філаменти утворені молекулами білка, що повторюються. міозину. Кожна молекула міозину має головку та хвіст. Головка міозину може зв'язуватися з молекулою актину, утворюючи так званий поперечний місток.
Клітинна мембрана м'язового волокна утворює інвагінації ( поперечні трубочки), що виконують функцію проведення збудження до мембрани саркоплазматичного ретикулуму. Саркоплазматичний ретикулум (подовжні трубочки)є внутрішньоклітинною мережею замкнутих трубочок і виконує функцію депонування іонів Са++.
Двигуна одиниця.Функціональною одиницею скелетного м'яза є рухова одиниця (ДЕ). ДЕ – сукупність м'язових волокон, які іннервуються відростками одного мотонейрону. Порушення та скорочення волокон, що входять до складу однієї ДЕ, відбувається одночасно (при збудженні відповідного мотонейрону). Окремі ДЕ можуть збуджуватися та скорочуватися незалежно один від одного.
Молекулярні механізми скороченняскелетного м'яза
Згідно теорії ковзання ниток, м'язове скорочення відбувається завдяки ковзному руху актинових та міозинових філаментів один щодо одного. Механізм ковзання ниток включає кілька послідовних подій.
Головки міозину приєднуються до центрів зв'язування актинового філаменту (рис. 2, А).
¦ Взаємодія міозину з актином призводить до конформаційних перебудов молекули міозину. Головки набувають АТФазну активність і повертаються на 120°. За рахунок повороту головок нитки актину і міозину пересуваються на один крок один відносно одного (рис. 2, Б).
Роз'єднання актину та міозину та відновлення конформації головки відбувається в результаті приєднання до головки міозину молекули АТФ та її гідролізу в присутності Са++ (рис. 2, В).
Цикл «зв'язування – зміна конформації – роз'єднання – відновлення конформації» відбувається багато разів, внаслідок чого актинові та міозинові філаменти зміщуються один щодо одного, Z-диски саркомерів зближуються та міофібрилла коротшає (рис. 2, Г).
Поєднання збудження та скороченняу скелетному м'язі
У стані спокою ковзання ниток у міофібрилі немає, оскільки центри зв'язування лежить на поверхні актину закриті молекулами білка тропоміозину (рис. 3, А, Б). Порушення (деполяризація) міофібрил і власне м'язове скорочення пов'язані з процесом електромеханічного сполучення, який включає ряд послідовних подій.
В результаті спрацьовування нейром'язового синапсу на постсинаптичній мембрані виникає ВПСП, який генерує розвиток потенціалу дії в області, що оточує постсинаптичну мембрану.
Збудження (потенціал дії) поширюється по мембрані міофібрили і за рахунок системи поперечних трубочок досягає саркоплазматичного ретикулуму. Деполяризація мембрани саркоплазматичного ретикулуму призводить до відкриття в ній Са++-каналів, через які в саркоплазму виходять іони Са++ (рис. 3, В).
Іони Са++ зв'язуються з білком тропоніном. Тропонін змінює свою конформацію та зміщує молекули білка тропоміозину, які закривали центри зв'язування актину (рис. 3, Г).
¦ До центрів зв'язування, що відкрилися, приєднуються головки міозину, і починається процес скорочення (рис. 3, Д).
Для розвитку зазначених процесів потрібен певний період (10-20 мс). Час від моменту збудження м'язового волокна (м'язи) до початку її скорочення називають латентним періодом скорочення.
Розслаблення скелетного м'яза
Розслаблення м'язу викликається зворотним перенесенням іонів Са++ за допомогою кальцієвого насоса в канали саркоплазматичного ретикулуму. У міру видалення Са++ з цитоплазми відкритих центрів зв'язування стає дедалі менше і врешті-решт актинові та міозинові філаменти повністю роз'єднуються; настає розслаблення м'яза.
Контрактуроюназивають стійке тривале скорочення м'яза, що зберігається після припинення дії подразника. Короткочасна контрактура може розвиватися після тетанічного скорочення внаслідок накопичення у саркоплазмі великої кількості Са++; тривала (іноді необоротна) контрактура може виникати внаслідок отруєння отрутами, порушень метаболізму.
Фази та режими скорочення скелетного м'яза
Фази м'язового скорочення
При подразненні скелетного м'яза поодиноким імпульсом електричного струму надпорогової сили виникає одиночне м'язове скорочення, в якому розрізняють 3 фази (рис. 4, А):
латентний (прихований) період скорочення (близько 10 мс), під час якого розвивається потенціал дії та протікають процеси електромеханічного сполучення; збудливість м'яза під час одиночного скорочення змінюється відповідно до фаз потенціалу дії;
фаза укорочення (близько 50 мс);
фаза розслаблення (близько 50 мс).
 |
Мал. 4. Характеристика одиночного м'язового скорочення. Походження зубчастого та гладкого тетанусу. Б– фази та періоди м'язового скорочення, Зміна довжини м'язапоказано синім кольором, потенціал дії у м'язі- червоним, збудливість м'яза- фіолетовим. |
Режими м'язового скорочення
У природних умовах в організмі одиночного м'язового скорочення не спостерігається, оскільки по рухових нервах, що іннервують м'яз, йдуть серії потенціалів дії. Залежно від частоти нервових імпульсів, що приходять до м'яза, м'яз може скорочуватися в одному з трьох режимів (рис. 4, Б).
Поодинокі м'язові скорочення виникають при низькій частоті електричних імпульсів. Якщо черговий імпульс приходить у м'яз після завершення фази розслаблення, виникає серія послідовних одиночних скорочень.
При більш високій частоті імпульсів черговий імпульс може збігтися з фазою розслаблення попереднього циклу скорочення. Амплітуда скорочень сумуватиметься, виникне зубчастий тетанус- Тривале скорочення, що переривається періодами неповного розслаблення м'яза.
При подальшому збільшенні частоти імпульсів кожен наступний імпульс діятиме на м'яз під час фази укорочення, внаслідок чого виникне гладкий тетанус– тривале скорочення, яке не переривається періодами розслаблення.
Оптимум та песимум частоти
Амплітуда тетанічного скорочення залежить від частоти імпульсів, які подразнюють м'яз. Оптимумом частотиназивають таку частоту подразнюючих імпульсів, коли кожен наступний імпульс збігається з фазою підвищеної збудливості (рис. 4, A) і відповідно викликає тетанус найбільшої амплітуди. Песимумом частотиназивають вищу частоту подразнення, коли він наступний імпульс струму потрапляє у фазу рефрактерності (рис. 4, A), у результаті амплітуда тетануса значно зменшується.
Робота скелетного м'яза
Сила скорочення скелетного м'яза визначається 2 факторами:
числом ДЕ, що у скороченні;
частотою скорочення м'язових волокон.
Робота скелетного м'яза відбувається за рахунок узгодженої зміни тонусу (напруги) та довжини м'яза під час скорочення.
Види роботи скелетного м'яза:
динамічна долаюча роботавідбувається, коли м'яз, скорочуючись, переміщає тіло чи його частини у просторі;
статична (утримуюча) роботавиконується, якщо завдяки скороченню м'язів частини тіла зберігаються у певному положенні;
динамічна поступальна роботавідбувається, якщо м'яз функціонує, але при цьому розтягується, так як зусилля, що нею, недостатньо, щоб перемістити або утримати частини тіла.
Під час виконання роботи м'яз може скорочуватися:
ізотонічно- м'яз коротшає при постійній напрузі (зовнішньому навантаженні); ізотонічне скорочення відтворюється лише в експерименті;
ізометричні- напруга м'яза зростає, а її довжина не змінюється; м'яз скорочується ізометрично під час здійснення статичної роботи;
ауксотонічно- Напруга м'яза змінюється в міру її укорочення; аукстонічне скорочення виконується при динамічній долаючий роботі.
Правило середніх навантажень- м'яз може здійснити максимальну роботу при середніх навантаженнях.
Втома– фізіологічний стан м'яза, що розвивається після здійснення тривалої роботи та проявляється зниженням амплітуди скорочень, подовженням латентного періоду скорочення та фази розслаблення. Причинами стомлення є: виснаження запасу АТФ, накопичення у м'язах продуктів метаболізму. Стомлюваність м'яза при ритмічній роботі менша, ніж стомлюваність синапсів. Тому при здійсненні організмом м'язової роботи втома спочатку розвивається лише на рівні синапсів ЦНС і нейро-м'язових синапсів.
Структурна організація та скороченнягладких м'язів
Структурна організація. Гладкий м'яз складається з одиночних клітин веретеноподібної форми ( міоцитів), які розташовуються в м'язі більш менш хаотично. Скоротливі філаменти розташовані нерегулярно, внаслідок чого відсутня поперечна смугастість м'яза.
Механізм скорочення аналогічний такому в кістяковому м'язі, але швидкість ковзання філаментів і швидкість гідролізу АТФ у 100-1000 разів нижче, ніж у кістяковій мускулатурі.
Механізм сполучення збудження та скорочення. При збудженні клітини Са++ надходить у цитоплазму міоциту не тільки з саркоплазматичного ретикулуму, але і міжклітинного простору. Іони Ca++ за участю білка кальмодуліну активують фермент (кіназу міозину), який переносить фосфатну групу з АТФ на міозин. Головки фосфорильованого міозину набувають здатності приєднуватися до актинових філаментів.
Скорочення та розслаблення гладких м'язів. Швидкість видалення іонів Са++ із саркоплазми значно менша, ніж у скелетному м'язі, внаслідок чого розслаблення відбувається дуже повільно. Гладкі м'язи здійснюють тривалі тонічні скорочення та повільні ритмічні рухи. Внаслідок невисокої інтенсивності гідролізу АТФ гладкі м'язи оптимально пристосовані для тривалого скорочення, що не призводить до стомлення та великих енерговитрат.
Фізіологічні властивості м'язів
Загальними фізіологічними властивостями скелетних та гладких м'язів є збудливістьі скоротливість. Порівняльна характеристика скелетних та гладких м'язів наведена в табл. 6.1. Фізіологічні властивості та особливості серцевої мускулатури розглядаються у розділі «Фізіологічні механізми гомеостазу».
Таблиця 7.1.Порівняльна характеристика скелетних та гладких м'язів
Властивість |
Скелетні м'язи |
Гладкі м'язи |
Швидкість деполяризації |
повільна |
|
Період рефрактерності |
короткий |
тривалий |
Характер скорочення |
швидкі фазічні |
повільні тонічні |
Енерговитрати |
||
Пластичність |
||
Автоматія |
||
Провідність |
||
Іннервація |
мотонейронами соматичної СР |
постгангліонарними нейронами вегетативної НС |
Здійснювані рухи |
довільні |
мимовільні |
Чутливість до хімічних речовин |
||
Здатність до поділу та диференціювання |
Пластичністьгладких м'язів проявляється в тому, що вони можуть зберігати постійний тонус як у вкороченому, так і розтягнутому стані.
Провідністьгладкої м'язової тканини проявляється в тому, що збудження поширюється від одного міоциту до іншого через спеціалізовані електропровідні контакти (нексуси).
Властивість автоматіїгладкої мускулатури проявляється в тому, що вона може скорочуватися без участі нервової системи, за рахунок того, що деякі міоцити здатні спонтанно генерувати ритмічно повторювані потенціали дії.
Скорочення ізотонічне С., при якому м'язові волокна коротшають і потовщуються, а їх напруга практично не змінюється.
Великий медичний словник. 2000 .
Дивитись що таке "скорочення ізотонічне" в інших словниках:
Скорочення м'яза при постійному напрузі, що виражається у зменшенні її довжини та збільшенні поперечного перерізу. В організмі І. м. с. у чистому вигляді не спостерігається. До суто І. м. с. наближається рух ненавантаженої кінцівки; при… …
ізотонічне скорочення- 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 Sporto terminų žodynas
ізотонічне- (isos рівний + tonos напруга) – скорочення м'язового волокна, що виявляється укороченням та потовщенням; напруга практично не змінюється.
Ізотонічне скорочення- м'язи (від isos рівний, tonus напруга) – коли м'яз при подразненні скорочується, змінюється її довжина, але не змінюється тонус. Словник термінів з фізіології сільськогосподарських тварин
Скорочення м'яза, що виражається у посиленні її напруги при незмінній довжині (наприклад, скорочення м'яза кінцівки, обидва кінці якої закріплені нерухомо). В організмі до І. м. с. наближається напруга, що розвивається м'язом при спробі. Велика Радянська Енциклопедія
Укорочення або напруга м'язів у відповідь на подразнення, що викликається рухом розрядом. нейронів. Прийнята модель М. с, відповідно до якої при збудженні поверхні мембрани м'язового волокна потенціал дії поширюється спочатку за системою. Біологічний енциклопедичний словник
М'язове скорочення- основна функція м'язової тканини скорочення або напруга м'язів у відповідь на подразнення, що викликається розрядом рухових нейронів. М. с. є основою всіх рухів людського тіла. Розрізняють М. с. ізометричне, коли м'яз розвиває зусилля. Психомоторика: словник-довідник
СЕРЦЕ- СЕРЦЕ. Зміст: I. Порівняльна анатомія ........... 162 II. Анатомія та гістологія........... 167 III. Порівняльна фізіологія.......... 183 IV. Фізіологія................... 188 V. Патофізіологія................ 207 VІ. Фізіологія, пат. Велика медична енциклопедія
Моторна одиниця (МО) є функціональною одиницею скелетного м'яза. МЕ включає в себе групу м'язових волокон і мотонейрон, що їх іннервує. Число м'язових волокон, що входять до складу однієї МО, варіює у різних м'язах. Наприклад, там, де… … Вікіпедія
ІЗОТОНІЧНИЙ- Буквально – рівної напруги. Отже, ізотонічне скорочення – це те, при якому спостерігається рівна напруженість м'яза під час руху, як це відбувається при простому підйомі руки: ізотонічний розчин – той, у якому… … Тлумачний словник з психології
Харківська Державна Академія Фізичної Культури
Кафедра гігієни та фізіології людини
Реферат
з дисципліни: "Фізіологія людини"
На тему: «Форми та типи м'язових скорочень. Регуляція напруги, сила та втома м'яза.»
Виконав: студент 43 групи заочного відділення
Просін І. В.
Харків – 2015 р.
1. Введення
2) Форми та типи м'язових скорочень.
3) Сила та робота м'язів.
4) Втома м'язів
5) Висновок
6) Список використаної літератури
Вступ
В організмі людини за структурою та фізіологічними властивостями виділяють 3 типи м'язової тканини:
1. Скелетна.
2. Гладка.
3. Серцева.
Всі типи м'язів мають деякі властивості:
1. Збудливість.
2. Провідність.
3. Скоротимість – зміна довжини чи напруги
4. Здатність розслаблятися.
У природних умовах діяльність м'язів має рефлекторний характер. Зареєструвати електричну активність м'яза можна за допомогою електроміографа. Електроміографія використовується у спортивній медицині.
Скороченняскелетних м'язів виникає у відповідь на нервові імпульси, що йдуть від спеціальних нервових клітин – мотонейронів. У процесі скорочення у м'язових волокнах виникає напруга.Напруга, що розвивається при скороченні, реалізується м'язами по-різному, що визначає різні форми і типи м'язового скорочення.
Форми та типи м'язових скорочень.
М'яз здатний скорочуватися як у стані спокою, так і в укороченому або в розтягнутому стані. При довжині спокою м'яз може розвинути дуже високу напругу.
По-перше, тому що оптимальний ступінь контакту філаментів актину та міозину дозволяє створити максимальну кількість місткових сполук і тим самим активно та сильно розвинути напругу скорочувального компонента.
По-друге, тому що еластичний компонент м'яза вже як пружина попередньо розтягнутий, вже створено додаткову напругу. Активно розвинена напруга скорочувального компонента підсумовується з пружною напругою, накопиченою в еластичному компоненті, і реалізується в одну високу, результуючу напругу м'яза.
Подальше попереднє розтягнення м'яза, яке значно перевершує стан при довжині спокою, призводить до недостатнього контакту філаментів актину та міозину. При цьому помітно погіршуються умови для розвитку значної та активної напруги саркомірів.
Тим не менш, при великому попередньому розтягуванні м'язів, наприклад, при широкому замаху в метанні списа, спортсмени досягають більш високих результатів, ніж без замаху. Цей феномен пояснюється тим, що збільшення попередньої напруги еластичного компонента перевершує зниження активного розвитку напруги скорочувального компонента. Розрізняють різні форми та типи м'язового скорочення.
При динамічній формі м'яз змінює свою довжину; статичної – напруга (але не змінює довжину); ауксотонічній – довжину та напругу.
Існують такі типи скорочення: ізометричне, ізокінетичне та змішане.
За рахунок цілеспрямованого силового тренування (метод багаторазового субмаксимального навантаження) збільшується поперечний переріз і кількість, як скорочувальних елементів (міофібрил), так і інших сполучнотканинних елементів м'язового волокна (мітохондрії, фосфатні та глікогенні депо і т.д.).
Щоправда, цей процес призводить до прямого збільшення скоротливої сили м'язових волокон, а не до негайного збільшення поперечного перерізу. Лише після того, як цей розвиток досягне певного рівня, продовження тренувань розвитку сили може сприяти збільшенню товщини м'язових волокон і тим самим збільшенню поперечного перерізу м'яза (гіпертрофія).
Таким чином, збільшення поперечного перерізу м'яза відбувається за рахунок потовщення волокон (збільшення саркомерів у поперечному перерізі м'яза), а не за рахунок збільшення числа м'язових волокон, як часто помилково припускають.
Кількість волокон у кожному окремому м'язі обумовлена генетично, і, як показують наукові дослідження, цю кількість не можна змінити за допомогою силового тренування. Цікаво, що люди значно відрізняються за кількістю м'язових волокон у м'язі.
Спортсмен, у біцепсі якого міститься велика кількість волокон, має кращі передумови збільшити поперечний переріз цього м'яза тренуванням, спрямованим на потовщення волокон, ніж спортсмен, біцепс якого складається з відносно невеликої кількості волокон. У найбільш здібних представників видів спорту, що вимагають максимальної та швидкісної сили, при планомірному та наполегливому тренуванні частка м'язів до загальної маси тіла збільшується до 60% і більше відсотків.
Сила скелетного м'яза, як уже зазначалося, залежить головним чином від її поперечного перерізу, тобто від кількості і товщини міофібрил, паралельно розташованих у волокнах, і складається з цієї кількості можливих місткових сполук між філаментами міозину та актину.
Таким чином, якщо спортсмен збільшує діаметр м'язових волокон, він збільшує і свою силу. Однак сила та м'язова маса збільшуються не однаковою мірою. Якщо м'язова маса збільшується вдвічі, то сила збільшується приблизно втричі. У жінок сила становить 60-100 Н/см2 (6-10 кг/см2, а у чоловіків - 70-120 Н/см2. Великий розкид цих показників (віддача сили на 1 см2 площі поперечного перерізу) пояснюється різними факторами, як залежать, так і не залежать від тренування, наприклад, внутрішньом'язової та міжм'язової координації, енергетичними запасами та будовою волокна.
При збудженні м'язів тонкі нитки актину всуваються по обидва боки між товстими нитками міозину. Відбувається скорочення м'яза, зменшення його довжини. Оскільки кожна міофібрилла складається з більшого числа (n) послідовно розташованих саркомірів, то величина і швидкість зміни довжини м'яза в n разів більша, ніж у одного саркомера.
Сила тяги, що розвивається міофібрилою, що складається з n послідовно розташованих саркомірів, дорівнює силі тяги одного саркомера. Ці самі n саркомерів, з'єднані паралельно (що відповідає великому числу міофібрил), дають n-кратне збільшення в силі тяги, але швидкість зміни довжини м'яза така ж, як швидкість скорочення одного саркомера.
Тому збільшення фізіологічного поперечника м'яза призводить до збільшення її сили, але не змінює швидкості її укорочення, і навпаки, збільшення довжини м'яза призводить до збільшення швидкості скорочення, але не впливає на його силу. Ми говоримо: короткі м'язи – сильні, довгі м'язи – швидкі.
Сила та робота м'язів.
Силу м'язів визначають за максимальною напругою, яку вона може розвинути в умовах ізометричного скорочення або при піднятті максимального вантажу. Для вимірювання сили м'яза визначають той максимальний вантаж, який він може підняти.
Сила м'язів за інших рівних умов залежить немає від довжини, як від її поперечного перерізу. Щоб мати змогу порівнювати силу різних м'язів, максимальний вантаж, який м'яз може підняти, ділять на число квадратних сантиметрів її поперечного перерізу. Абсолютна сила м'язів виявляється у кг на 1 см 2 .
Піднімаючи вантаж, м'яз виконує механічну роботу, яка вимірюється добутком маси вантажу на висоту його підйому і виявляється у кілограмометрах. М'яз виконує найбільшу роботу при середніх навантаженнях.
Тимчасове зниження працездатності м'яза, що настає в результаті роботи та зникає після відпочинку, називається втомою. Останнє є складним фізіологічним процесом, пов'язаним, перш за все, зі стомленням нервових центрів. Певну роль розвитку стомлення грає накопичення в працюючому м'язі продуктів обміну (молочна кислота та інших.) і поступове виснаження енергетичних запасів.
У спокої, поза роботою, м'язи повністю не розслаблені, а зберігають деяку напругу, яку називають тонусом. Зовнішнім виразом тонусу є певний ступінь пружності м'язів. Тонус м'язів обумовлений нервовими імпульсами, що безперервно надходять, з мотонейронів спинного мозку. Тонус скелетних м'язів відіграє важливу роль для підтримки певного положення тіла у просторі, збереження рівноваги та пружності м'язів.
Виділяють три режими м'язового скорочення:
Ізотонічний;
Ізометричний;
Змішаний (ауксометричний).
Ізотонічний режим м'язового скорочення характеризується переважною зміною довжини м'язового волокна, без істотної зміни напруги. Вказаний режим м'язового скорочення спостерігається, наприклад, при піднятті легких та середніх за масою вантажів.
Ізометричний режим м'язового скорочення характеризується переважною зміною м'язової напруги, без істотної зміни довжини. Прикладом може бути зміни стану м'язів при спробі людини зрушити з місця предмет великої маси (наприклад, при спробі зрушити з місця стіну в кімнаті).
Змішаний (ауксометричний) тип м'язового скорочення, найбільш реальний варіант, що найчастіше зустрічається. Містить у собі компоненти першого та другого варіантів у різних співвідношеннях залежно від реальних умов довкілля.
Види м'язового скорочення
Виділяють три види м'язового скорочення:
Поодиноке м'язове скорочення;
Тетанічне м'язове скорочення (тетанус);
Тонічне м'язове скорочення.
Крім того, тетанічний м'язове скорочення ділять на зубчастий і гладкий тетанус.
Поодиноке м'язове скорочення виникає в умовах дії на м'яз порогових або надпорогових електричних стимулів, міжімпульсний інтервал яких дорівнює або більша за тривалість одиночного м'язового скорочення. В одиночному м'язовому скороченні виділяють три тимчасові відрізки: латентний період, фазу укорочення та фазу розслаблення (див. рис. 3).
Мал. 3 Одиночне м'язове скорочення та його характеристики.
ЛП - латентний період, ФУ - фаза укорочення, ФР - фаза розслаблення
Тетанічне м'язове скорочення (тетанус) виникає в умовах дії на скелетний м'яз порогового або надпорогового електричного подразника, міжімпульсний інтервал якого менший за тривалість одиночного м'язового скорочення. Залежно від тривалості міжстимульних інтервалів електричного подразника при його впливі може виникнути або зубчастий або гладкий тетанус. Якщо міжімпульсний інтервал електричного подразника менше тривалості одиночного м'язового скорочення, але більше або дорівнює сумі латентного періоду та фази укорочення, виникає зубчастий тетанус. Зазначена умова виконується у разі підвищення частоти імпульсного електричного подразника у певному діапазоні.
Якщо ж тривалість міжімпульсного інтервалу електричного подразника менше суми латентного періоду та фази укорочення виникає гладкий тетанус. При цьому амплітуда гладкого тетануса більше амплітуди та одиночного м'язового скорочення та зубчастого тетанічного скорочення. При подальшому зменшенні міжімпульсного інтервалу електричного подразника, отже зі збільшенням частоти, амплітуда тетанічних скорочень зростає (див. рис. 4).
Мал. 4 Залежність форми та амплітуди тетанічних скорочень від частоти подразника. - Початок дії подразника, - Закінчення дії подразника.
Проте, зазначена закономірність не має абсолютного характеру: при певному значенні частоти замість очікуваного підвищення амплітуди гладкого тетатнуса відзначається феномен її зниження (див. рис. 5). Зазначений феномен був уперше виявлений Російським ученим Н.Е.Введенським і названо песимумом. У основі песимальних явищ на думку Н.Е.Введенського лежить механізм гальмування.
Мал. 5. Залежність амплітуди гладкого тетанусу від частоти подразника. Позначення ті самі, як і малюнку 5.
