Нервно мышечная система спортсменов

Содержание

Вне зависимости от интенсивности и объема работы, при выполнении силовых тренировок спортсмен не сможет достичь соответствующей адаптации или конечного положительного эффекта, если не соблюдаются конкретные физиологические требования выбранного вида спорта. Несмотря на то, что большинство специалистов разделяют данное мнение, программы силовых тренировок зачастую не соответствуют видам спорта, в которых доминирующим и наиболее важным элементом является выносливость. Данные программы все еще находятся под пагубным влиянием методик тренировки, используемых для олимпийского двоеборья и бодибилдинга. Тем не менее, даже если после выполнения 20 повторений может происходить развитие мышечной выносливости с точки зрения бодибилдинга, данный тренировочный режим совершенно не подходит для таких видов спорта, как плавание на средние и длинные дистанции, академическая гребля, гребля на каноэ, бокс, борьба, лыжные гонки, конькобежный спорт и троеборье, поскольку в данных видах спорта преобладающим элементом является аэробная выносливость.

С другой стороны, если спортсмен использует программу тренировок с небольшим количеством повторений и субмаксимальными (70 процентов повторного максимума) и максимальными (свыше 80 процентов повторного максимума) нагрузками, то спортсмен адаптируется к данным нагрузкам с точки зрения генерирования энергии, восстановления и физиологического функционирования органов и нервно-мышечной системы. Как следствие, спортсмен достигает повышенной эффективности силы и движений, но не мышечной выносливости. Таким образом, выполнение данной программы не обеспечивает результативность при занятии видами спорта, в которых преобладающим качеством является выносливость.

Как было упомянуто ранее, при высокоинтенсивной силовой тренировке происходит активизация волокон быстросокращающихся мышц. Данный факт является общепринятым, известным и используется в силовых тренировках для видов спорта, в которых основными качествами являются сила и мощность. Тем не менее, для спортивной деятельности, характеризующейся большей продолжительностью, необходим иной тип тренировки.

Более продолжительные состязания обычно проходят в субмаксимальном темпе и, соответственно, напряжение, оказываемое на мышцы, меньше. Как следствие, центральная нервная система задействует мышечные волокна, которые адаптированы к выполнению продолжительной физиологической работы: медленно сокращающиеся волокна типа I и быстросокращающиеся волокна типа II. В результате тренировки выносливости, тело подготавливается к использованию жира в качестве источника энергии, экономя запасы гликогена и более эффективно утилизируя и повторно используя молочную кислоту.

Между тем вышеуказанных физиологических адаптаций не удастся достичь исключительно за счет занятий спортом. Поскольку специфическая тренировка представляет собой монотонное воздействие, тело не стремится к адаптации к более высокому уровню нагрузки. Иными словами, например, непрерывная гребля может быть достаточным стимулирующим воздействием для улучшения мышечной выносливости, но данного воздействия недостаточно для улучшения результативности спортсмена. Вместо этого, спортсмен должен выполнять силовые тренировки с большим количеством повторений и низкой или умеренной нагрузкой, однако уровень нагрузки во время тренировки должен превышать уровень нагрузки, который спортсмен испытывает при занятии определенной спортивной деятельностью. При указанном виде работы происходит развитие волокон медленно сокращающихся и быстросокращающихся мышц с целью улучшения реакции на динамику видов спорта на выносливость.

Поскольку утомление, очевидно, наступает на той стадии, когда наблюдается истощение медленно сокращающихся волокон (типа I) и быстросокращающихся волокон (типа II) [1] , в работу вступают мощные быстросокращающиеся волокна (типа IIх). Таким образом, наилучшей методикой является организация тренировочной программы, при которой происходит задействование и максимальное вовлечение всех трех типов мышечных волокон. Следовательно, спортсменам, участвующим в видах спорта с преобладанием аэробной нагрузки, необходимо выполнять следующие действия:

• Использование методик тренировки долгосрочной мышечной выносливости, специально направленных на адаптацию мышечных волокон, которые задействуются в долгосрочной спортивной деятельности. Чем больше развиты данные волокна, тем дольше они могут воспроизводить специфическую силу во время продолжительных спортивных состязаний.

• Чередование методик силовых тренировок, целью которых является развитие долгосрочной мышечной выносливости с методиками, направленными на развитие краткосрочной силовой выносливости, таким образом, чтобы быстросокращающиеся волокна типа IIа и IIх также задействовались и, соответственно, адаптировались к специфике продолжительной деятельности.

• Использование специфических методик тренировки выносливости, например, продолжительные временные промежутки работы (несколько повторений продолжительностью от 10 до 30 минут, выполняемых непрерывно) и бег на длинные дистанции, с целью адаптации тела к эффективному использованию свободной жирной кислоты в качестве источника энергии, а также повышения эффективности работы сердечно-сосудистой системы.

Тренировка на выносливость также повышает оксидативную способность быстросокращающихся волокон, в результате чего увеличивается количество митохондриальных и окислительных ферментов. Как следствие, при производстве АТФ спортсмен больше полагается на жиры (свободные жирные кислоты), которые представляют собой наиболее емкие запасы энергии тела [1] .

Для программ силовых тренировок, предназначенных для видов спорта, в которых доминирующим качеством является выносливость, требуются нагрузки, которые ненамного превышают уровень нагрузок во время соревнований. Кроме того, требуется большее количество повторений с целью соответствия примерной продолжительности соревнования. При использовании указанных параметров происходит развитие как нервной системы, так и системы обмена веществ спортсмена, в результате чего спортсмен может справляться с утомлением, характерным для выбранного вида спорта. Физиологические требования тренировки, выстраиваемой указанным способом, очень схожи с требованиями соревнований. К счастью, нервно-мышечная система человека может адаптироваться к любому типу тренировки.

Значение максимальной силы для видов спорта на выносливость увеличивается пропорционально внешнему сопротивлению. Например, пловцы на дистанции 400 метров двигаются быстрее, чем пловцы на 1500 метров. Соответственно, максимальная сила имеет большее значение для пловцов на 400 метров, по сравнению с пловцами на 1500 метров.

Тем не менее в обоих случаях следует развивать максимальную силу из года в год, если спортсмен желает быстрее проходить свою дистанцию. Это возможно только при условии, что пловцы улучшают специфическую метаболическую выносливость и повышают силу, прикладываемую против сопротивления. Только приложение более высокой силы позволит спортсмену быстрее двигаться в воде. Утверждение, что ввиду низкой скорости выполнения упражнений тренировка максимальной силы приводит к тому, что спортсмены двигаются в воде медленнее, некорректно. На самом деле, тренировка максимальной силы является единственным способом адаптации нервно-мышечной системы спортсмена к задействованию большего количества двигательных единиц для выполнения любой задачи, за счет чего обеспечивается надежная база для последующего развития мышечной выносливости.

Оптимальное повышение мышечной выносливости обеспечивается в случае разработки программы тренировок, в составе которой предусматривается большое количество повторений, которые выполняются во взрывной манере или в равномерном темпе в зависимости от специфики вида спорта. Как тип выбранных упражнений, так и количество повторений должны определяться таким образом, чтобы обеспечивалась желаемая адаптация к физиологическим требованиям выбранного вида спорта или состязаниям. Спортсменам, не использующим соответствующие методики во время конверсии максимальной силы в мышечную выносливость, не следует ожидать эффективного перехода из тренировочной среды в соревновательную. Например, методика, позаимствованная из олимпийского двоеборья или бодибилдинга, в соответствии с которой количество в 20 повторений считается оптимальным, не принесет пользы спортсмену, участвующему в виде спорта, предусматривающем 200 и более непрерывных движений (например, в плавании, академической гребле или гребле на каноэ) или для марафонца, выполняющего около 50 000 шагов.

Между тем, как и во всех специфических моделях периодизации, количество повторений, необходимое для определенного вида спорта, не может появиться в тренировочном графике спортсмена просто так. Напротив, в плане должно быть предусмотрено постепенное увеличение необходимого количества повторений (которые выполняются при специфической нагрузке). Оптимальное распределение нагрузки определяется временем, выделяемым для этапа развития мышечной выносливости и целевым временем нахождения спортсмена под напряжением во время выполнения подхода. Аналогично, при необходимости повышения нагрузки шаг должен составлять от 2,5 до 5 процентов от микроцикла к микроциклу, поскольку в более существенное повышение нагрузки может повлиять на количество повторений, которое может выполнить спортсмен.

Для видов спорта на выносливость тренировка аэробной и мышечной выносливости должна происходить одновременно. Это требование может соблюдаться путем тренировки двух качеств в разные дни или иногда посредством их объединения в составе одной тренировочной сессии. В последнем случае тренировка мышечной выносливости должна выполняться в конце тренировочной сессии, поскольку работа над специфической выносливостью зачастую включает в себя техническую тренировку. Ограничением комбинированных тренировок может выступать утомление, и если требуется снизить общий объем дневной нагрузки, то обычно уменьшается объем работы с мышечной выносливостью.

Ниже приведены типы тренировки мышечной выносливости для различных видов спорта:

• Динамическая тренировка мышечной выносливости (концентрическая-эксцентрическая)-для цикличных видов спорта (академическая гребля, плавание, велоспорт, лыжные гонки, гребля на байдарках и каноэ), а также для некоторых иных видов спорта (например, ракеточные виды спорта и бокс).

• Изометрическая тренировка мышечной выносливости - для видов спорта, при занятии которыми спортсмен может находиться в определенном положении (то есть происходит изометрическое сокращение) в течение нескольких минут (например, парусный спорт и моторные виды спорта).

• Смешанная тренировка мышечной выносливости (объединение динамической и изометрической тренировки) - для грэпплига, бразильского джиу-джитсу, стрелковых дисциплин и стрельбы из лука.

Поскольку при занятии спортом может потребоваться от нескольких секунд до нескольких часов непрерывной физической активности, при тренировке мышечной выносливости следует учитывать данные различия. Для обеспечения максимальной эффективности тренировки мышечная выносливость подразделяется на три типа в соответствии с физиологическими характеристиками видов спорта на выносливость: краткосрочная, среднесрочная и долгосрочная мышечная выносливость. После изучения нижеприведенных программ тренировок тренеры смогут с легкостью отрегулировать их в соответствии с определенными потребностями и опытом своих подопечных, а также в соответствии с физической средой выбранного вида спорта.

Виды спорта, сессии в которых длятся от 30 секунд до двух минут, включают некоторые дисциплины в легкой атлетике, плавании, гребле на каноэ, конькобежном спорте и лыжных гонках. Кроме того, интенсивная деятельность в пределах указанного промежутка требуется также и для иных видов спорта, например, во время матча по хоккею или баскетболу, а также при занятии боксом или борьбой. При выполнении такой интенсивной деятельности в организме спортсмена накапливается большое количество молочной кислоты, которое зачастую составляет от 12 до 20 миллимоль на литр или более, что указывает на доминирующее или по меньшей мере важное значение лактатной энергетической системы для общей результативности спортсмена, участвующего в определенном виде спорта или состязании. При занятии большинством из указанных видов спорта спортсмен должен обладать очень хорошей лактатной работоспособностью и аэробной мощностью.

Одной из ключевых целей тренировки для видов спорта на выносливость является подготовка спортсменов к борьбе с утомлением; специфические силовые тренировки преследуют аналогичные цели. По мере приближения соревновательного этапа силовая тренировка на развитие мышечной выносливости должна организовываться таким образом, чтобы происходило развитие способности спортсмена выдерживать высокий уровень молочной кислоты в организме, поскольку в качестве источника энергии для краткосрочной мышечной выносливости выступают глюкоза в крови и гликоген, хранящийся в мышцах. Анаэробный метаболизм указанных веществ определяет накопление молочной кислоты. Благодаря тренировкам тело спортсмена адаптируется к противодействию накоплению молочной кислоты за счет повышения биосинтеза белков, отвечающих за удаление лактата путем его использования в качестве источника энергии [2] . За счет такой адаптации спортсмен будет более подготовлен к напряжению и утомлению во время соревнования, что оказывает влияние на результативность.

При тренировке краткосрочной мышечной выносливости у спортсмена развивается кислородная задолженность. Данное состояние типично для видов деятельности, при выполнении которых преобладает анаэробная энергетическая система. После 60-90 секунд такой деятельности частота сердечных сокращений может вырасти до 200 ударов в минуту, а концентрация молочной кислоты в крови может составить от 12 до 20 миллимоль на литр или более.

Тренировка краткосрочной мышечной выносливости включает выполнение взрывных повторений с очень высоким темпом. Выбирается не очень высокая нагрузка (от 40 до 60 процентов повторного максимума), но повторения выполняются с высокой интенсивностью, то есть на скорости, равной или близкой к соревновательной. По этой причине спортсменам следует использовать минимально возможное количество упражнений (от двух до шести) для задействования главных движущих мышц.

Может устанавливаться точное количество повторений, но более практичный подход заключается в определении продолжительности каждого подхода по аналогии с интервальной тренировкой, то есть от 15 до 120 секунд, и скорости выполнения упражнения: быстро, но в определенном ритме. Если количество упражнений невелико, спортсмен может выполнить от трех до шести подходов сразу или две серии по два-три подхода. Увеличение продолжительности и количества подходов должно происходить постепенно.

Для стимулирования быстрого накопления молочной кислоты повторения должны выполняться во взрывной манере. Кроме того, для тренировки способности спортсмена выдерживать накопление молочной кислоты продолжительность перерыва на отдых должна быть достаточной для обеспечения высокого уровня выработки энергии в условиях повышенной кислотности (от 5 до 20 секунд между подходами и от 3 до 5 минут между сериями или от 3 до 8 минут между подходами, выполняемыми без разделения на серии).

Параметры тренировки краткосрочной мышечной выносливости приведены в таблице 1. Благодаря использованию подхода, подразумевающего разделение подходов на серии, спортсмен учится поддерживать очень высокий уровень выработки энергии, несмотря на накопление молочной кислоты, в то время как при выполнении подходов без разделения на серии дублируется динамика накопления лактата, характерная для определенного вида спорта. Общий пример периодизации развития краткосрочной мышечной выносливости (например, для забега на 800 метров, плавания на 200 метров вольным стилем или забега на коньках на дистанцию 1500 метров) показан в таблице 2; тренировка переходит от серии подходов, за счет чего обеспечивается более высокий средний уровень выработки энергии, к подходам без разделения на серии, выполняемым в течение специфического периода времени. На рисунке 1 приведен пример шестинедельной программы для пловца на дистанции 100 метров баттерфляем национального уровня (осуществляется переход от серии подходов к подходам без разделения на серии).

Таблица 1. Параметры тренировки на краткосрочную мышечную выносливость

Какие бы действия ни совершал человек, он практически всегда задействует свою мышечную систему. Мышцы – это одна из основных частей нашего опорно-двигательного аппарата. Именно за счет их усилий мы можем принимать вертикальное положение и другие позы. Мышцы же брюшной стенки не только поддерживают внутренние органы, но и защищают их от механических повреждений и прочих неблагоприятных факторов среды.

• Дать общую характеристику.
• Рассказать об их строении.
• Рассмотреть основные группы.
• Обсудить функциональные свойства и некоторые сведения по механике работы.
• А также рассмотреть, как изменяется мышечная система с возрастом.

Общие сведения

Мышцами называют специальные органы животных и человека, за счет сокращения которых мы можем двигаться. Образованы они специальными белковыми структурами, которые обладают способностью к сокращению. Нужно сказать, что мышечная система образует комплект вместе с компонентами соединительной ткани, нервами и кровеносными сосудами.

В человеческом теле имеется порядка 600 мышц. Большая часть из них образуют строго симметричные образования по обеим сторонам тела. У среднестатистического мужчины мышечная ткань составляет порядка 42% от общего веса тела, а у женщин эта доля составляет 35% (в среднем). Если же речь идет о пожилых людях, то у них это количество снижается до 30% или менее. У профессиональных спортсменов доля мышечной массы может увеличиваться до 52%, а у атлетов – до 63% и более.

Как мышечная ткань распределяется по конечностям

На нижних конечностях располагается вплоть до 50% всей мышечной ткани. Около 25-30% от ее общего количества крепится к плечевому поясу, и только 20-25% закреплено в области туловища и головы.

От чего зависит степень их развития

Конечно же, мышечная система развита у разных людей по-своему. Зависит она от многих факторов: пол, природная конституция и род деятельности – все имеет значение. Даже у спортсменов мышцы далеко не всегда бывают развиты одинаково хорошо. Заметим, что систематические физические нагрузки всегда приводят к перестройке этой системы. Ученые назвали это явление функциональной гипертрофией.

О названиях

Не следует считать, что их размеры всегда довольно велики. К примеру, существуют мышцы, которые управляют движениями хрусталика глаза. Они весьма миниатюрны и состоят буквально из нескольких мышечных волокон.

Основные сведения о строении мышц

Как и всякая ткань в человеческом организме, они состоят из клеток. Их основной особенностью является сократимость. Все клетки мышечной ткани имеют вытянутую, веретенообразную форму. Сокращения их становятся возможными благодаря специальным белкам (актин и миозин), а энергию они получают от большого количества митохондрий (которые вообще характерны для этой ткани).

После каждого цикла сокращения наступает расслабление, во время которого клетки возвращаются к своему исходному виду. На сегодняшний день выделяют три типа мышечной ткани. Каждая из разновидностей имеет ярко выраженные различия в строении, так как отвечает за весьма специализированные функции в организме человека.

Основные типы мышечной ткани

Сердечная мышечная ткань (миокард). Составляет практически всю массу сердца человека. Ткань образована огромным количеством сильно ветвящихся, переплетенных волокон. У наших далеких предшественников, рыб и амфибий, эта ткань напоминает рыхлую сетку: кровь свободно проходит через нее, попутно отдавая кислород и питательные вещества. У человека же и прочих высших животных за питание сердечной мышцы отвечают коронарные сосуды.

Важно! Нередко в учебных пособиях задается каверзный вопрос о том, стенки каких полых внутренних органов содержат волокна поперечнополосатой мускулатуры… Правильный ответ – в артериях, аорте и конечном отделе прямой кишки. Артериям и аорте эти мышцы придают необходимую упругость и тонус. Что же касается прямой кишки, то именно мышечная система органов, которая может быстро сокращаться, делает возможным акт дефекации.

Чем же еще характеризуется строение мышечной системы человека в этом случае?

Особенности гладкой мышечной ткани

Чаще всего клетки в этом случае образуют продолжительные, массивные тяжи в стенках органов. Меж собой они соединяются при помощи прослоек соединительной ткани. Весь пласт пронизан нервными волокнами и кровеносными сосудами, посредством которых осуществляется трофика и иннервация соответственно. Как и в случае с сердечной тканью, гладкое мышечное волокно является непроизвольным, так как напрямую наше сознание его не контролирует.

В отличие от всех описанных выше разновидностей, характеризуются тем, что крайне медленно сокращаются, а затем настолько же медленно расслабляются. Это свойство крайне ценно, так как значение мышечной системы в этом случае - перистальтические движения нашего желудочно-кишечного тракта.

Способность же к длительному их сокращению также чрезвычайно важна: именно она позволяет надолго задерживать выход желчи из желчного пузыря или мочи из пузыря мочевого соответственно. Если у человека имеются какие-то болезни мышечной системы, связанные с дегенеративными процессами в ткани, у него с вероятностью 100% будут проблемы с органами пищеварения и выделения.

Именно тонус гладкой мышечной ткани в стенках крупных кровеносных сосудов определяет их диаметр и, соответственно, уровень кровяного давления. Соответственно, гипертоники страдают именно от слишком сильного сужения их просвета, когда кровяное давление опасно возрастает. При бронхиальной астме наблюдается практически та же самая картина: из-за каких-то факторов внешней среды (аллерген, стресс) возникает резкий спазм гладкой мускулатуры в стенках бронхов. В результате человек не может дышать, так как специфика данной ткани не предполагает быстрого расслабления.

Частные сведения о строении мышечной ткани

Как мы уже и говорили, центральным элементом мышечного волокна является клетка. Ее научное название – симпласт. Характерна своей веретенообразной формой и впечатляющими размерами. Так, длина одной клетки (!) может доходить до 14 сантиметров, тогда как ее же диаметр редко превышает несколько микрометров. Группы волокон плотно укрыты сарколемой, оболочкой.

Отдельные волокна также прикрыты соединительнотканной оболочкой, которую пронизывают кровеносные и лимфатические сосуды, а также веточки нервов. Пучки мышечных волокон и образуют мышцы, каждая из которых опять-таки закрыта соединительнотканной оболочкой, на каждой из полюсов переходящей в сухожилия (в случае поперечнополосатой ткани), посредством которых осуществляется закрепление на скелетных костях. Именно через сухожилия усилие передается на скелет. Сама мышечная система организма выполняет роль рычага.

Так мы можем двигаться и выполнять любые движения, которые требуются в какой-то определенный промежуток времени.

Управление мышечной активностью

Сократительная активность большей части мышечных клеток контролируется при помощи мотонейронов. Тела этих нейронов лежат в спинном мозге, а их аксоны, то есть длинные отростки, подходят к мышечным волокнам. Точнее говоря, каждый аксон идет к определенной мышце, и на входе в нее разветвляется на множество отдельных веточек, каждая из которых отвечает за иннервацию конкретного волокна. Именно поэтому костно-мышечная система человека (тренированного) работает с невероятной точностью.

За счет такого строения один нейрон контролирует целую структурную единицу, которая работает как одно целое. Так как каждая мышца состоит из десятков подобных моторных единиц, она может работать не целиком, а только лишь теми частями, участие которых требуется в конкретный момент. Чтобы лучше понимать строение мышечной системы в целом, нужно разбираться в нюансах на клеточном уровне. Мышечная же клетка, как вы уже наверняка поняли, в значительной степени отличается от обычной.

Характеристики клеточного строения

Эти клетки не утрачивают способности к делению и воспроизведению, а потому именно за их счет обеспечивается обновление и наращивание мышечной ткани на протяжении всей жизни человека. Многие генетические заболевания мышечной системы как раз-таки и развиваются на фоне нарушения процессов синтеза мышечного белка.

Кроме того, именно сателлиты ответственны за восстановление мышц при любом их повреждении. Если волокно погибло, они активизируются и превращаются в миобласты. А затем все происходит по-новому: они делятся, сливаются, образуют новые мышечные клетки. Проще говоря, регенерация мышцы полностью повторяет цикл ее развития во внутриутробный период.

Миофибриллы, механизм их функционирования

Какие еще существуют особенности мышечной системы? Кроме прочего, в цитоплазме клеток этой ткани есть множество тонких волоконец, миофибрилл. Они расположены строго упорядоченно, параллельно друг другу. В каждом волокне их может быть до двух тысяч.

Именно миофибриллы и отвечают за основную способность мышцы - сокращение. При поступлении соответствующего нервного импульса они уменьшают свою длину, орган сжимается. Если на них взглянуть под микроскопом, то вы снова увидите все те же самые чередующиеся светлые и темные полосы. При сокращении площадь светлых участков сокращается, а при полном сжатии они исчезают совсем.

В течение нескольких десятков лет ученые не могли дать сколь-нибудь вразумительной теории, которая бы объясняла способ, при помощи которого миофибриллы могут сокращаться. И только лишь полвека назад Хью Хаксли разработал модель скользящих нитей. На данный момент она практически полностью подтверждена экспериментально, а потому является общепринятой.

Основные группы мышц

Если вы учили анатомию хотя бы на базовом уровне, то наверняка помните о существовании трех больших групп, которыми и образована мышечная система человека:

• Головной и шейный отдел.
• Мышцы туловища.
• Мускулатура конечностей.

Заметим, что мы не будем описывать тут все мышцы, так как в противном случае размеры статьи бы сравнялись с объемом анатомического справочника.

Возрастные изменения

Общие сведения о мышцах. В организме человека насчитывается около 600 скелетных мышц (цвет. табл. III, IV). Мышечная система составляет значительную часть общей массы тела человека. Если у новорожденных масса всех мышц составляет 23% массы тела, а в 8 лет — 27%, то в 17—18 лет она достигает 43—44%, а у спортсменов с хорошо развитой мускулатурой — даже 50%.

Мышцы это

Отдельные мышечные группы растут неравномерно. У грудных детей прежде всего развиваются мышцы живота, позднее — жевательные. К концу первого года жизни в связи с ползанием и началом ходьбы заметно растут мышцы спины и конечностей. За весь период роста ребенка масса мускулатуры увеличивается в 35 раз.

Рис. 38. Строение мышцы:

а — мышца на поперечном разрезе: 1 — пучок мышечных волокон; 2 — отдельные мышечные волокна; б — общий вид скелетной мышцы: 1 — брюшко; 2 — сухожилие

В период полового созревания (12—16 лет) наряду с удлинением трубчатых костей удлиняются интенсивно и сухожилия мышц. Мышцы в это время становятся длинными и тонкими, а подростки кажутся длинноногими и длиннорукими.

Строение мышц

В мышце различают среднюю часть — брюшко, состоящее из мышечной ткани, и сухожилие, образованное плотной соединительной тканью. С помощью сухожилий мышцы прикрепляются к костям, однако некоторые мышцы могут прикрепляться и к различным органам (глазному яблоку), к коже (на лице и шее) и т. д.

Каждая мышца состоит из большого количества поперечнополосатых мышечных волокон (рис. 38), расположенных параллельно и связанных между собой прослойками рыхлой соединительной ткани в пучки. Вся мышца снаружи покрыта тонкой соединительнотканной оболочкой — фасцией.

Мышцы богаты кровеносными сосудами, по которым кровь приносит к ним питательные вещества и кислород, а выносит продукты обмена. Имеются в мышцах и лимфатические сосуды.

В мышцах расположены нервные окончания — рецепторы, которые воспринимают степень сокращения и растяжения мышцы.

Форма и величина мышц зависят от выполняемой ими работы. Различают мышцы длинные, короткие, широкие и круговые. Длинные мышцы располагаются на конечностях, короткие — там, где размах движения мал (например, между позвонками). Широкие мышцы располагаются преимущественно на туловище, в стенках полостей тела (мышцы живота, спины). Круговые мышцы располагаются вокруг отверстий тела и при сокращении суживают их. Такие мышцы называют сфинктерами.

Один из концов мышцы называют началом. Обычно этот конец остается при сокращении неподвижным. Другой конец мышцы называют местом прикрепления или подвижной точкой. В сложных мышцах начало не одно, а могут быть две, три, четыре головки, которые, сливаясь, образуют общее брюшко. Это двуглавые, трехглавые и четырехглавые мышцы.

Разделенным может быть и тот конец мышцы, который называют прикреплением (например, длинный разгибатель пальцев). Брюшко мышцы также может быть поделено сухожилием (дву-

брюшная мышца), а может быть таких сухожильных перемычек много, как, например, в прямой мышце живота.

Работа мышц

Сокращаясь, мышцы выполняют работу. Работу скелетной мышцы определяют произведением веса поднятого груза на высоту его поднятия. Работу мышца совершает только в момент сокращения: она укорачивается, становясь при этом толще, и сближает кости, на которых укреплена. При расслаблении мышца работы не производит. Поэтому движение в любом суставе обеспечивается минимум двумя мышцами, действующими в противоположных направлениях. Такие мышцы называют антагонистами (например, сгибатели и разгибатели). При каждом движении напрягаются не только мышцы, совершающие его, но и их антагонисты, противодействующие тяге и тем самым придающие движению точность и плавность. Приводя в движение кость, мышца действует как рычаг.

Работа мышц зависит от их силы. Мышца тем сильнее, чем больше в ней мышечных волокон, т. е. чем она толще. При поперечном сечении 1 см 2 мышца способна поднять груз до 10 кг.

Человек может длительное время сохранять одну и ту же позу. Это статическое напряжение мышц. К статическим усилиям относятся стояние, держание головы в вертикальном положении и др. При статическом усилии мышцы находятся в состоянии напряжения. При некоторых упражнениях на кольцах, параллельных брусьях, при удержании поднятой штанги статическая работа требует одновременного сокращения почти всех мышечных волокон и, естественно, может быть очень непродолжительной.

При динамической работе поочередно сокращаются различные группы мышц. Мышцы, производящие динамическую работу, быстро сокращаются и, работая с большим напряжением, скоро утомляются. Обычно же различные группы мышечных волокон сокращаются поочередно, что дает возможность мышце длительное время совершать работу. Нервная система, управляя работой мышц, приспосабливает их работу к текущим потребностям организма. Это дает им возможность работать экономно, с высоким коэффициентом полезного действия (до 25 и 35%). Для каждого вида мышечной деятельности можно подобрать некоторый средний (оптимальный) ритм и величину нагрузки, при которых работа будет максимальной, а утомление будет развиваться постепенно.

Работа мышц — необходимое условие их существования. Длительная бездеятельность мышц ведет к их атрофии и потере ими работоспособности. Тренировка, т. е. систематическая, нечрезмерная работа мышц, способствует увеличению их объема, возрастанию силы и работоспособности, что способствует физическому развитию всего организма.

Мышцы человека даже в состоянии покоя несколько сокращены. Это состояние длительно удерживаемого напряжения называют тонусом мышц. Во время сна, при наркозе тонус мышц несколь ко снижается, тело расслабляется. Полностью исчезает мышечный тонус только после смерти. Тонические сокращения мышц не сопровождаются утомлением; благодаря им внутренние органы удерживаются в нормальном положении.

Утомление мышц

После длительной работы происходит снижение работоспособности мышц, которая восстанавливается после отдыха. Такое временное понижение работоспособности называют утомлением.

Развитие утомления связано прежде всего с изменениями, происходящими в центральной нервной системе. При этом нарушается координация движений. При утомлении используются запасы химических веществ, служащих источниками энергии сокращения, накапливаются продукты обмена (молочная кислота и др.).

Скорость наступления утомления зависит от состояния нервной системы, частоты ритма, в котором производится работа, и от величины нагрузки. Утомление может быть вызвано неблагоприятной обстановкой. Неинтересная работа быстрее вызывает наступление утомления.

Физическое утомление —нормальное физиологическое явление. После отдыха работоспособность не только восстанавливается, но и часто превышает исходный уровень. Впервые И. М. Сеченов в 1903 г. показал, что восстановление работоспособности утомленных мышц правой руки происходит значительно быстрее, если в период отдыха производить работу левой рукой. В отличие от простого покоя такой отдых был назван И. М. Сеченовым активным.

Это явление можно объяснить следующим образом. Известно, что работающие мышцы получают импульсы из соответствующих участков нервной системы. При длительной работе происходит утомление ранее всего в нервных центрах, связанных с определенными группами работающих мышц. Оказывается, восстановление работоспособности нервных клеток, посылавших импульсы к мышцам правой руки, происходит быстрее, если нервные клетки, связанные с мышцами левой руки, находятся в состоянии возбуждения.

Механизм мышечного сокращения

В основе мышечных сокращений лежат сложные химические превращения органических веществ мышцы. Распад этих веществ сопровождается освобождением энергии, которая идет не только на работу мышц, но и в значительном количестве превращается в тепло. Это тепло согревает тело.

В составе мышечных волокон собственно сократительным аппаратом являются миофибриллы. В поперечнополосатых мышечных волокнах миофибриллы разделены на правильно чередующиеся участки (диски). Одни из этих участков обладают двойным лучепреломлением. В обыкновенном свете под микроскопом они кажутся темными. Это анизотропные участки, их обозначают буквой А. Другие участки в обыкновенном свете выглядят светлыми.

Рис. 39. А — электронно-микроскопическая картина миофибриллы (схематизировано). Показаны диски AиI, полоски Z и Н. Б, В — взаимное расположение толстых (миозиновых) и тонких (актиновых) нитей в расслабленной (Б) и сокращенной (В) миофибрилле

Они не обладают двойным лучепреломлением. Это изотропные диски, обозначаемые буквой I (рис. 39, А).

В середине диска А проходит светлая полоса И, посредине диска I — темная полоса Z. Полоса Z представляет собой тонкую мембрану, сквозь поры которой проходят миофибриллы.

Американскому цитологу Хаксли с помощью электронной микроскопии удалось показать, что каждая из миофибрилл мышечного волокна состоит в среднем из 2500 протофибрилл. Толстые протофибриллы состоят из белка миозина, а тонкие протофибриллы — из белка актина. Согласно представлениям Хаксли, миозин и актин в миофибрилле пространственно отделены друг от друга.

Содержание миозина в мышцах велико: в 1 кг мышц содержится около 200 г белков, из них можно выделить почти 100 г миозина. Другой белок — актин — содержится в мышцах в меньшем количестве: из 1 кг мышц выделяется примерно около 30 г актина.

В состоянии покоя мышечного волокна нити расположены в миофибрилле так, что тонкие и длинные актиновые нити входят своими концами в промежутки между толстыми и более короткими миозиновыми нитями (рис. 39, Б). Поэтому диски I состоят только из актиновых нитей, а диски А — из нитей миозина.

Светлая полоска Н свободна от актиновых нитей. Мембрана Z, проходя через середину диска I , скрепляет между собой эти нити.

Наиболее интересное свойство миозина — его способность расщеплять АТФ. Это свойство миозина открыто советскими биохимиками В. А. Энгельгардтом и М. Н. Любимовой в 1939 г. Под влиянием миозина от молекулы АТФ отщепляется одна молекула фосфорной кислоты. При этом освобождается энергия. Миозин

таким образом является не только сократительным белком, но и одновременно ферментом аденозинтрифосфатазой (АТФ-азой).

За счет чего синтезируется АТФ в работающей мышце? В мышце есть богатое энергией фосфорное соединение — креа тинфосфат. В молекуле креатинфосфата содержится одна макроэргическая связь:

При гидролитическом расщеплении креатинфосфата образуются креатин и фосфорная кислота. При этом освобождается энергия. Этот процесс происходит под влиянием фермента фосфокиназы. При этом освобождающаяся фосфорная кислота восстанавливает АТФ. Ресинтез АТФ в присутствии креатинфосфата идет в течение тысячных долей секунды. Но при усиленной мышечной работе истощаются запасы креатинфосфата. Тогда важную роль приобретают процессы гликолиза и окисления, протекающие в мышце (см. стр. 29, 34). Окисление молочной и пировиноградной кислот, образующихся в мышце во время сокращения, способствует ресинтезу креатинфосфата и АТФ.

Основные группы мышц человеческого тела

К мышцам туловища относятся мышцы грудной клетки, живота и спины (цвет, табл. V—X).

Мышцы, располагающиеся между ребрами, а также другие мышцы грудной клетки участвуют в функции дыхания и называются дыхательными. К их числу принадлежит и диафрагма.

Мощно развитые мышцы груди приводят в движение и укрепляют на туловище верхние конечности (большая и малая грудные, передняя зубчатая мышцы).

Мышцы живота выполняют различные функции. Они образуют стенку брюшной полости и благодаря своему тонусу удерживают внутренние органы от смещения, опускания, выпадения. Сокращаясь, мышцы живота действуют на внутренние органы в качестве брюшного пресса, что способствует выведению мочи, кала, а также родовому акту. Сокращение мышц брюшного пресса способствует движению крови в венозной системе, осуществлению дыхательных движений. Мышцы живота участвуют в сгибании позвоночного столба вперед.

При слабости мышц живота может произойти не только опущение органов брюшной полости, но и образование грыж. При грыжах происходит выход внутренних органов — кишечника, желудка, большого сальника, почки из брюшной полости под кожу живота.

К мышцам брюшной стенки относятся прямая мышца живота, пирамидальная мышца, квадратная мышца поясницы и широкие мышцы живота — наружная и внутренняя косые и поперечная. По средней линии живота тянется плотный сухожильный тяж. Это белая линия. По бокам от белой линии располагается прямая мышца живота с продольным направлением волокон.

На спине расположены многочисленные мышцы вдоль позвоночного столба. Это глубокие мышцы спины. Они прикрепляются главным образом к отросткам позвонков. Эти мышцы участвуют в движениях позвоночного столба назад и в сторону. К поверхностным мышцам спины относятся трапециевидная мышца и широчайшая мышца спины. Они участвуют в движении верхних конечностей и грудной клетки.

Среди мышц головы различают жевательные мышцы и мимические. К жевательным мышцам относятся височная, жевательная, крыловидные. Сокращения этих мышц вызывают сложные жевательные движения нижней челюсти. Мимические мышцы одним, а иногда и двумя своими концами прикрепляются к коже лица. При сокращении они смещают кожу, вызывая соответствующую мимику, т. е. то или иное выражение лица. Круговые мышцы глаза и рта также относятся к числу мимических мышц.

Мышцы шеи запрокидывают голову, наклоняют ее и поворачивают. Лестничные мышцы поднимают ребра, участвуя во вдохе. Мышцы, прикрепленные к подъязычной кости, при сокращений изменяют положение языка и гортани при глотании и произнесении различных звуков. |

Пояс верхних конечностей соединяется с туловищем лишь в области грудино-ключичного сустава. Укреплен пояс верхних конечностей мышцами туловища (трапециевидная, малая грудная, ромбовидная, передняя зубчатая и мышца, поднимающая лопатку).

Мышцы пояса верхних конечностей приводят в движение верхнюю конечность в плечевом суставе. Среди них важнейшая — дельтовидная мышца. При сокращении эта мышца сгибает руку в плечевом суставе и отводит руку до горизонтального положения.

В области плеча спереди расположена группа мышц-сгибателей, сзади—разгибателей. Среди мышц передней группы — двуглавая мышца плеча, задней — трехглавая мышца плеча.

Мышцы предплечья на передней поверхности представлены сгибателями, на задней — разгибателями.

Среди мышц кисти — длинная ладонная мышца, сгибатели пальцев.

Мышцы, расположенные в области пояса нижних конечностей, приводят в движение ногу в тазобедренном суставе, а также позвоночный столб. В переднюю группу мыши- входит одна крупная мышца — подвздошно-поясничная. Среди задненаружной группы мышц тазового пояса — большая, средняя и малая ягодичные мышцы.

Ноги имеют более массивный скелет, чем руки; их мускулатура обладает большой силой, но вместе с тем меньшим разнообразием и ограниченным размахом движений.

Статья на тему Мышечная система человека