РАБОТА И СИЛА МЫШЦ. МЫШЕЧНЫЙ ТОНУС. УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЯМИ. УТОМЛЕНИЕ.

Работа мышц. В основе работы мышц лежит их способность к со­кращению. Сокращаясь, мышца укорачивается, в результате чего про­исходит сближение точек начала и прикрепления мышцы. Сокращение мышц вызывает движения в суставах, изменение положения частей те­ла или, наоборот, закрепление их. Действуя с определенной силой на кости скелета, мышца изменяет по­ложение костных рычагов, совершает механическую работу, которая может быть динамической или статической.

Рис. 31. Схема действия мышц на костные рычаги:

I – рычаг равновесия, II – рычаг силы, III – рычаг скорости; А – точка опоры, 5 – точка приложения силы, В – точка сопротивления

При динамической работе костные рычаги, а вместе с ними и другие части тела перемещаются в прост­ранстве, изменяется их взаиморасположение. При статической работе тело и его части находятся в состоянии покоя. Мышцы при статической работе хотя и напряжены, но их длина не изменяется, они не укорачиваются. Такое сокращение мышц без изменения их длины называют изометрическим сокращением.

Кости скелета, соединенные суставами, при сокращении мышц действуют как рычаги. Выделяют рычаг первого рода и рычаг второго рода (рис. 31). У рычага первого рода точка приложения силы (мышечного сокращения) и точка сопротивления (тяжесть части тела, переносимый груз) находятся по разные стороны от точки опоры (оси сустава). При­мером может служить голова, кото­рая опирается на I шейный позво­нок – атлант (точка опоры). По одну сторону от атлантозатылочного сочленения действует сила тяжести лицевого черепа, по другую – сила действия затылочных мышц, при­крепляющихся к затылочной кости. Равновесие головы может быть при условии, если вращающий момент прилагаемой силы затылочных мышц (произведение силы, действующей на затылочную кость, на длину плеча, равного расстоянию от точки опоры до точки приложения силы) будет равен вращающему моменту силы тя­жести передней части головы (про­изведение силы тяжести на длину плеча, равного расстоянию от точки опоры до точки приложения силы тяжести).

Рычаг второго рода, у которого и точка приложения мышечной силы, и точка силы тяжести расположены по одну сторону от точки опоры, бывает двух видов. У первого вида рычага второго рода плечо прило­жения мышечной силы (место при­крепления ахиллова сухожилия к пяточной кости) длиннее плеча при­ложения (действия) силы тяжести (голеностопный сустав). У второго вида рычага второго рода плечо приложения мышечной силы (место прикрепления двуглавой мышцы пле­ча к лучевой кости) короче пле­ча действия силы тяжести (кисти). Для преодоления силы тяжести необходимо приложить значитель­ную мышечную работу. В то же время имеется выигрыш в размахе движения и скорости перемещения предплечья и кисти.

Силу мышц определяют по вели­чине того груза, который мышца при своем максимальном сокращении может поднять на определенную вы­соту. Такую силу принято называть подъемной силой мышцы. Сила раз­ных мышц неодинакова. Она зави­сит от числа мышечных волокон от площади поперечного сечения этих волокон. Сравнивая равновеликие веретенообразную мышцу с продоль­ным направлением длинных мышеч­ных волокон и перистую мышцу с косым направлением большего числа коротких мышечных волокон, мы установим, что перистая мышца сильнее. Показателем силы мышцы служит ее физиологический поперечник – площадь поперечного сечет всех ее мышечных волокон (рис. 32). Величину (размеры) мышцы характеризует ее анатомический поперечник, – поперечное сечение мышцы наиболее широкой ее части.

Вращающая сила мышцы зависит не только от ее физиологического поперечника и подъемной силы, но и от угла прикрепления мышцы к костям. Чем больше угол,покоторым мышца прикрепляется к кости, тем большее действие она может оказать на эту кость. Для увеличения угла прикрепления мышц к костям служат блоки.

Рис. 32. Схема анатомическо­го и физиологического попе­речников мышц различной формы: 1 – лентовидная мышца, 2 – веретенообразная мышца, 3 – одноперистая мышца (сплошной линией обозначен анатомический поперечник мышц, прерывистой – фи­зиологический поперечник)

Мышечный тонус. В покое каждая мышца человека находится в состоя­нии постоянного непроизвольного сокращения – тонуса, который под­держивается рефлекторно за счет по­ступающих в мышцу нервных им­пульсов. Это небольшое напряжение мышц тела необходимо для поддер­жания их стартового состояния, со­противления растяжению, готовности

к действию. Длительное, судорожное сокращение мышцы, продолжающееся, несмотря на прекращение раздра­жения, называют контрактурой.

Управление движением. Способ­ность животных, в том числе и че­ловека, передвигаться и выполнять различные действия под контролем нервной системы – одна из важнейших особенностей, отличающих жи­вотных от растений. Сокращение мышечных волокон происходит под влиянием импульсов, приходящих из головного и спинного мозга по нерв­ным волокнам (отросткам двигательных нейронов). Сокращаясь, мышцы обеспечивают движение. При этом они никогда не работают изолиро­ванно, в одиночку. Выполнение лю­бого движения достигается согласо­ванным действием групп мышц, как сгибателей, так и разгибателей. На­пример, вертикальное положение те­ла человека обеспечивают до 150 мышц.

В зависимости от направления усилий, развиваемых мышцами, их принято делить на синергисты и анта­гонисты. Мышцы, которые действуют на сустав в одном направлении (на­пример, сгибают кисть), получили название мышц-синергистов, мышцы противоположного действия явля­ются мышцами-антагонистами. При каждом движении сокращаются не только мышцы, совершающие его, но и их антагонисты, противодейст­вующие тяге и тем самым при­дающие движению точность и плав­ность. В каждой группе мышц мож­но выделить главные мышцы, вы­полняющие это движение, и вспо­могательные, которые уточняют, «мо­делируют» это движение, придают ему индивидуальные особенности.

Скелетные мышцы человека спо­собны сокращаться, подчиняясь его воле. Такие движения называют произвольными. Движения этого типа отличаются от рефлекторных (не­произвольных движений), которые выполняются помимо воли человека, например, если человек, неосторож­но коснувшись раскаленной плиты, отдергивает руку, еще не успев осо­знанно почувствовать боль. При про­извольных движениях нервные им­пульсы к скелетным мышцам посту­пают из двигательных центров коры большого мозга. Непроизвольные движения управляются из соответ­ствующих центров ствола головного и спинного мозга.

Мышечные волокна сокращаются только по приказу двигательных ней­ронов. Двигательный нейрон и его длинный отросток – аксон вместе с мышечными волокнами, которые он контролирует, называют двигатель­ной единицей.

Двигательные нейроны ствола го­ловного мозга и передних рогов спин­ного мозга контролируются нейрона­ми двигательной зоны коры полу­шарий большого мозга.

Источником активации нейронов двигательной зоны коры полушарий большого мозга является зрительная, слуховая, кожная, мышечная инфор­мация, поступающая в кору от ор­ганов чувств. На основе ее двига­тельная зона коры формирует осоз­нанный двигательный акт.

Утомлением называют временное понижение работоспособности клет­ки, органа или организма в целом, наступающее в результате работы и исчезающее после отдыха. Разви­тие утомления в двигательном аппа­рате при длительной или напря­женной работе зависит от несколь­ких факторов. Прежде всего, утом­ление связано с процессами, разви­вающимися в нервной системе, в нервных центрах, участвующих в уп­равлении двигательной деятель­ностью.

Ряд причин развития утомления связан с процессами, происходящи­ми в самой мышце. Это накопление в ней продуктов обмена (молочной кислоты и др.), оказывающих угне­тающее действие на работоспособ­ность мышечных волокон, и умень­шение в них энергетических запасов (гликогена).

Скорость развития утомления при мышечной работе зависит от двух показателей – от физической на­грузки и от ритма работы, т. е. от частоты мышечных сокращений. При увеличении нагрузки или при уча­щении ритма мышечных сокращений утомление наступает быстрее. Мы­шечная работа достигает максималь­ного уровня при средних нагрузках и средних скоростях сокращения мышц.

Физическое утомление – нор­мальное физиологическое явление. После отдыха работоспособность не только восстанавливается, но и часто превышает исходный уровень. Ра­ботоспособность быстрее восста­навливается при активном отдыхе. чем при полном покое. Впервые оте­чественный ученый-физиолог И. М. Се­ченов в 1903 г. показал, что вос­становление работоспособности утом­ленной мышцы правой руки проис­ходит быстрее, если в период отдыха производить работу левой рукой. В отличие от простого покоя такой от­дых был назван И. М. Сеченовы» активным. Им были заложены ос­новы гигиены труда, имеющие зна­чение для рациональной организа­ции трудовых процессов.