Физиологическое обоснование методов развития силовых способностей

Мышца состоит из мышечных волокон, соединительных, нервных и сосудистых элементов, которые обеспечивают ее главную функцию – сокращение. Они выполняют также рецепторную, обменную и терморегулирующую функции. Сократительной частью мышечного волокна являются длинные мышечные нити – миофибриллы, которые имеют поперечную очерченность. Последняя образована чередованием темных А-дисков и светлых I-дисков. Через середину I-дисков проходит Z-линия. Две соседние Z-линии ограничивают саркометр, структурно-функциональную единицу. В составе А-диска есть более светлый участок (H-зона), а в центре этот диск пересекает темная полоса – М-линия. Темный диск образован толстыми нитями белка миозина, а светлый I-диск – тонкими нитями белка актина. Механизм сокращения состоит в перемещении (перетягивании) тонкий нитей вдоль толстых к центру саркометра за счет поперечных актиномиозиновых мостиков.

Единственным источником энергии для мышечного сокращения служит аденозинтрифосфат (АТФ). Без участия АТФ поперечные мостики лишены энергии и атиновые миофиламенты не скользят вдоль миозиновых, т.е. сокращение не происходит. При расщеплении АТФ, происходящем при участии миозин-АТФ-азы, образуется аденозиндифосфат (АДФ), отщепляется фосфатная группа и выделяется около 10 ккал свободной энергии. Для того чтобы мышечные клетки (волокна) могли поддерживать сколько-нибудь длительное сокращение, необходимо постоянное восстановление АТФ с такой же скоростью, с какой он расщепляется. Энергия для восстановления АТФ образуется за счет питательных веществ – углеводов, жиров, белков. Ресинтез АТФ в мышце может происходить двумя основными путями – анаэробным (без участия кислорода) и аэробным (с участием кислорода). Для образования и использования АТФ в качестве непосредственного источника энергии в сокращающейся мышце могут действовать три химические (энергетические) системы: фосфагенная или АТФ-креатинфосфатная система; лактацидная или гликолитическая; кислородная или окислительная.

Степень участия трех систем в энергообеспечении зависит от силы и продолжительности мышечных сокращений, т.е. от мощности и длительности работы, а также от условий работы мышц, особенно от уровня их обеспечения кислородом. Первые две системы работают по анаэробному пути, третья – по аэробному. В связи с морфофункциональными свойствами самих мышц различают медленные ибыстрые мышечные волокна. Медленные лучше приспособлены к обеспечению относительно небольших по силе и длительности сокращений, и характерны для продолжительной работы на выносливость, а быстрые – к обеспечению быстрых и кратковременных сокращений. Медленные и быстрые мышечные волокна различаются между собой по преимущественному способу энергопродукции: медленные используют главным образом аэробный окислительный путь ресинтеза АТФ, быстрые – анаэробный. При нагрузке низкой интенсивности в работу вовлекаются преимущественно медленные волокна, по мере возрастания – быстрые. При этом снижается утилизация свободных жирных кислот, происходящая с участием аэробных механизмов, и возрастает утилизация углеводов, которые могут метаболизироваться путем анаэробного гликолиза. Скелетная мускулатура состоит из 50% медленных и 50% быстрых волокон. Однако их соотношение колеблется и генетически детерминировано.

Мышечные волокна также подразделяют на фазовые, отвечающие за быструю и мощную работу, и тонические, работающие на удержание позы (Bienfait, 1997). Например, бицепс, выполняющий сгибание и супинацию предплечья, является фазовой мышцей. Локтевая мышца, проходящая через локоть, также помогает сгибанию локтя, но основная ее функция – тоническая: при положении расслабленной руки внизу локоть остается слегка согнутым.

Сокращение скелетных мышц возникает как ответ на нервные импульсы, идущие от специальных клеток – мотонейронов. Непосредственное управление скелетными мышцами, за исключением мышц лица, выполняется мотонейронами спинного мозга, среди которых различают крупные клетки – альфа-мотонейроны и мелкие – гамма-мотонейроны. От альфа-мотонейронов отходят толстые быстропроводящие волокна; импульсы от них ведут к сокращению скелетных мышечных волокон. Тонкие волокна гамма-мотонейронов не вызывают сокращения мышц. Они направляются к проприорецепторам – мышечным веретенам и информируют мозг о выполнении движений. Существуют также промежуточные нейроны, которые координируют деятельность мотонейронов в спинном мозге. Связь мотонейрона с мышцами осуществляется через аксоны.

Мотонейрон, его аксон и мышечные волокна, иннервируемые этим аксоном, составляют вместедвигательную единицу (ДЕ).
Способность человека дифференцировать интенсивность мышечного сокращения путем включения минимально необходимого количества двигательных единиц является одной из важнейших реакций адаптации мышц и в значительной мере обусловлено эффективностью внутримышечной координации.

Другим направлением адаптации мышц является улучшение межмышечной координации, связанное с совершенствованием деятельности мышц-агонистов:

• мышц-синергистов, способствующих выполнению движения;
• мышц-антагонистов, препятствующих выполнению движения.

Рациональная координация работы этих групп мышц не только обеспечивает высокую силу и скорость сокращения, но и обусловливает экономичность работы, так как устраняется излишняя напряженность мышц-антагонистов.

Высший контроль тонической и сократительной активности мышц осуществляет кора больших полушарий. С ее участием происходит выбор наиболее целесообразных для данного момента позы и структуры произвольных движений. Управление работой мышц на уровне центральной нервной системы происходит от двигательного центра головного мозга к спинному мозгу и через периферический нерв – к мышцам, например сгибателям предплечья.

На уровне спинного мозга происходит сложная координация деятельности множества скелетных мышц:

• вовлечение в синхронную активность мышц-синергистов;
• одновременное реципрокное торможение мышц-антагонистов;
• регуляция напряжения мышц;
• организация перекрестных и шаговых движений и др.