ГЛАВА 5. ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА 5 страница

Сила и работа мышц. Сила мышц определяется количеством мышечных волокон, входящих в ее состав, и площадью физиологического поперечника, характеризующей совместно с анатомическим функциональное состояние мышцы.

Физиологический поперечник — это суммарная площадь поперечного сечения всех мышечных волокон, входящих в состав мышцы. Так как сила мышцы зависит от величины поперечного сечения мышечных волокон, то физиологический поперечник мышцы характеризует так называемую абсолютную мышечную силу. У разных мышц она различна: для икроножной вместе с камбаловидной она составляет 6,25 кг, для разгибателей шеи — 9,00 кг, жевательной — 10,00 кг, для двуглавой мышцы плеча — 11,4 кг, плечевой — 12,1 кг, трехглавой мышцы плеча — 16,8 кг.

Сила мышцы — это тот максимальный груз, который она может поднять, либо максимальное напряжение, которое она может развить в условиях изометрического сокращения.

Сила мышцы зависит от количества и расположения мышечных волокон. Например, длинная портняжная мышца имеет малое число параллельных волокон и способна развивать большое укорочение, но при малой силе, тогда как ягодичная мышца, имея большое число параллельных волокон, мало укорачивается, но с очень большой силой (до 700 кг). В икроножной мышце перистое расположение волокон увеличивает ее физиологический поперечник по сравнению с параллельной и веретенообразной формой мышц.

Сила мышц зависит также и от особенностей прикрепления их к костям. Кости вместе с прикрепляющимися к ним мышцами являются своеобразными рычагами, и мышца может развивать тем большую силу, чем дальше от точки опоры рычага и ближе к точке приложения силы тяжести она прикрепляется. В рычаге различают: точку опоры, точку сопротивления и точку приложения силы (Атл, рис. 80, с. 91). Плечо сопротивления — расстояние от точки опоры до точки сопротивления. Плечо приложения силы — расстояние от точки опоры до точки приложения силы.

Рычаги делятся на три типа: рычаг равновесия (у него точка опоры расположена между точками приложения силы), рычаг силы (в нем точка сопротивления лежит между точками опоры и приложения силы) и рычаг скорости (в этом случае точка приложения силы лежит между точкой опоры и точкой сопротивления). В организме человека имеются все три рода рычагов, так, например, атлантозатылочный сустав является рычагом равновесия; голеностопный сустав по своему механизму относится к рычагу силы, а локтевой сустав образован по принципу рычага скорости (Атл., рис. 80, с. 91).

Работа мышц. Концы мышцы прикреплены на костях, и точки ее начала и прикрепления при сокращении приближаются друг к другу, а сами мышцы при этом выполняют определенную работу. Поэтому тело человека или его части при сокращении соответствующих мышц изменяют свое положение, приходят в движение, преодолевают сопротивление силы тяжести. В других случаях при сокращении мышц тело удерживается в определенном положении без выполнения движения. Исходя из этого различают работу динамическую истатическую.

Динамическая работа осуществляется в изотоническом режиме; поочередно сокращаются различные группы мышц, что дает возможность человеку длительное время совершать работу. Статическая работа — это форма деятельности, при которой мышечные волокна развивают напряжение, но почти не укорачиваются, то есть работа совершается в изометрическом режиме. К статическим усилиям относятся стояние, держание головы в вертикальном положении, сидение и т.д. При некоторых упражнениях на кольцах, параллельных брусьях, при удержании поднятой штанги статическая работа требует одновременного сокращения почти всех мышечных волокон, поэтому она может быть непродолжительной из-за развивающегося утомления.

Величину работы мышцы (А) определяют в килограммометрах (кгм), то есть произведением величины поднятого груза (P) на высоту подъема (h)^ A = P × h. Под 1 кгм понимают поднятие 1 кг на 1 м.

Если, постепенно увеличивая груз, измерять высоту подъема при разных нагрузках и рассчитывать работу мышц, то окажется, что максимально полезную работу мышца совершает при средних нагрузках, а не при поднятии наибольшего груза. Величина работы мышцы зависит от ее длины: чем длиннее мышца, тем большую работу она производит.

Для каждого вида мышечной деятельности можно подобрать некоторый средний (оптимальный) режим нагрузки, при котором будет сохраняться наиболее продолжительная работоспособность мышцы.

Мышечная сила с возрастом изменяется. В дошкольном возрасте сила мышц незначительна. После 4—5 лет увеличивается сила отдельных мышечных групп. Школьники 7—11 лет имеют низкие показатели мышечной силы. Силовые упражнения и особенно статические нагрузки вызывают у них быстрое утомление. Дети этого возраста больше приспособлены к динамическим упражнениям. Однако младших школьников следует постепенно приучать к сохранению статических поз, вводя в комплекс физических упражнений и физкультминуток статические нагрузки.

Наиболее интенсивно мышечная сила увеличивается в подростковом возрасте. У мальчиков прирост силы отмечается в 13—14 лет; у девочек раньше — в 10—12 лет, что связано с более ранним наступлением у девочек полового созревания. В 13—14 лет появляются половые различия в мышечной силе. Показатели относительной силы мышц девочек значительно уступают соответствующим показателям мальчиков. В связи с этим девочкам-подросткам следует строго дозировать интенсивность и тяжесть упражнений. С 18 лет рост силы замедляется и к 25—26 годам заканчивается. Скорость восстановления мышечной силы у подростков и взрослых почти одинакова: у 14-летних — 97,5%, 16-летних — 98,9% и у взрослых — 98,9% от исходных величин.

Развитие силы разных мышечных групп происходит неравномерно. Сила мышц, осуществляющих разгибание туловища, достигает максимума в 16 лет. Максимум силы разгибателей и сгибателей верхних и нижних конечностей отмечается в 20-З0 лет. Неравномерность развития силы разных групп мышц следует учитывать при физическом и трудовом воспитании детей и подростков.

Развитие мышц. Скелетная мускулатура человека, так же как и у животных, развивается из среднего зародышевого листка — мезодермы (Атл., рис. 12, А, с. 37). Следует отметить ряд особенностей в развитии мышц туловища, головы и конечностей.

Мускулатура туловища развивается преимущественно из дорсального отдела мезодермы, который образует первичные сегменты тела — сомиты. Сомиты расположены по сторонам от осевых органов зародыша — нервной трубки и спинной струны. На 4-й неделе развития насчитывается около 40 пар сомитов: от 3 до 5 затылочных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 4—5 хвостовых. В дальнейшем каждый сомит подразделяется на 3 части: склеротом, дерматом и миотом; из последнего развиваются мышцы туловища.

В процессе развития вся масса миотома разделяется на участки цилиндрической формы, состоящие из мышечных волокон (Атл., рис. 79, с. 90). Из дорсальных частей миотомов развиваются глубокие мышцы спины, из вентральных частей — глубокие мышцы груди и мускулатура передней и боковых стенок живота.

На стадии разделения сомитов на части миотомы получают связь с нервной системой, причем каждый нерв следует за мышцей в процессе ее перемещений и изменений.

Мышцы головы (мимические, жевательные) и некоторые мышцы шеи развиваются за счет вентрального несегментированного отдела мезодермы в головном конце тела зародыша, получившие название висцеральной мускулатуры. Это жевательные мышцы и некоторые мышцы шеи (например, челюстно-подъязычная мышца). К этой группе относятся также и мимические мышцы. На основе закладки мускулатуры жаберных дуг развиваются трапециевидная и грудино-ключично-сосцевидная мышцы. В области головы имеются и такие мышцы, которые развиваются из миотомов головных сомитов. Это мышцы, обеспечивающие движения глазного яблока, которые иннервируются III, IV и VI парами черепных нервов. Из переместившихся затылочных миотомов образуются мышцы языка, иннервируемые подъязычным нервом.

Наиболее сложные процессы претерпевает мускулатура, соединяющая конечности с туловищем. В мезенхимном зачатке конечности закладываются мышцы, которые переселяются на туловище и прикрепляются к концам туловища. К таким мышцам относятся большая и малая грудные мышцы, широчайшая мышца спины и на нижней конечности — большая поясничная мышца.

Другие мышцы развиваются на основе жаберной мускулатуры и, переходят с туловища и черепа на конечности и прикрепляются к их костям. К ним относятся трапециевидная, грудино-ключично-сосцевидная, большая и малая ромбовидные, передняя зубчатая, лопаточно-подъязычная, подключичная мышцы, а также мышца, поднимающая лопатку. Те же мышцы, которые закладываются в пределах зачатков конечностей из мезенхимы и остаются в пределах конечностей, называются мышцами конечностей.