Меню Рубрики

Работа скелетной мышцы ее утомление

В организме мышцы никогда не бывают полностью расслаблены. Даже когда мышцы не работают, они находятся в некотором напряжении — тонусе, благодаря чему обеспечивают устойчивость тела и равновесие.

Работа мышц может быть измерена произведением массы поднятого груза на высоту его поднятия. Работа мышцы равна нулю, если она сокращается без груза. При увеличении массы груза работа возрастает до определенного уровня, а затем начинает снижаться. При своем сокращении мышца способна поднять большой груз, который во много раз превосходит массу самой мышцы. Сила мышцы измеряется максимальной массой груза, который она может поднять, и зависит от числа ее мышечных волокон и их толщины. Наибольшую работу по поднятию или переносу груза человек может совершить, если груз не очень тяжел и не слишком легок. Если груз очень большой и мышца не может его поднять, работа также становится равной нулю. Большое значение имеет ритм работы: и очень быстрая, и очень медленная работа быстро приводит к утомлению, в результате объем выполненной работы значительно снижается. При среднем для данной мышцы грузе и разном ритме его поднятия наибольшей окажется работа мышцы при среднем ритме сокращений. Влияние темпа и нагрузки мышц на их работоспособность установлено русским физиологом И. М. Сеченовым. Средние величины нагрузок и темпа неодинаковы для разных людей и зависят от их профессии.

Мышцы сокращаются в ответ на различные раздражения. В процессе мышечного сокращения участвуют АТФ, белки миофибрилл и ионы кальция. При раздражении мышцы ионы кальция устремляются внутрь мышечного волокна и активируют белок миозин. В результате этого АТФ расщепляется на АДФ и фосфорную кислоту и освобождается энергия, которая идет на сокращение мышцы. Тонкие нити миофибрилл втягиваются в промежутки между толстыми, что приводит к укорочению миофибрилл и сокращению мышцы. Энергия, необходимая для синтеза АТФ, освобождается в результате гликолиза — расщепления глюкозы до молочной кислоты и дальнейшего ее распада с участием кислорода до СО2 и Н2О. При тяжелой мышечной работе благодаря нервной регуляции усиливаются функции дыхания и кровообращения, в результате чего улучшается снабжение мышц кислородом и глюкозой.

При длительной работе возникает утомление, которое развивается тем быстрее, чем больше нагрузка на мышцы и чаще их сокращение. Снижение работоспособности мышц обусловлено двумя основными причинами. Первой является накопление в мышцах в связи с недостатком кислорода недоокисленных продуктов обмена (молочной кислоты и др.). Они вызывают утомление нервных центров, управляющих работой мышц. Второй причиной является истощение в мышцах энергетических запасов (в первую очередь гликогена), так как при длительной интенсивной работе кровь не успевает снабжать мышцы питательными веществами. Когда мышца прекращает работу и находится в состоянии покоя, кровь выносит из нее продукты обмена, приносит кислород и питательные вещества, и работоспособность мышцы восстанавливается. В основе рациональной организации физического труда лежит правильная дозировка нагрузки и ритма работы.

Систематическая интенсивная работа мышц приводит к усилению кровоснабжения мышц и костей, к которым они прикрепляются. В результате увеличивается масса мышечной ткани, что влечет за собой усиленный рост кости. Слабые мышцы плохо поддерживают туловище в нужном положении, появляются сутулость, искривление позвоночника, которые нарушают нормальную деятельность сердечно-сосудистой системы, органов дыхания и пищеварения. При хорошем развитии мышц прочнее становится скелет и крепче здоровье. Для предупреждения развития плоскостопия (уплощение свода стопы) в период роста организма нельзя носить тесную обувь, а также длительно носить обувь на высоком каблуке. Высокие каблуки способствуют развитию патологических отклонений в строении стопы и функции нижней конечности, так как центр тяжести переносится на более слабую переднюю часть стопы. В этих условиях расслабляются связки стопы и передние мышцы голени, возможны растяжения и разрывы связок, вывихи. При плоскостопии у людей во время ходьбы и при длительном стоянии возникает боль в своде стопы. Таким образом, физические упражнения и соблюдение гигиенических требований к ношению обуви способствуют правильному формированию скелета и помогают сохранить здоровье.

источник

Утомлением называется временное понижение или прекращение работы клетки, ор­гана или целого организма в резуль­тате их деятельности. При утомле­нии понижаются функциональные свойства мышцы: возбудимость, ла­бильность и сократимость. Высота сокращения мышцы при развитии утомления постепенно убывает. Оди­ночное сокращение мышцы стано­вится пологим и затянутым во вре­мени в основном за счет удлинения периода расслабления.

Скелетные мышцы утомляются раньше гладких. В скелетных мышцах сначала утомляются белые во­локна, а потом красные.

Для объяснения утомления И. Шифф предложил «теорию истоще­ния. Согласно этой теории причиной утомления служит исчезновение в мышце энергетических веществ, в частности гликогена. Однако дета­льное изучение этого вопроса пока­зало, что содержание гликогена в утомленных до предела мышцах еще довольно значительно.

Теория отравления Е. Пфлюгера объясняет утомление накоплением большого количества молочной и фосфорной кислот, а также других продуктов обмена, которые наруша­ют обмен веществ в работающем органе, и его деятельность прекращается. Так, фосфорная кислота связывает ионы кальция и тем самым снижает сокращение мышцы. Продукты обмена угнетают способность мембраны мышечного волокна генерировать потенциалы действия.

Это положение было подтверж­дено опытом. Изолированную мышцу помещали в сосуд с небольшим объемом раствора Рингера и раздра­жениями доводили до полного утом­ления. После смены раствора сокра­щения мышцы восстанавливались. Обе теории сформулированы на основании опытов, проводимых на изолированной скелетной мышце, и объясняют утомление односторонне и упрощенно. Отдельные реакции, сопутствующие развитию утомления, принимались за их причину. Дальнейшим изучением утомления в условиях целого организма установлено, что в утомленной мышце появляются продукты обмена вещества, уменьшается содержание гликогена. АТФ, креатинфосфата. Изменения наступают и в сократительных белках мышцы. Происходит связывание или уменьшение сульфгидрильных групп актиномиозина, в результате чего нарушается действие АТФ. Нарушения химического состава мышцы, находящейся в организ­ме, выражены в меньшей степени, чем изолированной, благодаря транспортной функции крови.

В опытах на нервно-мышечном препарате Н. Е. Введенский установил, что если раздражать мышцу через нерв, то вскоре она перестанет сокращаться. При раздражении пос­ле того непосредственно мышцы со­кращения ее возобновятся. Учитывая открытую им практическую неутомляемость нерва, Н. Е, Введен­ский сделал вывод, что, прежде всего, утомляются синапсы в связи с их низкой лабильностью.

Быстрая утомляемость синапсов обусловлена следующими факторами. При длительном раздражении в нервных окончаниях уменьшается запас заготовленного медиатора, а синтез не поспевает за расходованием. Поэтому выделяющиеся порции медиатора ацетилхолина на каждый импульс постепенно уменьшаются и соответственно снижаются до подпороговых величин постсинаптические потенциалы. Одновременно с этим накапливающиеся продукты обмена в мышце понижают чувствительность постсинаптической мем­браны к ацетилхолину, в результате чего уменьшается величина постсинаптического потенциала. Когда он понижается ниже некоторого крити­ческого уровня, в мышечном волокне не возникает потенциал действия. В организме в различных звеньях рефлекторной дуги утомление в пер­вую очередь наступает в нервных центрах, особенно в клетках коры больших полушарий. Афферентные центры утомляются быстрее эффе­рентных.

Функциональное состояние мышц в организме находится под влиянием центральной нервной системы, и пре­жде всего коры больших полушарий. Это влияние осуществляется различ­ными путями; через соматические нервы, вегетативную нервную систе­му и железы внутренней секреции. По двигательным нервам к мышце поступают нервные импульсы, вызы­вая сокращение, в процессе которого изменяются ее физико-химические свойства и функциональное состояние. Через нервы вегетативной нерв­ной системы происходит трофическое влияние на мышцы. Трофические им­пульсы, поступающие в мышцы по симпатическим нервам, усиливают процессы обмена веществ и повыша­ют работоспособность мышцы. На­пример, сокращения утомленной мышцы усиливаются, если раздражать идущий к ней симпатический нерв. Такое же действие оказывает и адре­налин.

Состояние самой центральной нервной системы в значительной степени обусловлено влиянием процес­сов, происходящих в мышцах. От рецепторов мышечных волокон по аф­ферентным нервам в центры идут им­пульсы, влияющие на их функцио­нальное состояние и рефлекторно на деятельность мышц. В мышцах в со­стоянии покоя ин при сокращении об­разуются различные продукты обме­на веществ, которые играют опреде­ленную физиологическую роль. Эти продукты, циркулируя в крови, в за­висимости от их концентраций могут влиять по-разному: при малой кон­центрации стимулируют, а при боль­шой угнетают деятельность центра­льной нервной системы.

Несмотря на то что имеется очень много исследований о локализации утомления и тех изменениях в орга­низме, которые сопутствуют ему, до сих пор нет единой теории о сущно­сти процесса утомления.

Наступление утомления мышц можно задержать с помощью трени­ровки. Она развивает и совершен­ствует функциональные возможно­сти всех систем организма: нервной, дыхания, кровообращения, выделе­ния и т. д. При тренировке увеличи­вается объем мышц в результате ро­ста и утолщения мышечных волокон, возрастает мышечная выносливость. В мышце повышается содержание гликогена, АТФ и креатинфосфата, ускоряется течение процессов рас­пада и восстановления веществ, участвующих в обмене. В результате тренировки коэффициент использо­вания кислорода при работе мышц повышается, усиливаются восстано­вительные процессы вследствие ак­тивизации всех ферментативных си­стем, уменьшается расход энергии. При тренировке совершенствуется регуляторная функция центральной нервной системы, и в первую очередь функция коры больших полушарий. Образуется динамический стереотип, и двигательные акты автоматизиру­ются, устанавливается точная коор­динация между движениями живот­ного и деятельностью всех систем ор­ганизма.

источник

Химизм мышечного сокращения

Теория мышечного сокращения

Сокращение — это изменение механического состояния миофибриллярного аппарата мышечных волокон под влиянием нервных импульсов.

Современная теория мышечного сокращения получила название теории скользящих нитей. Согласно этой теории “скольжения” в основе сокращения лежит взаимодействие между актиновыми и миозиновыми нитями миофибрилл вследствие образования поперечных мостиков между ними.

Во время скольжения сами актиновые и миозиновые нити не укорачиваются, но длина саркомера изменяется. В расслабленной, а тем более растянутой мышце активные нити располагаются дальше от центра саркомера, и длина саркомера больше. При изотоническом сокращении мышцы актиновые нити скользят по направлению к центру саркомера вдоль миозиновых нитей. Суммарное укорочение всех саркомеров вызывает укорочение миофибрилл, и мышца сокращается.

Непосредственным прямым источником свободной химической энергии для сокращения мышц является АТФ, которая подвергается гидролитическому расщеплению до АДФ и неорганического фосфата во время сокращения мышцы. Ресинтез АТФ происходит в результате расщепления креатинфосфата на креатин и фосфорную кислоту. Креатинфосфата в мышцах содержится больше, чем АТФ (около 30 ммоль/л). При интенсивной мышечной работе запасы креатинфосфата так же быстро истощаются, и в этих условиях ресинтез АТФ может осуществляться только за счет реакции гликолиза и тканевого дыхания.

При интенсивной мышечной нагрузке большой расход АТФ не покрывается доставкой обычных субстратов и кислорода кровью. В этих условиях энергетическим субстратом становится резервный полисахарид мышц — гликоген.

В аэробных условиях часть молочной кислоты окисляется в цикле Кребса до СО2 и Н2О при одновременном образовании АТФ. Большая же часть молочной кислоты в процессе гликогенеза снова превращается в гликоген.

Когда органы дыхания и кровообращения не могут полностью обеспечить мышцы необходимым количеством кислорода, возникает кислородная задолженность.

Теплообразование при мышечной работе

При мышечном сокращении выделяется энергия. 30 % — механическая и 70 % — тепловая (из них 40 % образуется при сокращении мышц, а 60 % — при расслаблении).

Основными показателями, характеризующими деятельность мышц, являются их сила и работоспособность.

Сила мышц. Сила — мера механического воздействия на мышцу со стороны других тел, которая выражается в ньютонах или кг-силах. При изотоническом сокращении в эксперименте сила определяется массой максимального груза, который мышца может поднять (динамическая сила), при изометрическом — максимальным напряжением, которое она может развить (статическая сила).

Изометрически сокращающаяся мышца развивает максимально возможное для нее напряжение в результате активации всех мышечных волокон. Такое напряжение мышцы называют максимальной силой. Максимальная сила мышцы зависит от числа мышечных волокон, составляющих мышцу, и их толщины. Они формируют анатомический поперечник мышцы, который определяется как площадь поперечного разреза мышцы, проведенного перпендикулярно ее длине. Отношение максимальной силы мышцы к ее анатомическому поперечнику называется относительной силой мышцы, измеряемой в кг/см 2 .

Сравнительным показателем силы разных мышц является абсолютная мышечная сила — отношение максимальной силы мышцы к ее физиологическому поперечнику, т.е. максимальный груз, который поднимает мышца, деленный на суммарную площадь всех мышечных волокон.

При изометрическом и изотоническом сокращении мышца совершает работу.

Оценивая деятельность мышц, обычно учитывают только производимую ими внешнюю работу.

Работа мышцы, при которой происходит перемещение груза и костей в суставах называется динамической.

Работа (W) может быть определена как произведение массы груза (Р) на высоту подъема (h)

Установлено, что величина работы зависит от величины нагрузки. Зависимость работы от величины нагрузки выражается законом средних нагрузок: наибольшая работа производится мышцей при умеренных (средних) нагрузках.

Максимальная работа мышцами выполняется и при среднем ритме сокращения (закон средних скоростей).

Утомление мышц. Утомление — временное снижение или потеря работоспособности отдельной клетки, ткани, органа или организма в целом, наступающее после нагрузок (деятельности). Утомление мышц происходит при их длительном сокращении (работе) и имеет определенное биологическое значение, сигнализируя об истощении (частичном) энергетических ресурсов.

Читайте также:  Что такое утомление и способы снятия утомления

При утомлении понижаются функциональные свойства мышцы: возбудимость, лабильность и сократимость.

Дата добавления: 2015-05-26 ; Просмотров: 3315 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

источник

Механизм мышечного сокращения и расслабления.

Возникновение потенциала действие.

Проведение возбуждения вдоль клеточной мембраны до Z мембраны, а далее вглубь волокна по трубочкам саркоплазматического ретикулума.

Диффузия Са к протофибриллам.

Взаимодействие Са с тропонином.

Конформационное изменение комплекса тропомиозин-тропонин.

Освобождение активных центров актина.

Присоединение актина к миозину.

В присутствии белка актомиозина распад АТФ с освобождением энергии.

Скольжение нитей актина относительно миозина.

Активация кальциевого насоса.

Понижение концентрации свободных ионов Са в саркоплазме.

Разрушение актин-миозиновых комплексов.

Обратное скольжение нитей актина относительно миозина.

Увеличение (восстановление) миофибриллы.

Работа и сила мышц. Величина сокращения (степень укорочения) мышцы при данной силе раздражения зависит как от ее морфологических свойств, так и от физиологического состояния. Длинные мышцы сокращаются на большую величину, чем короткие. Умеренное растяжение мышцы увеличивает ее сократительный эффект, при сильном растяжении сокращенные мышцы расслабляются. Если в результате длительной работы развивается утомление мышцы, то величина ее сокращения падает.

Для измерения силы мышцы определяют либо тот максимальный груз, который она в состоянии поднять, либо максимальное напряжение, которое она может развить в условиях изометрического сокращения. Эта сила может быть очень велика. Так, установлено, что собака мышцами челюсти может поднять груз, превышающий вес ее тела в 8,3 раза. Одиночное мышечное волокно может развивать напряжение, достигающее 100-200 мг. Учитывая, что общее число мышечных волокон в теле человека равно приблизительно 15-30 млн., они могли бы развить напряжение в 20-30 тонн, если бы все они одновременно тянули в одну сторону.

Сила мышц при прочих равных условиях зависит от ее поперечного сечения. Чем больше сумма поперечных сечений всех ее волокон, тем больше тот груз, который она в состоянии поднять. При этом имеется ввиду т.н. физиологическое поперечное сечение, когда линия сечения идет перпендикулярно мышечным волокнам, а не мышце в целом. Сила мышц с косыми волокнами больше, чем с прямыми, так как физиологическое ее сечение больше при одинаковом геометрическом. Чтобы сравнить силу разных мышц, максимальный груз (абсолютная сила мышцы), который мышца в состоянии поднять, делят на площадь физиологического поперечного сечения (кг/см.кв.) Таким образом вычисляют удельную абсолютную силу мышцы. Для икроножной мышцы человека она равна 5,9 кг/см.кв., сгибателя плеча — 8,1 кг/см.кв., трехглавой мышцы плеча — 16,8 кг/см.кв.. Работа мышц измеряется произведением поднятого груза на величину укорочения мышцы. Между грузом, который поднимает мышца, и выполняемой ею работой существует следующая закономерность. Внешняя работа мышцы равна нулю, если мышца сокращается без нагрузки. По мере увеличения груза работа сначала увеличивается, а затем постепенно падает. Наибольшую работу мышца совершает при некоторых средних нагрузках. Поэтому зависимость работы и мощности от нагрузки получила название правила (закона) средних нагрузок.

Работа мышц, при которой происходит перемещение груза и движение костей в суставах, называется динамической. Работа мышцы, при которой мышечные волокна развивают напряжение, но почти не укорачиваются — статической. Пример — вис на шесте. Статическая работа более утомительна, чем динамическая.

Утомление мышцы. Утомлением называется временное понижение работоспособ-

ности клетки, органа или целого организма, наступающее в результате работы и исчезающее после отдыха.

Если длительно раздражать ритмическими электрическими стимулами изолированную мышцу, к которой подвешен небольшой груз, то амплитуда ее сокращений постепенно убывает, пока не сойдет до нуля. Регистрируется кривая утомления. Наряду с изменением амплитуды сокращений при утомлении нарастает латентный период сокращения, удлиняется период расслабления мышцы и увеличивается порог раздражения, т.е. понижается возбудимость. Все эти изменения возникают не сразу после начала работы, существует некоторый период, в течение которого наблюдается увеличение амплитуды сокращений и небольшое повышение возбудимости мышцы. При этом она становится легко растяжимой. В таких случаях говорят, что мышца «врабатывается», т.е. приспосабливается к работе в заданном ритме и силе раздражения. После периода врабатываемости наступает период устойчивой работоспособности. При дальнейшем длительном раздражении наступает утомление мышечных волокон.

Понижение работоспособности изолированной из организма мышцы при ее длительном раздражении обусловлено двумя основными причинами. Первой из них является то, что во время сокращений в мышце накапливаются продукты обмена веществ (фосфорная кислота, связывающая Са++, молочная кислота и др.), оказывающие угнетающее действие на работоспособность мышцы. Часть этих продуктов, а также ионы Са диффундируют из волокон наружу в околоклеточное пространство и оказывают угнетающее действие на способность возбудимой мембраны генерировать ПД. Так, если изолированную мышцу, помещенную в небольшой объем жидкости Рингера, довести до полного утомления, то достаточно только сменить омывающий ее раствор, чтобы восстановились сокращения мышцы.

Другой причиной развития утомления изолированной мышцы является постепенное истощение в ней энергетических запасов. При длительной работе резко уменьшается содержание в мышце гликогена, вследствие чего нарушаются процессы ресинтеза АТФ и КФ, необходимых для осуществления сокращения.

Следует оговорить, что в естественных условиях существования организма утомление двигательного аппарата при длительной работе развивается совершенно не так, как в эксперименте с изолированной мышцей. Обусловлено это не только тем, что в организме мышца непрерывно снабжается кровью, и, следовательно, получает с ней необходимые питательные вещества и освобождается от продуктов обмена. Главное отличие состоит в том, что в организме возбуждающие импульсы приходят к мышце с нерва. Нервно-мышечный синапс утомляется значительно раньше, чем мышечное волокно, в связи с быстрым истощением запасов наработанного медиатора. Это вызывает блокаду передачи возбуждений с нерва на мышцу, что предохраняет мышцу от истощения, вызываемого длительной работой. В целостном же организме еще раньше утомляются при работе нервные центры, (нервно-нервные контакты).

Роль нервной системы в утомлении целостного организма доказывается исследованиями утомления в гипнозе (гиря-корзина), установлением влияния на утомления «активного отдыха», роли симпатической нервной системы (феномен Орбели-Гинецинского) и др..

источник

Снижение мощности, наряду с другими параметрами, является наиболее значимым для изменения количественных параметров способности мышцы выполнять движение. Как показано на рис. 2.33, во время сокращения скелетной мышцы максимальная изометрическая сила непрерывно уменьшается (тонкая линия) от начала сокращения, что отражает процесс утомления мышцы. Мощность мышцы (толстая линия): после начала сокращения мышцы мощность первоначально возрастает, а затем уменьшается, если мышца не способна поддерживать заданную интенсивность работы.
Сила
сокращения Мощность

Рис. 2.33. Общие понятия утомления, истощения и прекращения возбуждения мышцы при изометрическом и динамическом сокращениях.

Максимальную изометрическую силу мышца имеет при нулевой скорости укорочения. При сокращении максимальная сила мышцы (тонкая линия) снижается в большей степени, чем скорость ее максимального укорочения, а максимальная мощность мышцы (толстая линия) снижается в большей степени, чем оба этих параметра. Во время периода сокращения максимальная изометрическая сила постепенно уменьшается от начала сокращения и динамика уменьшения силы отражает то, как мышца утомляется. Если мышца активируется, достигнув точки, ниже которой она не способна больше развивать силу, то ее возбуждение прекращается.
Человек прекращает физическую работу в результате утомления, как правило, еще до потери способности мышцы поддерживать сокращение. Прекращение физической работы может происходить также в результате дискомфортных или даже болевых ощущений, которые ассоциируются у человека с утомлением. Эти ощущения возникают у высокотренированных людей, когда утомление при чрезмерных нагрузках на мышцы является результатом неспособности метаболических и сократительных процессов поддерживать мышечное сокращение. У нетренированных людей при физической нагрузке развитие утомления не является результатом дефицита метаболических и сократительных процессов.
По механизму возникновения утомления различают центральный и периферический процессы. Центральное утомление представляет собой процессы, происходящие во время мышечной работы на различных уровнях нервной регуляции движения, однако среди причин утомления оно составляет не более 10 %. При этом показана относительная неутомляемость нервных волокон при проведении по ним потенциалов действия. Периферическое утомление обусловлено процессами, происходящими на уровне нервно-мышечного синапса t-системы мышечных клеток, и ему принадлежит основная роль в снижении силы, скорости укорочения и расслабления, а также работу и мощности сокращающихся мышц.
Снижение возбудимости сарколеммы является основной причиной в механизме периферического утомления. В области t-системы медленных и быстрых скелетных мышечных волокон локализованы Са2+-АТФаза и Na+/ Са2+-обменник, а также Na+/K+-ATOa3a, энергия которой используется для осуществления вторично активного транспорта ионов Са2+ через сарколемму. При мышечной работе в наибольшей степени снижается активность Na+/K+-Hacoca, что существенным образом уменьшает сократительные свойства мышечных волокон. Основными факторами, снижающими активность Na+/K+-Hacoca, являются изменение концентрационного градиента ионов Na+ и К+ по обе стороны мембраны мышечного волокна в области t-системы сарколеммы в результате генерации потенциалов действия на мембране. Так, во время мышечного сокращения увеличивается внеклеточная и уменьшается внутриклеточная концентрация ионов К+. Одновременно происходит снижение концентрации ионов Na+ на внешней поверхности мембраны мышечной клетки и повышение с внутренней стороны. Это приводит к деполяризации сарколеммы до величины мембранного потенциала, равной в среднем — 60 мВ. При величине мембранного потенциала миоцитов порядка — 60 мВ происходит снижение силы мышечного сокращения более чем на 20 %. Однако наиболее существенное уменьшение силы мышечного сокращения происходит, когда мембранный потенциал уменьшается до —60—55 мВ. При этой величине мембранного потенциала мышечные волокна утрачивают возбудимость и в мышечных клетках прекращается генерация потенциалов действия, а следовательно, человек не способен выполнять физическую работу.
Во время физической работы у человека в плазме крови повышается концентрация адреналина и норадреналина. Эти гормоны стимулируют работу Na+/K+-Hacoca, который эффективнее восстанавливает нормальную величину градиентов ионов К+ и Na+ в области t-системы сарколеммы и, таким образом, препятствует развитию утомления.
В развитии мышечного утомления у человека важное значение придается роли метаболизма как фактору, лимитирующему сокращение мышц при физической работе из-за истощения энергетических субстратов и накопления продуктов метаболизма. Однако при развитии мышечного утомления реально не обнаруживается недостатка АТФ. Так, в миоцитах даже при максимальном произвольном мышечном сокращении запасы АТФ не снижаются до нуля, как это имеет место у человека при мышечной контрактуре или непосредственно после смерти человека при трупном окоченении.

источник

Измерение жизненной емкости легких.

1. Группа мышц:

Мышцы, сокращаясь или напрягаясь, производят работу. Она может выражаться в перемещении тела или его частей. Такая работа совершается при поднятии тяжестей, ходьбе, беге. Это динамическая работа. При удерживании частей тела в определенном положении, удерживания груза, стоянии, сохранении позы совершается статическая работа. Одни и те же мышцы могут выполнять и динамическую, и статическую работу.

Работа мышц.

Сокращаясь, мышцы приводят в движение кости, действуя на них, как на рычаги. Кости начинают двигаться вокруг точки опоры под влиянием приложенной к ним силы.

Движение в любом суставе обеспечивается как минимум двумя мышцами, действующими в противоположных направлениях. Их называют мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели. Например, при сгибании руки двуглавая мышца плеча сокращается, а трехглавая мышца расслабляется. Это происходит потому, что возбуждение двуглавой мышцы через центральную нервную систему вызывает расслабление трехглавой мышцы.

Скелетные мышцы прикрепляются с двух сторон от сустава и при своем сокращении производят в нем движение. Обычно мышцы, осуществляющие сгибание, — флексторы — находятся спереди, а производящие разгибание — экстензоры — сзади от сустава. Только в коленном и голеностопном суставах передние мышцы, наоборот, производят разгибание, а задние — сгибание.

Причина их утомления:

Вызывается накоплением в них продуктов обмена (фосфорной, молочной кислот), понижающих возбудимость мембран мышечных клеток. Кроме того, происходит истощение энергетических запасов (гликогена, АТФ) и утомление нервных центров, управляющих работой мышц. После некоторого периода отдыха мышцы восстанавливают свою работоспособность. При выполнении статической работы мышцы утомляются быстрее, чем при динамической работе.

2.С целью оценки функционального состояния дыхательной системы производится измерение жизненной емкости легких с помощью специального прибора — спирографа.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — величина, равная объему воздуха, который пациент может выдохнуть после максимально глубокого вдоха. ЖЕЛ характеризует состояние аппарата внешнего дыхания, позволяет оценивать физическое развитие детей и подростков, диагностировать различные заболевания.

Процедура определения жизненной емкости легких называется спирография. Проведение манипуляции требует от медицинской сестры знаний об устройстве и принципах работы аппарата, а также навыков исследования пациентов.

Опорно-двигательная система: ее функции. Скелет, его отделы.

Заболевания желудочно-кишечного тракта и их предупреждение.

1. Скелет человека— совокупность костей человеческогоорганизма, пассивная часть опорно-двигательного аппарата. Служит опорой мягким тканям, точкой приложения мышц (система рычагов), вместилищем и защитой внутренних органов. Костная тканьскелета развивается из мезенхимы.

1.

Классификация заболеваний желудочно-кишечного тракта

Все заболевания пищеварительного тракта по природе происхождения делят на две большие группы:

По локализации патологического процесса выделяют болезни следующих органов:

· Кишечника (тонкого и толстого)

Кроме того заболевания ЖКТ бывают приобретенными и наследственными, острыми и хроническими.

Читайте также:  Предварительное утомление мышц бедра

Острые кишечные заболевания в основном имеют бактериально-инфекционную природу и развиваются на фоне отравлений, аллергических реакций или некоторых патологических состояний (вирусный гепатит, эзофагит).

Хронические воспалительные процессы, такие как гастрит, колит, холецистит, развиваются на фоне длительного нарушения режима питания, употребления некачественных и вредных продуктов. Причем такие хронические болезни редко протекают изолированно, в большинстве случаев в воспалительный процесс вовлекается весь пищеварительный тракт. Рассмотрим подробнее наиболее распространенные патологические состояния ЖКТ.

Физикальное обследование

1. Пальпация подразумевает прощупывание внутренних органов через брюшную полость. Метод основан на осязательных ощущениях и позволяет пальцами исследовать положение органов, их форму, консистенцию, подвижность и болезненность.

2. Аускультация – это прослушивание внутренних органов с помощью фонендоскопа или стетоскопа.

3. Перкуссия – метод, позволяющий с помощью постукивания на различных участках тела определить физическое состояние и топографию внутренних органов.

Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 920 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

источник

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.

1. Какую работу называют динамической, какую – статической. Приведите примеры.

Дата добавления: 2015-10-01 ; просмотров: 3286 | Нарушение авторских прав

источник

Основными показателями, характеризующими деятельность мышц, являются их сила и работоспособность.

Сила мышц. Сила — мера механического воздействия на мышцу со стороны других тел, которая выражается в ньютонах или кг-силах. При изотоническом сокращении в эксперименте сила определяется массой максимального груза, который мышца может поднять (динамическая сила), при изометрическом — максимальным напряжением, которое она может развить (статическая сила).

Одиночное мышечное волокно развивает напряжение в 100-200 кг-сил во время сокращения.

Степень укорочения мышцы при сокращении зависит от силы раздражителя, морфологических свойств и физиологического состояния. Длинные мышцы сокращаются на большую величину, чем короткие.

Незначительное растяжение мышцы, когда напрягаются упругие компоненты, является дополнительным раздражителем, увеличивает сокращение мышцы, а при сильном растяжении сила сокращения мышцы уменьшается.

Напряжение, которое могут развивать миофибриллы, определяется числом поперечных мостиков миозиновых нитей, взаимодействующих с нитями актина, так как мостики служат местом взаимодействия и развития усилия между двумя типами нитей. В состоянии покоя довольно значительная часть поперечных мостиков взаимодействует с актиновыми нитями. При сильном растяжении мышцы актиновые и миозиновые нити почти перестают перекрываться и между ними образуются незначительные поперечные связи.

Величина сокращения снижается также при утомлении мышцы.

Изометрически сокращающаяся мышца развивает максимально возможное для нее напряжение в результате активации всех мышечных волокон. Такое напряжение мышцы называют максимальной силой. Максимальная сила мышцы зависит от числа мышечных волокон, составляющих мышцу, и их толщины. Они формируют анатомический поперечник мышцы, который определяется как площадь поперечного разреза мышцы, проведенного перпендикулярно ее длине. Отношение максимальной силы мышцы к ее анатомическому поперечнику называется относительной силой мышцы, измеряемой в кг/см2.

Физиологический поперечник мышцы — длина поперечного разреза мышцы, перпендикулярного ходу ее волокон.

В мышцах с параллельным ходом волокон физиологический поперечник совпадает с анатомическим. У мышц с косыми волокнами он будет больше анатомического. Поэтому сила мышц с косыми волокнами всегда больше, чем мышц той же толщины, но с продольными волокнами. Большинство мышц домашних животных и особенно птиц с косыми волокнами перистого строения. Такие мышцы имеют больший физиологический поперечник и обладают большей силой (рис. 83 ).

Рис. 83. Анатомический (а-а) и физиологический (б-б) поперечники мышц с разным расположением волокон:

А — параллельноволокнистый тип; Б — одноперистый; В — двуперистый; Г — многоперистый.

Наиболее сильными являются многоперистые мышцы, затем идут одноперистые, двухперистые, полуперистые, веретенообразные и продольноволокнистые.

Много, -одно, -и двухперистые мышцы имеют большую силу и выносливость (мало утомляются), но ограниченную способность к укорачиванию, а остальные виды мышц хорошо укорачиваются, но быстро утомляются.

Сравнительным показателем силы разных мышц является абсолютная мышечная сила — отношение максимальной силы мышцы к ее физиологическому поперечнику, т.е. максимальный груз, который поднимает мышца, деленный на суммарную площадь всех мышечных волокон. Она определяется при тетаническом раздражении и при оптимальном исходном растяжении мышцы. У сельскохозяйственных животных абсолютная сила скелетных мышц колеблется от 5 до 15 кг-сил, в среднем 6-8 кг-сил на 1см2 площади физиологического поперечника. В процессе мышечной работы поперечник мышцы увеличивается и, следовательно, возрастает сила данной мышцы.

Работа мышц. При изометрическом и изотоническом сокращении мышца совершает работу.

Оценивая деятельность мышц, обычно учитывают только производимую ими внешнюю работу.

Работа мышцы, при которой происходит перемещение груза и костей в суставах называется динамической.

Работа (W) может быть определена как произведение массы груза (Р) на высоту подъема (h)

Установлено, что величина работы зависит от величины нагрузки. Зависимость работы от величины нагрузки выражается законом средних нагрузок: наибольшая работа производится мышцей при умеренных (средних) нагрузках.

Максимальная работа мышцами выполняется и при среднем ритме сокращения (закон средних скоростей).

Мощность мышцы определяется как величина работы в единицу времени. Она достигает максимума у всех типов мышц так же при средних нагрузках и при среднем ритме сокращения. Наибольшая мощность у быстрых мышц.

Утомление мышц. Утомление — временное снижение или потеря работоспособности отдельной клетки, ткани, органа или организма в целом, наступающее после нагрузок (деятельности). Утомление мышц происходит при их длительном сокращении (работе) и имеет определенное биологическое значение, сигнализируя о истощении (частичном) энергетических ресурсов.

Читайте также:  Признаками утомления у детей является

При утомлении понижаются функциональные свойства мышцы: возбудимость, лабильность и сократимость. Высота сокращения мышцы при развитии утомления постепенно снижается. Это снижение может дойти до полного исчезновения сокращений. Понижаясь, сокращения делаются все более растянутыми, особенно за счет удлинения периода расслабления: по окончании сокращения мышца долго не возвращается к первоначальной длине, находясь в состоянии контрактуры (крайне замедленное расслабление мышцы). Скелетные мышцы утомляются раньше гладких. В скелетных мышцах сначала утомляются белые волокна, а потом красные.

Из различных представлений о механизме утомления одной из наиболее ранних теорий, объясняющих утомление, была теория истощения, предложенная К. Шиффом. Согласно этой теории причиной утомления служит исчезновение в мышце энергетических веществ, в частности гликогена. Однако, детальное изучение показало, что в утомленных до предела мышцах содержание гликогена еще значительно. В дальнейшем Е. Пфлюгером была выдвинута теория засорения органа продуктами рабочего распада (теория отравления). Согласно этой теории, утомление объясняется накоплением большого количества молочной, фосфорной кислот и недостатком кислорода, а так же других продуктов обмена, которые нарушают обмен веществ в работающем органе и его деятельность прекращается.

Обе эти теории сформулированы на основании данных, полученных в экспериментах на изолированной скелетной мышце и объясняют утомление односторонне и упрощенно.

Дальнейшим изучением утомления в условиях целого организма установлено, что в утомленной мышце появляются продукты обмена веществ, уменьшается содержание гликогена, АТФ, креатинофосфата. Изменения наступают в сократительных белках мышцы. Происходит связывание или уменьшение сульфгидрильных групп актомиозина, в результате чего нарушается процесс синтеза и распада АТФ. Нарушения в химическом составе мышцы, находящейся в целостном организме, выражены в меньшей степени, чем в изолированной благодаря транспортной функции крови.

Исследованиями Н.Е. Введенского установлено, что утомление прежде всего развивается в нервно-мышечном синапсе в связи с низкой его лабильностью.

Быстрая утомляемость синапсов обусловлена несколькими факторами.

Во-первых, при длительном раздражении в нервных окончаниях уменьшается запас медиатора, а его синтез не поспевает за расходованием.

Во-вторых, накапливающиеся продукты обмена в мышце понижают чувствительность постсинаптической мембраны к ацетилхолину, в результате чего уменьшается величина постсинаптического потенциала. Когда он понижается до критического уровня, в мышечном волокне не возникает возбуждения.

И.М.Сеченов (1903)­, исследуя на сконструированном им эргографе для двух рук работоспособность мышц при поднятии груза, установил, что работоспособность утомленной правой руки восстанавливается полнее и быстрее после активного отдыха , т.е. отдыха сопровождаемого работой левой руки. Подобного же рода влияние на работоспособность утомленной руки оказывает сочетающееся с отдыхом раздражение индукционным током чувствительных (афферентных) нервных волокон кисти другой руки, а также работа ногами, связанная с подъемом тяжести, и вообще двигательная активность.

Таким образом, активный отдых, сопровождающийся умеренной работой других мышечных групп, оказывается более эффективным средством борьбы с утомлением двигательного аппарата, чем простой покой.

Причину наиболее эффективного восстановления работоспособности двигательного аппарата в условиях активного отдыха Сеченов с полным основанием связывал с действием на центральную нервную систему афферентных импульсов от мышечных, сухожильных рецепторов работающих мышц.

В организме в различных звеньях рефлекторной дуги утомление в первую очередь наступает в нервных центрах, особенно в клетках коры больших полушарий.

В настоящее время установлено, что функциональное состояние мышц находится под влиянием центральной нервной системы и прежде всего коры больших полушарий. Это влияние осуществляется через соматические нервы, вегетативную нервную систему и железы внутренней секреции.

По двигательным нервам к мышце поступают импульсы из спинного и головного мозга, вызывая ее возбуждение и сокращение, сопровождающиеся изменением физико-химических свойств и функционального состояния мышцы.

Импульсы, поступающие по симпатическим волокнам в мышцу, усиливают процессы обмена веществ, кровоснабжения и работоспособность мышцы. Такое же действие оказывают и медиаторы симпатической системы — адреналин и норадреналин.

Однако единой теории, объясняющей причины утомления, сущность утомления до настоящего времени нет, т.к. в естественных условиях утомление двигательного аппарата организма является многофакторным процессом.

Наступление утомления мышц можно задержать с помощью тренировки. Она развивает и совершенствует функциональные возможности всех систем организма: нервной, дыхательной, кровообращения, выделения и т.д.

При тренировке увеличивается объем мышц в результате роста и утолщения мышечных волокон возрастает мышечная выносливость. В мышце повышается содержание гликогена, АТФ и креатинфосфата, ускоряется течение процессов распада и восстановления веществ, участвующих в обмене. В результате тренировки коэффициент использования кислорода при работе мышц повышается, усиливаются восстановительные процессы вследствие активизации всех ферментативных систем, уменьшается расход энергии. При тренировке совершенствуется регуляторная функция центральной нервной системы, и в первую очередь, коры больших полушарий.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8271 — | 7231 — или читать все.

источник

Различают следующие режимы мышечного сокращения:

1. Изотонические сокращения. Длина мышцы уменьшается, а тонус не изменяется. В двигательных функциях организма не участвуют.

2. Изометрическое сокращения. Длина мышцы не изменяется, но тонус возрастает. Лежат в основе статической работы, например при поддержании позы тела.

3. Ауксотонические сокращения. Изменяются и длина, и тонус мышцы. С помощью их происходит передвижение тела и другие двигательные акты.

Максимальная сила мышц – это величина максимального напряжения, которое может развить мышца. Она зависит от строения мышцы, ее функционального состояния, исходной длины, а также пола, возраста, степени тренированности человека.

В зависимости от строения, выделяют мышцы с параллельными волокнами (например портняжная), веретенообразные (двуглавая мышца плеча), перистые (икроножная). У этих типов мышц различная площадь поперечного физиологического сечения – это сумма площадей поперечного сечения всех мышечных волокон, образующих мышцу. Наибольшая площадь поперечного физиологического сечения, а, следовательно, и сила, у перистых мышц. Наименьшая у мышц с параллельным расположением волокон.

При умеренном растяжение мышцы сила ее сокращения возрастает, но при перерастяжении уменьшается. При умеренном нагревании сила также увеличивается, а при охлаждении снижается. Сила мышц снижается при утомлении, нарушениях метаболизма и т.д. Максимальная сила различных мышечных групп определяется динамометрами (кистевым, становым и т.д.).

Для сравнения силы различных мышц определяют их удельную или абсолютную силу. Она равна максимальной силе, деленной на кв. см. площади поперечного сечения мышцы. Удельная сила икроножной мышцы человека составляет 62 кг/см 2 , трехглавой – 16,8 кг/см 2 , жевательных – 10 кг/см 2 .

Работу мышц делят на динамическую и статическую Динамическая выполняется при перемещении груза. При динамической работе изменяется длина мышцы и ее напряжение. Следовательно мышца работает в ауксотоническом режиме. При статической работе перемещения груза не происходит, т.е. мышца работает в изометрическом режиме.

Динамическая работа равна произведению веса груза на высоту его подъема или величину укорочения мышцы (А=М·h). Работа измеряется в кг·м, джоулях. Зависимость величины работы от нагрузки подчиняется закону средних нагрузок. При увеличении нагрузки работа мышц первоначально растет. При средних нагрузках она становится максимальной. Если увеличение нагрузки продолжается, то работа снижается. Такое же влияние на величину работы оказывает ее ритм. Максимальная работа мышцы осуществляется при среднем ритме. Особое значение в расчете величины рабочей нагрузки имеет определение мощности мышцы — это работа выполняемая в единицу времени (Р=А·Т). Единица измерения – ватт (Вт).

Утомление – это временное снижение работоспособности мышц в результате работы. Утомление изолированной мышцы можно вызвать ее ритмическим раздражением. В результате этого сила сокращений прогрессирующе уменьшается. Чем выше частота, сила раздражения и величина нагрузки, тем быстрее развивается утомление. При утомлении значительно изменяется кривая одиночного сокращения. Увеличивается продолжительность латентного периода, периода укорочения и особенно периода расслабления, но снижается амплитуда. Чем сильнее утомление мышцы, тем больше продолжительность этих периодов. В некоторых случаях полного расслабления не наступает. Развивается контрактура – это состояние длительного, непроизвольного сокращения мышцы.

Работа и утомление мышц исследуются с помощью эргографии. В прошлом веке, на основании опытов с изолированными мышцами, было предложено 3 теории мышечного утомления.

1. Теория Шиффа: утомление является следствием истощения энергетических запасов в мышце.

2. Теория Пфлюгера: утомление обусловлено накоплением в мышце продуктов обмена.

3. Теория Ферворна: утомление объясняется недостатком кислорода в мышце.

Действительно, эти факторы способствуют утомлению в экспериментах на изолированных мышцах. В них нарушается ресинтез АТФ, накапливается молочная и пировиноградная кислоты, недостаточно содержание кислорода. Однако в организме интенсивно работающие мышцы получают необходимый кислород, питательные вещества, освобождаются от метаболитов за счет усиления общего и регионального кровообращения. Поэтому были предложены другие теории утомления. В частности, определенную роль в утомлении принадлежит нервно-мышечным синапсам. Утомление в синапсе развивается из-за истощения запасов нейромедиатора. Однако главная роль, в утомлении двигательного аппарата принадлежит моторным центрам ЦНС. В прошлом веке И.М. Сеченов установил, что если наступает утомление мышц одной руки, то их работоспособность восстанавливается быстрее при работе другой рукой или ногами. Он считал, что это связано с переключением процессов возбуждения с одних двигательных центров на другие. Отдых с включением других мышечных групп он назвал активным.

В настоящее время установлено, что двигательное утомление связано с торможением соответствующих нервных центров, в результате метаболических процессов в нейронах, ухудшением синтеза нейромедиаторов, и угнетением синаптической передачи.

источник

При непрерывной стимуляции волокна скелетной мышцы развиваемое им напряжение со временем ослабевает, несмотря на продолжающееся поступление стимулов ( рис. 30.27). Уменьшение мышечного напряжения, вызванное предшествующей сократительной активностью, называется мышечным утомлением.

Другие признаки утомления — уменьшение скорости укорочения и расслабления. Момент начала утомления и скорость его развития зависят от типа мышечных волокон, а также от интенсивности и длительности мышечной работы.

Если после начала утомления мышца получит отдых, особенно активный, ее способность сокращаться при возобновлении стимулов может восстановиться ( рис. 30.27 ). Это связано с удалением молочной кислоты и возобновлением запасов энергии в мышце. Скорость восстановления определяется длительностью и интенсивностью предшествующей деятельности. Некоторые мышечные волокна при непрерывной стимуляции быстро утомляются, но после короткого отдыха так же быстро восстанавливаются. Утомлением такого типа (высокочастотное утомление) сопровождаются высокоинтенсивные непродолжительные упражнения, например, подъем тяжелого груза. И наоборот, так называемое низкочастотное утомление развивается относительно медленно при длительном не слишком интенсивном упражнении с циклическими периодами сокращения и расслабления (например, при беге на длинную дистанцию); после этого для полного восстановления мышцы требуется гораздо более длительный отдых, часто до 24 ч.

Можно было бы объяснить утомление расходованием донора энергии — АТФ. Однако обнаружено, что содержание АТФ в мышце после утомления не намного ниже, чем в состоянии покоя, и такое снижение недостаточно для нарушения рабочего цикла поперечных мостиков . Если бы мышца продолжала сокращаться без утомления, концентрация АТФ со временем могла упасть до критического уровня, когда поперечные мостики остаются устойчиво прикрепленными (ригидная конфигурация) и происходит повреждение мышечных волокон. Следовательно, мышечное утомление могло появиться как защитный механизм, который предотвращает наступление ригидности.

В развитии утомления скелетной мышцы играют роль многие факторы. При высокоинтенсивном кратковременном упражнении утомление возникает прежде всего из-за того, что нарушается проведение потенциалов действия вдоль поперечных Т-трубочек в глубь мышечного волокна и Са2+ уже не высвобождается из саркоплазматического ретикулума . Такое нарушение проводимости обусловлено тем, что в малом объеме Т-трубочек после каждого очередного потенциала действия постепенно накапливаются ионы К+; вследствие этого мембрана Т-трубочек частично деполяризуется и, наконец, перестает проводить потенциалы действия. При отдыхе возбудимость мембраны быстро восстанавливается благодаря диффузии накопившихся ионов К+ из Т-трубочек.

Во время низкоинтенсивного длительного упражнения утомлению способствует ряд процессов, причем ни один из них нельзя признать главной его причиной. Один из очень важных факторов — накопление молочной кислоты . Поскольку от цитоплазматической концентрации ионов Н+ существенно зависит конформация (и, следовательно, активность) белковых молекул, повышение кислотности внутриклеточной среды влияет на структуру мышечных белков — актина , миозина , а также белков, задействованных в высвобождении Са2+. Чтобы состояние мышечного волокна восстановилось, нужен синтез новых белков вместо изменившихся при утомлении. И, наконец, еще один фактор — расходование мышечного гликогена ; уменьшение запаса этого важного для сокращения источника энергии коррелирует с началом утомления, хотя истощение АТФ и не является конечной причиной утомления.

Существует совершенно иной тип утомления: оно развивается не в мышце, а в определенных областях коры мозга, которые при этом перестают посылать возбуждающие сигналы к мотонейронам. Процесс носит название центрального (нервно-психического) утомления и может заставить человека прекратить физическую деятельность, даже если сами мышцы не утомлены. Успешное выступление спортсмена зависит не только от физического состояния соответствующих мышц, но и от воли к победе, т.е. от способности инициировать в ЦНС команды к мышцам, несмотря на возрастающее чувство усталости.

источник