Мышечный контроль движения


Рис. 2.10. МС и БС мышечные волокна. Пояснения в тексте Характеристики МС- и БС-волокон



Скачать 408.49 Kb.
страница2/3
Дата14.08.2016
Размер408.49 Kb.
ТипГлава
1   2   3

Рис. 2.10. МС и БС мышечные волокна. Пояснения в тексте

Характеристики МС- и БС-волокон

Итак, мы знаем, что существуют различные типы мышечных волокон. Теперь нам предстоит выяснить их значение. Какую роль они играют в мышечной деятельности? Чтобы ответить на этот вопрос, выясним сначала, чем отличаются типы волокон.



АТФаза. Название МС- и БС-волокон обус­ловлено различиями в скорости их действия, осу­ществляемого разными формами миозин-АТФа-зы. Вспомним, что миозин-АТФаза — фермент, расщепляющий АТФ для образования энергии, необходимой для выполнения сокращения или обеспечения расслабления. МС-волокна имеют медленную форму АТФазы, БС — быструю. В от­вет на нервную стимуляцию АТФ быстрее рас­щепляется в БС-, чем в МС-волокнах. Вследствие этого первые быстрее получают энергию для вы­полнения сокращения, чем вторые.

Система, используемая для классификации мы­шечных волокон, основана на наложении хими­ческого красителя на тонкий срез ткани, при этом окрашивается АТФаза волокон. Как видно из рис. 2.10, МС-, БСд- и БСд-волокна имеют разную ок­раску. Метод демонстрирует, что каждое мышеч­ное волокно имеет только один тип АТФазы, вме­сте с тем волокна могут включать смесь типов АТФаз. Для некоторых характерно преобладание МС-АТФазы, для других —БС-АТФазы. Их вне­шний вид в окрашенном препарате следует рас­сматривать как переходный, а не как абсолютно разные типы.

Табл. 2.1 обобщает характеристики различных типов мышечных волокон. В ней также приведе­ны альтернативные названия, используемые в других классификационных системах.

Саркоплазматический ретикулум. Для БС-воло­кон характерен более высокоразвитый СР. По­этому БС-волокна способны доставлять кальций в мышечные клетки при их активации. Считают, что именно эта способность обусловливает более высокую скорость действия БС-волокон.

Двигательные единицы. Вспомним, что двига­тельная единица — это отдельный мотонейрон и мышечные волокна, которые он иннервирует. Та­ким образом, нейрон определяет, являются ли во­локна медленно- или быстросокращающимися. Мотонейрон в МС двигательной единице имеет небольшое клеточное тело и иннервирует группу из 10 — 180 мышечных волокон. У мотонейрона в БС двигательной единице большое клеточное тело и больше аксонов, и он иннервирует от 300 до 800 мышечных волокон.

Отсюда следует, что каждый МС-мотонейрон в состоянии активировать значительно меньшее количество мышечных волокон, в противополож­ность БС-мотонейрону. При этом необходимо отметить, что сила, производимая отдельными МС- и БС-волокнами, по величине отличается незначительно [I].



Различие в величине производимой силы между медленно- и быстросокращающи­мися двигательными единицами обуслов­лено количеством мышечных волокон в двигательной единице, а не величиной силы, производимой каждым волокном



Таблица 2.1 Классификация типов мышечных волокон




Характеристика


Тип волокна


МС Тип1 МО


БС. Тип Па БОГ


бс( ТипПб БГ


Окислительная способность Высокая Умеренно высокая Низкая Гликолитическая способность Низкая Высокая Максимальная Скорость сокращения Медленная Быстрая Быстрая Сопротивление утомлению Высокое Среднее Низкое Сила двигательной единицы Низкая Высокая Высокая


Примечание. В данном тексте мы используем систему 1 классификации типов мышечных волокон. Довольно часто используются другие системы. Система 2 определяет МС-волокна как волокна типа 1, а БС — как волокна типа Па и Пб. Система 3 классифицирует типы волокон на основании скорости их сокращения и основного метода образования энергии. МС-волокна называются МО (медленные окислительные),БС а— БОГ (быстрые окислительные гликолитические), БСе — БГ (быстрые гликолитические).


Распределение типов волокон

Как уже отмечалось, содержание МС- и БС-волокон во всех мышцах тела не одинаково. Как правило, в мышцах рук и ног человека сходный состав волокон. Исследования показывают, что у людей с преобладанием МС-волокон в мышцах ног, как правило, большее количество этих же во­локон и в мышцах рук. Это же относится и к БС-волокнам. Вместе с тем существует ряд исключе­ний. Например, камбаловидная мышца, находя­щаяся глубже икроножной, у всех людей почти полностью состоит из МС-волокон.

Тип волокна и физическая нагрузка

Мы рассмотрели разные аспекты отличий МС-и БС-волокон. Исходя из этих различий, можно предположить, что данные типы волокон имеют также разные функции во время физической ак­тивности. Это действительно так.



МС-волокна. В принципе медленносокраща-ющимся мышечным волокнам присущ высокий уровень аэробной выносливости. Что значит это понятие? Аэробный означает "в присутствии кис­лорода", так как окисление — аэробный процесс. МС-волокна весьма эффективны с точки зрения производства АТФ на основе окисления углево­дов и жиров.

Вспомним, что АТФ необходима для образо­вания энергии, используемой при сокращении и расслаблении мышечного волокна. В процес­се окисления МС-волокна продолжают синте­зировать АТФ, что дает возможность волокнам оставаться активными. Способность поддержи­вать мышечную активность в течение длитель­ного периода назвывается мышечной выносли­востью, следовательно, МС-волокна обладают высокой аэробной выносливостью. Благодаря этому они более приспособлены к выполнению длительной работы невысокой интенсивности, например, марафонскому бегу или плаванию в открытом море.



БС-волокна. Быстросокращающиеся мышеч­ные волокна, наоборот, характеризуются относи­тельно низкой аэробной выносливостью. Они более приспособлены к анаэробной деятельности (без кислорода), чем МС-волокна. Это означает, что их АТФ образуется не путем окисления, а бла­годаря анаэробным реакциям, речь о которых пой­дет в главе 5.

БСд двигательные единицы производят зна­чительно большую силу, чем МС двигательные единицы, однако они легко устают ввиду огра­ниченной выносливости. Таким образом, БС -волокна используются главным образом при вы­полнении кратковременной работы высокой ин­тенсивности, требующей проявления выносли­вости, например, беге на 1 милю или плавании на 400 м.

Хотя значимость БСд-волокон еще не полнос­тью определена, очевидно, что они не так легко возбуждаются нервной системой. Ввиду этого, они очень редко используются во время обычной де­ятельности низкой интенсивности. Главным об­разом они используются во время "взрывных" ви­дов деятельности, таких, как бег на 100 м или плавание на 50 м. В табл. 2.2 обобщены характе­ристики различных типов волокон.

Определение типа волокна

Характеристики мышечных волокон, т.е. спо­собность медленно или быстро сокращаться, оп­ределяются в раннем возрасте, по-видимому, в первые 5 лет жизни. Исследования однояйцо-вых близнецов показали, что состав мышечных волокон определен генетически и незначитель­но изменяется от детского до среднего возрас­та. Эти исследования также показали, что у од-нояйцовых близнецов состав волокон практи­чески идентичен, тогда как профиль волокон у двуяйцовых близнецов отличается. Гены, кото­рые мы наследуем у наших родителей, опреде­ляют, какие мотонейроны иннервируют наши мышечные волокна. После установления иннер­вации наши мышечные волокна дифференци­руются (становятся специализированными) в зависимости от типа нейрона, который их сти­мулирует.

Таблица 2.2. Структурные и функциональные характеристики типов мышечных волокон



Характеристика


Тип волокна


МС


БС,


БС.


Количество волокон 10-180


300-800


300-800


на мотонейрон






Размер мотояейрона Небольшой


Большой


Большой


Скорость нервной Небольшая


Большая


Большая


проводимости






Скорость 50


110


110


сокращения, мс






Тип миозин-АТФазы Медленный


Быстрый


Быстрый


Развитие сарко- Низкое


Высокое


Высокое


плазматического






ретикулума






Сила двигательной Небольшая


Большая


Большая


единицы






Аэробная способность






окислительная Высокая


Средняя


Низкая


гликолитическая Низкая


Высокая


Высокая


Однако со временем состав мышечных воло­кон может измениться. По мере старения наши мышцы "теряют" БС-волокна, что ведет к отно­сительному увеличению процентного состава МС-волокон.

ВОВЛЕЧЕНИЕ (РЕКРУИТИРОВАНИЕ) МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН

Когда мотонейрон активирует мышечное во­локно, для возникновения реакции необходима минимальная величина стимулирования, называ­емая порогом. Если величина стимуляции ниже данного порога, мышечное сокращение не про­исходит. Если же она соответствует или превы­шает порог, мышечное волокно максимально со­кращается. Эта реакция реализуется по типу "все или ничего". Поскольку все мышечные волокна отдельной двигательной единицы подвергаются одинаковой нервной стимуляции, все они харак­теризуются максимальным сокращением в слу­чае превышения порога стимуляции. Таким об­разом, двигательной единице также присуща ре­акция типа "все или ничего".

Величина силы находится в прямой зависи­мости от количества активируемых мышечных волокон. Когда необходима небольшая сила, сти­мулируется лишь несколько волокон. Вспомним, что БС двигательные единицы содержат больше мышечных волокон, чем МС. Действие скелет­ной мышцы включает избирательное вовлечение МС или БС мышечных волокон в зависимости от потребностей той деятельности, которой пред­стоит заняться. В начале 70-х годов XX ст. Гол-лник и др. продемонстрировали, что это избира­тельное вовлечение определяется не скоростью действия, а уровнем силы, который необходим мышце [5, б].



В ОБЗОРЕ...

1. Большинство скелетных мышц содержат как МС-, так БС-волокна.

2. Различные типы волокон имеют разные АТФазы. АТФаза БС-волокон действует быстрее и более быстро поставляет энергию для мышеч­ного сокращения, чем АТФаза МС-волокон.

3. БС-волокна характеризуются более высоко­развитым саркоплазматическим ретикулумом, обеспечивающим доставку кальция, необходимо­го для мышечного сокращения.

4. Мотонейроны БС двигательных единиц крупнее и иннервируют больше волокон, чем мо­тонейроны МС двигательных единиц. Таким об­разом, БС двигательные единицы имеют больше сокращающихся волокон и могут производить больше силы, чем МС двигательные единицы.

5. Как правило, мышцы рук и ног человека имеют сходный состав волокон.

6. МС-волокна характеризуются высоким уров­нем аэробной выносливости и более приспособ­лены к выполнению длительной работы низкой интенсивности.

7. БС-волокна более приспособлены к анаэ­робной деятельности. БС -волокна используются при нагрузках "взрывного" типа. Функция БС,-волокон полностью не выяснена, однако извест­но, что они нелегко вовлекаются в деятельность.

На рис. 2.11 показана взаимосвязь между раз­витием силы и вовлечением в работу волокон БС , БСд и МС. Во время нагрузки небольшой интен­сивности, например, при ходьбе, мышечную силу производят в основном МС-волокна. При более высокой интенсивности нагрузки, например, беге трусцой, в производство силы включаются БС-волокна типа "а". Наконец, при выполнении ра­боты, требующей максимальной силы, например, беге на спринтерские дистанции, активируются волокна типа БСд.

Вместе с тем даже при максимальных усилиях нервная система не вовлекает в работу 100 % име­ющихся мышечных волокон. Несмотря на ваше желание произвести большую величину силы, ак­тивируется лишь их часть. Это предотвращает ваши мышцы и сухожилия от повреждения. Если бы вы смогли сократить все свои мышечные во­локна в один момент, произведенная сила, види­мо, разорвала бы мышцу или ее сухожилие.

При продолжительной (в течение несколь­ких часов) нагрузке вы должны работать в суб­максимальном темпе. Напряжение мышц при этом относительно небольшое. В результате не­рвная система вовлекает в работу именно те мы­шечные волокна, которые наиболее пригодны для деятельности, требующей выносливости:

МС- и некоторые БС-волокна типа "а". В про­цессе нагрузки в этих волокнах истощается за­пас основного "горючего" (гликогена) и нервной системе приходится вовлекать больше БС^-во-локон для поддержания мышечного напряже­ния. Наконец, когда запасы "горючего" в МС-и БС^-волокнах полностью истощатся, в работу включаются БСц-волокна, обеспечивая продол­жение упражнения.

Это объясняет, почему утомление во время марафона или бега на 26,2 мили происходит как бы поэтапно. Или почему требуется значитель­ное сознательное усилие для поддержания дан­ного темпа на финише. Результатом сознатель­ного усилия является активация мышечных во­локон, которые труднее вовлекаются в работу. Эта информация имеет большое практическое значе­ние для нашего понимания специфических по­требностей тренировочной и соревновательной де­ятельности. Более подробно данный вопрос ос­вещен в главах 4 и 7.

Небольшая Максимальная

— Средняя —-Мышечная сила

Рис. 2.11. Структура вовлечения в работу МС и БС мышечных волокон

В ОБЗОРЕ...

1. Двигательным единицам присуща реакция типа "все или ничего". Для вовлечения единицы в деятельность потенциал действия двигательно­го нерва должен соответствовать или превышать порог. Когда это происходит, все мышечные во­локна двигательной единицы сокращаются мак­симально. Если порог не достигается, волокна дан­ной единицы не активируются.

2. Чем больше активируется двигательных еди­ниц и, следовательно, мышечных волокон, тем больше производимая сила.

3. При малоинтенсивной деятельности боль­шую часть мышечной силы производят МС-во-локна. С увеличением сопротивления происходит вовлечение БС -волокон. Когда возникает потреб­ность в максимальной величине силы, активиру­ются БСц-волокна. Подобная структура вовлече­ния характерна для деятельности большой про­должительности.

ТИП ВОЛОКНА И СПОРТИВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

На основании изучения состава мышечных во­локон можно предположить, что спортсмены с высоким содержанием МС-волокон имеют пре­имущество в циклических видах спорта, требую­щих проявления выносливости, тогда как спорт­смены с высоким процентом БС-волокон более приспособлены к кратковременным и "взрывным" видам. Может ли процентное содержание различ­ных типов мышечных волокон определять успех в спорте?

Состав мышечных волокон спортсменов, за­нимающихся различными видами спорта, добив­шихся больших успехов, приведен в табл. 2.3.

Рассмотрим, например, бегунов. Как мы и предполагали, мышцы ног бегунов на длинные дистанции, для которых большое значение имеет выносливость, состоят преимущественно из МС-волокон. Исследования показывают, что у боль­шинства сильнейших бегунов и бегуний на длин­ные дистанции икроножные мышцы содержат более 90 % МС-волокон. Кроме того, хотя пло­щадь поперечного разреза мышечного волокна значительно отличается у сильнейших бегунов на длинные дистанции, МС-волокна в мышцах их ног охватывают площадь поперечного разреза на 22 % большую, чем БС-волокна.

У спринтеров, для которых главное — сила и скорость, — икроножные мышцы состоят пре­имущественно из БС-волокон. Хотя у пловцов, как правило, в мышцах больше МС-волокон (60 — 65 %), чем у нетренированных испытуе-




Таблица 2.3

Состав


и площадь

поперечного

сечения

МС- и БС-волокон



избранных

мышц


спортсменов (М)

и спортсменок (Ж)












Состав.%


Площадь поперечного












^ сечения, мкм


Спортсмен


Пол


Мышца
















МС


БС


МС


БС


Спринтеры (бегуны) М Икроножная 24


76 5,878


6,034


Ж " 27


73 3,752


3,930


Бегуны на длинные М Икроножная 79


21 8,342


6,485


дистанции Ж " 69


31 4,441


4,128


Велосипедисты М Латеральная широкая 57


43 6,333


6,116


Ж мышца бедра 51


49 5,487


5,216


Пловцы М Задняя дельтовидная 67


33





Тяжелоатлеты М Икроножная 44


56 5,060


8,910


М Дельтовидная 53


47 5,010


8,450


Троеборцы М Задняя дельтовидная 60


40


-


М Латеральная широкая 63


37





мышца бедра






М Икроножная 59


41


-


Гребцы на каноэ М Задняя дельтовидная 71


29 4,920


7,040


Толкатели ядра М Икроножная 38


62 6,367


6,441


Неспортсмены М Латеральная широкая 47


53 4,722


4,709


мышца бедра






Ж Икроножная 52


48 3,501


3,141


мых (45 — 55 %), различия в типе волокон меж­ду хорошими и сильнейшими пловцами не столь очевидны [2— 4].

Икроножные мышцы чемпионов мира по ма­рафону содержат 93 — 99 % МС-волокон, тогда как у сильнейших спринтеров мира в этих мышцах всего 25 % МС-волокон

Состав волокон в мышцах бегунов на длинные и короткие дистанции значительно отличается. Однако было бы неправильным считать, что лишь на основании доминирующего типа мышечного волокна можно легко "отобрать" чемпионов в беге на длинные и короткие дистанции. Успешное вы­ступление в этих дисциплинах, требующих прояв­ления выносливости, скорости и силы, зависит и от других факторов, например, функции сердеч­но-сосудистой системы и размера мышц. Следо­вательно, состав волокон сам по себе — не един­ственный индикатор спортивного успеха.



Каталог: content -> menu -> 835
835 -> Средства, способствующие повышению работоспособности, и мышечная деятельность т
menu -> Биоэнергетические процессы при мышечной деятелыюсти
menu -> Психологическая подготовка спортсменов. Инновационные технологии Словарь используемых терминов
menu -> Ю. Д. Железняк 120 уроков по волейболу
835 -> Наше тело- удивительно сложный меха­низм! Все его клетки и ткани поддерживают между собой связь и их деятельность четко ско­ординирована


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница