Мышечный контроль движения



Скачать 408.49 Kb.
страница3/3
Дата14.08.2016
Размер408.49 Kb.
ТипГлава
1   2   3

Использование мышц

Мы изучали различные типы мышечных во­локон. Мы также выяснили, что при стимулиро­вании все волокна двигательной единицы действу­ют одновременно и различные типы волокон вов­лекаются в работу поэтапно, в зависимости от вида деятельности. Теперь мы можем вернуться на мак­роскопический уровень и направить наше вни­мание на то, как действуют мышцы, чтобы про­извести движение.

Более чем 215 пар скелетных мышц организма значительно отличаются друг от друга размером, формой и использованием. Каждое координиро­ванное движение выполняется посредством при­ложения мышечной силы. Его осуществляют

• агонисты, или первичные двигатели, — мыш­цы, главным образом отвечающие за выпол­нение движения;

• антагонисты — мышцы, противостоящие пер­вичным двигателям;

• синергисты — мышцы, помогающие первич­ным двигателям.

Как видно из рис. 2.12, плавное сгибание лок­тя осуществляется благодаря сокращению плече­вой и двуглавой мышц (агонистов), а также рас­слаблению трехглавой мышцы плеча (антагонис­тов). Плечелучевая мышца (синергист) помогает первым сгибать сустав.

Большую часть силы, необходимой для лю­бого выполнения движения, производят агонис­ты. Мышцы сокращаются на костях, к которым они прикреплены, притягивая их друг к другу. В этом им помогают синергисты, которые иног­да участвуют в "настройке" направления движе­ния. Антагонисты выполняют защитную роль. Рассмотрим, например, четырехглавую мышцу бедра (переднюю) и подколенное сухожилие (зад­нее) бедра. При значительном сокращении под­коленного сухожилия (агонисты), четырехглавые мышцы (антагонисты) также слегка сокращают­ся, противодействуя движению подколенного сухожилия. Это предотвращает чрезмерное рас­тяжение четырехглавых мышц вследствие значи­тельного сокращения подколенного сухожилия и обеспечивает более контролируемое движение бедра. Кроме того, это противостоящее действие между агонистами и антагонистами обеспечива­ет мышечный тонус.




Рис. 2.12. Действие мышц агонистов, антагонистов и синергистов во время сгибания руки в локте

Типы мышечного сокращения

Мышечное движение можно разделить на три типа сокращения: концентрическое, статическое и эксцентрическое. Эти три типа сокращения мышцы характерны для многих видов деятельно­сти, например, бега или прыжков, при выполне­нии плавного координированного движения. Рас­смотрим каждый тип отдельно.



Концентрическое сокращение. Основной тип активации мышцы — сокращение —является кон­центрическим (рис. 2.13, а). Этот вид сокраще­ния наиболее нам знаком. Чтобы понять, как сокращается мышца, вспомним о том, как скользят друг относительно друга актиновые и миозино-вые филаменты. Исходя из того, что при этом производится движение сустава, концентрические сокращения считаются динамическими.

Статическое сокращение. Мышцы также могут активироваться, не изменяя своей длины. Когда

это происходит, мышца производит силу, одна­ко ее длина остается статичной (не изменяется). Это называется статическим сокращением (рис. 2.13, б), поскольку угол сустава не изменяется. Другое название —изометрическое сокращение. Это происходит, например, когда вы пытаетесь поднять какой-то предмет, масса которого боль­ше величины силы, произведенной вашей мыш­цей, или когда вы удерживаете какой-то предмет, согнув руку в локте. В обоих случаях вы ощущае­те напряжение мышц, однако они не могут сдви­нуть тяжесть и поэтому не сокращаются. При этой активации мышцы поперечные мостики миозина образуются и выполняют повторные циклы, про­изводя силу, однако ввиду значительной внеш­ней силы актиновые филаменты не могут дви­гаться. Они остаются в своем обычном положе­нии, поэтому сокращение не происходит. При вовлечении достаточного числа двигательных еди­ниц, которые производят силу, достаточную для преодоления сопротивления, статическое сокра­щение может перейти в динамическое.



Эскцентрическое сокращение. Мышцы способ­ны производить силу в процессе удлинения. Это — эксцентрическое сокращение (рис. 2.13, в). Это также динамический процесс, поскольку проис­ходит движение сустава. Например, сокращение двуглавых мышц плеча, когда вы опускаете тяже­лый предмет, выпрямив руку в локте. В этом слу­чае актиновые филаменты еще больше удаляются от центра саркомера и растягивают его.

Образование силы

Мышечная сила отражает способность произ­водить физическую силу. Если вы можете отжать, лежа на скамье, массу 300 фунтов (более 136 кг), то ваши мышцы способны произвести силу, дос­таточную чтобы справиться с грузом такой же мас­сы. Даже без нагрузки (не пытаясь поднять массу) ваши мышцы должны производить силу, достаточ­ную чтобы двигать кости, к которым они прикреп­лены. Развитие мышечной силы зависит от

• количества активированных двигательных единиц;

• типа активированных двигательных единиц;

• размера мышцы;

• начальной длины мышцы в момент активации;

•угла сустава;




Рис. 2.13. При концентрическом сокращении мышцы актиновые филаменты подтягиваются друг к другу, тем самым увеличивается площадь их перекрытия с миозиновыми филаментами (а). При статическом мы­шечном сокращении происходит образование и осуще­ствляется повторный цикл миозиновых поперечных мо­стиков, однако ввиду значительной силы актиновые филаменты не двигаются (б). Во время эксцентричес­кого мышечного сокращения актиновые филаменты еще больше раздвигаются (в)

.
• скорости действия мышцы. Рассмотрим перечисленные компоненты. Двигательные единицы и размер мышцы. Мы уже

рассматривали двигательные единицы. Вспомним, что величина производимой силы зависит от ко­личества активированных двигательных единиц. Быстросокращающиеся двигательные единицы производят больше силы, чем медленносокраща-ющиеся, поскольку каждая БС двигательная еди­ница содержит больше мышечных волокон, чем МС двигательная единица. Подобно этому, чем больше мышца, тем больше волокон она содер­жит, и тем больше силы может произвести.

Длина мышцы. Для мышц и их соединитель­ных тканей (фасций и сухожилий) характерна эла­стичность. При растяжении эластичность прояв­ляется в накоплении энергии. Во время последу­ющей мышечной деятельности эта накопленная энергия освобождается, тем самым увеличивая силу.

Длина мышцы ограничена анатомическим рас­положением и ее прикреплением к кости. При­крепленная к скелету мышца в покое все же слег­ка напряжена вследствие небольшого растяжения. Если бы мышца избавилась от прикрепления, она расслабилась бы и ее длина стала бы чуть меньше.

Проводившиеся измерения показывают, что мышца может произвести максимальную силу, если она первоначально была растянута на дли­ну, на 20 % превышающую ее длину в покое. При таком растяжении мышцы сочетание накоплен­ной энергии и силы мышечного сокращения, ве­дущее к производству максимальной величины силы, оптимально.

Увеличение или уменьшение длины мышцы более или менее 20 % снижает производство силы. Например, если длина растянутой мышцы в два раза превышает ее длину в покое, производимая сила практически будет равна нулю. Ввиду растя­жения мышцы энергия в ней по-прежнему на­капливается. В действительности чем больше

мышца растягивается, тем больше энергии она накапливает.

Однако необходимо учитывать еще один фак­тор. Сила, производимая мышечными волокна­ми во время мышечного сокращения, зависит от количества поперечных мостиков, соприкасаю­щихся с актиновыми филаментами в любое дан­ное время. Чем больше их число, тем сильнее мы­шечное сокращение. При перерастяжении мышеч­ных волокон расстояние между актиновыми и миозиновыми филаментами еще больше увели­чивается. Уменьшение площади перекрывания этих филаментов сокращает количество попереч­ных мостиков, которые необходимы для образо­вания силы.

Угол сустава. Поскольку мышцы производят силу с помощью скелетных рычагов, чтобы выяс­нить процесс движения, необходимо понять фи­зическое расположение этих "мышечных блоков" и "рычагов костей". Рассмотрим двуглавую мышцу плеча. Сухожилие этой мышцы составляет всего 1/10 расстояния от локтевой опоры до массы, удерживаемой в руке. Поэтому чтобы удержать в руке объект массой 10 фунтов (4,5 кг), мышца должна приложить в 10 раз большую силу (100 фунтов или 45 кг).

Сила, производимая мышцей, сообщается ко­сти через мышечное прикрепление (сухожилие). Максимальное количество сообщаемой кости силы зависит от оптимального угла сустава. Угол сустава, в свою очередь, зависит от относитель­ного положения сухожильного прикрепления к кости, а также от величины перемещаемой мас­сы. В нашем примере лучшим углом для прило­жения силы в 100 фунтов (45 кг) является угол 100°. Большее или меньшее сгибание локтевого сустава приведет к изменению угла приложения силы, что уменьшит величину силы, сообщаемой кости. Изложенное иллюстрирует рис. 2.14.



Скорость сокращения. Способность произво­дить силу также зависит от скорости мышечного










Мышца

Ствол




Рис. 2.14. Каждый сустав имеет оптимальный угол приложения силы — УПС (а). Для двуглавой мышцы плеча, сокращающейся вдоль локтя, оптимальный угол составляет 100° (б). Уменьшение или (в) увеличение угла сустава приводит к изменению угла приложения силы и снижает величину силы, передаваемой мышцей кости

0,2 0.4 0,6 0,8 Укорачивание, м-с"'

Концентрическое

сокращение



0,8 0,6 0,4 Удлинение, м-с Эксцентрическое сокращение

Рис. 2.15. Взаимосвязь между длиной мышцы и величиной производимой силы. Данные Астранда и Родахля (1985)

сокращения. При концентрическом сокращении

производство максимальной силы прогрессивно снижается с увеличением скорости. Например, вы пытаетесь поднять очень тяжелый предмет. Обыч­но вы делаете это медленно, концентрируя силу, которую можете приложить. Если вы схватите его и попытаетесь быстро поднять, скорей всего вам это не удастся сделать, кроме того, вы можете нанести себе травму. Совсем другое характерно для эксцентрических сокращений. Быстрые экс­центрические сокращения позволяют приложить максимальную силу.

Эта взаимосвязь продемонстрирована на рис. 2.15. Поскольку единицы выражены в мет­рах в секунду, чем больше число, тем быстрее мы­шечное сокращение (движение со скоростью 0,8 м-с~1 осуществляется быстрее, чем сокраще­ние со скоростью 0,2 м за то же самое время).



В ОБЗОРЕ...

1. Мышцы, которые участвуют в осуществле­нии движения, можно разделить на

• агонисты (первичные двигатели);

• антагонисты (оппоненты);

• синергисты (помощники).

2. Существует три основных типа мышечного сокращения:

• концентрическое, при котором мышца со­кращается;

• статическое, при котором сокращение мыш­

цы не сопровождается изменением угла сус­тава;

• эксцентрическое, при котором мышца удли­няется.

3. Увеличение производства силы достигается за счет вовлечения в работу большего числа дви­гательных единиц.

4. Максимальное производство силы имеет место в том случае, если до начала действия мыш­ца подверглась растяжению на 20 %. При этом оптимально сочетаются количество накопленной энергии и число связанных актиномиозиновых по­перечных мостиков.

5. Каждый сустав имеет оптимальный угол, при котором мышцы, обеспечивающие движение су­става, производят максимальную величину силы. Угол зависит от относительного положения мы­шечных прикреплений к кости и нагрузки на мышцу.

6. На величину производимой силы влияет так­же скорость сокращения. При концентрическом сокращении максимальная сила развивается на основании более медленных сокращений. По мере приближения к нулевой скорости (статическое сокращение) увеличивается количество произво­димой силы. При концентрических сокращениях максимальное развитие силы обеспечивают бо­лее быстрые движения.



В данной главе мы рассмотрели компоненты скелетной мышцы. Изучили различия между ти­пами волокон, а также их влияние на физичес­кую деятельность. Выяснили, как мышцы произ­водят силу и движение, подтягивая кости. Теперь, когда мы знаем, как осуществляется движение, мы можем приступить к изучению того, как оно координируется. В следующей главе мы рассмот­рим контроль движения нервной системой.



Контрольные вопросы

1. Перечислите и определите компоненты мышеч­ного волокна.

2. Перечислите компоненты двигательной единицы.

3. Какую роль играет кальций в процессе мышеч­ного сокращения?

4. Расскажите о теории скольжения филаментов. Как сокращаются мышечные волокна?

5. Приведите основные характеристики медленно-и быстросокращающихся мышечных волокон.

6. Какова роль генетики в определении пропорций типов мышечных волокон и в возможности достичь успеха в избранных видах деятельности?

7. Опишите взаимосвязь между производством мы­шечной силы и вовлечением в работу медленно-и быстросокращающихся волокон.




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