СКЕЛЕТНЫЕ МЫШЦЫ

В теле человека различают три вида мышечной ткани: скелетная (поперечнополосатая), гладкая и мышца сердца. Здесь будут разобраны скелетные мышцы, которые формируют мускулатуру опорно-двигательного аппарата, составляют стенки нашего тела и некоторых внутренних органов (пищевода, глотки, гортани). Если всю мышечную ткань принять за 100%, то на долю скелетных мышц приходится более половины (52%), гладкая мышечная ткань составляет 40%, сердечная мышца – 8%. Масса скелетных мышц с возрастом нарастает (до зрелого возраста), а у пожилых людей мышцы атрофируются, так как имеет место функциональная зависимость массы мышц от их функции. У взрослого человека скелетные мышцы составляют 40-45% от общей массы тела, у новорожденного – 20-24%, у стариков – 20-30%, а у спортсменов (особенно представителей скоростно-силовых видов спорта) – 50% и более. Степень развития мускулатуры зависит от особенностей конституции, пола, профессии и других факторов. У спортсменов степень развития мускулатуры определяется характером двигательной деятельности. Систематические физические нагрузки приводят к структурной перестройке мышц, увеличению их массы и объема. Этот процесс перестройки мышц под влиянием физической нагрузки называют функциональной (рабочей) гипертрофией. Физические упражнения, связанные с различными видами спорта, вызывают рабочую гипертрофию тех мышц, которые оказываются наиболее нагруженными. Правильно дозированные физические упражнения вызывают пропорциональное развитие мускулатуры всего тела. Активная деятельность мышечной системы оказывает влияние не только на мышцы, она приводит также к перестройке костной ткани и соединений костей, влияет на внешние формы человеческого организма и его внутреннюю структуру.

Вместе с костями мышцы составляют опорно-двигательный аппарат. Если кости его пассивная часть, то мышцы являются активной частью аппарата движения.

Функции и свойства скелетных мышц. Благодаря мышцам возможно все многообразие движений между звеньями скелета (туловищем, головой, конечностями), перемещение тела человека в пространстве (ходьба, бег, прыжки, вращения и т. п.), фиксация частей тела в определенных положениях, в частности сохранение вертикального положения тела.

С помощью мышц осуществляются механизмы дыхания, жевания, глотания, речи, мышцы влияют на положение и функцию внутренних органов, способствуют току крови и лимфы, участвуют в обмене веществ, в частности теплообмене. Кроме того, мышцы – один из важнейших анализаторов, воспринимающих положение тела человека в пространстве и взаиморасположение его частей.

Скелетная мышца обладает следующими свойствами:

1) возбудимостью – способностью отвечать на действие раздражителя;

2) сократимостью – способностью укорачиваться или развивать напряжение при возбуждении;

3) эластичностью – способностью развивать напряжение при растягивании;

4) тонусом – в естественных условиях скелетные мышцы постоянно находятся в состоянии некоторого сокращения, называемого мышечным тонусом, который имеет рефлекторное происхождение.

Роль нервной системы в регуляции деятельности мышц. Основным свойством мышечной ткани является сократимость. Сокращение и расслабление скелетных мышц подчиняется воле человека. Сокращение мышцы вызывается импульсом, идущим из центральной нервной системы, с которой каждая мышца связана нервами, содержащими чувствительные и двигательные нейроны. По чувствительным нейронам, являющимся проводниками “мышечного чувства”, передаются импульсы от рецепторов кожи, мышц, сухожилий, суставов в центральную нервную систему. По двигательным нейронам проводятся импульсы от спинного мозга к мышце, в результате чего мышца сокращается, т.е. сокращения мышц в организме совершаются рефлекторно. В то же время на двигательные нейроны спинного мозга влияют импульсы из головного мозга, в частности из коры больших полушарий. Это делает движения произвольными. Сокращаясь, мышцы приводят в движение части тела, обусловливают перемещение организма или поддержание определенной позы. К мышцам также подходят симпатические нервы, благодаря которым мышца в живом организме всегда находится в состоянии некоторого сокращения, называемого тонусом. При выполнении спортивных движений в кору головного мозга поступает поток импульсов о месте и степени напряжения тех или иных групп мышц. Возникающее при этом ощущение частей своего тела, так называемое “мышечно-суставное чувство”, является очень важным для спортсменов.

Мышцы тела следует рассматривать с точки зрения их функции, а также топографии групп, в которые они складываются.

Мышца как орган. Строение скелетной мышцы. Каждая мышца является отдельным органом, т.е. целостным образованием, имеющим свою определенную, присущую только ему форму, строение, функцию, развитие и положение в организме. В состав мышцы как органа входят поперечнополосатая мышечная ткань, составляющая ее основу, рыхлая и плотная соединительная ткань, сосуды, нервы. Однако преобладающей в ней является мышечная ткань, основное свойство которой – сократимость.

Рис. 69. Строение мышцы :

1- мышечное брюшко; 2,3-сухожильные концы;

4-поперечно полосатое мышечное волокно.

Каждая мышца имеет среднюю часть, способную сокращаться и называемую брюшком , и сухожильные концы (сухожилия), не обладающие сократимостью и служащие для прикрепления мышц (рис. 69).

Брюшко мышцы (рис. 69-71) содержит различной толщины пучки мышечных волокон. Мышечное волокно (рис. 70, 71) представляет собой пласт цитоплазмы, содержащий ядра и покрытый оболочкой.

Рис. 70. Строение мышечного волокна.

Наряду с обычными составляющими клетки в цитоплазме мышечных волокон содержатся миоглобин , обусловливающий цвет мышц (белые или красные) и органеллы специального значения – миофибриллы (рис. 70), составляющие сократительный аппарат мышечных волокон. Миофибриллы состоят из двух видов белков – актина и миозина. Реагируя на нервный сигнал, молекулы актина и миозина вступают в реакцию, вызывая сокращение миофибрилл, а, следовательно, и мышцы. Отдельные участки миофибрилл неодинаково преломляют свет: одни из них в двух направлениях – темные диски, другие только в одном – светлые диски. Такое чередование темных и светлых участков в мышечном волокне и обусловливает поперечную исчерченность, откуда мышца и получила название – поперечнополосатая . В зависимости от преобладания в мышце волокон с высоким или низким содержанием миоглобина (красный мышечный пигмент) различают мышцы красные и белые (соответственно). Белые мышцы обладают высокой сократительной скоростью и возможностью развивать большую силу. Красные волокна сокращаются медленно и отличаются хорошей выносливостью.

Рис. 71. Строение скелетной мышцы.

Каждое мышечное волокно окутано соединительнотканной оболочкой – эндомизием , содержащей сосуды и нервы. Группы мышечных волокон, объединяясь между собой, образуют мышечные пучки, окруженные уже более толстой соединительнотканной оболочкой, называемой перимизием . Снаружи брюшко мышцы одето еще более плотным и прочным покровом, который называется фасцией , образованной плотной соединительной тканью и имеющей довольно сложное строение (рис.71). Фасции делятся на поверхностные и глубокие. Поверхностные фасции лежат непосредственно под подкожным жировым слоем, образуя для него своеобразный футляр. Глубокие (собственные) фасции покрывают отдельные мышцы или группы мышц, а также образуют влагалища для сосудов и нервов. Благодаря наличию соединительнотканных прослоек между пучками мышечных волокон, мышца может сокращаться не только целиком, но и отдельной частью.

Все соединительнотканные образования мышцы с мышечного брюшка переходят на сухожильные концы (рис. 69, 71), которые состоят из плотной волокнистой соединительной ткани.

Сухожилия в организме человека формируются под влиянием величины мышечной силы и направления ее действия. Чем больше эта сила, тем сильнее разрастается сухожилие. Таким образом, у каждой мышцы характерное для нее (как по величине, так и по форме) сухожилие.

Сухожилия по цвету резко отличаются от мышц. Мышцы имеют красно-бурый цвет, а сухожилия белые, блестящие. Форма сухожилий мышц весьма разнообразна, но чаще встречаются сухожилия длинные узкие или плоские широкие (рис. 71, 72, 80). Плоские, широкие сухожилия носят названия апоневрозов (мышцы живота и др.), их, в основном, имеют мышцы, участвующие в образовании стенок брюшной полости. Сухожилия очень прочны и крепки. Например, пяточное сухожилие выдерживает нагрузку около 400 кг, а сухожилие четырехглавой мышцы бедра – 600 кг.

Сухожилия мышцы фиксируются или прикрепляются. В большинстве случаев они прикрепляются к костным звеньям скелета, подвижным по отношению друг к другу, иногда к фасциям (предплечья, голени), к коже (в области лица) или к органам (мышцы глазного яблока). Один конец сухожилия является началом мышцы и называется головкой , другой – местом прикрепления и называется хвостом . За начало мышцы обычно принимается ее проксимальный конец (проксимальная опора), расположенный ближе к срединной линии тела или к туловищу, за место прикрепления – дистальная часть (дистальная опора), расположенная дальше от указанных образований. Место начала мышцы считают неподвижной (фиксированной) точкой, место прикрепления мышцы подвижной точкой. При этом имеют в виду наиболее часто наблюдаемые движения, при которых дистальные звенья тела, находящиеся дальше от тела, более подвижны, чем проксимальные, лежащие ближе к нему. Но встречаются движения, при которых бывают закреплены дистальные звенья тела (например, при выполнении движений на спортивных снарядах), в этом случае проксимальные звенья приближаются к дистальным. Поэтому мышца может совершать работу или при проксимальной, или при дистальной опоре.

Мышцы, будучи органом активным, характеризуются интенсивным обменом веществ, хорошо снабжены кровеносными сосудами, которые доставляют кислород, питательные вещества, гормоны и уносят продукты мышечного обмена и углекислый газ. В каждую мышцу кровь поступает по артериям, протекает в органе по многочисленным капиллярам, а оттекает из мышцы по венам и лимфатическим сосудам. Ток крови через мышцу непрерывен. Однако количество крови и число капилляров, пропускающих ее, зависят от характера и интенсивности работы мышцы. В состоянии относительного покоя функционирует примерно 1 / 3 капилляров.

Классификация мышц. В основу классификации мышц положен функциональный принцип, так как величина, форма, направление мышечных волокон, положение мышцы зависят от выполняемой ею функции и совершаемой работы (табл. 4).

Таблица 4

Классификация мышц

1. В зависимости от места расположения мышц их подразделяют на соответствующие топографические группы : мышцы головы, шеи, спины, груди, живота, мышцы верхних и нижних конечностей.

2. По форме мышцы очень разнообразны: длинные, короткие и широкие, плоские и веретенообразные, ромбовидные, квадратные и т.п. Эти различия связаны с функциональным значением мышц (рис. 72).

Рис 72. Форма скелетных мышц:

а-веретенообразная, б-двуглавая, в-двубрюшная, г-лентовидная, д-двуперистая, е-одноперистая: 1-брюшко мышцы, 2-сухожилие, 3-промежуточное сухожилие, 4-сухожильные перемычки.

В длинных мышцах продольный размер превалирует над поперечным. Они имеют незначительную площадь прикрепления к костям, расположены в основном на конечностях и обеспечивают значительную амплитуду их движений (рис. 72а).

У коротких мышц продольный размер лишь немного больше поперечного. Они встречаются на тех участках тела, где размах движений невелик (например, между отдельными позвонками, между затылочной костью, атлантом и осевым позвонком).

Широкие мышцы находятся преимущественно в области туловища и поясов конечностей. Эти мышцы имеют пучки мышечных волокон, идущих в разных направлениях, сокращаются как целиком, так и своими отдельными частями; у них значительная площадь прикрепления к костям. В отличие от других мышц они обладают не только двигательной функцией, но также опорной и защитной. Так, мышцы живота помимо участия в движениях туловища, акте дыхания, при натуживании, укрепляют стенку живота, способствуя удержанию внутренних органов. Встречаются мышцы, имеющие индивидуальную форму, трапециевидная, квадратная мышца поясницы, пирамидальная.

Большинство мышц имеет одно брюшко и два сухожилия (головку и хвост, рис. 72а). Некоторые длинные мышцы имеют не одно, а два, три или четыре брюшка и соответствующее им количество сухожилий, начинающихся или заканчивающихся на различных костях. В одних случаях такие мышцы начинаются проксимальными сухожилиями (головками) от разных костных точек, а затем сливаются в одно брюшко, которое прикрепляется одним дистальным сухожилием – хвостом (рис. 72б). Например, двуглавая и трехглавая мышцы плеча, четырехглавая мышца бедра, икроножная мышца. В других случаях мышцы начинаются одним проксимальным сухожилием, а брюшко заканчивается несколькими дистальными сухожилиями, прикрепляющимися к разным костям (сгибатели и разгибатели пальцев кисти и стопы). Встречаются мышцы, где брюшко разделено одним промежуточным сухожилием (двубрюшная мышца шеи, рис. 72в) или несколькими сухожильными перемычками (прямая мышца живота, рис. 72г).

3. Существенное значение для работы мышц имеет направление их волокон. По направлению волокон , обусловленному функционально, различают мышцы с прямыми, косыми, поперечными и круговыми волокнами. В прямых мышцах мышечные волокна расположены параллельно длиннику мышцы (рис. 65 а, б, в, г). Эти мышцы обычно длинные и не обладают большой силой.

Мышцы с косым направлением волокон могут прикрепляться к сухожилию с одной стороны (одноперистые, рис. 65е) либо с двух сторон (двуперистые, рис. 65д). При своем сокращении эти мышцы могут развивать значительную силу.

Мышцы, имеющие круговые волокна , располагаются вокруг отверстий и при своем сокращении суживают их (например, круговая мышца глаза, круговая мышца рта). Эти мышцы называются сжимателями или сфинктерами (рис. 83). Иногда мышцы имеют веерообразный ход волокон. Чаще это широкие мышцы, располагающиеся в области шаровидных суставов и обеспечивающие разнообразие движений (рис. 87).

4. По положению в теле человека мышцы делятся на поверхностные и глубокие , наружные и внутренние , медиальные и латеральные .

5. По отношению к суставам , через которые (один, два или несколько) перекидываются мышцы, различают мышцы одно-, двух- и многосуставные. Односуставные мышцы фиксируются к соседним костям скелета и переходят через один сустав, а многосуставные мышцы переходят через два и более суставов, производя движения в них. Многосуставные мышцы как более длинные располагаются поверхностнее односуставных. Перекидываясь через сустав, мышцы имеют определенное отношение к осям его движения.

6. По выполняемой функции мышцы делятся на сгибатели и разгибатели, отводящие и приводящие, супинаторы и пронаторы, поднимающие и опускающие, жевательные и др.

Закономерности положения и функции мышц . Мышцы перебрасываются через сустав, они имеют определенное отношение к оси данного сустава, чем и обусловливается функция мышцы. Обычно мышца перекрывает ту или другую ось под прямым углом. Если мышца лежит впереди сустава, то она вызывает сгибание, сзади – разгибание, медиально – приведение, латерально – отведение. Если мышца лежит вокруг вертикальной оси вращения сустава, то она вызывает вращение вовнутрь или наружу. Поэтому, зная сколько и какие движения возможны в данном суставе, всегда можно предугадать, какие по функции залегают мышцы и где они расположены.

Мышцы обладают энергичным обменом веществ, который еще более повышается при увеличении работы мышцы. При этом к мышце увеличивается приток крови по сосудам. Усиленная функция мускулатуры вызывает улучшение питания и увеличение массы мышцы (рабочая гипертрофия). При этом увеличивается абсолютная масса и размер мышцы за счет увеличения мышечных волокон. Физические упражнения, связанные с различными видами труда и спорта, вызывают рабочую гипертрофию тех мышц, которые оказываются наиболее нагруженными. Нередко по фигуре спортсмена можно сказать, каким видом спорта он занимается – плаванием, легкой или тяжелой атлетикой. Гигиена труда и спорта требует универсальной гимнастики, которая способствует гармоничному развитию тела человека. Правильные физические упражнения вызывают пропорциональное развитие мускулатуры всего тела. Так как усиленная работа мышц оказывает влияние на обмен веществ всего организма, то физическая культура является одним из мощных факторов благоприятного влияния на него.

Вспомогательный аппарат мышц. Мышцы, сокращаясь, выполняют свою функцию при участии и при помощи ряда анатомических образований, которые следует рассматривать как вспомогательные. К вспомогательному аппарату скелетных мышц относятся сухожилия, фасции, межмышечные перегородки, синовиальные сумки и влагалища, мышечные блоки, сесамовидные кости.

Фасции покрывают как отдельные мышцы, так и группы мышц. Различают поверхностные (подкожные) и глубокие фасции. Поверхностные фасции лежат под кожей, окружая всю мускулатуру данной области. Глубокие фасции покрывают группу мышц-синергистов (т.е. выполняющих однородную функцию) или каждую отдельную мышцу (собственная фасция). От фасций вглубь отходят отростки – межмышечные перегородки. Они отделяют друг от друга группы мышц и прикрепляются к костям.

Удерживатели сухожилий располагаются в области некоторых суставов конечностей. Они представляют собой лентообразные утолщения фасций и располагаются поперечно над сухожилиями мышц подобно ремням, фиксируя их к костям.

Синовиальные сумки – тонкостенные соединительнотканные мешочки, заполненные жидкостью похожей на синовию и расположенные под мышцами, между мышцами и сухожилиями или костью. Они уменьшают трение.

Синовиальные влагалища развиваются в тех местах, где сухожилия прилегают к кости (т. е. в костно-фиброзных каналах). Это замкнутые образования, в виде муфты или цилиндра охватывающие сухожилие. Каждое синовиальное влагалище состоит из двух листков. Один листок, внутренний, охватывает сухожилие, а второй, наружный, выстилает стенку фиброзного канала. Между листками находится небольшая щель, заполненная синовиальной жидкостью, облегчающей скольжение сухожилия.

Сесамовидные кости располагаются в толще сухожилий, ближе к месту их прикрепления. Они изменяют угол подхода мышцы к кости и увеличивают плечо силы мышцы. Самой крупной сесамовидной костью является надколенник.

Вспомогательный аппарат мышц образует дополнительную опору для них – мягкий скелет, обусловливает направление тяги мышц, способствует их изолированному сокращению, не дает смещаться при сокращении, увеличивает силу мышц и способствует кровообращению и лимфооттоку.

Выполняя многочисленные функции, мышцы работают согласованно, образуя функциональные рабочие группы . Мышцы включаются в функциональные группы по направлению движения в суставе, по направлению движения части тела, по изменению объема полости и по изменению размера отверстия.

При движениях конечностей и их звеньев выделяют функциональные группы мышц – сгибающие, разгибающие, отводящие и приводящие, пронирующие и супинирующие.

При движении туловища различают функциональные группы мышц – сгибающие и разгибающие (наклоняющие вперед и назад), наклоняющие вправо или влево, поворачивающие вправо или влево. По отношению к движению отдельных частей тела выделяют функциональные группы мышц, поднимающие и опускающие, осуществляющие движение вперед и назад; по изменению размера отверстия – суживающие и расширяющие его.

В процессе эволюции функциональные группы мышц развивались парами: сгибающая группа формировалась совместно с разгибающей, пронирующая – совместно с супинирующей и т. п. Это наглядно выявляется на примерах развития суставов: каждая ось вращения в суставе, выражая его форму, имеет свою функциональную пару мышц. Такие пары состоят, как правило, из противоположных по функции групп мышц. Так, одноосные суставы имеют одну пару мышц, двухосные – две пары, а трехосные – три пары или соответственно две, четыре, шесть функциональных групп мышц.

Синергизм и антагонизм в действиях мышц . Мышцы, входящие в функциональную группу, характеризуются тем, что проявляют одинаковую двигательную функцию. В частности, все они или притягивают кости – укорачиваются, или отпускают – удлиняются, или же проявляют относительную стабильность напряжения, размеров и формы. Мышцы, совместно действующие в одной функциональной группе, называются синергистами . Синергизм проявляется не только при движениях, но и при фиксации частей тела.

Мышцы противоположных по действию функциональных групп мышц называются антагонистами . Так, мышцы-сгибатели будут антагонистами мышц-разгибателей, пронаторы – антагонистами супинаторов и т. п. Однако истинного антагонизма между ними нет. Он проявляется лишь в отношении определенного движения или определенной оси вращения.

Следует отметить, что при движениях, в которых участвует одна мышца, синергизма быть не может. Вместе с тем антагонизм имеет место всегда, и только согласованная работа мышц-синергистов и мышц-антагонистов обеспечивает плавность движений и пре­дотвращает травмы. Так, например, при каждом сгибании действует не только сгибатель, но обязательно и разгибатель, который постепенно уступает сгибателю и удерживает его от чрезмерного сокращения. Поэтому антагонизм обеспечивает плавность и соразмерность движений. Каждое движение, таким образом, есть результат действия антагонистов.

Двигательная функция мышц. Поскольку каждая мышца фиксируется преимущественно к костям, то внешне двигательная функция ее выражается в том, что она либо притягивает кости, либо удерживает, либо отпускает их.

Мышца притягивает кости, когда она активно сокращается, брюшко ее укорачивается, места прикреплений сближаются, расстояние между костями и угол в суставе уменьшаются в сторону тяги мышцы.

Удержание костей происходит при относительно постоянном напряжении мышцы, почти незаметном изменении ее длины.

Если движение осуществляется при эффективном действии внешних сил, например силы тяжести, то мышца удлиняется до определенного предела и отпускает кости; они отдаляются друг от друга, причем движение их происходит в обратном направлении по сравнению с тем, которое имело место при притягивании костей.

Для понимания функции скелетной мышцы необходимо знать, с какими костями связана мышца, через какие суставы она проходит, какие оси вращения она пересекает, с какой стороны пересекает ось вращения, при какой опоре действует мышца.

Тонус мышц. В организме каждая скелетная мышца всегда находится в состоянии определенного напряжения, готовности к действию. Минимальное непроизвольное рефлекторное напряжение мышцы называется тонусом мышцы . Физические упражнения повышают тонус мышц, влияют на тот своеобразный фон, с которого начинается действие скелетной мышцы. У детей тонус мышц меньше, чем у взрослых, у женщин меньше, чем у мужчин, у не занимающихся спортом меньше, чем у спортсменов.

Для функциональной характеристики мышц используются такие показатели как их анатомический и физиологический поперечник. Анатомический поперечник – площадь поперечного сечения, перпендикулярного длиннику мышцы и проходящего через брюшко в наиболее широкой его части. Этот показатель характеризует величину мышцы, её толщину (фактически определяет объём мышцы). Физиологический поперечник представляет собой суммарную площадь поперечного сечения всех мышечных волокон, входящих в состав мышцы. А поскольку сила сокращающейся мышцы зависит от величины поперечного сечения мышечных волокон, то физиологический поперечник мышцы характеризует её силу. У мышц веретенообразной и лентовидной формы с параллельным расположением волокон анатомический и физиологический поперечник совпадают. Иначе у перистых мышц. Из двух равновеликих мышц, имеющих одинаковый анатомический поперечник, у перистой мышцы физиологический поперечник будет больше, чем у веретенообразной. В связи с этим перистая мышца обладает большей силой, однако размах сокращения её коротких мышечных волокон будет меньше, чем у веретенообразной мышцы. Поэтому перистые мышцы имеются там, где необходима значительная сила мышечных сокращений при сравнительно небольшом размахе движений (мышцы стопы, голени, некоторые мышцы предплечья). Веретенообразные, лентовидные мышцы, построенные из длинных мышечных волокон, при сокращении укорачиваются на большую величину. В то же время силу они развивают меньшую, чем перистые мышцы, имеющие одинаковый с ними анатомический поперечник.

Виды работы мышц. Тело человека и его части при сокращении соответствующих мышц изменяют своё положение, приходят в движение, преодолевают сопротивление силы тяжести или, наоборот, уступают этой силе. В других случаях при сокращении мышц тело удерживается в определённом положении без выполнения движения. Исходя из этого, различают преодолевающую, уступающую и удерживающую работу мышц.

Преодолевающая работа выполняется в том случае, когда сила сокращения мышцы изменяет положение части тела, конечности или её звена с грузом или без него, преодолевая силу сопротивления. Например, двуглавая мышца плеча, сгибая предплечье, выполняет преодолевающую работу, дельтовидная мышца (главным образом ее средние пучки) при отведении руки также выполняет преодолевающую работу.

Уступающей называется работа, при которой мышца, оставаясь напряженной, постепенно расслабляется, уступая действию силы тяжести части (конечности) тела и удерживаемого ею груза. Например, при приведении отведенной руки дельтовидная мышца выполняет уступающую работу, она постепенно расслабляется и рука опускается.

Удерживающей называется работа, при которой сила тяжести уравновешивается напряжением мышц и тело или груз удерживается в определённом положении без перемещения в пространстве. Например, при удержании руки в отведенном положении дельтовидная мышца выполняет удерживающую работу.

Преодолевающая и уступающая работа, когда сила мышечных сокращений обусловлена перемещением тела или его частей в пространстве, можно рассматривать как динамическую работу . Удерживающая работа, при которой движения всего тела или части тела не происходит, является статической . Используя тот или иной вид работы, можно значительно разнообразить свою тренировку и сделать её более эффективной.

Структурно-функциональной единицей скелетной мышцы является симпласт или мышечное волокно - огромная клетка, имеющая форму протяженного цилиндра с заостренными краями (под наименованием симпласт, мышечное волокно, мышечная клетка следует понимать один и тот же объект).

Длина мышечной клетки чаще всего соответствует длине целой мышцы и достигает 14 см, а диаметр равен нескольким сотым долям миллиметра.

Мышечное волокно , как и любая клетка, окружено оболочкой - сарколемой. Снаружи отдельные мышечные волокна окружены рыхлой соединительной тканью, которая содержит кровеносные и лимфатические сосуды, а так же нервные волокна.

Группы мышечных волокон, образуют пучки, которые, в свою очередь, объединяются в целую мышцу, помещенную в плотный чехол соединительной ткани переходящей на концах мышцы в сухожилия, крепящиеся к кости (рис.1).

Рис. 1.

Усилие, вызываемое сокращением длины мышечного волокна, передается через сухожилия костям скелета и приводит их в движение.

Управление сократительной активностью мышцы осуществляется с помощью большого числа мотонейронов (рис. 2) - нервных клеток, тела которых лежат в спинном мозге, а длинные ответвления - аксоны в составе двигательного нерва подходят к мышце. Войдя в мышцу, аксон разветвляется на множество веточек, каждая из которых подведена к отдельному волокну.

Рис. 2.

Таким образом, один мотонейрон иннервирует целую группу волокон (так называемая нейромоторная единица), которая работает как единое целое.

Мышца состоит из множества нервно моторных единиц и способна работать не всей своей массой, а частями, что позволяет регулировать силу и скорость сокращения.

Для понимания механизма сокращения мышцы необходимо рассмотреть внутреннее строение мышечного волокна, которое, как вы уже поняли, сильно отличается от обычной клетки. Начнем с того, что мышечное волокно многоядерно. Связано это с особенностями формирования волокна при развитии плода. Симпласты (мышечные волокна) образуются на этапе эмбрионального развития организма из клеток предшественников - миобластов.

Миобласты (неоформленные мышечные клетки) интенсивно делятся, сливаются и образуют мышечные трубочки с центральным расположением ядер. Затем в мышечных трубочках начинается синтез миофибрилл (сократительных структур клетки см. ниже), и завершается формирование волокна миграцией ядер на периферию. Ядра мышечного волокна к этому времени уже теряют способность к делению, и за ними остается только функция генерации информации для синтеза белка.

Но не все миобласты идут по пути слияния, часть из них обособляется в виде клеток-сателлитов, располагающихся на поверхности мышечного волокна, а именно в сарколеме, между плазмолемой и базальной мембраной - составными частями сарколемы. Клетки-сателлиты, в отличие от мышечных волокон, не утрачивают способность к делению на протяжении всей жизни, что обеспечивает увеличение мышечной массы волокон и их обновление. Восстановление мышечных волокон при повреждении мышцы возможно благодаря клеткам-сателлитам. При гибели волокна, скрывающиеся в его оболочке, клетки-сателиты активизируются, делятся и преобразуются в миобласты.

Миобласты сливаются друг с другом и образуют новые мышечные волокна, в которых затем начинается сборка миофибрилл. То есть при регенерации полностью повторяются события эмбрионального (внутриутробного) развития мышцы.

Помимо многоядерности отличительной чертой мышечного волокна является наличие в цитоплазме (в мышечном волокне ее принято называть саркоплазмой) тонких волоконец – миофибрилл (рис.1), расположенных вдоль клетки и уложенных параллельно друг другу. Число миофибрилл в волокне достигает двух тысяч.

Миофибриллы являются сократительными элементами клетки и обладают способностью уменьшать свою длину при поступлении нервного импульса, стягивая тем самым мышечное волокно. Под микроскопом видно, что миофибрилла имеет поперечную исчерченность - чередующиеся темные и светлые полосы.

При сокращении миофибриллы светлые участки уменьшают свою длину и при полном сокращении исчезают вовсе. Для объяснения механизма сокращения миофибриллы около пятидесяти лет назад Хью Хаксли была разработана модель скользящих нитей, затем она нашла подтверждение в экспериментах и сейчас является общепринятой.

ЛИТЕРАТУРА

1. МакРоберт С. Руки титана. – М.: СП " Уайдер спорт", 1999.
2. Остапенко Л. Перетренированность. Причины возникновения перетренированности при силовом тренинге // Ironman, 2000, № 10-11.
3. Солодков А. С., Сологуб Е. Б. Физиология спорта: Учебное пособие. – СПб: СПбГАФК им. П.Ф. Лесгафта, 1999.
4. Физиология мышечной деятельности: Учебник для институтов физической культуры / Под ред. Коца Я. М. – М.: Физкультура и спорт, 1982.
5. Физиология человека (Учебник для институтов физической культуры. Изд. 5-е). / Под ред. Н. В. Зимкина. – М.: Физкультура и спорт, 1975.
6. Физиология человека: Учебник для студентов медицинских институтов / Под ред. Косицкого Г. И. - М.: Медицина, 1985.
7. Физиологические основы спортивной тренировки: Методические указания по спортивной физиологии. – Л.: ГДОИФК им. П.Ф. Лесгафта, 1986.

2.2. Основы биологии

2.2.1. Строение мышцы

Функциональные возможности мускулатуры не могут не интересовать
и представителей большого спорта, и тех, кто занимается спортом
на досуге; и это понятно - в итоге любая спортивная деятельность
совершается при помощи мышц. Значение мускулатуры уже в том, что
на ее долю приходится значительная часть сухой массы тела. Так,
у женщин мышцы составляют 30-35% от общей массы тела, у мужчин
- 42-47%. Силовой тренировкой можно увеличить процентное соотношение
мышц и общей массы тела, а физическое бездействие приводит к уменьшению
мышечной массы и увеличению, как правило, жировой ткани.

2.2.1.1. Виды мышц

Различают гладкие мышцы, скелетные мышцы и сердечную мышцу.

Гладкие мышцы входят в состав внутренних органов, например, в
состав стенок кровеносных сосудов, желудочно-кишечного тракта,
мочевыносящих путей (мочеточник, мочевой пузырь), бронхов. Гладкие
мышцы работают медленно и почти непрерывно, осуществляют относительно
медленные и однообразные движения. Ими нельзя управлять силой
воли. Скелетные мышцы (поперечнополосатые мышцы) удерживают тело
в равновесии и осуществляют движения. Мышцы соединены с костями
при помощи сухожилий. Если мышцы сокращаются, т. е. укорачиваются,
то части скелета через суставы приближаются или удаляются друг
от друга. Работой скелетных мышц можно управлять произвольно.
Они способны очень быстро сокращаться и очень быстро расслабляться.
При интенсивной деятельности они довольно скоро утомляются.

Сердечная мышца по своим функциональным свойствам занимает как
бы промежуточное положение между гладкими и скелетными мышцами.
Так же, как и гладкие мышцы, она практически не поддается воздействию
нашей воли и имеет чрезвычайно высокую сопротивляемость утомлению.
Так же, как и скелетные мышцы, она может быстро сокращаться и
интенсивно работать.

Силовая тренировка эффективно влияет не только на работу скелетных
мышц; благодаря ей изменяется и улучшается функция и состояние
гладкой мускулатуры и сердечной мышцы. Так, например, тренировкой
на силовую выносливость можно увеличить и укрепить сердечную мышцу
и тем самым повысить эффективность ее работы, что в свою очередь
окажет положительное влияние на деятельность скелетных мышц. Хорошо
развитый "мышечный корсет", крепко обхватывающий брюшную полость,
держит внутренние органы, способствует деятельности пищеварительной
системы. Улучшенные функциональные свойства пищеварительной системы,
особенно желудочно-кишечного тракта, а также печени, желчного
пузыря поджелудочной железы, опять же положительно воздействуют
на строение мышц, на энергетическое обеспечение мышечной деятельности
и общее состояние здоровья. Безусловно, силовая тренировка воздействует
на все виды мышечной ткани и на все системы органов человеческого
тела, однако, более подробно мы остановимся на скелетной мускулатуре.

2.2.1.2. Строение скелетной мышцы

Основным элементом скелетной мышцы является мышечная клетка. В
связи с тем, что мышечная клетка по отношению к своему поперечному
сечению) (0,05-0,11мм) относительно длинна (волокна бицепса, непример,
имеют длину до 15 см), ее называют также мышечным волокном. Скелетная
мышца состоит из большого количества этих структурных элементов,
составляющих 85-90% от ее общей массы. Так, например, в состав
бицепса входит более одного миллиона волокон.

Между мышечными волокнами расположена тонкая сеть мелких кровеносных
сосудов (капилляров) и нервов (приблизительно 10% от общей массы
мышцы). От 10 до 50 мышечных волокон соединяются в пучок. Пучки
мышечных волокон и образуют скелетную мышцу. Мышечные волокна,
пучки мышечных волокон и мышцы окутаны соединительной тканью (рис.
1).

Рис. 1 Схема скелетной мышцы

1 - мышца (5 см), 2 - пучок мышечных волокон (0.5
мм), 3 - мышечное волокно (0,05-0,1 мм), 4 - миофибрилла (0,001-0,003
мм). Цифры в скобках обозначают приблизительный размер поперечного
сечения строительных элементов мышцы.

Мышечные волокна на своих концах переходят в сухожилия. Через
сухожилия, прикрепленные к костям, мышечная сила воздействует
на кости скелета. Сухожилия и другие эластичные элементы мышцы
обладают, кроме того, и упругими свойствами. При высокой и резкой
внутренней нагрузке (сила мышечной тяги) или при сильном и внезапном
внешнем силоном воздействии эластичные элементы мышцы растягиваются
и тем самым смягчают силовые воздействия, распределяя их в течение
более продолжительного промежутка времени. Поэтому после хорошей
разминки в мускулатуре редко происходят разрывы мышечных волокон
и отрывы от костей. Сухожилия обладают значительно большим пределом
прочности на растяжение (около 7 000 N/кв см), чем мышечная ткань
(около 6ОN/кв см), поэтому они гораздо тоньше, чем брюшко мышцы.

В мышечном волокне содержится основное вещество, называемое саркоплазмой.
В саркоплазме находятся митохондрии (30-35% от массы волокна),
в которых протекают процессы обмена веществ и накапливаются вещества,
богатые энергией, например фосфаты, гликоген и жиры. В саркоплазму
погружены тонкие мышечные нити (миофибриллы), лежащие параллельно
длинной оси мышечного волокна. Миофибриллы составляют в совокупности
приблизительно 50% массы волокна, их длина равна длине мышечных
волокон, и они являются, собственно говоря, сократительными элементами
мышцы. Они состоят из небольших, последовательно включаемых элементарных
блоков, именуемых также саркомерами (рис. 2). Так как длина саркомера
в состоянии покоя равна приблизительно лишь 0,0002 мм, то для
того, чтобы, к примеру, образовать цепочки из звеньев миофибрилл
бицепса длиной 10-15 см, необходимо „соединить" огромное
количество саркомеров. Толщина мышечных волокон зависит главным
образом от количества и поперечного сечения миофибрилл.

Особенность строения саркомеров позволяет им укорачиваться при
соответствующем нервном импульсе. Процесс сократительного акта
в саркомере можно упрощенно сравнить с движениями гребцов в академической
лодке. Саркомеры состоят из двух видов белковых филаментов: более
тонких - актиновых и более толстых - миозиновых. Из филаментов
миозина с обеих сторон, подобно веслам в лодке, выступают отростки
(миозиновые мостики, см, рис. 2а). Реагируя на нервный сигнал
и последующую химическую реакцию, отростки миозина временно пристыковываются
к филаментам актина (в виде мостиков соединения, а затем отводятся
в „позицию под углом 45"" (см. рис. 2b). За счет этих
движений, которые можно сравнить с опусканием в воду весел (захват
воды) и последущим гребком, филаменты актина перемещаются между
филаментами миозина. После выполнения „гребка" отростки миозина
примерно так же, как весла, поднимаются из воды, отрываются от
актина и возвращаются в исходное положение. За один такой „гребок"
саркомер укорачивается всего лишь примерно на 1 % своей
длины. Следовательно, для достижения телескопического " соединения
филаментов, вызывающего эффективное напряжение, требуется большое
число „гребков". Нервная система, выступая в роли „рулевого",
может в зависимости от структуры мышечного волокна и требуемой
величины напряжения, подавать сигналы с частотой от 7 до более
чем 50 „гребков" в секунду. В связи с тем, что огромное количество
саркомеров, расположенных по ходу миофибриллы, включается последовательно,
их единичные минимальные сокращения суммируются, и миофибрилла
сокращается на 25-30%. Так как большое количество миофибрилл расположено
рядом, их относительно небольшие сократительные силы складываются
в суммарную силу мышечного волокна и в итоге в мышцы.

Наиболее благоприятная для образования мостиков длина саркомера
0,0019-0,0022 мм. При этой длине в состоянии покоя филаменты актина
и миозина контактируют настолько удачно, что за единицу времени
может образоваться особенно много мостиковых соединений и тем
самым создаются предпосылки для значительных напряжении в мышце.
При сильном и предельном удлинении мышцы (длина саркомера 0,0024-0,0035
мм) количество контактирующих мостиков уменьшается все больше,
пока отростки миозина перестанут контактировать с филаментами
актина. В результате напряжение в мышце постоянно уменьшается
(рис. 2 с). При сильном и предельном укорачивании мышцы (длина
саркомера 0,0016-0,0013 мм) концы филаментов актина все глубже
проникают между филаментами миозина и их тяга постоянно уменьшается,
образовывать новые мостики становится все сложней. Напряжение
мышцы постоянно спадает (рис. 2 d).

Это явление наблюдается в различных случаях максимального приложения
сил независимо от длины мышцы: и при большой, и при малой длине.
К филаментам актина можно „привязать" лишь относительно небольшое
количество филаментов миозина, поэтому и в начальной, и в конечной
фазе движения большую силу развить нельзя. В средних фазах, в
которых можно навести значительно большее количество мостиков,
силовые возможности увеличиваются (см. рис. 15 и 17). При незначительной
скорости движения мышца имеет возможность создать гораздо большее
количество мостиковых соединений, чем при высокой скорости движения.
При высокой скорости движения, т.е. при высокой скорости сокращения
мышцы, просто-напросто не хватает времени для „стыковки"
филаментов актина и миозина, для одновременного наведения и поддерживания
большого количества мостиков. Поэтому при небольшой скорости мышца
способна на более высокое напряжение и „высвобождает" больше
силы (см. также рис. 9 и 17).

Рис. 3 Механическая модель мышечной деятельности

Мышца: а -при длине покоя, b - в статическом режиме работы,
с - в динамическом режиме работы, d - в растянутом состоянии

СК - сократительный компонент, состоящий из мышечных волокн. или
миофибрилл

Пар - параллельный эластичный компонент, в состав которого входят,
в частности, трубчатые соединительные-тканные оболочки мышечных
волокон (эндомизий) и пучки мышечных волокн (перемизий).

Пос - последовательно включаемый эластичный компонент, образованный.
в частности, сухожилиями.

Внутренняя сила: энергия сокращения (СК) + энергия предварительного
растягивания (Пар + Пос)

Внешняя сила: внешнее сопротивление (оказываемое, например, соперником
или отягощением).

Изложенный процесс сокращения элементарного блока миофибриллы
представляет собой энергетический процесс, в котором химическая
энергия превращается в механическую работу.

Взаимодействие сократительных и эластичных компонентов мышцы наглядно
изображено на механической модели мышцы (рис. 3). Сократительный
компонент мышцы (СК) состоит из миофибрилл. Эластичный компонент
подразделяется на последовательно включаемый эластичный компонент
(Пoc) и параллельно-эластичный компонент (Пар). В состав первого
входят сухожилия и другие элементы соединительной ткани мышцы,
второй образуется, в частности, из соединительно-тканных оболочек
мышечных волокон и их пучков.

Если укорачивается сократительный компонент, то сначала растягивается
Пос (см. рис. 3 b). Лишь после того, как развиваемая в Пос сила
напряжения превысит величину внешней силы (например, сопротивление
соперника или поднимаемого с земли отягощения), сократится вся
мышца. Напряжение Пос во время укорачивания мышцы остается постоянным
(рис. 3 с). Пар. помогает сначала укоротить сократительный компонент,
а затем вернуть его к длине покоя. Если мышца растягивается, то
внешняя сила настолько сильно удлиняет Пос, что в конце концов
за ним приходится следовать и сократительному компоненту (СК)
(см. рис. 3 d). При длине покоя мышца может развить очень высокое
напряжение. Во-первых, потому что оптимальная степень контакта
филаментов актина и миозина позволяет создать максимальное количество
мостиковых соединений и тем самым активно и сильно развить напряжение
сократительного комнонента. Во-вторых, потому что эластичный компонент
мышцы уже как пружина предварительно растянут, уже создано дополнительное
напряжение. Активно развитое напряжение сократительного компонента
суммируется с упругим напряжением, накопленным в эластичном компоненте,
и реализуется в одно высокое, результирующее напряжение мышцы
(см. 2.7.). Последующее предварительное растяжение мышцы, которое
значительно превосходит состояние при длине покоя, приводит к
недостаточному контакту филаментов актина и миозина. При этом
заметно ухудшаются условия для развития значительного и активного
напряжения саркомеров. Тем не менее при большом предварительном
растягивании задействованных мышц, например, при широком замахе
в метании копья, спортсмены достигают более высоких результатов,
чем без замаха. Этот феномен объясняется тем, что увеличение предварительного
напряжения "эластичного компонента превосходит снижение активного
развития напряжения сократительного компонента.

За счет целенаправленной силовой тренировки (метод многократной
субмаксимальной нагрузки, см. 9.2.1.1.) увеличивается поперечное
сечение и количество как сократительных элементов, миофибрилл,
так и других соединительно-тканных элементов мышечного волокна
(митохондрии, фосфатные и гликогенные депо и т. д.). Правда, этот
процесс приводит к прямому увеличению сократительной силы мышечных
волокон, а не к немедленному увеличению их поперечного сечения.
Лишь после того, как это развитие достигнет определенного уровня,
продолжение тренировок по развитию силы может способствовать увеличению
толщины мышечных волокон и тем самым увеличению поперечного сечения
мышцы (гипертрофия).

Таким образом, увеличение поперечного сечения мышцы происходит
за счет утолщения волокон (увеличение саркомеров в поперечном
сечении мышцы), а не за счет увеличения числа мышечных.волокон,
как часто ошибочно предполагают. Количество волокон в каждой отдельно
взятой мышце обусловлено генетически и, как показывают научные
исследования, это количество нельзя изменить при помощи силовой
тренировки. Интересно, что люди значительно отличаются по количеству
мышечных волокон в мышце. Спортсмен, в бицепсе которого содержится
большое количество волокон (см. рис. 60 а), имеет лучшие предпосылки
увеличить поперечное сечение этой мышцы тренировкой, направленной
на утолщение волокон, чем спортсмен, бицепс которого состоит из
относительно небольшого количества волокон. У наиболее способных
представителей видов спорта, требующих максимальной и скоростной
силы, при планомерной и настойчивой тренировке доля мышц к общей
массе тела увеличивается до 60% и более процентов (рис. 4). Сила
скелетной мышцы, как уже отмечалось, зависит главным образом от
ее поперечного сечения, т. е. от количества и толщины миофибрилл,
параллельно расположенных в волокнах, и складывающегося из этого
количества возможных мостиковых соединений между филаментами миозина
и актина.

Таким образом, если спортсмен увеличивает поперечник мышечных
волокон, то он увеличивает и свою силу. Однако сила и мышечная
масса увеличиваются не в одинаковой мере. Если мышечная масса
увеличивается в два раза, то сила увеличивается. примерно, в три
раза. У женщин сила составляет 60-100 N/кв см (6-10 кг/кв см^,
ay мужчин - 70-120 N/кв см. Большой разброс этих показателей (отдача
силы на 1 кв см площади поперечного сечения) объясняется разными
факторами, как зависящими, так и не зависящими от тренировки,
например, внутримышечной и межмышечной координацией, энергетическими
запасами и строением волокна.

Рис. 4 Процентная доля мышечной массы к общей массе тела у
лиц мужского пола, занимающихся спортом (у супертяжеловесов
доля мышц обычно на 10-20% меньше)

2.2.1.3. Типы волокон скелетной мышцы
Каждая мышца состоит из волокон, обозначаемых как ST-волокна
(slow twitch fibres) - медленно сокращающиеся и FT-волокна - быстро
сокращающиеся (fast twitch fibres). ST-волокна, обладающие высоким
содержанием миоглобина (красный мышечный пигмент), называют также
красными волокнами. Они включаются при нагрузках в пределах 20-25%
от максимальной силы и отличаются хорошей выносливостью. FT-волокна,
обладающие по сравнению с красными волокнами небольшим содержанием
миоглобина, называют также белыми волокнами. Они характеризуются
высокой сократительной скоростью и возможностью развивать большую
силу. По сравнению с медленными волокнами они могут вдвое быстрее
сокращаться и развить в 10 раз большую силу (см табл. 1). FT-волокна,
в свою очередь, подразделяются на FTO-и FTG-волокна: наименование
их определяется способом получения энергии. Получение энергии
в FTO-волокнах происходит так же, как и в ST-волокнах, преимущественно
путем окисления, в результате чего глюкоза и жиры в присутствии
кислорода разлагаются на двуокись углерода (СО2 и воду (Н20).
В связи с тем. что этот процесс разложения протекает относительно
экономично (на каждую молекулу глюкозы при разложении мышечного
гликогена для получения энергии накапливается 39 энергетических
фосфатных соединений), FTO-волокна имеют также относительно высокую
сопротивляемость утомляемости (см. 2.2.3.). Накопление энергии
в FTG-волокнах происходит преимущественно путем гликолиза, т.
е. глюкоза в отсутствии кислорода распадается до еще относительно
богатого энергией лактата. В связи с тем, что этот процесс распада
неэкономичен (на каждую молекулу глюкозы для получения энергии
накапливается всего лишь 3 энергетических фосфатных соединения),
FTG-волокна относительно быстро утомляются, но тем не менее они
способны развить большую силу и, как правило, включаются при субмаксимальных
и максимальных мышечных сокращениях (см. 9.2.).

Рис. 5 Включение различных типов мышечных волокон в движение
при увеличивающихся сопротивлениях (преобразовано по Костилу)

Процесс взаимодействия различных типов волокон до настоящего времени
выяснен не до конца. Схематично он может быть изложен так.

При нагрузках менее 25% от максимальной силы сначала начинают
функционировать преимущественно медленные волокна. Как только
их запасы энергии иссякают, „подключаются" быстрые волокна.
После того, как израсходуются энергетические запасы быстрых волокон,
работу придется прекратить, наступает истощение. Если же силовая
нагрузка возрастает от низких до максимальных величин, то согласно
Костиллу (1980 г.) возникает так называемый „эффект рампы",
когда почти все волокна вовлекаются в движение (рис. 5). Изображенный
на рис. 5 принцип участия различных типов волокон в мышечной деятельности
действителен, по всей вероятности. для всех движений. Сначала
включаются медленные волокна, а чуть позже, когда потребность
в силе превысит 25% от максимальной, в активность вступают и быстрые
волокна.

При взрывных движениях временной промежуток между началом сокращения
медленных и быстрых волокон минимален (всего несколько мс). Таким
образом, начало сокращении у обоих типов волокон происходит почти
одновременно, однако быстрые волокна укорачиваются значительно
быстрее и раньше достигают своего силового максимума (приблизительно
за 40-90 мс), чем медленные волокна (приблизительно за 90-140
мс), поэтому за взрывную силу, которая должна быть реализована
в течение 50-120 мс, „отвечают" главным образом быстрые волокна
(см. рис. 51 а).

Скорость сокращения быстрых и, хотя в значительно меньшей степени,
медленных волокон можно повысить тренировкой по специальным методам
развития максимальной и скоростной силы (см. 9.2.1.3. и 9.2.2.).
Упражнения на многократное взрывное преодоление субмаксимальных
сопротивлений могут помочь, например, уменьшить время сокращения
(от начала сокращения до достижения силового максимума) быстрых
волокон приблизительно до 30 мс и медленных волокон примерно до
80 мс.

Наименование „быстрое волокно" или „медленное волокно"
вовсе не означает, как иногда ошибочно истолковывают, что относительно
быстрые движения реализуются исключительно быстрыми волокнами,
а медленные движения лишь медленными волокнами. Для включения
волокон в работу решающее значение имеет мобилизуемая сила, т.
е. величина, требуемая для передвижения массы (веса), а также
величина ускорения этой массы.

В соответствии с имеющейся на сегодняшний день информацией и большое
ускорение незначительного веса (большая скорость движения), и
незначительное ускорение большого веса (медленная скорость движения)
осуществляется за счет интенсивного участия быстрых мышечных волокон.
Взрывные силы, направленные на преодоление неподвижных сопротивлений
(статический режим работы, скорость движения = 0 м/с), также вызываются
прежде всего быстрыми волокнами. Каждый человек обладает индивидуальным
набором ST-и FT-волокон, количество которых, как показывают научные
исследования, нельзя изменить при помощи специальной тренировки.
В среднем человек имеет примерно 40% медленных и 60 % быстрых
волокон. Но это средняя величина (по всей скелетной мускулатуре),
мышцы же выполняют различные функции и поэтому могут значительно
отличаться друг от друга составом волокон. Так, например, мышцы,
выполняющие большую статическую работу (камбаловидная мышца),
часто обладают большим количеством медленных ST-волокон, а мышцы,
совершающие преимущественно динамические движения (бицепс), имеют
большое количество FТ-волокон. Однако как показывают многочисленные
исследования, встречаются и значительные индивидуальные отклонения.
У бегунов на длинные дистанции в икроножной мышце и пловцов-стайеров
в дельтовидной мышце было обнаружено. 90% медленных волокон, а
у спринтеров в икроножной мышце до 90% быстрых волокон. Эти индивидуальные
поразительные величины распределения волокон, вероятно, нельзя
объяснить тренировкой, - они обусловлены генетически. Это подтверждается,
в частности, тем, что, несмотря на гармоничное развитие скоростной
силы рук и ног, боксер или фехтовальщик может, например, иметь
чрезвычайно „быстрые ноги" и „медленные руки". Прирожденное
количество быстрых FT-волокон является, видимо, причиной этого
несоответствия. Тот факт, что у хороших представителей видов спорта,
где особенно требуется выносливость (марафонцы, велосипедисты-шоссейники
и т. и.), в основном преобладают медленные ST-волокна, а высококлассные
атлеты, которые демонстрируют скоростную силу (спринтеры, копьеметатели,
толкатели ядра), обладают высоким процентом быстрых FТ-волокон,
свидетельствует об особом предрасположении именно к этим видам
спорта. На первый взгляд кажется, что это положение спорно, так
как у тяжелоатлетов - победителей различных соревнований - обнаружено
чрезвычайно уравновешенное соотношение FT-и ST-волокон. Однако
следует учитывать специфическую работу тяжелоатлета: опору и удержание,
которая в значительной степени выполняется посредством ST-волокон.

Таблица 1. Упрощенное изображение спектра мышечных волокон

Характеристика (функция)	Тип волокна
	FT-волокна FTG-волокна	FTO-волокна	ST-волокна
Физиологическая характеристика:
- скорость сокращения	быстрая	быстрая	медленная
- сила сокращения	очень высокая	высокая	незначительная
- реакционная способность.	быстрая	быстрая	медленная
- аэробная выносливость	плохая	хорошая	очень хорошая
Биохимическая характеристика:
- накопление энергии	гликогенное	гликогенное/окислительное	окислительное
отложения фосфата	+++	++	+
- отложения гликогена	+++	++(+)	++
- жировые отложения	+	+(+)	++(+)
- содержание митохондрий	+	++	+++
- капилляризация	незначительная	хорошая до очень хорошей	очень хорошая
Функция:	нагрузки в субмаксимальной зоне, проявление максимальной и скоростной силы		выносливость и силовая выносливость, статическая работа на опору и удержание
+++ - значительные, ++ - средние, + - незначительные

Соответствующей силовой тренировкой можно относительно быстро
преобразовывать FT-волокна в FTO-волокна. Это дает возможность
достигать хорошей выносливости даже тем спортсменам, которые,
имея много быстрых FT-волокон, казалось бы более подходят для
проявления максимальной и скоростной силы.

Несмотря на то, что тренировкой нельзя изменить унаследованное
соотношение между ST- и FT-волокнами, свойства волокон, хоть и
в определенных пределах, все же приспосабливаются к предъявляемым
специфическим раздражениям (поперечное сечение, время сокращения,
оснащение энергоносителями и митохондриями и т. д.).

2.2.2. Нервно-мышечные процессы

2.2.2.1. Двигательная единица

Отросток двигательного нерва, находящегося в спинном мозге (двигательная
клетка переднего рога), достигает мышечного волокна. Нервная клетка
иннервирует своими отростками большое количество мышечных волокон.
Нервная клетка и связанные с ней мышечные волокна называются двигательной
единицей (рис. 6).

Рис. 6 Схема двигательной единицы

1 - костный мозг, 2 - тело клетки. 3 - нерв спинного мозга, 4
- двигательное нервное волокно, 5 - чувствителыюе нервное волокно,
6 -мышца с мышечными волокнами.

Состав мышц может очень различаться по количеству двигательных
единиц, а двигательные единицы в свою очередь могут состоять из
самого различного количества мышечных волокон. Все мышечные волокна
одной двигательной единицы относятся к одному и тому же типу волокон
(FT- или ST-волокна). Мышцы, в функцию которых входит выполнение
очень тонких и точных движений (например, мышцы глаз или пальцев
руки, обладают обычно большим количеством двигательных единиц
(от 1500 до 3000); в их состав входит небольшое количество мышечных
волокон (от 8 до 50). Мышцы, выполняющие относительно грубые движения
(например, большие мышцы конечностей), обладают, как правило,
значительно меньшим количеством двигательных единиц, но с большим
числом волокон на каждую (от 600 до 2000). Так, например, бицепс
(см. рис. 60 а) может содержать в своем составе более миллиона
волокон. Эти мышечные волокна вместе со своими нервными окончаниями
образуют более чем 600 двигательные единиц, так что одна двигательная
клетка переднего рога спинного мозга иннервирует своими отростками
около 1500 мышечных волокон. В большеберцовой мышце около 1600
и в мышцах спины до 2000 мышечных волокон иннервируются одной
клеткой переднего рога, образуя таким способом в каждом случае
двигательную единицу. Однако количество волокон в двигательных
единицах какой-либо мышцы не одинаково, например, в бицепсе может
быть 1000, 1200, 1400 или 1600 волокон.

Принадлежность мышечных волокон к определенной двигательной единице
задается от природы и не может быть изменена тренировкой.

Двигательные единицы активизируются по закону „все или ничего".
Таким образом, если от тела двигательной клетки переднего рога
спинного мозга посылается по нервным путям импульс, то на него
реагируют или все мышечные волокна двигательной единицы, или ни
одного. Для бицепса это означает следующее: при нервном импульсе
необходимой силы укорачиваются все сократительные элементы (миофибриллы)
всех (примерно 1500) мышечных волокон соответствующей двигательной
единицы.

Сила двигательной единицы зависит, в частности, и от количества
ее мышечных волокон. Двигательные единицы с небольшим количеством
волокон при единичном сокращении развивают силу тяги всего лишь
в несколько миллиньютонов. Двигательные единицы с большим количеством
волокон - несколько ньютонов. Силовой потенциал отдельной двигательной
единицы относительно небольшой, поэтому для выполнения движения
одновременно „подключается" несколько двигательные единиц.
Чем выше преодолеваемое сопротивление, тем больше двигательных
единиц должно выполнять движение.

Каждая двигательная единица имеет свой индивидуальный порог возбуждения,
который может быть низким или высоким. Если импульсный залп (раздражение
нерва, вызывающее сокращение мышцы) слаб, то тогда активизируются
лишь двигательные единицы, обладающие низким порогом возбуждения.
Если импульсный залп усиливается, начинают реагировать дополнительные
двигательные единицы с более высоким порогом возбуждения.

С увеличением сопротивления активизируется все больше двигательных
единиц. Быстрота индивидуальных порогов возбуждения зависит главным
образом от состояния двигательных единиц. Для продолжения деятельности
двигательных единиц, которые утомляются от: а) накопления
кислых продуктов обмена веществ (лактат, СО2); б) истощения энергоносителей
(энергетические фосфаты, гликоген и т.п.); в) нервного перевозбуждения
(в двигательной единице или в коре головного мозга), требуется
все больше и больше волевых усилий.

2.2.2.2. Внутримышечная координация и частота импульсов

Постоянное изменение количества участвующих в движении двигательных
единиц (пространственная суммация) и изменение частоты нервных
импульсов (временная суммация) регулируется очень тонкой градацией
сократительной силы мышцы.

Пространственная суммация . Для выполнения движения может
быть задействовано различное количество двигательных единиц благодаря
механизму ступенчатого развития силы. Однако этот механизм, обусловленный
дифференцированным строением мышц, очень неоднороден. Количество
ступеней определяется количеством двигательных единиц, из которых
состоит мышца; размер ступеней зависит, в частности, от количества,
поперечника и строения мышечных волокон, которыми располагает
соответствующая двигательная единица. Например, в состав мышц
пальцев кисти входит чрезвычайно много двигательных единиц с небольшим
количеством волокон (многочисленные маленькие ступени), поэтому
сила, с которой они выполняют движения, может быть „градуирована"
при помощи пространственной суммации гораздо тоньше, чем сила
бицепса, обладающего относительно малым количеством двигательных
единиц и большим числом волокон (немногочисленные большие ступени).

Временная суммация. Если двигательная единица активизируется
лишь путем искусственного раздражения, например, электрической
стимуляцией, то все ее мышечные волокна укорачиваются, а затем
снова расслабляются (рис. 7а).

Рис. 7а Схема феномена временной суммации

Однако в здоровом организме в естественных условиях произвольные
одиночные импульсы или сокращения не возникают. Сокращение мышцы
всегда обуславливается действием серии импульсов в секунду. Если
второй сократительный импульс подаётся еще до окончания фазы расслабления
волокон, то в этом случае второе сокращение наслоится на первое.
Следствие этого - более высокое развитие силы. Если нужно развить
большую силу, то второй импульс уже должен достичь волокон двигательной
единицы незадолго до окончания фазы сокращения. Тогда волокна
снова сократятся еще до начала фазы расслабления; спад напряжения
или силы в этом случае невозможен (рис. 7 b). Последующие сокращения
вытекают из предыдущих.

Рис. 7Ь Схема феномена временной суммации

Когда, наконец, многочисленные нервные импульсы начинают следовать
друг за другом достаточно быстро, отдельные сокращения полностью
перекрываются. Таким способом, в отличие от одиночного сокращения,
достигаются гораздо более сильные сокращения мышечных волокон,
что приводит к 3-4-х кратному увеличению силы. Это явление называется
титаническим сокращением (рис. 7 с). Необходимая для полного тетанического
сокращения частота импульсов определяется соответствующим типом
волокна двигательной единицы. В связи с тем, что быстрые FT-волокна,
по сравнению с медленными ST-волокнами, гораздо быстрее сокращаются
и расслабляются, импульсы также должны в более короткие промежутки
попадать в волокна для того, чтобы можно было помешать их расслаблению
и тем самым развить большую силу.

Рис. 7с Схема наслаивания отдельных сокращений до момента возникновения
тетанического сокращения рутем увеличения частоты импульсов

Поэтому у быстрых двигательных единиц импульсы низкой частоты
(7-10 за с) вызывают лишь незначительное напряжение и такую же
силу, импульсы средней частоты (25-30 за с) соответственно умеренное
напряжение и силу, импульсы высокой частоты (от 45 за с и выше)
- максимальное напряжение и максимальную силу (рис. 8).

Рис. 8 Взаимосвязь между числом нервных импульсов в секунду
и силой сокращения мышц в процентах к максимальной силе; среднее
значение многочисленных двигательных единиц; отведение от абдуктора
мизинца (по Бигланду и Липпольду)

Для медленных двигательных единиц, состоящих из ST-волокон, уже
20 импульсов в секунду может быть достаточно для исчерпания их
силового потенциала. Лишь при одном, самом благоприятном для соответствующей
двигательной единицы, временном промежутке между импульсами можно
добиться оптимального эффекта временной суммации. Более высокая
частота импульсов для данной двигательной единицы не может вызвать
более сильного сокращения и, следовательно, увеличения силы. Продолжительность
титанического сокращения может превышать продолжительность одиночного
сокращения в десятки и тысячи раз.

Мышца, состоящая большей частью из ST-волокон, более устойчивых
к воздействию утомляемости, может поддерживать титаническое сокращение
обычно значительно дольше, чем мышца, в составе которой содержатся
преимущественно быстро утомляющиеся FT-волокна. В упрощенном изложении
„кооперирование" пространственной и временной суммации происходит
следующим образом: небольшие силовые потребности удовлетворяются
медленными, состоящими из ST-волокон двигательными единицами,
обладающими низким порогом возбуждения. При увеличении силовых
потребностей включаются двигательные единицы, имеющие более высокий
порог возбуждения (пространственная суммация). Одновременно за
счет повышения частоты импульсов увеличивается силовая отдача
уже работающих низкопороговых единиц (временная суммация). При
дальнейшем увеличении силовых потребностей в работу постепенно
будет включаться все больше и больше быстрых двигательных единиц,
которые могут „стартовать" с более высоких частот и вовлекать
в активное состояние больший диапазон частот. Для преодоления
максимальных сопротивлений подготовленные в силовом отношении
спортсмены включают около 85% своих двигательных единиц с оптимальными
импульсными частотами. В связи с тем, что „медленные" единицы
имеют меньше мышечных волокон и по этой причине развивают меньше
силы, чем „быстрые" единицы, часто уже при усилии в 25% мобилизуется
около 50% имеющихся в распоряжении единиц.

Участие относительно большого количества малых двигательных единиц
в незначительной силовой работе позволяет проводить более тонкую
регуляцию мышечной деятельности, чем при высоких силовых нагрузках.
Процессы временной суммации (частота импульсов) согласно результатам
последних исследований условно поддаются тренировке, пусть даже
эта тренировка проводится в очень сложных общих взаимосвязях.
Тренированная двигательная единица может быстрее укорачиваться
(см. 2.2.1.3.), обрабатывать" более высокие импульсные частоты
и развивать большую силу.

Когда скоростная сила, которая реализуется главным образом быстрыми
FT-волокнами, противодействует умеренным и высоким сопротивлениям,
происходит активизация большого количества двигательных единиц
с короткой серией импульсов. Эта, так называемая, стартовая
иннервация вызывает нарастающий и сильный процесс сокращения.
За взрывным началом сокращения следует сигнальная блокировка (биоэлектрическое
молчание), во время которой двигательные единицы сокращаются с
высокой скоростью. Такие скоростно-силовые движения называются
также баллистическими движениями. Они заранее программируются
в головном мозге и осуществляются с такой высокой скоростью, что
во время их выполнения обратная связь не срабатывает, в результате
чего движение невозможно исправить в ходе его выполнения. Продолжительность
биоэлектрического молчания, следующего за стартовой иннервацией,
зависит главным образом от величины преодолеваемого сопротивления.
Если сопротивление настолько велико, что ускорения при свободном
сокращении больше не происходит, то следует новая серия импульсов,
сопровождаемая биоэлектрическим молчанием, благодаря которой обеспечивается
дальнейшее ускорение. Если же сопротивление настолько велико,
что серия импульсов и последующая сигнальная блокировка не появляются,
то сопротивление будет преодолеваться импульсами очень высокой
частоты. Движения, которые характеризуются короткой серией (сериями)
импульсов с последующей сигнальной блокировкой и баллистическим
сокращением, имеют резко выраженный скоростно-силовой характер.
Движения, характеризуемые рядом импульсов очень высокой частоты,
имеют характер максимальной силы.

Когда скелетная мышца работает на силовую выносливость и преодолевает
легкие или умеренные сопротивления, при которых частота импульсов
не достигает максимума, деятельность двигательных единиц осуществляется
попеременно (асинхронная деятельность).

Это означает, что в соответствии с требуемым усилием активизируется
лишь определенная часть двигательных единиц и таким образом происходит
движение. Другая часть двигательных единиц находится в неактивном
состоянии и укорачивается пассивно. При возрастании утомляемости
двигательные единицы, бывшие до сего времени активными, выключаются,
а вместо них начинают активно работать другие, неактивные до сих
пор, двигательные единицы.

В обычных условиях человек, выполняя статическую или динамическую
работу преодолевающего характера (см. 2.3.), не может одновременно
включать в движение все двигательные единицы мышцы. Высокотренированные
атлеты тех видов спорта, в которых сила является основным компонентом
результативности (тяжелая атлетика, борьба, легкоатлетические
метания), для выполнения движения способны активно и одновременно
подключать до 85% своих мышечных волокон и тем самым развивать
большую силу. Нетренированные лица могут обычно активизировать
лишь до 60%. Умение управлять двигательными единицами синхронно
называется внутримышечной (интрамышечной) координацией. Ее
уровень можно считать высоким, если спортсмен, с одной стороны,
обладает ярко выраженной способностью дифференцировать силу и,
с другой стороны, может одновременно активизировать высокий процент
двигательных единиц. Под воздействием гипноза или при электрической
стимуляции (100 гц и выше) нетренированный человек может одновременно
задействовать значительно больше двигательных единиц и тем самым
увеличить свою силу почти на 35%.

Тренированный человек при независящих от усилия воли условиях
может увеличить свой силовой потенциал лишь на 10%. Разница между
произвольно мобилизованной максимальной силой и непроизвольно
активизированной силой называется дефицитом силы. В тренировочной
практике дефицит силы определяется чаще всего разницей в силе,
развиваемой в статическом и динамически-уступающем режимах (см.
2.3.). Такое определение возможно потому, что сила, развиваемая
при принудительном растягивании мышц (динамическая работа уступающего
характера) обычно на 10-35% превышает силу, которая может быть
мобилизована при статическом режиме работы. Таким образом, в показателях
силы, достигаемых, с одной стороны, электрической стимуляцией
мышц в статическом режиме и, с другой стороны, принудительным
растягиванием мышц в динамическом режиме, имеется полное соответствие.
При уступающем режиме работы независимо от воли подключаются дополнительные
двигательные единицы, т.е. в этих условиях величина силы практически
не зависит от уровня внутримышечной координации. При этом необходимо
иметь в виду, что вызванную силу и произвольную можно сопоставлять
друг с другом лишь тогда, когда они прикладываются в сопоставимых
условиях (например, при одном и том же угле в суставах).

Экспериментально удалось доказать, что величина развития силы
при принудительном растягивании мышц увеличивается вместе с увеличением
скорости, в то время как при преодолевающем режиме работы она
при увеличении скорости снижается (см. 2.2.1.2. и рис. 9).

Рис. 9 Скоростно-силовая пропорция у одной из мышц-сгибателей
предплечья при выполнении эксцентрической и концентрической работы
(по Коми)

Итак, при увеличении скорости сокращения разница между возможной
мобилизацией силы при преодолевающем и уступающем режимах работы
продолжает расти.

Однако, нужно сказать, что это утверждение только затрагивает
детей в возрасте до 14 лет. Разница в силе, которую развивают
дети этого возраста при преодолевающем и уступающем режимах работы,
очень незначительна.

Таким образом, чем больше у взрослых различий в показателях силы
при работе в статическом и динамически-уступающем режимах, тем
меньше их максимальная сила по сравнению с абсолютной, тем больше
их дефицит силы и тем ниже Уровень их внутримышечной координации.
В этом случае мышечную силу можно развить при помощи тренировки,
направленной на одновременное включение в движение возможно большего
количества двигательных единиц (метод кратковременных максимальных
напряжений, см. 9.2.1.3.). Сила отдельного мышечного волокна или
отдельной двигательной единицы вряд ли будет увеличена таким путем,
т.е. мышечный поперечник (и вес тела спортсмена) или совсем не
увеличится, или увеличится незначительно. Если разница в силе
при статическом и динамически-уступающем режимах работы относительно
невелика, то резервов для развития силы путем улучшения внутримышечной
координации практически нет. Силу нужно развивать другим путем,
например, увеличивая поперечное сечение мышцы. Дефицит силы представляет
собой своеобразный показатель имеющегося потенциала развития максимальной
силы без увеличения поперечника мышцы и тем самым - веса тела.
Различная способность у нетренированных людей и высококвалифицированных
спортсменов к мобилизации максимально большого количества двигательных
единиц показывает, что подготовленный в силовом отношении человек
обычно имеет не только большую мышечную массу, но и более обширную
возможность ее использования - до 85%. Это также означает, что
возможность развития силы совершенствованием внутримышечной координации
у подготовленных высококвалифицированных спортсменов в сравнении
с неподготовленными ограничена. По этой причине увеличение поперечника
мышцы является самым основным методом для повышения базового потенциала
силы.

2.2.2.3. Межмышечная координация

В спорте практически нельзя выполнять движения с использованием
какой-либо одной мышцы. Для решения любой двигательной задачи
привлекается относительно большое число. мышц или мышечных групп.
Базовый потенциал силы, зависящий главным образом от поперечного
сечения мышечного волокна, объема мышцы, строения волокон и внутримышечной
координации, может быть превращен в оптимальный результат только
в том случае, когда отдельные мышцы или мышечные группы будут
задействованы в пространственно-временном и динамико-временном
отношениях последовательно в соотвйствии с двигательной задачей.
Это также означает, что нервная система настраивается на использование
только тех мышц, работа которых необходима для решения определенной
двигательной задачи. Это взаимодействие участвующих в движении
мышц или мышечных групп называется межмышечной координацией.
Она всегда связана с определенным видом движения и не может
переноситься с одного движения на другое. Например, при выполнении
жима лежа на скамейке участвуют одни мышечные группы, а при подтягивании
на перекладине - другие. Взаимодействие мышц также организовано
по-разному. Особое значение для межмышечной координации имеет
согласованность в работе мышц, реализующих определенное движение
(агонисты) и мышц, действующих в противоположную сторону при этом
движении (антагонисты).

При скоростно-силовом жиме лежа на скамейке трицепс разгибает
руку в локтевом суставе, а бицепс, плечевая мышца и плечелучевая
мышца (антагонисты), основная функция которых состоит в сгибании
руки в локтевом суставе, препятствуют разгибанию, особенно в конечной
фазе движения (см. табл. 13 и рис. 60 а). Взаимодействие агонистов
и антагонистов происходит следующим образом (упрощенно). При скоростно-силовом
выпрямлении руки из положения лежа на спине, преодолевая относительно
высокое сопротивление, одновременно серией коротких импульсов
активизируется максимально возможное количество двигательных единиц
трицепса и мышц, работающих вместе с ним (например, большая грудная
мышца и др.). За серией импульсов и начинающимся сокращением следует
сигнальная блокировка (биоэлектрическое молчание), во время которой
мышечные волокна укорачиваются с высокой скоростью без какого-либо
управления.

Сигнальная блокировка в двигательных единицах, реализующих движение
(трицепс и др.), связана с сигнальной блокировкой двигательных
единиц антагонистов, поэтому движение может выполняться беспрепятственно
и без потери силы. В конце движения для его торможения начинают
активизироваться антагонисты. Ариель (1976-1977) излагает этот
метод работы нервно-мышечной системы следующим образом. При обычном
подъеме штанги происходит начальный взрыв мышечной активности
в связи с тем, что мышца-агонист сокращается, а мышца-антагонист
расслабляется. Это приводит к ускорению движения конечности. Затем
следует спокойный промежуточный период в это время в связи с сокращением
антагониста происходит замедление движения конечности. В конце
движения напряжение мышцы-антагониста должно его остановить (7).

Эта согласованность в работе агонистов и антагонистов во многом
зависит от растянутости мышц. Преимущество растянутых мышц
в том, что они в состоянии покоя слегка напряжены (около 15% своей
длины равновесия) и из этого начального состояния способны развить
особенно большую силу. С другой стороны, они позволяют производить
движения с большой амплитудой, благодаря чему используется более
длинный путь ускорения и имеющийся потенциал силы. Большая амплитуда
позволяет выполнять движения мягче, эластичнее и плавнее, так
как антагонисты начинают их притормаживать позднее (см. 2.7.).

Чем больше мышц или мышечных групп принимают участие в движении,
т.е. чем сложнее движение, тем большую роль играет межмышечная
координация для выполнения силового упражнения.

В тренировочной практике различных видов спорта сложные технические
действия часто расчленяются на отдельные части (элементы). Цель
такого расчленения состоит в том, чтобы силовой тренировкой развить
мышечные группы, которые принимают непосредственное участие в
выполнении соревновательного движения. Усиление этих мышечных
групп осуществляется специальными упражнениями, структура которых
совпадает лишь с частью структуры соревновательного упражнения.
С помощью несложных специальных упражнений можно особенно сильно
нагружать мышцы, участвующие в соревновательном движении, и таким
образом эффективнее их развивать.

Такими специальными упражнениями, например, для толкателя ядра
являются жим лежа на скамейке, наклоны туловища в стороны, поднимание
и опускание туловища, приседания и вставание на носки. Новое,
хорошо скоординированное при помощи специальных упражнений взаимодействие
мышечных групп, укреплявшихся изолированно, требует специального
обучения технике, присущей данному виду спорта. Трудности проявляются
тогда, когда не все мышцы развиты достаточно хорошо, нарушена
гармония в развитии. Если, например, толкатель ядра при помощи
специальных упражнений улучшает лишь силу мышц-разгибателей рук
и ног и выпустит из внимания мышцы туловища, то это может привести
к серьезным нарушениям межмышечной координации. Финальное усилие
при этом останется небольшим. Если межмышечная координация не
удовлетворяет предъявляемым требованиям, например, когда при взрывном
включении мышц начальная иннервация агониста не связана с оптимальным
биоэлектрическим молчанием (компенсация потерь) антагониста, или
когда его силы торможения включаются преждевременно, то теряется
большая часть проявляемой силы. В отличие от этого высокий уровень
межмышечной координации проявляется в оптимальной плавности движения,
целесообразном ритме, точном выполнении и, в конечном итоге, в
большой силовой отдаче.

За счет целенаправленной тренировки, которую часто называют также
тренировкой на развитие техники с помощью силовых элементов, можно
значительно поднять уровень межмышечной координации. Однако следует
сказать еще раз, что взаимодействие мышц, как правило, улучшается
лишь в натренированном движении. На движение с похожими пространственно-временными
и динамико-временными структурами это улучшение переносится лишь
частично, а на движения с неодинаковыми структурами не переносится
совсем. Высокий базовый потенциал силы является основной предпосылкой,
но никак не гарантией того, что движения будут выполняться с полной
силой. Лишь тот спортсмен способен целесообразно использовать
свой потенциал силы, который понял, что отработка межмышечной
координации должна проводиться на соответствующих движениях. Тренированный
спортсмен, в отличие "от нетренированного, обладает не только
большей мышечной массой и может ее гораздо полнее использовать
(внутримышечная координация), он также в состоянии гораздо эффективнее
реализовать этот потенциал силы в своем спортивном результате
(межмышечная координация).

2.2.3. Энергетическое обеспечение мышечной деятельности

2.2.3.1. Энергоносители

Для выполнения работы мышца должна быть обеспечена энергией. Мышечными
энергоносителями являются, главным образом, фосфатные соединения,
обладающие большими энергетическими запасами (аденозинтрифосфат,
креатинфосфат), углеводы (глюкоза, гликоген) и жиры. Белки как
энергоносители играют второстепенную роль, однако для увеличения
объема, роста мышцы они имеют первостепенное значение. Лишь в
редких случаях (голодание, предельные и продолжительные нагрузки)
белки в виде аминокислот могут принимать участие в энергетическом
обмене веществ.

В мышце накапливаются богатые энергией фосфаты соединения, гликоген
и жиры. Гликоген и жиры откладываются также в печени и в подкожной
жировой клетчатке. В человеке на 1кг мышечной массы приходится
от 3,5 до 7,5 ммол аденозинтрифосфата (АТФ) и 16-28 ммол креатин-фосфата
(КФ). Это соответствует собственным энергетическим резервам организма
в АТФ - около 5 кдж (1,2 ккал) и в КФ - приблизительно 15 кдж
(3,6 ккал). Энергетические резервы, хранящиеся в организме в форме
гликогена, составляют у нетренированного человека около 7 500
кдж (1 800 ккал, 450 г), у тренированного -до 13 000 кдж (31 ккал,
750 г). Из "этого количества на гликоген печени приходится около
2 600 кдж (620 ккал, 150 г). Мышечный гликоген представляет собой
энергетический резерв, быстро включающийся в знергообразование.
И в энергетическом отношении он эффективней, так как его не надо
транспортировать к работающей мышце сначала по кровеносному руслу,
а затем, как через шлюз, пропускать через оболочку клетки.

Далее следует учитывать тот факт, что мышечное волокно относительно
легко принимает подаваемую ей по кровеносному руслу глюкозу и
накапливает ее в форме гликогена, но очень неохотно, лишь в небольших
количествах, возвращает в кровоток гликоген для потребления его
другими, интенсивно работающими мышцами. Кроме того, гликоген
печени лишь частично может быть использован для мышечной деятельности,
так как жизненно важные функции головного мозга также должны постоянно
обеспечиваться питанием глюкозой, доставляемой по кровеносным
сосудам. По этой причине разнообразные защитные механизмы препятствуют
чрезмерному потреблению гликогена печени и тем самым снижению
уровня сахара в крови, довольно постоянному в нормальных условиях
(80-90 мг глюкозы на 100 мл крови).

Жировой запас, насчитывающий от 125 000 до более чем 400 000 кдж
(от 30 000 до более чем 100 000 ккал), является практически неиссякаемым
источником энергии при выполнении продолжительной спортивной работы
небольшой интенсивности. Наибольшая доля згих запасов содержится
в подкожной жировой клетчатке; мышечные жировые тела (капли триглицерида),
быстрее включающиеся в работу, накапливают лишь около 8 000 кдж
(1 900 ккал).

2.2.3.2. Анаэробное энергообразование

Непосредственным источником энергии для мышечных волокон всегда
является аденозинтрифосфат (АТФ). Он расщепляется на аденозиндифосфат
(АДФ) и фосфат (Ф). При расщеплении выделяется энергия (38-42
кдж = 9-10 ккал/на мол. расщепленного фосфата).

АТФ->АДФ + Ф + Энергия

Лишь около трети этой высвобождающейся энергии превращается в
механическую работу; большая часть выделяется в виде тепла. В
связи с тем, что содержание аденозинтрифос-фата в мышце довольно
ограничено (3,5-7,5 ммол/кг), уже через очень короткое время предельно
интенсивной работы (1-3 с) его мышечные запасы иссякают. И если
бы целая система различных, частично одновременно протекающих
процессов, не контролировала бы и не восстанавливала аденозинтрифосфат,
т. е. не снабжала бы мыппцы энергией, то работу пришлось бы прекратить.
Восстановление (ресинтез) АТФ осуществляется при помощи относительно
простого биохимического процесса. Возникающие в результате расщепления
АТФ продукты АДФ и Ф соединяются снова.

АДФ + Ф + Энергия -> АТФ

Для этой биохимической реакции, которую иначе называют фосфорилированием,
требуется энергия. Она получается за счет расщепления других энергоносителей.
В какой форме и с помощью каких энергоносителей будет осуществлено
восстановление аденозинтрифосфата, зависит от энергии, требуемой
на единицу времени. При внезапной, осуществляемой из состояния
покоя, очень интенсивной мышечной работе АТФ восстанавливается
с помощью креатинфосфата

КФ + АДФ -> Креатин (К) + АТФ

Так как один моль креатинфосфата производит приблизительно один
моль АТФ, то выход энергии в результате этого процесса соответствует,
примерно, энергии, получаемой от расщепления АТФ.

Креатинфосфат содержится в мышце также в незначительных количествах
(16-28 ммол/кг). Несмотря на то, что имеющимся количеством креатинфосфата
можно образовать в три раза больше энергии, чем при помощи АТФ,
эти запасы будут сильно истощены через 7-12 с предельно интенсивной
работы и через 15-30 с интенсивной работы. Работу необходимо или
прервать, или же продолжать с меньшей интенсивностью. Для продолжения
работы с меньшей интенсивностью требуются другие энергоносители.
Гликоген, содержащийся в мышце в таких условиях расщепляется без
участия кислорода на молочную кислоту (лактат), обладающую меньшей
энергоемкостью, чем АТФ.

Гликоген -> Лактат + АТФ

При этом один моль мышечного гликогена поставляет 3 моля АТФ.
Наибольшей активности этот биохимический процесс достигает через
несколько секунд интенсивной работы. Перед этим должна быть снижена
до соответствующей величины концентрация более эффективных в энергетическом
отношении фосфатов. Восстановление АТФ путем расщепления гликогена
(при отсутствии кислорода) высвобождает за одну и ту же единицу
времени лишь около трети энергии, которую можно было бы получить
расщеплением фосфата. Поэтому интенсивность работы необходимо
уменьшить. Эти процессы - причина того, что, например, бегун на
100-метровую дистанцию, пробежав около 80 м, часто теряет скорость:
его запасы фосфатов, богатых энергий, сильно исчерпаны, и организм
вынужден переключиться на получение энергии из менее эффективного
гликогена.

При выполнении отдельных упражнений и коротких серий упражнений
(3-30 с) в тренировке максимальной и скоростной силы энергия для
мышечного сокращения также выделяется со „складов" АТФ и
КФ. Для серий интенсивных упражнений продолжительностью 10-30
с энергия получается в большей степени за счёт использования гликогена.
На рис. 10 изображены процессы выделения энергии при интенсивной
спортивной работе в зависимости от длительности нагрузки.

Рис. 10 Преобразование энергии (кДж/мин) в скелетной мускулатуре
человека во время спортивной работы в зависимости от длительности
нагрузки (преобразовано по Ховальду)

Мышечная работа длительностью около 2 мин, при выполнении которой
энергию получают изложенным выше способом, осуществляется преимущественно
быстрыми FT-волокнами, накапливающими энергоемкие фосфатные соединения
и гликоген в относительно больших количествах. Как уже отмечалось,
при расщеплении гликогена образуется лактат. Кислые продукты обмена
веществ (лактат, СО2 и т.д.), производимые очень быстро, в процессе
интенсивной работы не могут компенсироваться, быстро разлагаться
или выделяться ни при помощи имеющихся в крови буферных веществ,
ни за счет дыхания (СО2. После нагрузок, приводящих к сильному
утомлению, концентрация лактата в мышце поднимается до ЗОммол/л
и в крови до 20 ммол/л. После выполнения работы „до отказа",
т.е. работы, во время которой интенсивно участвует большое количество
мышечной массы, затрудняется дыхание и сдерживается приток и отток
крови в пределах до 25-28 ммол/л (например, после интенсивно проведенной
борцовской схватки).

Большое количество лактата в значительной степени способствует
переокислению организма, сковывающему мышечную деятельность. Увеличивающееся
закисление организма затрудняет все в большей степени дальнейшее
расщепление гликогена и, как следствие, препятствует ресинтезу
АТФ. Однако, энергия АТФ нужна не только для сокращения, но и
для расслабления мышцы (разрыв актино-миозиновых мостиков). При
нехватке АТФ существенно ограничивается его так называемое „смягчающее"
действие, которое к тому же имеет большое значение для растягиваемости
мышцы. Мышца поэтому расслабляется с каждым разом медленнее и
в конце концов ее сводит судорогой. Это происходит несмотря на
то, что для нагрузок подобной интенсивности часто затрачивается
лишь треть всех запасов мышечного гликогена. В практике иногда
говорят о „скисании" спортсмена. Работу следует остановить,
если своевременно не будет подключена другая форма получения энергии,
которая в свою очередь заставит снизить интенсивность нагрузки
на единицу времени. При использовании методов больших нагрузок
для развития силовой выносливости (например, интенсивный интервальный
метод, см. 9.2.3.) фазы интенсивной работы следует чередовать
с короткими паузами отдыха. Во время этих интервалов отдыха кислые
продукты обмена веществ могут "частично удаляться из мышечных
волокон, а влияние других факторов, ведущих к утомлению, может
быть ослаблено. Благодаря этому помехи при расщеплении гликогена
и восстановлении АТФ будут не столь значительными, и спортсмен
через относительно небольшой промежуток времени может вновь приступить
к работе. Однако слишком короткие паузы препятствуют восполнению
запасов гликогена. Из-за этого с каждой дозой нагрузки их становится
все меньше и меньше.

Интервальные нагрузки приводят к гораздо более сильному опустошению
гликогеновых депо, чем однократные интенсивные нагрузки. Это следует
иметь в виду не только в период силовой тренировки, но и при занятиях
видами спорта со сменяющимися по интенсивности нагрузками (футбол,
гандбол, борьба и т.д.). Изложенные биохимические процессы протекают
практически без участия кислорода. Поэтому их называют анаэробными
процессами. Расщепление богатых энергией фосфатов именуется
анаэробным алактатным (проходящим без образования лактата) процессом,
а разложение гликогена называется анаэробным лактатным (проходящим
с образованием лактата) процессом.

2.2.3.3. Аэробное энергообразование

Гликоген может распадаться не только на молочную кислоту (лактат),
имеется также возможность окислить гликоген при участии кислорода
(О2). При этом наряду с энергией выделяются вода (Н2О) и углекислый
газ (СО2).

Гликоген + О2 -> Н2О + СО2 + АТФ

Этот процесс сгорания углеводов при участии кислорода называется
аэробным путем получения энергии. При этом один моль глюкозы (при
разложении мышечного гликогена) поставляет 39 молей АТФ. Окисление
гликогена с участием кислорода почти в 13 раз эффективнее, чем
его расщепление без кислорода.

При интенсивных нагрузках продолжительностью около 5 мин 50% энергии
производится посредством анаэробного и 50%-посредством аэробного
обмена веществ. Если длительность интенсивной нагрузки менее 5
мин, то в этом случае большее значение приобретают анаэробные
процессы; если нагрузка продолжается более 5 мин, то в преобразовании
энергии неизбежно повышается доля аэробного обмена веществ. Относительно
высокая доля анаэробных процессов приводит к высокому содержанию
лактата в крови (15-25 ммоль/л). В этих условиях мышце начинает
недоставать своих собственных энергетических ресурсов. Гликоген
печени в виде глюкозы с кровью доставляется к мышце и способствует
покрытию энергетического дефицита.

Наряду с FTO-волокнами в работе продолжительностью 2-10 мин, примеры
которой здесь уже приводились, широко принимают участие также
медленные ST-волокна (красные волокна). По сравнению с быстрыми
РТ-волокнами в FTO и особенно в ST-волокнах содержится больше
миоглобина. Миоглобин связывает, „выбирает" кислород, а затем
предоставляет его в распоряжение митохондрий. Кроме того, в этих
волокнах содержится больше крупных митохондрий, в которых протекают
аэробные процессы обмена веществ. По этим, а также другим причинам
ST-волокна и FTO-волокна наиболее пригодны для аэробного преобразования
энергии и тем самым для выполнения работы, требующей выносливости.
При усиленных нагрузках продолжительностью свыше 10 мин доминирует,
без сомнения, аэробный обмен веществ, посредством которого получают
70-95 % требуемой энергии. Эта продолжительная работа с приложением
силы менее 25% от максимальной реализуется в первую очередь ST-волокнами.
Анаэробные процессы обмена веществ и FT-волокна включаются в движение
при выполнении этой продолжительной работы прежде всего в начальной
фазе, а также для преодоления чередующихся внешних сопротивлений
(например, на промежуточных рывках или подъемах в горку в лыжных
гонках и велоспорте). В связи с незначительной долей анаэробного
пути получения энергии при долговременных нагрузках накопление
лактата в мышце и крови остается незначительным (3-14 ммол/л в
крови). С увеличением продолжительности нагрузок на передний план
выходят жиры, являясь источником аэробного преобразования энергии.
Их распад происходит в принципе так же, как и аэробное разложение
гликогена в конечные продукты: воду и углекислый газ. Жиры могут
накапливаться в мышечном волокне в виде маленьких капелек (капли
триглицерида) или в виде жирных кислот могут транспортироваться
по кровеносному руслу к работающей мышце из подкожной жировой
клетчатки. Однако следует учитывать, что интенсивность нагрузки
постоянно возрастает, в том числе и в тех спортивных дисциплинах,
где требуется чрезвычайно высокая выносливость.

Энергетическое обеспечение зтой относительно интенсивной мышечной
деятельности осуществляется большей частью, несмотря на участие
жиров, за счет распада резервов гликогена (мышечный и печеночный
гликоген). Так, например, доля жиров в производстве энергии у
марафонца мирового класса составляет всего около 20%.

При усиленных нагрузках продолжительностью свыше 90 мин. собственных
резервов (гликоген) организма для продолжения работы часто не
хватает. Поэтому эти резервы должны пополняться дополнительными
питательными веществами (напитки с богатым содержанием глюкозы
и минеральных веществ).

Профессор Суворова Г.Н.

Мышечные ткани.

Представляют собой группу тканей, которые осуществляют двигательные функции организма:

1) сократительные процессы в полых внутренних органах и сосудах

2) перемещение частей тела относительно друг друга

3) поддержание позы

4) перемещение организма в пространстве.

Мышечные ткани имеют следующие морфофункциональные характеристики:

1) Их структурные элементы имеют удлиненную форму.

2) Сократимые структуры (миофиламенты и миофибриллы) располагаются продольно.

3) Для мышечного сокращения необходимо большое количество энергии, поэтому в них:

Содержится большое число митохондрий

Имеются трофические включения

Может присутствовать железосодержащий белок миоглобин

Хорошо развиты структуры, в которых депонируются ионы Са ++

Мышечная ткань подразделяется на две основные группы

1) гладкую (неисчерченную)

2) Поперечнополосатую (исчерченную)

Гладкая мышечная ткань: имеет мезенхимное происхождение.

Кроме того, выделяют группу миоидных клеток, к ним относятся

Миоидные клетки, имеющие нейральное происхождение (образует мышцы радужки)

Миоидные клетки, имеющие эпидермальное происхождение (миоэпителиальные клетки потовых, слюнных, слезных и молочных желез)

Поперечнополосатая мышечная ткань подразделяется на скелетную и сердечную. Обе эти разновидности развиваются из мезодермы, но из разных ее частей:

Скелетная – из миотомов сомитов

Сердечная – из висцерального листка спланхнотома.

Скелетная мышечная ткань

Составляет около 35-40% массы тела человека. В качестве основного компонента входит в состав скелетных мышц, кроме того, образует мышечную основу языка, входит в состав мышечной оболочки пищевода и т.д.

Развитие скелетных мышц . Источник развития – клетки миотомов сомитьов мезодермы, детерминированные в направлении миогенеза. Стадии:

Миобласты

Мышечные трубочки

Дефинитивная форма миогенеза – мышечное волокно.

Строение скелетной мышечной ткани.

Структурно-функциональной единицей скелетной мышечной ткани является мышечное волокно. Оно представляет собой вытянутое цилиндрическое образование с заостренными концами, диаметром от 10 до 100 мкм, вариабельной длины (до 10-30 см.).

Мышечное волокно является комплексным (клеточно-симпластическим) образованием, которое состоит их двух основных компонентов

1. миосимпласта

2. миосателлитоцитов.

Снаружи мышечное волокно покрыто базальной мембраной, которая вместе с плазмолеммой миосимпласта образует так называемую сарколемму.

Миосимпласт является основным компонентом мышечного волокна как по объему, так и по выполняемой функции. Миосимпласт является гигантской надклеточной структурой, которая образуется путем слияния огромного числа миобластов в эмбриогенезе. На периферии миосимпласта располагается от нескольких сотен до нескольких тысяч ядер. Вблизи ядер локализуются фрагменты пластинчатого комплекса, ЭПС, единичные митохондрии.

Центральная часть миосимпласта заполнена саркоплазмой. Саркоплазма содержит все органеллы общего значения, а также специализированные аппараты. К ним относятся:

Сократительный

Аппарат передачи возбуждения с сарколеммы

на сократительный аппарат.

Энергетический

Опорный

Сократительный аппарат мышечного волокна представлен миофибриллами.

Миофибриллы имеют вид нитей (длина мышечного волокна) диаметром 1-2 мкм. Они обладают поперечной исчерченностью, обусловленной чередованием различно преломляющих поляризованный свет участков (дисков) – изотропных (светлых) и анизотропных (темных). Причем миофибриллы располагаются в мышечном волокне с такой степенью упорядоченности, что светлые и темные диски соседних миофибрилл точно совпадают. Это и обусловливает исчерченность всего волокна.

Темные и светлые диски в свою очередь состоят из толстых и тонких нитей, которые называются миофиламентами.

Посередине светлого диска, поперечно тонким миофиламентам проходит темная полоска – телофрагма, или Z-линия.

Участок миофибриллы, расположенный между двумя телофрагмами называют саркомером.

Саркомер считается структурно-функциональной единицей миофибриллы - он включает в себя А-диск и расположенные по обе стороны от него две половины I-диска.

Толстые нити (миофиламенты) образованы упорядоченно упакованными молекулами фибриллярного белка миозина. Каждая толстая нить состоит из 300-400 молекул миозина.

Тонкие нити содержат сократимый белок актин и два регуляторных белка: тропонин и тропомиозин.

Механизм мышечного сокращения описывается теорией скользящих нитей, которая была предложена Хью Хаксли.

В покое, при очень низкой концентрации ионов Са ++ в миофибрилле расслабленного волокна толстые и тонкие нити не соприкасаются. Толстые и тонкие филаменты беспрепятственно скользят относительно друг друга, в результате мышечные волокна не сопротивляются пассивному растяжению. Такое состояние свойственно мышце-разгибателю при сокращении соответствующего сгибателя.

Мышечное сокращение вызывается резким повышением концентрации ионов Са ++ и состоит из нескольких этапов:

Ионы Са ++ связыватся с молекулой тропонина, которая смещается, открывая на тонких нитях участки связывания миозина.

Головка миозина прикрепляется к миозин-связывающим участкам тонкой нити.

Головка миозина изменяет конформацию и совершает гребковое движение, продвигающее тонкую нить к центру саркомера.

Головка миозина связывается с молекулой АТФ, что приводит к отделению миозина от актина.

Саркотубулярная система – обеспечивает накопление ионов кальция и является аппаратом передачи возбуждения. Необходима для того волна деполяризации, проходящая по плазмолемме привела к эффективному сокращению миофибрилл. Она состоит из саркоплазматической сети и Т-трубочек.

Саркоплазматическая сеть представляет собой видоизмененую гладкую эндоплазматическую сеть и состоит из системы полостей и канальцев, которая в виде муфты окружает каждую миофибриллу. На границе А- и I-дисков трубочки сливаются, образуя пары плоских терминальных цистерн. Саркоплазматическая сеть выполняет функции депонирования и выделения ионов кальция.

Волна деполяризации, распространяемая по плазмолемме доходит вначале до Т-трубочек. Между стенкой Т-трубочки и терминальной цистерны имеются специализированные контакты, через которые волна деполяризации доходит до мембраны терминальных цистерн, после чего высвобождаются ионы кальция.

Опорный аппарат мышечного волокна представлен элементами цитоскелета, которые обеспечивают упорядоченное расположение миофиламентов и миофибрилл. К ним относятся:

Телофрагма (Z-линия) – область прикрепления тонких миофиламентов двух соседних саркомеров.

Мезофрагма (М-линия) – плотная линия, расположенная в центре А-диска, к ней прикрепляются толстые филаменты.

Кроме того, в составе мышечного волокна имеются белки, стабилизирующие его структуру, например:

Дистрофин – одним концом прикрепляется к актиновым филаментам, а другим – к комплеку гликопротеидов, которые проникают в сарколемму.

Титин – эластический белок, который тянется от М- к Z-линии, препятствует перерастяжению мышцы.

Кроме миосимпласта в состав мышечных волокон входят миосателлитоциты. Это мелкие клетки, которые располагаются между плазмолеммой и базальной мембраной, представляют собой камбиальные элементы скелетной мышечной ткани. Они активизируются при повреждении мышечных волокон и обеспечивают их репаративную регенерацию.

Различают три основных типа волокон:

Тип I (красные)

Тип IIВ (белые)

Тип IIА (промежуточные)

Волокна I типа – красные мышечные волокна, характеризуются высоким содержанием в цитоплазме миоглобина, который и придает им красный цвет, большим числом саркосом, высокой активностью окислительных ферментов(СДГ), пребладанием аэробных процессов.Эти волокна обладают способностью медленного,но длительного тонического сокращения и малой утомляемостью.

Волокна IIВ типа – белые - гликолитические, характеризуютс относительно низким содержанием миоглобина, но высоким –гликогена. Имеют больший диаметр, быстрые, тетанические, с большой силой сокращения, быстро утомляются.

Волокна IIА типа – промежуточные, быстрые, устойчивые к утомлению, окислительно-гликолитические.

Мышца как орган – состоит из мышечных волокон, связанных воедино системой соединительной ткани, сосудов и нервов.

Каждое волокно окружено прослойкой рыхлой соединительной ткани, которая содержит кровеносные и лимфатические капилляры, обеспечивающие трофику волокна. Коллагеновые и ретикулярные волокна эндомизия вплетаются в базальную мембрану волокон.

Перимизий – окружает пучки мышечных волокон. В нем содержатся более крупные сосуды

Эпимизий – фасция. Тонкий соединительно-тканный чехол из плотной соединительной ткани, окружающий всю мышцу.

Мышечная ткань признана доминантной тканью человеческого организма, удельный вес которой в общем весе человека составляет до 45 % у мужчин и до 30 % у представительниц прекрасного пола. Мускулатура включает разнообразные мышцы. Виды мышц насчитывают более шестисот наименований.

Значение мышц в организме

Мышцы играют крайне важную роль в любом живом организме. С их помощью приводится в движение опорно-двигательный аппарат. Благодаря работе мышц человек, как другие живые организмы, может не только ходить, стоять, бегать, совершать любое движение, но и дышать, жевать и перерабатывать пищу, и даже самый главный орган - сердце - тоже состоит из мышечной ткани.

Как осуществляется работа мышц?

Функционирование мышц происходит благодаря следующим их свойствам:

• Возбудимость - это процесс активации, проявляемый в виде ответной реакции на раздражитель (как правило, это внешний фактор). Свойство проявляется в виде изменения обмена веществ в мышце и её мембране.
• Проводимость - свойство, означающее способность мышечной ткани передавать образовавшийся в результате воздействия раздражителя нервный импульс от мышечного органа к спинному и головному мозгу, а также в обратном направлении.
• Сократимость - конечное действие мускулатуры в ответ на стимулирующий фактор, проявляется в виде укорачивания мышечного волокна, также меняется тонус мышц, то есть степень их напряжённости. При этом скорость сокращения и максимальная напряжённость мускулатуры могут быть различными как следствие разного влияния раздражителя.

Следует отметить, что работа мышц возможна благодаря чередованию вышеописанных свойств чаще всего в следующем порядке: возбудимость-проводимость-сократимость. В случае если речь идёт о произвольной работе мускулатуры и импульс идёт от центральной нервной системы, то алгоритм будет иметь вид проводимость-возбудимость-сократимость.

Строение мышц

Любая мышца человека состоит из совокупности продолговатых действующих в одном и том же направлении клеток, называемой мышечным пучком. Пучки, в свою очередь, содержат мышечные клетки длиной до 20 см, именуемые также волокнами. Форма клеток поперечно-полосатых мышц продолговатая, гладких - веретенообразная.

Мышечное волокно представляет собой продолговатой формы клетку, ограниченную внешней оболочкой. Под оболочкой параллельно друг другу располагаются способные сокращаться белковые волокна: актиновые (светлые и тонкие) и миозиновые (тёмные, толстые). В периферийной части клетки (у поперечно-полосатых мышц) располагается несколько ядер. У гладких мышц ядро всего одно, оно имеет местоположение в центре клетки.

Классификация мышц по различным критериям

Наличие различных характеристик, отличных у тех или иных мышц, позволяет их условно группировать по объединяющему признаку. На сегодняшний день анатомия не располагает единой классификацией, по которой можно было бы сгруппировать человеческие мышцы. Виды мышц однако можно классифицировать по разнообразным признакам, а именно:

1. По форме и длине.
2. По выполняемым функциям.
3. По отношению к суставам.
4. По локализации в теле.
5. По принадлежности к определённым частям тела.
6. По расположению мышечных пучков.

Наряду с видами мышц выделяют три основные группы мышц в зависимости от физиологических особенностей строения:

1. Поперечно-полосатые скелетные мышцы.
2. Гладкие мышцы, составляющие структуру внутренних органов и сосудов.
3. Сердечные волокна.

Одна и та же мышца может принадлежать одновременно к нескольким группам и видам, перечисленных выше, поскольку может содержать сразу несколько перекрёстных признаков: форму, функции, отношение к части тела и т.д.

Форма и величина мышечных пучков

Несмотря на относительно одинаковое строение всех мышечных волокон, они могут быть разной величины и формы. Таким образом, классификация мышц по данному признаку выделяет:

1. Короткие мышцы приводят в движение небольшие участки опорно-двигательной системы человека и, как правило, находятся в глубоких слоях мускулатуры. Пример - межпозвоночные спинные мышцы.
2. Длинные, наоборот, локализованы на тех частях тела, которые совершают большие амплитуды движений, например конечности (руки, ноги).
3. Широкие покрывают в основном туловище (на животе, спине, грудине). Могут иметь разную направленность мышечных волокон, обеспечивая тем самым разнообразные сократительные движения.

Встречаются в организме человека и различные формы мускулатуры: круглые (сфинктеры), прямые, квадратные, ромбовидные, веретенообразные, трапециевидные, дельтовидные, зубчатые, одно- и двухперистые и мышечные волокна других форм.

Разновидности мускулатуры по выполняемым функциям

Скелетные мышцы человека могут выполнять различные функции: сгибание, разгибание, приведение, отведение, вращение. Исходя из данного признака, мышцы можно условно сгруппировать следующим образом:

1. Разгибатели.
2. Сгибатели.
3. Приводящие.
4. Отводящие.
5. Вращательные.

Первые две группы всегда находятся на одной части тела, но в противоположных сторонах таким образом, что когда сокращаются первые, вторые расслабляются, и наоборот. Сгибающие и разгибающие мышцы приводят в движение конечности и являются мышцами-антогонистами. Например, мышца плеча бицепс сгибает руку, а трицепс разгибает. Если в результате работы мускулатуры часть тела или орган совершает движение в сторону тела, эти мышцы приводящие, если в обратном направлении - отводящие. Вращатели обеспечивают круговые движения шеи, поясницы, головы, при этом вращатели делятся на два подвида: пронаторы, осуществляющие движение внутрь, и супинаторы, обеспечивающие движение в наружную сторону.

По отношению к суставам

Мускулатура крепится с помощью сухожилий к суставам, приводя их в движение. В зависимости от варианта крепления и количества суставов, на которые воздействуют мышцы, они бывают: односуставные и многосуставные. Таким образом, если мускулатура крепится только к одному суставу, то это односуставная мышца, если к двум - двусуставная, а если больше суставов - многосуставная (сгибатели/разгибатели пальцев).

Как правило, односуставные мышечные пучки длиннее многосуставных. Они обеспечивают более полную амплитуду движения сустава относительно своей оси, поскольку расходуют свою сократительную способность только на один сустав, в то время как свою сократимость распределяют на два сустава многосуставные мышцы. Виды мышц последние короче и могут обеспечить гораздо меньшую подвижность при одновременном движении суставов, к которым они прикреплены. Ещё одним свойством многосуставной мускулатуры называют пассивную недостаточность. Её можно наблюдать, когда под влиянием внешних факторов мышца полностью растягивается, после этого она не продолжает движение, а, напротив, затормаживает.

Локализация мускулатуры

Мышечные пучки могут располагаться в подкожном слое, образуя поверхностные группы мышц, а могут и в более глубоких слоях - к ним относятся глубинные мышечные волокна. Так например, мускулатура шеи состоит из поверхностных и глубинных волокон, одни из которых отвечают за движения шейного отдела, а другие оттягивают кожу шеи, прилегающего участка кожи груди, а также участвуют в поворотах и опрокидываниях головы. В зависимости от расположения по отношению к определённому органу могут быть внутренние и наружные мышцы (наружные и внутренние мышцы шеи, живота).

Виды мускулатуры по частям тела

По отношению к частям тела мускулатура делится на следующие виды:

1. Мышцы головы подразделяются на две группы: жевательные, отвечающие за механическое измельчение пищи, и мимические мышцы - виды мышц, благодаря которым человек выражает свои эмоции, настроение.
2. Мышцы туловища подразделяются по анатомическим отделам: шейные, грудные (большая грудинная, трапециевидная, грудинно-ключичная), спинные (ромбовидная, широчайшая спинная, большая круглая), брюшные (внутренние и наружные брюшные, в том числе пресс и диафрагма).
3. Мышцы верхних и нижних конечностей: плечевые (дельтовидная, трёхглавая, двуглавая плечевая), локтевые сгибатели и разгибатели, икроножные (камбаловидная), берцовые, мышцы стопы.

Разновидности мускулатуры по расположению мышечных пучков

Анатомия мышц у различных видов может отличаться расположением мышечных пучков. В связи с этим выделяют такие мышечные волокна, как:

1. Перистые напоминают строение птичьего пера, в них пучки мышц крепятся к сухожилиям только одной стороной, а другой расходятся. Перистая форма расположения мышечных пучков характерна для так называемых сильных мышц. Место их крепления к надкостнице является довольно обширным. Как правило, они короткие и могут развивать большую силу и выносливость, при этом тонус мышц не будет отличаться большой величиной.
2. Мышцы с параллельным расположением пучков также называют ловкими. По сравнению с перистыми они имеют большую длину, при этом менее выносливы, однако могут выполнять более тонкую работу. При сокращении напряжение в них значительно увеличивается, что значительно снижает их выносливость.

Группы мускулатуры по структурным особенностям

Скопления мышечных волокон образуют целые ткани, структурные особенности которых обуславливает их условное разделения на три группы: