Виды работы режимы работы мышц

Упражнения

Связь между длиной саркомера и силой мышечных сокращений

Рис. 2.7. Зависимость силы сокращений от длины саркомера

Наибольшую силу сокращений мышечные волокна развивают при длине 2-2,2 мкм. При сильном растяжении или укорочении саркомеров сила сокращений снижается (рис. 2.7). Эту зависимость можно объяснить механизмом скольжения филаментов: при указанной длине саркомеров наложение миозиновых и актиновых волокон оптимально;

https://www.youtube.com/watch?v=upload

рис. 2.9 Влияние предварительного растяжения на силу сокращения мышцы. Предварительное растяжение повышает напряжение мышцы. Результирующая кривая, описывающая взаимоотношения длины мышцы и силы ее сокращения при воздействии активного и пассивного растяжения, демонстрирует более высокое изометрическое напряжение, чем в покое

Важным фактором, влияющим на силу сокращений, является величина растяжения мышцы. Тяга за конец мышцы и натяжение мышечных волокон называются пассивным растяжением. Мышца обладает эластическими свойствами, однако в отличие от стальной пружины зависимость напряжения от растяжения не линейна, а образует дугообразную кривую.

Данный физиологический механизм объясняется эластическими элементами мышцы – эластичностью сарколеммы и соединительной ткани, располагающимися параллельно сократительным мышечным волокнам.

Также при растяжении изменяется и наложение друг на друга миофиламентов, однако это не оказывает влияния на кривую растяжения, т. к. в покое не образуются поперечные связи между актином и миозином. Предварительное растяжение (пассивное растяжение) суммируется с силой изометрических сокращений (активная сила сокращений).

Выделяют три
режимы мышечного сокращения:

    Изотонический;

    Изометрический;

    Смешанный (ауксометрический).

    Изотонический режим
    мышечного сокращения характеризуется
    преимущественным изменением длины
    мышечного волокна, без существенного
    изменения напряжения. Указанный режим
    мышечного сокращения наблюдается,
    например, при поднятии легких и средних
    по массе грузов.

    Изометрический режим
    мышечного сокращения характеризуется
    преимущественным изменением мышечного
    напряжения, без существенного изменения
    длины. Примером может служить изменения
    состояния мышц при попытке человека
    сдвинуть с места предмет большой массы
    (например, при попытке сдвинуть с места
    стену в комнате).

    Смешанный (ауксометрический)
    тип мышечного сокращения, наиболее
    реальный, наиболее часто встречающийся
    вариант. Содержит в себе компоненты
    первого и второго вариантов в разных
    соотношениях в зависимости от реальных
    условий окружающей среды.

Виды мышечного сокращения

Различают два вида работы мышц:

  • · статическая (звенья ОДА фиксированы, движение отсутствует);
  • · динамическая (звенья ОДА перемещаются относительно друг друга).

Различают три режима мышечного сокращения:

  • · изометрический – режим мышечного сокращения, при котором момент силы мышцы равенмоменту внешней силы (длина мышцы не изменяется). Изометрический режим соответствует статической работе.
  • · преодолевающий (концентрический) – режим мышечного сокращения, при котором момент силы мышцы больше момента внешней силы (длина мышцы уменьшается).
  • · уступающий (эксцентрический) – режим мышечного сокращения, при котором момент силы мышцы меньше момента внешней силы (длина мышцы увеличивается).

Преодолевающий и уступающий режимы соответствуют динамической работе. Тренировка с использованием различных режимов мышечного сокращения может привести к различным тренировочным эффектам. Так, использование уступающего режима мышечного сокращения по сравнению с преодолевающим, приводит к большей гипертрофии скелетных мышц.

Биомеханические свойства скелетных мышц – это характеристики, которые регистрируют при механическом воздействии на мышцу.

К биомеханическим свойствам мышц относят: сократимость, жесткость, вязкость, прочность и релаксацию.

Сократимость

Виды работы режимы работы мышц

Сократимость – способность мышцы укорачиваться при возбуждении, в результате чего возникает сила тяги.

Установлено, что во время сокращения (укорочения) мышцы длина толстого и тонкого филаментов не изменяется. При этом неизменной особенностью сокращения является центральное положение толстого филамента в саркомере, посередине между Z-линиями, рис.1.

Рис.1. Схема строения саркомера (G.H. Pollak, 1990)

Исходя из этих наблюдений, была выдвинута “теория скользящих нитей”. В соответствии с этой теорией изменение длины саркомера обусловлено скольжением толстого и тонкого филаментов относительно друг друга (H.E. Huxley, J. Hanson., 1954; A.F. Huxley R. Niedergerke, 1954). Процесс сокращения происходит следующим образом.

При активации мышцы, прикрепленные к противоположным Z-мембранам тонкие филаменты скользят вдоль толстых. Скольжение происходит благодаря наличию выступов (головок) на нитях миозина, получивших название поперечных мостиков. Так как при сокращении мышцы расстояние между Z-мембранами уменьшается, происходит уменьшение длины мышцы.

Виды работы режимы работы мышц

Установлено, что зависимость сила, развиваемая саркомером, зависит от его длины. Выявлено, что существуют критические значения длины саркомера, при которых развиваемая им сила падает до нуля. Первое критическое значение длины саркомера равно 1,27 мкм. Оно соответствует максимальному укорочению мышцы.

В этом состоянии мышцы регулярность расположения нитей нарушается, они искривляются. Второе критическое значение длины равно 3,65 мкм. Оно соответствует максимальному удлинению мышцы (перекрытия толстых и тонких филаментов нет). Если длина саркомера больше 1,27 мкм и меньше чем 3,65 мкм, значение силы отличается от нуля. При длине саркомера от 1,67 до 2,25 мкм, он развивает максимальную силу.

Существует предельное значение длины саркомера, при котором происходит его разрыв. Это значение равно 3,60 мкм. Чтобы не произошел разрыв, при растягивании мышечных волокон защитную функцию берет на себя соединительный филамент – титин. Благодаря своим упругим свойствам, он предотвращает чрезмерное растяжение саркомера (М.Дж. Алтер, 2001).

Жесткость

Жесткость – характеристика тела, отражающая его сопротивление изменению формы при деформирующих воздействиях (В.Б. Коренберг, 2004). Чем больше жесткость тела, тем меньше оно деформируется под воздействием силы. Жесткость тела характеризуется коэффициентом жесткости (k). Жесткость линейной упругой системы, например пружины, есть величина постоянная на всем участке деформации.

Виды работы режимы работы мышц

В отличие от пружины мышца представляет собой систему с нелинейными свойствами. Это связано с тем, что структура мышцы очень сложна. Возникающая в мышце сила упругости не пропорциональна удлинению. Вначале мышца растягивается легко, а затем даже для небольшого ее растяжения необходимо прикладывать все большую силу.

Поэтому часто мышцу сравнивают с трикотажным шарфом, который вначале легко растягивается, а затем становится практически нерастяжимым. Иными словами, жесткость мышцы с ее удлинением возрастает. Из этого следует, что мышца представляет собой систему, обладающую переменной жесткостью. Установлено, что жесткость мышцы в активном состоянии в 4-5 раз больше жесткости в пассивном состоянии. Коэффициент жесткости мышц варьирует от 2000 до 3000 Н/м.

Вязкость

Помимо жесткости мышца обладает еще одним важным свойством – вязкостью. Вязкость – свойство жидкостей, газов и “пластических” тел оказывать неинерционное сопротивление перемещению одной их части относительно другой (смещение смежных слоев). При этом часть механической энергии переходит в другие виды, главным образом в тепло.

Это свойство сократительного аппарата мышцы вызывает потери энергии при мышечном сокращении, идущие на преодоление вязкого трения. Предполагается, что трение возникает между нитями актина и миозина при сокращении мышцы. Кроме того, трение возникает между возбужденными и невозбужденными волокнами мышцы (мышечные волокна различных типов расположены в мышце в виде мозаики) из-за наличия соединения мышечных волокон коллагеновыми фибриллами.

Мышца, обладающая большей вязкостью, будет характеризоваться большей площадью “петли гистерезиса”. Вы знаете, что при выполнении физических упражнений температура мышц повышается. Повышение температуры мышц связано с упруговязкими свойствами мышцы и с потерями энергии мышечного сокращения на трение.

Прочность

Предел прочности мышцы оценивается значением растягивающей силы, при которой происходит ее разрыв. Установлено, что предел прочности для миофибрилл равен 16-25 КПа, мышц – 0,2-0,4 МПа, фасций – 14 МПа. Долгое время считалось (Е.К. Жуков, 1969; В.М. Зациорский, 1979), что неизменность длины мышцы при ее работе в изометрическом режиме связана с растяжением сухожилий, однако А.А.

Вайном (1990) было указано на то, что прочность сухожилий (предел прочности сухожилий равен 40-60 МПа) значительно превосходит прочность мышечных волокон. Поэтому в латентный период возбуждения мышцы сухожилия практически не изменяют своей длины, и, следовательно, неизменной остается длина мышечных волокон и жестко связанных с ними миофибрилл. Это возможно в том случае, если одни, более слабые элементы миофибрилл (саркомеры) будут растягиваться, а другие, более сильные – укорачиваться.

Релаксация

Релаксация мышц – свойство, проявляющееся в уменьшении с течением времени силы мышцы при ее постоянной длине.

Для оценки релаксации используют показатель – длительность релаксации (ф), то есть промежуток времени, в течение которого сила мышцы уменьшается в е[3] раз от первоначального значения. Многочисленными исследованиями установлено, что высота выпрыгивания вверх с места зависит от длительности паузы между приседанием и отталкиванием.

Выделяют три
виды мышечного сокращения:

    Одиночное мышечное
    сокращение;

    Тетаническое мышечное
    сокращение (тетанус);

    Тоническое мышечное
    сокращение.

Кроме того,
тетаническое мышечное сокращение делят
на зубчатый и гладкий тетанус.

    Одиночное мышечное сокращение
    возникает в условиях действия на мышцу
    пороговых или надпороговых электрических
    стимулов, межимпульсный интервал
    которых равен или больше длительности
    одиночного мышечного сокращения. В
    одиночном мышечном сокращении выделяют
    три временных отрезка: латентный период,
    фазу укорочения и фазу расслабления
    (см. рис. 3).

Рис. 3 Одиночное
мышечное сокращение и его характеристики.

ЛП – латентный
период, ФУ – фаза укорочения, ФР – фаза
расслабле-ния

    Тетаническое мышечное
    сокращение (тетанус) возникает в условиях
    действия на скелетную мышцу порогового
    или надпорогового электрического
    раздражителя, межимпульсный интервал
    которого мень- ше длительности одиночного
    мышечного сокращения. В зависимости
    от длительности межстимульных интервалов
    электрического раздражителя при его
    воздействии может возникнуть либо
    зубчатый, либо гладкий тетанус. Если
    межимпульсный интервал электрического
    раздражителя меньше длительности
    одиночного мышечного сокращения, но
    больше или равен сумме латентного
    периода и фазы укорочения, возникает
    зубчатый тетанус. Указанное условие
    выполняется при повышении частоты
    импульсного электрического раздражителя
    в определенном диапазоне.

https://www.youtube.com/watch?v=channelUC77Vn2lK0BWl4EqNZNUkgxQ

Если же
длительность межимпульсного интервала
электрического раздражителя меньше
суммы латентного периода и фазы укорочения
возникает гладкий тетанус. При этом
амплитуда гладкого тетануса больше
амплитуды и одиночного мышечного
сокращения и зубчатого тетанического
сокращения. При дальнейшем уменьшении
межимпульсного интервала электрического
раздражителя, а следовательно при
увеличении частоты, амплитуда тетанических
сокращений возрастает (см. рис. 4).

Рис.
4 Зависимость формы и амплитуды
тетанических сокращений от частоты
раздражителя. – начало действия
раздражителя, – оконча-ние действия
разражителя.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpressru

Однако,
указанная закономерность не носит
абсолютного характера: при определенном
значении частоты вместо ожидаемого
повышения амплитуды гладкого тетатнуса
отмечается феномен ее снижения (см. рис.
5). Указанный феномен был впервые обнаружен
Российским ученым Н.Е.Введенским и был
назван пессимумом. В основе пессимальных
явлений по мнению Н.Е.Введенского лежит
механизм торможения.

Оцените статью
avrora22.ru