Мышцы: принцип работы, сокращение, утомление, нагрузка

1. Как осуществляется работа скелетных мышц?

В осуществлении движения участвует обычно несколь­ко групп мышц. Мышцы, производящие одновременно движение в одном направлении в данном суставе, называ­ют синергистами (плечевая, двуглавая мышцы плеча). Мышцы, выполняющие противоположную функцию (дву­главая, трехглавая мышцы плеча), — антагонистами. Рабо­та различных групп мышц происходит согласованно: если мышцы-сгибатели сокращаются, то мышцы-разгибатели и это время расслабляются. В координации движений ос­новная роль принадлежит нервной системе.

Мышцы сокращаются рефлекторно, т.е. под действием нервных импульсов, поступающих из центральной нервной системы. Импульсы, приходящие по нервному волокну, вызывают в мышечных волокнах возбуждение, проявляющееся их сокращением. При выполнении произвольных движений сокращаются лишь те волокна, которые непосредственно возбуждаются нервным импульсом. В скелетных мышцах человека мышечные волокна изолированы друг от друга, и возбуждение, возникающее в одном из них, не распространяется на соседние. Скелетные мышцы способны совершать очень быстрые движения. Чтобы в течение длительного времени мышца могла находиться в сокращенном состоя­нии, импульсы поступают к ней целыми сериями и следуют с большой частотой. Каждый очередной нервный импульс приходит к мышце раньше, чем она успеет расслабиться по­сле предыдущего.

Работа мышц отличается важной особенностью. Если нервный импульс пришел к мышечному волокну и оказался способным вызвать его возбуждение, то мышечное волокно сокращается с максимально возможной для него силой. Со­кратиться в полсилы оно не может. Таким образом, сила со­кращения всей мышцы зависит не от того, плохо или хоро­шо сократились ее отдельные волокна, а только от общего числа сократившихся в данный момент мышечных волокон.

2. Как происходит сокращение мышц?

В основе мышечного сокращения лежит скольжение нитей актина между нитями миозина, что приводит к уко­рочению саркомера, следовательно, и волокна. Для этого процесса необходимы ионы Са²⁺ и энергия АТФ. Сокра­щается поперечно-полосатая мышечная ткань произволь­но, под влиянием импульсов, приходящих по нервному волокну.

3. В чем сущность утомления мышц?

Утомлением называют временное понижение работо­способности клетки, органа (в том числе и мышц), орга­низма в целом, наступающее в результате работы и исче­зающее после отдыха.

Утомление связано, во-первых, с процессами, развиваю­щимися в нервной системе, в нервных центрах (их утомле­ние), участвующих в управлении движением. Во-вторых утомление развивается в связи с процессами, возникающими в самой мышце (накопление в ней продуктов обмена веществ —  молочной кислоты и др.). Физическое утомление — нор­мальное физиологическое явление. После отдыха работоспо­собность не только восстанавливается, но и может превышать исходный уровень. И.М. Сеченов показал, что работоспособ­ность быстрее восстанавливается при активном отдыхе, чем при полном покое. При этом временное восстановление ра­ботоспособности мышцы утомленной руки может быть дос­тигнуто включением в работу мышцы другой руки или мыш­цы нижних конечностей. Это еще раз доказывает, что утомление развивается прежде всего в нервных центрах.

4. Как влияет ритм и нагрузка на работу мышц?

От нагрузки и ритма (частоты сердечных сокращений) зависит скорость развития утомления. При увеличении нагрузки или при учащении ритма нагрузка наступает быстрее. Мышечная работа достигает максимального уровня при средних нагрузках и средних скоростях со­кращения.