Тайны сократительной функции скелетных мышц

 

Мышца, подобно каждому отдельному поперечнополосатому мышечному волокну, при сокращении становится короче и толще. При этом она сближает точки начала и прикрепления, обеспечивая перемещение тела человека и его частей в пространстве. Мышца при максимальном сокращении может укорачиваться на 50 % от первоначальной длины.

Обычно мышцы, осуществляющие сгибание (флексоры), находятся спереди, а производящие разгибание (экстензоры) – сзади от сустава. Только в коленном и голеностопном суставах передние мышцы, наоборот, производят разгибание, а задние – сгибание. Мышцы, лежащие снаружи (латерально) от сустава (абдукторы), выполняют функцию отведения, а лежащие кнутри (медиально) от него (аддукторы) – приведение. Вращение производят мышцы, расположенные косо или поперечно по отношению к вертикальной оси (мышцыпронаторы производят вращение внутрь, супинаторы – кнаружи).

Наконец, парные мышцы туловища совершают различную работу в зависимости от того, сокращаются они с одной стороны или с обеих. Например, мышцы шеи при одностороннем сокращении наклоняют голову в сторону, при двустороннем – вперед. Работа различных групп мышц происходит согласованно: так, если мышцы-сгибатели сокращаются, то мышцы-разгибатели в это время расслабляются. В координации движений основная роль принадлежит нервной системе.

Мышцы сокращаются под влиянием нервных импульсов, поступающих из центральной нервной системы. Корковый отдел двигательного анализатора находится в лобной доле коры больших полушарий. Но непосредственно мышцы получают импульсы от мотонейронов, тела которых расположены в передних рогах серого вещества спинного мозга (это мышцы туловища, конечностей и частично шеи), в продолговатом, среднем мозге или мосту (мышцы головы и частично шеи). В процессе движения мозг на основе обратных связей (от рецепторов мышц) постоянно получает сигналы о состоянии мышц (степени их сокращения или расслабления).

Характер сокращения скелетной мышцы зависит от частоты нервных импульсов, поступающих к мышце. В естественных условиях к мышце из спинного или головного мозга следует ряд импульсов, на которые она отвечает длительным (тоническим) сокращением. Тоническое сокращение обеспечивают так называемые красные мышечные волокна, которые устойчивы к утомлению. Они характеризуются высокой активностью окислительных процессов, относительно тонкими миофибриллами. Мышцы, построенные из красных мышечных волокон, обеспечивают поддержание позы, например мышцы спины. Динамическое сокращение обеспечивают белые мышечные волокна, характеризующиеся большим диаметром, крупными и сильными миофибриллами, низкой активностью окислительных процессов. Они преобладают в мышцах, выполняющих быстрые движения, например, в мышцах конечностей. Подавляющее большинство мышц являются смешанными, состоящими из красных и белых волокон в различных пропорциях. Соотношение типов волокон мышц зависит как от наследственных факторов, так и индивидуального развития. То есть существуют приобретенные особенности строения мышц, обусловленные профессиональной деятельностью человека. Вот почему одни могут быстро бегать, а другие нет, одни могут долго двигаться, работать, а другие – нет.

При интенсивной мышечной нагрузке может наступать утомление. Утомлением называют временное понижение работоспособности клетки, органа или целого организма, наступающее в результате работы и исчезающее после отдыха. Понижение работоспособности мышцы при длительном раздражении связано с накоплением в ней продуктов обмена веществ (молочной и фосфорной кислот), влияющих на возбудимость клеточной мембраны, а также с истощением энергетических запасов. При длительной работе в мышце уменьшаются запасы гликогена, нарушаются процессы синтеза АТФ (аденозинтрифосфата), необходимого для осуществления сокращения.

При тренировке мышц повышается их работоспособность, утолщаются мышечные волокна, возрастает количество гликогена в них, увеличивается коэффициент использования кислорода. Восстановительные процессы у тренированных лиц после мышечной работы происходят быстрее, чем у нетренированных.