Фазы и режимы сокращения мышцы

Выделяют три фазы: латентный период сокращения, фаза сокращения и фаза расслабления.

Началу сокращения каждого мышечного волокна предшествует потенциал действия. При обычном способе регистрации латентный период составляет 0,01 сек, т.е. сокращение почти одновременно начинается с потенциалом действия. Причина запаздывания объясняется тем, что мышцы начинают сокращаться не все сразу. Сократившаяся часть растягивает соседние участки, таким образом, общая длина мышцы некоторое время не изменяется.

Режимы сокращения

В естественных условиях в организме мышцы получают из н.с. не одиночные сокращения, а ряд следующих друг за другом нервных импульсов. Такое сокращение называется тетанусом.

Тетанические сокращения представляют собой результат суммации одиночных сокращений. При относительно малой частоте наступает зубчатый тетанус, при большой частоте – гладкий тетанус.

В покое вне работы мышцы не являются полностью расслабленными, а сохраняют некоторое напряжение, называемое тонусом. Внешним проявлением тонуса является определенная степень упругости мышц. У человека тонус мышц может регулироваться произвольно – по желание человек может почти полностью расслабить или их напрячь.

Особенности гладких мышц

В организме гладкая мускулатура находится во внутренних органах, сосудах и коже.

Тонус и двигательная функция гладких мышц регулируется импульсами, поступающими по вегетативным нервам. Важным свойством гладкой мышцы является ее большая пластичность, которая значительно больше, чем у скелетной мышцы. Это свойство имеет большое значение для нормальной деятельности мышц стенок полых органов.

Гладкие мышцы менее возбудимые, чем скелетные.

Их потенциал действия имеет малую амплитуду и большую продолжительность.

При большой силе одиночного раздражения возникает сокращение гладкой мышцы, причем скрытый период и продолжительность самого сокращения достаточно велика. Волна сокращения распространяется по гладкой мускулатуре тоже очень медленно.

Вследствие медленности сокращения, даже при ритмических сокращениях, мышца переходит в состояние стойкого длительного сокращения.

Еще одной характерной особенностью гладких мышц является их способность к спонтанной автоматической деятельности. Автоматическая деятельность присуща самим волокнам и регулируется нервными элементами, которые находятся в стенках гладкомышечных органов.

 

Биофизика дыхания

Внешнее дыхание (вентиляция легких) заключается в обмене воздухом между внешней средой и альвеолами. Вентиляция легких осуществляется в результате ритмичных дыхательных движений грудной клетки.

Дыхательные газы переносятся в организме с помощью конвекционного и диффузиозного транспорта. Для переноса газов на сравнительно большие расстояния служат процессы конвекционного транспорта; диффузиозный транспорт переносит газы на короткие расстояния (менее 1 мм).

Перенос кислорода из окружающей среды в организм происходит в 4 последовательных этапа:

1) конвекционный транспорт в альвеолы (вентиляция);

2) диффузия из альвеол в кровь легочных капилляров;

3) конвекционный перенос кровью к капиллярам тканей;

4) диффузия из капилляров в окружающие ткани.

Первая и вторая стадии вместе называются легочным (внешним) дыханием. Третья стадия носит название транспорта газов кровью, а четвертая - тканевого(внутреннего) дыхания.

Дыхательные движения

Изменения формы грудной клетки обусловлены движениями ребер и диафрагмы.

Движения ребер

Ребра соединены подвижными сочленениями с телами и поперечными отростками позвонков. Через эти две точки фиксации проходит ось, вокруг которой могут вращаться ребра. Когда в результате сокращения инспираторных мышц ребра поднимаются, размеры грудной клетки увеличиваются как в боковом, так и в передне-заднем направлении. Соответственно, когда ребра опускаются, объем грудной клетки уменьшается.

Существует простой способ измерения подвижности грудной клетки. Он состоит в том, что определяют окружность грудной клетки при максимальном вдохе и максимальном выдохе. Сантиметр проводят непосредственно через подмышечные впадины; при этом исследуемый должен держать руки «по швам». У здоровых молодых мужчин разница между окружностью грудной клетки в положениях вдоха и выдоха должна составлять 7-10 см, а у женщин - 5-8 см.

Движения диафрагмы

В норме диафрагма имеет форму купола, выдающегося в грудную полость. Во время выдоха она прилегает к внутренней стенке грудной клетки на протяжении приблизительно трех ребер. Во время вдоха диафрагма уплощается в результате сокращения ее мышечных волокон и отходит от внутренней поверхности грудной клетки. При этом открываются пространства, называемые ребернодиафрагмальными синусами, благодаря чему участки легких, расположенные в области этих синусов, расширяются и особенно хорошо вентилируются.

Типы дыхания

Взависимости от того, связано ли расширение грудной клетки при нормальном дыхании преимущественно с поднятием ребер или уплощением диафрагмы, различают реберный (грудной) и брюшной тины дыхания. При грудном типе дыхание обеспечивается в основном за счет работы межреберных мышц, а диафрагма смещается в известной степени пассивно в соответствии с изменениями внутригрудного давления. При брюшном типе в результате мощного сокращения диафрагмы сильно смещаются органы брюшной полости, поэтому при вдохе живот «выпячивается».

Легочные объемы и емкости

Вентиляция легких зависит от глубины дыхания и частоты дыхательных движений, оба эти параметра могут варьировать в зависимости от потребностей организма.

Впокое дыхательный объем мал по сравнению с общим объемом воздуха в легких. Таким образом, человек может как вдохнуть, так и выдохнуть большой дополнительный объем воздуха. Однако даже при самом глубоком выдохе в альвеолах и воздухоносных путях легких остается некоторое количество воздуха. Для того чтобы количественно описать все эти взаимоотношения, общий легочный объем делят на несколько компонентов; при этом под емкостью понимают совокупность двух или более компонентов.

Рис. Легочные объемы и емкости.

1) Дыхательный объем - количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании.

2) Резервный объем вдоха - количество воздуха, которое человек может дополнительно вдохнуть после нормального вдоха.

3) Резервный объем выдоха - количество воздуха, которое человек может дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха.

4) Остаточный объем - количество воздуха, остающееся в легких после максимального выдоха.

5) Жизненная емкость легких - наибольшее количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального вдоха. Равно сумме 1, 2 и 3.

6) Емкость вдоха - максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть после спокойного выдоха. Равно сумме 1 и 2.

7 ) Функциональная остаточная емкость - количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха. Равно сумме 3 и 4.

8) Общая емкость легких - количество воздуха, содержащееся в легких на высоте максимального вдоха. Равно сумме 4 и 5.

Из всех этих величин наибольшее значение, кроме дыхательного объема, имеют жизненная емкость легких и функциональная остаточная емкость.

Объемы вдыхаемого и выдыхаемого воздуха можно непосредственно измерить при помощи спирометра или пневмотахографа. Остальные показатели можно определить лишь косвенно.