Сердечная мышца имеет структуру, подобную произвольно сокращающимся мышцам, но ее волокна короче и толще и образуют плотную сетку.

Структура мышц

Произвольно сокращающаяся мышца по виду похожа на группу параллельных волокнистых пучков, собранных вместе. Самыми малыми из этих волокон—и ос­новными рабочими единицами мышцы— являются нити актина и миозина, такие тонкие, что их можно рассмотреть только с помощью электронного микроскопа. Они состоят из белка, и их иногда называют сократительными белками. Мышца уко­рачивается, когда нити миозина и актина притягиваются друг к другу по длине.

Эти нити собираются в пучки, называемые миофибриллами. Между ними нахо­дятся отложения мышечного топлива в виде гликогена (углевод, широко из­вестный как крахмал) и нормальные фабрики энергии клетки, то есть митохо­ндрии, где кислород и пища-топливо сжи­гаются, чтобы произвести энергию.

Миофибриллы далее собираются в пучки, называемые мышечными волок­нами. Это настоящие мышечные клетки с ядром у наружного края. К каждой клетке подходит нервное волокно, кото­рое приводит ее, когда необходимо, в дей­ствие. Мышечные волокна сами группируются в пучки, окутанные оболочкой из соединительной ткани подобно тому, как покрыты изоляцией медные проволоки электрокабеля.

Произвольное движение осуществляется сигналами, идущими от коры головного мозга на противоположную сторону тела, где возникает движение, по спинному мозгу и вдоль двигательных нервов к скелетным мышцам Некоторые из этих сигналов заставляют мышцы сокращаться, другие тормозят двигательные нервы и вызывают релаксацию мышц-антагонистов.

Малая мышца может со­стоять только из нескольких пучков во­локон, в то время как большие мощные мышцы, такие как большая ягодичная мышца, состоят из сотен таких пучков.

Мышца помещается в покрытие из во­локнистой ткани. Покрытие имеет тол­стое центральное брюшко и две сужива­ющиеся к концу ленты, или сухожилия, каждое из которых прикреплено к кости. Структура гладкой мышцы не отличает­ся упорядоченным расположением нитей и волокон, складывающихся в сложный геометрический рисунок; эта мышца со­стоит из свободно расположенных вере­тенообразных клеток, хотя ее сокраще­ние также зависит от действия миозиновых и актиновых нитей.

Структура сердечной мышцы однако при рассмотрении под микроскопом такая же, как и у произвольно сокращающейся мышцы, кроме одного отличия: волокна образуют рисунок крест-накрест.

Мышечная система

Скелетные, а также произвольно сокра­щающиеся мышцы приводятся в действие двигательными нервами спинного мозга — пучком нервных волокон, который выхо­дит из головного мозга через канал в позвоночном столбе. Эти двигательные нер­вы разделяются на несколько нитей в том месте, где они входят в мышцу, или иннервируют ее. Затем каждая нить вступа­ет в контакт с какой-либо мышечной клет­кой. Электрический импульс движется по нерву от головного мозга и, достигая кон­чика нерва, способствует выделению мельчайшего количества химического веще­ства ацетилхолина из внутриклеточных гранул, где оно содержится. Ацетилхолин пересекает короткое расстояние между нервным окончанием и мышцей и оседает на особых участках мышечной ткани, на­зываемых рецепторами. Как только в ре­цепторе оказывается ацетилхолин, мышца сокращается и остается в таком состоя­нии все время, пока химическое вещество находится в контакте с рецептором. Для того чтобы обеспечить расслабление мышцы, в дело вступает фермент, нейтра­лизующий ацетилхолин.

Самые простые рефлекторные движения происходят в результате прямого возбужде­ния двигательных нервов сигналами, поступающими в спинной мозг от сенсорных ре­цепторов— нервов, улавливающих внешние раздражения. Например, в случае так называемого «коленного рефлекса» легкий удар по ноге под надколенной чашечкой воспринимается рецепторами внутри одного из сухожилий, проходящих через коленный сустав. Эти рецепторы посылают сигналы в спинной мозг, который, в свою очередь, возбуждает двигательные нервы, идущие от спинного мозга к мышцам бедра. В резуль­тате мышца бедра быстро сокращается, и нижняя часть ноги резко дергается вверх.

Осознанные движения произвольно со­кращающихся мышц наоборот происхо­дят под воздействием сигналов, посыла­емых из головного мозга по спинному моз­гу. Некоторые из этих сигналов служат для возбуждения определенных двига­тельных нервов, а другие—для их успокоения, так что вырабатывается модель, по которой некоторые мышцы будут со­кращаться, а другие—расслабляться.

Деятельность белков (миозина и акти­на) в момент мышечного сокращения представляет собой сложный процесс, в котором химические соединения между ними постоянно образуются и распадают­ся. Для этого нужна энергия, образу­ющаяся при сгорании кислорода и пищи в митохондриях; эта энергия собирается и передается в качестве соединения под названием АТФ (аденозинтрифосфатоза), очень богатого высокоэнергетическим фосфатом. Процесс сокращения мышцы начинается выбросом кальция (одного из самых распространенных в организме элементов) в клетки мышцы по целой сети мелких трубочек, расположенных между миофибриллами и называемых микроканальцами.

В любой момент несколько клеток в мышце будут сокращаться, придавая определенную степень напряженности, или тонус. Когда сократится достаточное количество мышечных волокон, вся мышца укорачивается, уменьшая рас­стояние между точками ее прикрепления, и тогда две или более кости начинают двигаться по отношению к другим.

Отдельные мышцы обладают способ­ностью только укорачивать, но не удли­нять расстояние между двумя точками прикрепления — они могут стягивать, но не разгибать. Для движения в противоположном направлении должна быть возбуждена другая мышца. Например, дву­главая мышца плеча может сгибать локоть, но выпрямление руки производится другой мышцей—трехглавой мышцей нижней сто­роны плеча. Мышцы типа бицепсов и три­цепсов называются мышцами-антагониста-ми: они «работают друг против друга».

Гладкие мышцы также снабжены двигательными нервами. Однако вместо одного двигательного нерва, раздражающего одну мышечную клетку, раздражение распро­страняется волной на несколько клеток. Та­кое волнообразное действие помогает, на­пример, в продвижении пищи в кишечнике.

Сокращение сердечной мышцы вызы­вается не двигательными нервами, а им­пульсами, исходящими от пульсирующей ткани внутри сердца. Эти импульсы воз­никают приблизительно 72 раза в мину­ту, заставляя сердце сокращаться и вы­талкивать кровь.

Сухожилия

Сухожилия, или связки, играют важную роль в самых разнообразных движениях. Сухожилие соединяет, как правило, актив­ную часть мышцы или всю мышцу с той частью, которая предназначена для движе­ния—обычно с костью. Сила сокращения мышечных волокон концентрируется в сухожилии и передается через него, обеспечи­вая мышечную тягу в нужной части тела, заставляя ее таким образом двигаться. Сухожилия—это особые «продолжения», или «продления», мышц. Они со­стоят из соединительной ткани, которая связывает пучки мышечных волокон вместе, соединяя и продлевая их за пре­делы мышцы в виде очень прочной, не­эластичной ступы. В них очень мало нер­вных окончаний, и, будучи в сущности инертными тканями, они мало снабжают­ся кровью.

Некоторые сухожилия расположены близко к поверхности тела, и их можно легко прощупать. Например, сухожилия, ограничивающие с боков подколенную ямку, контролирующие сгибание колена, находятся в тех местах, где сразу не­сколько суставов должны двигаться в пределах небольшого пространства, так как они занимают гораздо меньше места, чем «мясистые» мышцы. Так, на обеих сторонах кистей рук и ступней ног находятся целые батареи различных сухожи­лий. Мышцы, управляющие этими связками, расположены на значительном рас­стоянии соответственно на руках и ногах.

Необычное сухожилие находится в со­единении с мышечной тканью, которая об­разует стенку сердца и обеспечивает его «насосную» деятельность. Здесь отрезки уплотненной, волокнистой соединительной ткани образуют жесткие участки внутри сердечной мышцы, которые не только ук­репляют структуру самой мышцы, но и об­разуют твердые поддерживающие кольца в тех точках, где крупные кровеносные сосуды соединяются с сердцем.

Сухожильные влагалища

Для того, чтобы сухожилия могли дви­гаться легко, без трения и опасности сна­шивания, в области лодыжки и запястья они заключены в оболочки (влагалища) в тех точках, где пересекаются друг с дру­гом или находятся в тесном контакте с другими структурами. Сухожильное влагалище представляет собой муфту с двойными стенками, предназначенную изолировать, защищать и смазывать су­хожилие. Пространство между двумя слоями влагалища содержит жидкость, позволяющую этим двум стенкам легко сколь­зить при взаимодействии друг с другом. Однако механизмы в организме человека не могут выдерживать повторяющиеся одинаковые движения без возникновения травм в форме воспалений. Периоды отдыха необходимы для пополнения запаса смазывающей жидкости. Если этого не про­исходит и система работает без соответству­ющей смазки, два слоя сухожильного влага­лища начинают тереться друг о друга и сти­раться. Продолжение движения становится болезненным и вызывает появление скри­пучего звука— крепитации. Возникает со­стояние, которое называется тендосиновит, или тендовагинит—воспаление сухожильного влагалища.

Внезапное, непривычное использование определенной группы мышц часто вызывает тендосиновит.

НЕРВНАЯ СИСТЕМА

Нервная система играет важнейшую роль в сенсорном восприятии органов чувств, в ощущении боли и удовольствия, в контроле за движ ениями и в регулировании таких функций организма, как, например, дыхание. Эта самая важ ная и слож ная система человеческого организма играет также жизненно важ ную роль в развитии речи, мышления и памяти. Центром нервной системы являются головной мозг и спинной мозг, которые полностью контролируют все нервные ткани в других частях тела.

Нервные клетки

Действую щие элементы нервной системы— это миллионы взаимосвязанные между со­бой нервных клеток, называемых нейрона­ми. Их функция очень схожа с функцией проводов в сложном электромеханизме: они принимают сигналы в одной части нервной системы и передают их в другую, где, в свою очередь, эти сигналы могут быть направлены дальше—к другим нейронам— или же вызвать какое-либо действие (на­пример, сокращение мышечных волокон).

В соответствии со своими функциями нейроны делятся на три типа: чувствительные (сенсорные) нейроны, передаю­щие информацию) от органов чувств в центральную нервную систему; объединенные нейроны (интернейроны), обрабатываю­щие полученную информацию, и двига­тельные нейроны, возбуждающие произ­вольные и непроизвольные движения.

Строение нейрона

Нейроны могут отличаться друг от друга конфигурацией и размером, но все они имеют одинаковую основную структуру. Как и у всех клеток, в них есть центр, или ядро, которое находится в похожей на сферу части нейрона, называемой те­лом клетки. Из тела клетки выходит не­сколько тонких, похожих на корешки во­локов. Они называются дендритами. Из клетки вытягивается также одно длинное волокно, называемое аксоном; это главное проводящее волокно в нерве. На дальнем конце аксон делится на несколько отрост­ков, каждый из которых заканчивается несколькими крошечными выпуклостями.

Каждая выпуклость находится на очень близком расстоянии от дендрита другого нейрона, но не касается его. Это расстояние называется синапсом; через него сигналы передаются особыми химическими веще­ствами, называемыми медиаторами.

Каждый нейрон окружен тонкой полу­проницаемой оболочкой—нейронной мем­браной, она важна для передачи сигналов. Сигналы всегда возникают в результате возбуждения одного или более дендритов и идут сначала в тело клетки. Оттуда они уходят по аксону. Для увеличения скоро­сти передачи сигнала многие аксоны имеют специальную миелиновую оболочку. Ког­да сигнал достигает выпуклостей на конце аксона, он может при определенных усло­виях перескочить через синапс к дендриту соседнего нейрона и таким образом продол­жить свое движение.

Нейроны—не единственный тип клеток нервной системы. Клетки, известные как нейроглия или глия, в большом количест­ве присутствуют в центральной нервной системе, а шванновские клетки, или нейро леммоциты, встречаются в перифериче­ской нервной системе. Оба эти типа клеток связывают, защищают и питают нейроны, а также обеспечивают им поддержку.