Какие мышцы работают в разных упражнениях

Законы оптимальной нагрузки и оптимального ритма

Так как по мере увеличения груза уменьшается высота сокращения мышцы, то работа, являющаяся произведением груза и высоты, достигает наибольшей величины при некоторых средних нагрузках. Эти средние нагрузки называются оптимальными.

При прочих равных условиях при оптимальных нагрузках мышца сохраняет свою работоспособность наиболее продолжительное время. При оптимальной нагрузке работоспособность мышцы зависит от частоты ритма ее сокращений, т. е. от частоты равномерного чередования сокращений мышцы. Ритм сокращений мышцы при средней нагрузке, при которой сохраняется наиболее продолжительная работоспособность мышцы, называется оптимальным,

У разных мышц оптимальные нагрузки и оптимальный ритм неодинаковы. Они изменяются и у данной мышцы в зависимости от условий работы и ее физиологического состояния.

Оптимальная нагрузка и оптимальный ритм обусловлены прежде всего нервной системой (И. М. Сеченов). Что касается человека, то его умственная и физическая работоспособность определяется социальными условиями труда (орудиями труда, отношением к труду, эмоциями и др.). Оптимальная нагрузка и оптимальный ритм у человека значительно изменяются в зависимости от жизненного опыта, возраста, питания и тренированности.

Общее строение мышцы

Основу скелетной мышцы составляет поперечнополосатая мышечная ткань, обусловливающая свойство мышцы сокращаться. В каждой мышце различают сокращающуюся часть — мышечное брюшко, или тело, и несокращающуюся часть — сухожилие.

Мышечное брюшко состоит из множества поперечно-полосатых мышечных волокон, образующих пучки разной толщины. В каждом пучке мышечные волокна связаны друг с другом рыхлой волокнистой соединительной тканью в виде тонкой сети. Пучки мышечных волокон соединены между собой прослойками соединительной ткани. Вся мышца снаружи покрыта также соединительной тканью.

Сухожилие мышцы построено из плотной оформленной соединительной ткани. Коллагеновые волокна сухожилий проникают в мышечное брюшко и там вокруг концов поперечно-полосатых мышечных волокон образуют несколько слоев, прочно соединяющих мышечное брюшко с сухожилием.

Мышца, как и все органы, снабжена нервами и сосудами. В составе нервов проходят двигательные (центростремительные) и чувствительные (центробежные) волокна. Нервные импульсы, передаваемые по двигательным нервам из мозга в мышцу, вызывают ее сокращение. По чувствительным нервным волокнам поступает в мозг информация из мышечных рецепторов, сигнализирующая о состоянии мышцы.

Как орган с интенсивным обменом веществ, мышца имеет хорошее кровоснабжение, интенсивность которого регулируется вегетативной нервной системой. Чаще одна и та же мышца получает кровь, а с ней и питательные вещества из нескольких артерий.

Сокращаясь, мышца укорачивается и утолщается, при этом она совершает определенную механическую работу. Величина производимой мышцей работы зависит от силы ее сокращения и величины пути, на который она укорачивается. Сила мышцы пропорциональна количеству входящих в нее мышечных волокон, а точнее — площади поперечного сечения всех мышечных волокон, образующих мышцу. Практически чем толще мышца, тем она сильнее. Величина пути, на который мышца может укорачиваться (или высота, на которую мышца поднимает груз), зависит от общей длины мышцы.

Скелетные мышцы, перекидываясь через сустав, а иногда через два или несколько суставов, прикрепляются своими концами к разным костям. Укорочение мышцы во время сокращения сопровождается сближением ее концов и костей, к которым мышца прикреплена. Кости во время их перемещения вместе с суставами, в которых происходит движение, и мышцами выполняют роль рычагов.

Утомление мышц.

Утомление– это временное
снижение работоспособности мышц в
результате работы. Утомление изолированной
мышцы можно вызвать ее ритмическим
раздражением. В результате этого сила
сокращений прогрессирующе уменьшается.
Чем выше частота, сила раздражения и
величина нагрузки, тем быстрее развивается
утомление. При утомлении значительно
изменяется кривая одиночного сокращения.
Увеличивается продолжительность
латентного периода, периода укорочения
и особенно периода расслабления, но
снижается амплитуда. Чем сильнее
утомление мышцы, тем больше продолжительность
этих периодов. В некоторых случаях
полного расслабления не наступает.
Развиваетсяконтрактура– это
состояние длительного, непроизвольного
сокращения мышцы.

Работа и утомление мышц исследуется с
помощью эргографии. В прошлом веке, на
основании опытов с изолированными
мышцами, было предложено 3 теории
мышечного утомления.

  1. Теория Шиффа: утомление является
    следствием истощения энергетических
    запасов в мышце.

  2. Теория Пфлюгера: утомление обусловлено
    накоплением в мышцах продуктов обмена.

  3. Теория Ферворда: утомление объясняется
    недостатком кислорода в мышце.

Действительно, эти факторы способствуют
утомлению в экспериментах на изолированных
мышцах. В них нарушается ресинтез АТФ,
накапливаются молочная и пировиноградная
кислоты, недостаточно содержание
кислорода. Однако в организме интенсивно
работающие мышцы получают необходимый
кислород, питательные вещества,
освобождаются от метаболитов за счет
усиления общего и регионального
кровообращения. Поэтому были предложены
другие теории утомления. В частности,
определенная роль в утомлении принадлежит
нервно-мышечным синапсам. Утомление
в синапсе развивается из-за истощения
запасов нейромидиатора. Однако главная
роль в утомлении двигательного аппарата
принадлежит моторным центрам центральной
нервной системы. В прошлом веке И. М.
Сеченов установил, что если наступает
утомление мышц одной руки, то их
работоспособность восстанавливается
быстрее при работе другой рукой или
ногами. Он считал, что это связано с
переключением процессов возбуждения
с одних двигательных центров на другие.
Отдых с включением других мышечных
групп н назвалактивным. В настоящее
время установлено, что двигательное
утомление связано с торможением
соответствующих нервных центров, в
результате метаболических процессов
в нейронах, ухудшением синтеза
нейромидиатора, и угнетением синоптической
передачи.

Работа мышц

Мышцы, сокращаясь или напрягаясь, производят работу. Она может выражаться в перемещении тела или его частей. Такая работа совершается при поднятии тяжестей, ходьбе, беге. Это динамическая работа. При удерживании частей тела в определенном положении, удерживания груза, стоянии, сохранении позы совершается статическая работа. Одни и те же мышцы могут выполнять и динамическую, и статическую работу. Сокращаясь, мышцы приводят в движение кости, действуя на них, как на рычаги. Кости начинают двигаться вокруг точки опоры под влиянием приложенной к ним силы. Движение в любом суставе обеспечивается как минимум двумя мышцами, действующими в противоположных направлениях. Их называют мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели. Например, при сгибании руки двуглавая мышца плеча сокращается, а трехглавая мышца расслабляется. Это происходит потому, что возбуждение двуглавой мышцы через центральную нервную систему вызывает расслабление трехглавой мышцы. Скелетные мышцы прикрепляются с двух сторон от сустава и при своем сокращении производят в нем движение. Обычно мышцы, осуществляющие сгибание, — флексторы — 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 внутри (медиально) от него — аддукторы — приведение. Вращение производят мышцы, расположенные косо или поперечно по отношению к вертикальной оси (пронаторы — вращающие внутрь, супинаторы — кнаружи). 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, треглавая мышца плеча), — антагонистами. Работа различных групп мышц происходит согласованно: так, если мышцы-сгибатели сокращаются, то мышцы-разгибатели в это время расслабляются. «Пускают» мышцы в ход нервные импульсы. В одну мышцу в среднем поступает 20 импульсов в секунду. В каждом шаге, например, принимает участие до 300 мышц и множество импульсов согласует их работу. Количество нервных окончаний в различных мышцах неодинаково. В мышцах бедра их сравнительно мало, а глазодвигательные мышцы, целыми днями совершающие тонкие и точные движения, богаты окончаниями двигательных нервов. Кора полушарий неравномерно связана с отдельными группами мышц. Например, огромные участки коры занимают двигательные области, управляющие мышцами лица, кисти, губ, стопы, и относительно незначительные — мышцами плеча, бедра, голени. Величина отдельных зон двигательной области коры пропорциональна не массе мышечной ткани, а тонкости и сложности движений соответствующих органов. Каждая мышца имеет двойное нервное подчинение. По одним нервам подаются импульсы из головного и спинного мозга. Они вызывают сокращение мышц. Другие, отходя от узлов, которые лежат по бокам спинного мозга, регулируют их питание. Нервные сигналы, управляющие движением и питанием мышцы, согласуются с нервной регуляцией кровоснабжения мышцы. Получается единый тройной нервный контроль.

Механизмы сокращения и расслабления гладкомышечных клеток. Особенности сокращений гладких мышц.

Гладкие
мышцы образуют стенки (мышечный слой)
внутренних органов и кровеносных
сосудов. Гладкие мышцы менее
возбудимы,
чем поперечнополосатые. Возбуждение
по ним распространяется с небольшой
скоростью – 2-15 см/с. В отличие от нервных
волокон и волокон поперечнополосатых
мышц, возбуждение в гладких мышцах может
передаваться с одного волокна на другое.

Особенностью
гладких мышц является их способность
осуществлять относительно медленные
движения и длительные тонические
сокращения. 
Благодаря малой скорости сокращения,
гладкие мышцы хорошо приспособлены к
длительным сокращениям с небольшой
затратой энергии и без утомления.

Важным
свойством гладких мышц является
их пластичность,т.е.
способность сохранять приданную им при
растяжении длину. 

Характерной
особенностью гладких мышц является
ихспособность
к автоматическойдеятельности,
которая имеет миогенное происхождение
и возникает в мышечных клетках, которые
выполняют функцию водителя ритма.
Автоматизм гладких мышечных волокон
желудка, кишечника, матки, мочеточников
проявляется их способностью ритмично
сокращаться при отсутствии внешних
раздражений, без воздействия нервных
импульсов.

Адекватным
раздражителем для гладких мышц является
их быстрое и сильное растяжение, что
имеет большое значение для функционирования
многих гладкомышечных органов (мочеточник,
кишечник и другие полые органы).

Гладкие
мышцы иннервируются симпатическими и
парасимпатическими вегетативными
нервами, которые, как правило, оказывают
противоположное влияние на их
функциональное состояние.

Гладкая
мышца состоит из одиночных клеток
веретенообразной формы (миоцитов),
которые располагаются в мышце более
или менее хаотично. Сократительные
филламенты расположены нерегулярно,
вследствие чего отсутствует поперечная
исчерченность мышцы.

Механизм
сокращения аналогичен таковому в
скелетной мышце, но скорость скольжения
филламентов и скорость гидролиза АТФ
в 100–1000 раз ниже, чем в скелетной
мускулатуре.

При
возбуждении клетки Cа++ поступает в
цитоплазму миоцита не только из
саркоплазматичекого ретикулума, но и
из межклеточного пространства. Ионы
Cа++ при участии белка кальмодулина
активируют фермент (киназу миозина),
который переносит фосфатную группу с
АТФ на миозин. Головки фосфорилированного
миозина приобретают способность
присоединяться к актиновым филламентам.

Скорость
удаления ионов Са++ из саркоплазмы
значительно меньше, чем в скелетной
мышце, вследствие чего расслабление
происходит очень медленно. Гладкие
мышцы совершают длительные тонические
сокращения и медленные ритмические
движения. Вследствие невысокой
интенсивности гидролиза АТФ гладкие
мышцы оптимально приспособлены для
длительного сокращения, не приводящего
к утомлению и большим энергозатратам.

Растяжимость и эластичность

Растяжимостью называется способность мышцы увеличивать длину при действии груза или силы. Растяжение мышцы зависит от массы груза. Чем больше груз, тем больше растягивается мышца. По мере возрастания груза требуется все больший груз или сила для получения одинакового прироста длины. Имеет значение и продолжительность действия груза. При приложении груза или силы в течение 1-2 с происходит удлинение мышцы (быстрая фаза), а затем ее растяжение замедляется и может продолжаться несколько часов (медленная фаза). Растяжимость зависит от функционального состояния мышцы. Красные мышцы растягиваются больше белых. Растяжимость зависит и от типа строения мышцы: параллельные мышцы растягиваются больше перистых.

Скелетные мышцы обладают эластичностью, или упругостью,— способностью возвращаться после деформации в исходное состояние. Эластичность, как и, растяжимость, зависит от функционального состояния, строения мышцы, ее вязкости. Восстановление исходной длины мышцы также происходит в 2 фазы: быстрая фаза продолжается 1-2 с, медленная фаза — десятки минут. Длина мышцы после растяжения, вызванного большим грузом или силой, и после длительного растяжения долго не возвращается к исходной. После кратковременного действия небольших грузов длина мышцы быстрее возвращается к исходной. Таким образом, для эластичности мышцы имеет значение степень и продолжительность ее растяжения. Эластичность мышцы малая, непостоянная и почти совершенная.

Длина анизотропных дисков при сокращении и пассивном растяжении не изменяется. Уменьшение длины мышечного волокна при сокращении и увеличение при его растяжении происходит вследствие изменения длины изотропных дисков. При укорочении волокна до 65% изотропные диски исчезают. Во время изометрического сокращения анизотропные диски укорачиваются, а изотропные удлиняются.

При сокращении увеличивается эластичность изотропных дисков, которые становятся почти в 2 раза длиннее анизотропных. Это предохраняет волокно от разрыва при очень быстром уменьшении длины анизотропных дисков, наступающем при изометрическом сокращении мышцы. Следовательно, растяжимостью обладают только изотропные диски.

Растяжимость увеличивается при утомлении пропорционально возрастанию утомления. Растяжение мышцы вызывает повышение ее обмена веществ и температуры. Гладкие мышцы растягиваются значительно больше, чем скелетные, в несколько раз больше своей первоначальной длины.

Эластичность мышцы уменьшается при контрактурах, при окоченении. В покое эластичность мышцы является свойством миофибрилл, саркоплазмы, сарколеммы и соединительнотканных прослоек, при сокращении — свойством сокращенных миофибрилл.

Растяжение гладких мышц до критического предела может происходить без изменения их напряжения. Это имеет большое физиологическое значение при растяжении гладкой мускулатуры полых органов, в которых при этом не изменяется давление. Например, давление в мочевом пузыре не изменяется при значительном растяжении его мочой.

Регуляция деятельности скелетных мышц

Работа всех групп скелетных мышц, обслуживающих какой-либо сустав, осуществляется рефлекторно и происходит согласованно, так как находится под контролем головного мозга. Таким образом, если человеку необходимо согнуть локтевой сустав, то сгибатель (двуглавая мышца) сокращается, а разгибатель (трёхглавая мышца) соответственно расслабляется, чтобы не мешать движению сустава. Если же двуглавая и трёхглавая мышцы одновременно сократятся, развивая одинаковое усилие, то локтевой сустав зафиксируется в каком- либо определённом положении.

Любые движения, происходящие по желанию человека, называют произвольными. Они контролируются головным мозгом. Непроизвольные движения осуществляются рефлекторно, например в ответ на укол острым предметом или прикосновение к горячему предмету, и моГут быть вызваны механическим раздражением нервных окончаний, находящихся в коже.

Работа скелетной мускулатуры может регулироваться не только нервной системой, но и гуморальным путём. Это осуществляется с помощью различных биологически активных веществ, приносимых к мышцам системой кровообращения.

Моя лаборатория

Основным веществом, в виде которого в наших клетках запасается и сохраняется энергия, является АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). Это вещество, распадаясь, выделяет энергию, которая нужна для того, чтобы мышечные волокна смогли сокращаться. Сокращение мышечных волокон обеспечивают особые сократимые белки — актин и миозин, которые содержатся в мышечных клетках.

Мышцы сокращаются, используя химическую энергию, но при этом бо́льшая часть энергии (около 67%) расходуется на тепло. Можно было бы подумать, что это плохо, так как энергия расходуется не на полезную работу. Однако это не так: тепло равномерно нагревает человеческий организм, поддерживая в нём постоянную температуру 37 °С. Вот почему, замерзая, человек старается активно двигаться, прыгать, бегать — при этом выделяется больше тепла. Кроме того, когда человек замерзает, его мышцы начинают сокращаться независимо от его желания, то есть возникает дрожь и продукция тепла возрастает.

У людей, чьи мышцы плохо тренированы, кровоток не успевает освободить их от молочной кислоты, которая вызывает довольно сильную боль в мышцах на следующий после физической нагрузки день. Для того чтобы мышцы быстрее перестали болеть, нужно сделать несколько лёгких физических упражнений. Это приведёт к усилению кровотока в мышцах, и вредные вещества из них будут вскоре удалены.

Лабораторная работа

Влияние статической и динамической работы на утомление мышц

1. Возьмите груз массой 2 кг (можно использовать пластиковую бутылку объёмом 2 л, наполненную водой) и держите его на вытянутой руне на уровне плеч. Отметьте время, когда рука начнёт опускаться, дрожать и совсем опустится. Наступило утомление.

2. После отдыха возьмите тот же груз в руку и поднимайте его на уровень плеч и опускайте вниз. Отметьте время наступления утомления в этом случае.

3. Сделайте вывод.

Лабораторная работа

Значение активного отдыха для восстановления работоспособности мышц

1. Поднимайте и опускайте правой рукой груз массой 2 кг с частотой 60 раз в минуту до полного утомления. Отметьте время наступления утомления (в секундах),

2. Поднимайте и опускайте левой рукой груз массой 2 кг (правая в это время отдыхает).

3. Вновь возьмите груз в правую руку и работайте до наступления утомления (частота 60 раз в минуту). Как изменилось время наступления утомления теперь?

4. Сделайте вывод.

Новые понятия

Мышцы синергисты и антагонисты. Атрофия мышц. Утомление. Восстановление

Ответьте на вопросы

1. Какова роль мышц синергистов и антагонистов?
2. Какие механизмы регуляции работы скелетных мышц вам известны? Что лежит в их основе?
3. Что влияет на утомление мышцы в процессе её работы?
4. Что физиологи понимают под активным отдыхом? 5. Какие особенности гладких мышц обусловливают их роль в организме человека?

ПОДУМАЙТЕ!

Почему после продолжительного смеха или изнурительного кашля человек начинает испытывать болезненные ощущения в области живота?

10. Работа и сила мышц

Различают
следующие типы сокращения мышц в
организме: изо-метрическое, при котором
длина мышцы не изменяется, концентрическое,
при котором мышца укорачивается, и
эксцентрическое, совершаемое в условиях
удлинения мышцы (медленное опускание
груза). Естественные двигательные акты
обычно включают все три типа сокращения
мышц. Когда мышцы сокращаются слишком
сильно, они могут создать тягу до 3,5 кг
на 1 см2. При перегрузке сухожилие может
оторваться от кости. Сила мышц определяется
по максимальному грузу, который она в
состоянии поднять, или максимальному
напряжению, которое она может развить
в условиях изометрического сокращения.
Одиночное мышечное волокно способно
развить напряжение 100-200 мг. Общее
количество мышечных волокон в теле
человека составляет от 150 до 300 млн, и
они развили бы напряжение в 20-30 кг, если
бы одновременно тянули в одну сторону.

Сила
мышцы,
прежде
всего, зависит от ее поперечного сечения.
Чем больше физиологическое поперечное
сечение (сумма поперечных сечений всех
волокон мышцы), тем больше груз, который
она в состоянии поднять. Физиологическое
поперечное сечение совпадает с
анатомическим только в мышцах с продольным
расположением волокон. В мышце с косым
расположением волокон сумма их поперечных
сечений значительно превышает поперечное
сечение самой мышцы. Вследствие этого
сила мышцы с косо расположенными
волокнами значительно больше силы мышцы
той же толщины, но с продольным
расположением волокон. Для сравнения
силы разных мышц вычисляют абсолютную
мышечную силу. Для этого максимальный
груз, который может поднять мышца, делят
на площадь ее физиологического сечения.

Работа
мьшшы
измеряется
произведением поднятого груза на
величину укорочения мышцы. Работа мышцы
равна нулю, если она сокращается без
нагрузки. По мере увеличения нагрузки
работа сначала увеличивается, а затем
постепенно уменьшается. При очень
большом грузе, который мышца не способна
поднять, работа опять становится равной
нулю. Таким образом, наибольшую работу
мышца совершает при средних нагрузках.

Мощность
мышцы
измеряется
величиной работы в единицу времени.
Мощность так же, как и работа, достигает
максимальной величины при средних
нагрузках. Поэтому зависимость работы
и мощности от нагрузки получила название
правила средних нагрузок.

Работа
мышцы, при которой происходит перемещение
груза и движение костей в суставах,
называется динамической.
Работа
мышцы, при которой мышечные волокна
развивают напряжение, но не укорачиваются,
называется статической
(удержание
груза). Статическая работа более
утомительна, чем динамическая. Работа
может совершаться в условиях удлинения
мышцы (опускание груза), тогда она
называется уступающей.

Эластичность
мышц у детей раннего возраста значительно
выше, чем у взрослых, и с возрастом
уменьшается. Упругость и прочность
мышц, напротив, с возрастом повышается.
Сила мышечного сокращения возрастает
в результате увеличения общего поперечного
сечения миофибрилл. Интенсивность
развития мышечной силы зависит от пола.
Различия между показателями мышечной
силы у мальчиков и девочек по мере роста
и развития становятся более выраженными.
В 7-8 лет у мальчиков и девочек сила
большинства мышечных групп одинакова.
В дальнейшем разница в силе увеличивается
и в 17 лет достигает максимума. Этот
процесс идет неравномерно. У девочек к
10-12 годам мышечная сила возрастает
настолько интенсивно, что они становятся
сильнее мальчиков. Затем отмечается
повышение силы у мальчиков. К 12—15 годам
это превышение достигает 30 %.

Список источников

  • animals-world.ru
  • StudFiles.net
  • www.polnaja-jenciklopedija.ru
  • studbooks.net
  • xn--24-6kct3an.xn--p1ai
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Жизнь Без Оков: Красота и Здоровье в Ваших Руках!
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector