5.2. Активная часть аппарата движения (мышечная система).

Мышцы осуществляют функцию перемещения тела и его частей в пространстве, удержания равновесия, дыхания, глотания, мимики, а также участвуют в образовании полостей тела и стенок внутренних органов. Мышцы построены из мышечной ткани, элементы которой способны сокращаться, изменяя свою длину. При этом мышцы действуют с определенной силой на те образования, к которым они прикреплены. В организме различают два вида мышечной ткани -поперечнополосатую игладкую мышечную ткань.

А. Строение поперечнополосатых скелетных мышц. В организме около 600 скелетных мышц, каждая из которых является органом, включающим собственно мышечную и сухожильную части. Специфическими элементами мышц являются поперечнополосатыемышечные волокна(мышечные клетки). Длина волокна в разных мышцах неодинакова и колеблется от нескольких миллиметров до 10-15 см. Толщина волокна изменяется с возрастом и в разных мышцах неодинакова, однако обычно она не превышает 0,1 мм.

Каждое волокно одето оболочкой - сарколеммой. Содержимое волокна (саркоплазма) имеет полужидкую консистенцию. В саркоплазме располагаются многочисленные ядра и клеточные органоиды. Кроме того, в саркоплазме находятсямиофибриллы, которые и являются специальными сократительными элементами. При большом увеличении микроскопа видно, что миофибриллы состоят из темных и светлых участков, называемыхдисками. Они придают волокнам поперечнополосатую исчерченность, т.к. диски имеют неодинаковые оптические свойства. Светлые диски обладают простым или изотропным лучепреломлением (изотропные диски I). Темные диски обладают двойным или анизотропным лучепреломлением (анизотропные диски А).Электронная микроскопия показала, что миофибриллы состоят из еще более тонких волоконцев -миофиламентов, построенных из специализированных сократительных белков -миозинаиактина. Эти белки имеют определенную пространственную конфигурацию. В основе сократительной способности мышечного волокна лежат изменения этой конфигурации. Молекулы актина скользят вдоль молекул миозина, в результате чего происходит укорочение миофибрилл и, как следствие, всего мышечного волокна.

Около 300 лет назад в окраске мышечных волокон были замечены различия и выделены красныеибелые волокна. Было установлено, что красные волокна сокращаются медленнее белых. Следовательно быстрота сокращения мышц зависит от соотношения в их составе красных и белых волокон. В соответствии с этим П.Ф.Лесгафт разделил мышцы на 2 типа: сильные и ловкие. Ученый отметил ряд анатомических особенностей мышц каждого типа. Дальнейшие исследования показали, что в большинстве мышц медленные волокна действительно перемежаются с быстрыми.

Поперечнополосатые мышцы обладают целой системой соединительнотканных оболочек. Различают оболочки, окружающие отдельные мышечные волокна, оболочки, окружающие группу волокон, и оболочки, окружающие мышцу в целом. Соединительнотканные оболочки не только механически связывают мышечные волокна и пучки, но и делают возможным их перемещение относительно друг друга при сокращении.

Сухожильная часть мышцы представлена сухожилиями, которые имеют различную форму. У большинства мышц сухожилия представлены удлиненными цилиндрическими тяжами. На туловище у ряда мышц образуются пластинчатые сухожилия растяжения.

Переход мышечной ткани в сухожилие носит непрерывный характер. Сухожильное волокно проникает в мышечное волокно, внедряясь между миофибриллами. Другой конец сухожилия прикрепляется к кости и хрящу, фасции или коже. Обычно в месте прикрепления мышц к скелету образуется костный выступ, увеличивающий площадь прикрепления сухожилия. Поэтому мышечная тяга, передающаяся на кость через сухожильные волокна, распределяется по большой площади.

Сухожильные волокна имеют слегка волнистый ход, образуя пучки. Они переплетаются как проволоки в тросе и при растяжении могут удлиняться на 4 % от своей первоначальной длины. Вследствие этого сокращение мышцы не сразу передается на кость: сначала происходит растяжение и расправление пучков сухожилий. Благодаря этому мышца имеет некоторый "холостой ход".

Сухожилие характеризуется высоким сопротивлением: предельная нагрузка при растяжении сухожилия может достигать 600-1200 кг/см².

Составными частями каждой мышцы являются сосуды. Мышцы получают кровоснабжение из близлежащих артериальных стволов. Артерии входят в мышцы в определенных местах. Затем кровеносные сосуды идут по внутримышечным прослойкам соединительной ткани. Кровеносные капилляры проходят вдоль мышечных волокон, обеспечивая их кислородом и питательными веществами и выводя продукты обмена.

Все поперечнополосатые мышцы снабжены двигательными, чувствительными и симпатическими нервами, которые регулируют не только сократительную способность, но и обменные процессы, включающие питание (трофику) мышц. По двигательным или моторным нервам в мышцу передается импульс, вызывающий сокращение мышечных волокон. Мышечное волокно, двигательное нервное волокно, а такжеальфа-моторный нейронпередних рогов спинного мозга образуют функциональную единицу -мион.

Разнообразные чувствительные приборы мышц представлены нервными окончаниями (проприорецепторами), передающими в ЦНС информацию о состоянии и работе мышц. Рецепторные приборы - это своеобразно устроенные мышечные веретена, определяющие степень натяжения мышц. Рецепторная сигнализация необходима для координации деятельности мышц.

Б. Классификация мышц. Единой классификации скелетных мышц нет. Мышцы подразделяют по положению в теле человека, по форме, направлению волокон, функции, по отношению к суставам. Выделяют мышцы поверхностные и глубокие, наружные и внутренние.

По форме мышцы очень разнообразны. Наиболее часто встречаются веретенообразные мышцы, которые располагаются в основном на костях, и широкие мышцы, образующие стенки туловища. Пучки мышечных волокон веретенообразных мышц ориентированы параллельно длинной оси мышцы. Если мышечные пучки лежат по одну сторону от сухожилия под углом к нему, то мышцу называют одноперистой, а если по сторонам от сухожилия, то - двуперистой. Перистые мышцы при работе развивают большую силу, чем веретенообразные.

Сложность строения мышцы может заключаться в наличии у них двух, трех, четырех головок, двух или нескольких сухожилий. Такие мышцы имеют соответствующие названия: двуглавая, трехглавая, четырехглавая. От одного общего брюшка может отходить несколько сухожилий, прикрепляющихся к разным костям. Например, на кисте и стопе к фалангам пальцев. У некоторых мышц образующие их пучки имеют круговое направление волокон. Такие мышцы располагаются вокруг физиологических отверстий тела и выполняют функцию сжимателей (cфинктеров). Например, круговая мышца глаза.

По отношению к суставам мышцы расположены не одинаково, что определяется их строением и функцией. Одни мышцы прикрепляются к рядом расположенным костям и действуют на один сустав (односуставные), другие перекидываются через два и более суставов (двусуставные и многосуставные мышцы). Есть мышцы, которые начинаются и прикрепляются на костях, не соединяющихся с помощью суставов. Например, мимические мышцы.

По функциям выделяют сгибатели и разгибатели, вращатели, приводящие и отводящие мышцы, синергисты (выполняющие работу в одном направлении) и антагонисты (выполняющие работу в противоположном направлении).

По месту расположения (топографии) различают мышцы спины, груди, живота, головы, шеи, верхних и нижних конечностей.

В. Свойства мышц.

1. Сократимость - способность мышц укорачиваться или развивать мышечное напряжение.

2. Возбудимость- способность мышц реагировать на раздражение. Процесс возбуждения мышцы сопровождается изменением обмена веществ в клетках мышечной ткани и соответственно изменением ее мышечных свойств.

3. Проводимость- способность мышечной ткани проводить возбуждение.

4. Лабильность(функциональная подвижность) - способность развивать определенную скорость или длительность протекания процесса возбуждения.

Г. Двигательные качества мышц.

Развитие двигательных качеств мышц происходит гетерохронно. К двигательным качествам мышц относятся: 1.) быстрота (скорость) движений, характеризующаяся числом движений в единицу времени. Быстрота определяется тремя показателями - скоростью одиночного движения, временем двигательной реакции и частотой движений, Быстрота формируется с 4 до 13 лет, к 14 годам достигая уровня взрослого человека;

2.) ловкость движений - способность осуществлять точные и быстрые координированные движения. Ловкость формируется до 17 лет. Основное развитие ловкости заканчивается к 14 годам;

3.) сила - способность развивать максимальное напряжение в условиях сокращения мышцы. Особенно интенсивно сила развивается с 10 до 15 лет;

4.) выносливость - время, в течение которого сохраняется достаточно высокий уровень работоспособности. Выносливость к статическим и динамическим нагрузкам нарастает к 11-12 годам. К 17 годам выносливость составляет около 85 % уровня взрослого. Завершается формирование выносливости к 25-30 годам.

Д. Возрастные особенности мышечной системы.

У новорожденных мышцы анатомически сформированы, но, в целом, мускулатура развита относительно слабо. На скелетные мышцы приходится 23 % веса тела, в 8 лет - 27 %, в 15 лет - 33 %, у взрослых мужчин - 40 %, у женщин - 35 %. В соответствии с этим в процессе развития изменяется и внешняя форма тела. Это определяется развитием мышечной системы и подкожного жира.

Для новорожденных детей и детей раннего возраста характерна цилиндрическая форма конечностей. Она переходит в веретенообразную или коническую по мере развития мускулатуры и уменьшения количества жировой клетчатки. В 5-6 лет формируется мышечный рельеф тела. Уже в это время отмечаются различия в степени развитости мускулатуры и подкожного жира у мальчиков и девочек. В подростковом периоде у мальчиков 12-14 лет и девочек 11-12 лет мышечная масса быстро увеличивается. Становятся более выраженными половые различия форм тела, в частности, мышечного рельефа.

В различные возрастные периоды имеются особенности в строении мышечных волокон. У новорожденных мышечные волокна имеют отчетливо выраженную поперечнополосатую исчерченность, но диаметр мышечного волокна меньше, чем у взрослых. Рост мышечных волокон в толщину продолжается до 30-35 лет. За это время диаметр волокна увеличивается в 15-16 раз. Увеличение поперечника мышц в значительной степени происходит за счет утолщения мышечных волокон.

Мышцы новорожденных имеют хорошо выраженную сосудистую сеть и оформленный нервный аппарат, однако соединительная ткань в них развита слабо. В детском возрасте происходит быстрое разрастание соединительнотканных оболочек мышечных волокон.

В постнатальном периоде соотношение между мышечной и сухожильной частями мышц изменяется в пользу сухожильного компонента. Становится более выраженной перистость мышц, увеличивается площадь прикрепления сухожилия к кости. В постнатальном онтогенезе развитие различных мышечных групп происходит гетерохронно. Устанавливается градиент роста для всей скелетной мускулатуры. Это выражается в том, что мышцы нижних частей тела растут быстрее, чем мышцы верхних частей тела: мышцы нижних конечностей растут быстрее, чем мышцы туловища и верхних конечностей, а последние обгоняют в своем росте мускулатуру головы.

У детей долгое время остаются слабо развитыми мышцы спины и брюшной стенки.

Все анатомические изменения мышц тесно связаны с их функциями. Различия в темпах роста и окончательном формировании мускулатуры отдельных частей тела соответствуют различиям в функциональной активности мышечных групп. В составе двигательного аппарата можно выделить основные функциональные системы, созревание которых происходит гетерохронно и определяется значением этих систем для осуществления общих приспособительных реакций организма.

В пожилом и старческом возрасте происходит постепенная атрофия мышц. Удельный вес скелетной мускулатуры уменьшается до 30 % и более.