5.6.1 Ѕиоэлектрические ¤влени¤ в нервной, мышечной ткани

ћембранный потенциал или потенциал поко¤ Ц это разность потенциалов (около 60-90 м¬) между наружной и внутренней поверхност¤ми мембраны мышечной или нервной клетки. ѕри этом ее наружна¤ поверхность зар¤жена электроположительно по отношению к внутренней поверхности, зар¤женной электроотрицательно.

ѕотенциал действи¤ возникает при нанесении на участок нервного или мышечного волокна раздражени¤ достаточной силы и длительности, вызывающего по¤вление возбуждени¤, наиболее важным признаком которого ¤вл¤етс¤ колебание мембранного потенциала. ѕри этом возбужденный участок зар¤жаетс¤ электроотрицательно по отношению к невозбужденному.

ћембранный потенциал регистрируетс¤ с помощью электродов, введенных внутриклеточно. ѕотенциал действи¤ можно зарегистрировать двум¤ способами: с помощью микроэлектродов, приложенных к внешней поверхности волокна (внеклеточное отведение), и введенных в цитоплазму (внутриклеточное отведение).

ѕроисхождение мембранного потенциала (поко¤) и потенциала действи¤.

”становлено, что в основе биоэлектрических ¤влений лежат физико-химические процессы, результатом которых ¤вл¤етс¤ неодинакова¤ концентраци¤ ионов Na+, K+, Cl- в цитоплазме клетки и окружающей ее среде, обусловленна¤ и неодинаковой проницаемостью дл¤ них клеточной мембраны. “ак, в цитоплазме нервных и мышечных клеток концентраци¤  + больше, а Na+ и Cl- меньше, чем во внеклеточной жидкости.  роме того, в состав цитоплазмы клетки вход¤т отсутствующие во внеклеточной среде органические анионы (крупномолекул¤рные соединени¤, несущие положительный зар¤д).

ѕредполагаетс¤, что в клеточной мембране дл¤ каждого иона имеютс¤ специальные каналы. ¬ состо¤нии поко¤ мембрана обладает повышенной проницаемостью дл¤  +, проницаемость же ее дл¤ Na+ резко снижена. ѕри возбуждении проницаемость мембраны дл¤ Na+ резко возрастает и превышает проницаемость дл¤  +. ¬ св¤зи с этим, натрий лавинообразно устремл¤етс¤ в клетку, что приводит в перезар¤дке клеточной мембраны. Ќаружна¤ поверхность зар¤жаетс¤ отрицательно по отношению к внутренней ее поверхности. ¬осстановление исходного уровн¤ мембранного потенциала осуществл¤етс¤ за счет резкого снижени¤ натриевой проницаемости и активного переноса Na+ из цитоплазмы клетки в окружающую среду.

“аким образом, возникновение биопотенциалов ¤вл¤етс¤ функцией клеточной мембраны, обладающей избирательной проницаемостью дл¤ ионов. ¬еличина мембранного потенциала и потенциала действи¤ обусловливаетс¤ разницей концентрации ионов в системе клетка Ц окружающа¤ среда.

5.6.2 ‘Азические и тонические мышечные волокна

–азличают два типа мышечных волокон: медленные (тонические) и быстрые (фазические). Ќекоторые мышцы состо¤т только из одного вида волокон Ц быстрых или медленных, другие включают оба вида волокон. Ѕлагодар¤ двум видам мышечных волокон организм поддерживает позу и совершает движени¤.

“онические волокна характеризуютс¤ большим количеством митохондрий, источником аденозинтрифосфат (ј“‘) в них ¤вл¤етс¤ кислородное (аэробное) дыхание. —аркоплазматический ретикулум развит слабо. ¬ ответ на раздражение возникает медленное сокращение мышцы с постепенным расслаблением. “онические волокна расположены в глубоких сло¤х мышц туловища и конечностей, обеспечивают длительное сокращение мышц и используютс¤ дл¤ поддержани¤ позы.

‘азические волокна содержат меньше митохондрий. »сточником энергии в них ¤вл¤етс¤ ј“‘, образующийс¤ в результате бескислородных (анаэробных) процессов. ’орошо развит саркоплазматический ретикулум. ¬ ответ на раздражение в них происходит гораздо более быстрое сокращение, чем у тонических мышц. ”томление и кислородна¤ недостаточность развиваютс¤ также быстрее. ‘азические мышцы расположены ближе к поверхности тела, обеспечивают частые сокращени¤, необходимые дл¤ быстрых движений.

Ѕыстрые (фазические) мышцы потребл¤ют в единицу времени больше ј“‘, чем медленные (тонические). ѕоэтому именно тонические мышечные волокна используютс¤ дл¤ поддержани¤ позы.

5.6.3 –абота мышц

Ќаход¤сь под вли¤нием нервных импульсов, мышцы всегда напр¤жены, т.е. пребывают в состо¤нии длительного сокращени¤. —окраща¤сь, мышцы производ¤т определенную работу даже если они не поднимают груз. ћышцы передвигают кости и удерживают тело и органы в определенном положении. Ёта работа называетс¤ тонической. ≈сли мышца при сокращении поднимает груз, то она производит физическую работу, величина которой определ¤етс¤ произведением массы груза в килограммах на высоту подъема груза в метрах и выражаетс¤ в джоул¤х.

¬еличина мышечной работы зависит от силы сокращени¤ мышцы и от степени ее укорочени¤. „ем толще мышца, тем она сильнее, чем длиннее мышца, тем выше она поднимает груз. —ила мышцы зависит от анатомических, физиологических и других факторов. –азличают анатомический и физиологический поперечник мышцы. јнатомический поперечник Ц это площадь поперечного сечени¤ мышцы в ее наиболее широком участке. ќн характеризует толщину мышцы. ‘изиологический поперечник Ц это сумма площадей поперечных сечений всех мышечных волокон мышцы. ќн характеризует силу мышцы. ѕоэтому мышца с перистым строением сильнее мышцы с продольным расположением волокон.

ѕри физической тренировке происходит рабоча¤ гипертрофи¤ - утолщение мышечных волокон и увеличение их энергетических ресурсов, что увеличивает массу и силу мышц. ѕри этом в мышце ускор¤ютс¤ процессы биосинтеза нуклеиновых кислот, белков, гликогена, ј“‘. ¬ итоге сила и скорость сокращени¤ мышцы возрастает. ѕри отсутствии нагрузок, в случае длительного пребывани¤ больного в постели, возникает противоположное состо¤ние Ц атрофи¤.

5.6.4 –абота и утомл¤емость мышц

ћышцы не могут посто¤нно находитьс¤ в сокращенном состо¤нии и производить работу, постепенно их работоспособность снижаетс¤. ¬ременное понижение работоспособности мышц, наступающее после работы, называетс¤ утомлением.

Ќаибольшую работу мышца производит при некоторых средних нагрузках, потому что умеренное раст¤жение мышцы увеличивает ее сокращение. ѕри сильном раст¤жении мышцы ее сокращение ослабл¤етс¤, поэтому человек совершает наибольшую работу по подн¤тию или переносу т¤жести, если груз не слишком т¤жел и не слишком легок. Ѕольшое значение имеет ритм работы: слишком быстра¤ и слишком медленна¤, монотонна¤ работа быстро приводит к утомлению, а в итоге уменьшаетс¤ количество выполненной работы.

¬ физиологии существуют разные теории причин утомлени¤:

1) мышца истощаетс¤ от недостатка питательных веществ и кислорода;

2) в мышце заканчиваютс¤ энергетические запасы;

3) в мышце накапливаютс¤ кислые продукты распада (молочна¤, фосфорна¤ кислоты и др.).

¬се эти причины имеют место, но главной причиной утомлени¤ считаетс¤ по¤вление охранительного тормозного процесса в двигательных центрах ÷Ќ—, что было доказано ».ћ. —еченовым и ј.ј. ”хтомским. ”томление быстро проходит после активного отдыха. ».ћ. —еченов установил, что права¤ рука после длительной работы восстанавливала работоспособность полнее и лучше, если в период ее отдыха производилась работа левой рукой. Ќервные центры левой руки как бы зар¤жают энергией утомленные нервные центры правой руки. ¬последствии учеными были намечены пути сн¤ти¤ утомлени¤ и способы научной организации труда и отдыха.