М’язи. Робота м’язів.

Приблизно 40% маси тіла людини становлять м'язи. Основою функціонування м'язів с фізичні та біохімічні процеси. М'яз здатний трансформувати хімічну енергію в механічну, виконуючи роботу.

Механічному скороченню м'яза передує його електричне збудження, зумовлене розрядом рухових нейронів на ділянці нервово-м'язового сполучення. Вивільнюється медіатор ацетилхолін, який взаємодіє із постсинаптичною мембраною і спричиняє електричне збудження м'яза — потенціал дії. За впливу потенціалу дії вивільнюється кальцій, який запускає механічне скорочення. Іони кальцію йдуть по градієнту із саркоплазматичного ретикулума. Спрацьовує скорочувальний апарат у міофібрилах завдяки енергії АТФ, що зумовлює пружну деформацію пасивних елементів міофібрил у цілому м'язі. Результатом дії скорочувального апарату та пружної деформації міофібрил є скорочення м'яза, виникнення механічної сили та виконання роботи.

Внаслідок розширення АТФ або зниження її концентрації через тривале фізичне навантаження чи незворотнє порушення обмінних процесів розвивається тривале скорочення м’яза – контракція. Таким чином, скорочення м’язів – це поєднання функцій енергетичних процесів і структури механізмів, що беруть участь у скороченні живої клітини. Довжина м’яза, сила і швидкість скорочення – це найважливіші механічні властивості. Існує деяка оптимальна довжина м’яза, за якої скорочення буде максимальним.

Якщо початкова довжина м’яза невелика, то й зусилля, яке м’яз розриває внаслідок скорочення, невелике, розтяг до певної міри спричиняє зростання зусилля до максимального значення. За умови пере розтягнення м’яза сила скорочення знову спадає. Для скелетних м’язів це співвідношення між силою і довжиною не має великого значення, а для серцевого м’яза має суттєве значення. Сила скорочення серцевого м'яза тим більша, чим сильніше розтягнуті Його волокна, тобто кількість крові, яка викидається внаслідок скорочення, тим більша, чим більше її накопичується в серці під час діастоли. Збільшення об'єму крові в серці супроводжується його розтягом та зростанням внутрішньосерцевого тиску і об'єму в діастолі (закон Франка-Старлінга). Збільшення навантаження на м'яз зумовлює зменшення швидкості його скорочення.

На одноразове подразнення м'яз відповідає одноразовим скороченням. Електрична реакція м'яза на подразнення (потенціал дії) характеризується періодом рефрактерності, коли м'яз не відповідає на подразнення; для скелетного м'яза такого періоду немає.

Скелетні та гладкі м'язи мають певні відмінності, тому їхні властивості вивчають на різних моделях.

Гладкі м'язи можна досліджувати на моделі, що складається із послідовно з'єднаних пружного і в'язкого елементів. Велике напруження, яке виникає внаслідок розтягу м'яза, поступово зменшується через зростання в'язкого елемента. Це беруть до уваги, вивчаючи механічні властивості порожнистих органів (шлунок, сечовий міхур тощо).

Механічні властивості скелетних м'язів досліджують на моделі змішаного сполучення пружних та в'язкого елементів. Внаслідок різкого скорочення м'яза напруження зменшується за експоненціальним законом, при різкому розслабленні напруження також зменшується, але на істотно вищому рівні.

Модуль пружності для м'язів не є сталим, а залежить від величини деформації. Слід зважати, що видовження м'яза залежить також від температури.

Тривале перебування у стоячому положенні, навіть якщо робочі операції не потребують м'язових зусиль, є втомлювальним. М'язи нижніх кінцівок статично напружені, що може призвести до погіршення їх кровопостачання (звужуються кровоносні капіляри), а венозний відплив крові віл нижніх кінцівок до серця утруднений внаслідок того, що не діє м'язова "помпа". Під час ритмічного скорочення м'язів кров у венах ніби виштовхується в напрямі до серця (за статичного напруження це не відбувається). Хоча потреба у посиленні припливу крові до м'яч і не дуже велика, вони можуть зазнавати нестачі кисню.

Водночас у венах нижніх кінцівок можуть накопичуватися кров і лімфа, що виявляється у набряку ніг і може спричинити варикозне розширення вен та інші захворювання.

Іншим слабким місцем є ділянка поперекового відділу хребта. Механічні навантаження, які діють на хребцеві диски при вертикальному положенні тіла, можуть перевищувати вагу тіла.