5.1.9. Робота м 'язів

Скорочуючись, м'язи виконують зовнішню роботу, переміщуючи який-небудь вантаж, тіло або його частини у просторі. Роботу, під час якої здійснюєть­ся переміщення у просторі вантажу і рух кісток у суглобах, називають динаміч­ною. Роботу, при якій м'язи розвивають напруження, не вкорочуючись (ізометри­чний режим), називають статичною. Наприклад, статичну роботу виконують м'язи під час підтримання вантажу і пози тіла.

Динамічну роботу (А) оцінюють добутком маси вантажу (Р) на висоту його піднімання (h) і виражають у кГм. Між масою вантажу і виконуваною роботою спостерігається така залежність: якщо м'яз скорочується без вантажу (Р=0), зов­нішня робота відсутня (А=0); зі збільшенням маси вантажу зовнішня робота спо­чатку зростає, а потім зменшується; коли вантаж стане таким, що м'яч не зможе його підняти (h=0), зовнішня робота буде відсутня (А=0). Отже, максимальну зов­нішню роботу м'яз виконує при середніх навантаженнях (закон середніх наван­тажень). Окрім навантаження, має значення і ритм роботи. Максимальна робота виконується при середньому ритмі скорочень (закон середніх швидкостей).

5.1.10. Сипа м 'язів

Для визначення сили м'яза знаходять той максимальний вантаж, який він може підняти, або максимальне напруження, яке він розвиває в умовах ізомет­ричного скорочення. Сила м'язів досить велика. Наприклад, собака м'язами ще­леп може підняти вантаж, який перевищує його масу у 8,3 рази.

Сила м'язів залежить від товщини м'язових волокон, яка збільшується під час тренувань. Товсті волокна розвивають більшу силу, ніж тонкі, що зумовлено кількістю скоротливих білків. У зв'язку з цим силу м'язів характеризує їх попе­речний переріз. Чим більший фізіологічний переріз м'яза, тобто сума всіх попе­речних перерізів його волокон, тим більша сила. Фізіологічний поперечний пере­різ збігається з геометричним тільки у м'язах, яким властиве поздовжнє розмі­щення волокон. У м'язах з косим розміщенням волокон фізіологічний поперечний переріз більший, ніж геометричний, тому сила цих м'язів більша.

Сила м'яза залежить і від довжини, яку він має на початку скорочення. По­мірне попереднє розтягання м'яза супроводжується збільшенням його сили. Зу­мовлено це кількістю поперечних місточків, які можуть взаємодіяти з тонкими протофібрилами. Сильне розтягання м'яза зменшує перекривання актинових і міозинових протофібрил, між ними утворюється незначна кількість поперечних зв'язків, тому сила зменшується. Силу зменшує і втома м'яза.

Для порівняння сили різних м'язів існує поняття "абсолютної сили" - від­ношення максимального вантажу до площі фізіологічного поперечного перерізу (кГ/см ). Абсолютна сили двоголового м'яза плеча становить 11,4, а триголового -16,8 кГ/см².

5.1.11. Втома м'язів

Втомою називають тимчасове зниження працездатності клітин, органів або цілісного організму, яке настає у результаті роботи і зникає після відпочинку.

Якщо до м'яза прикріпити невеликий вантаж, а м'яз тривалий час подраз­нювати ритмічними електричними імпульсами, то амплітуда його скорочень поступово зменшується до нуля. Такий запис скорочень називають кривою вто­ми. Під час втоми збільшується латентний період, сповільнюється розслаблення, знижується збудливість.

Зниження працездатності ізольованого м 'яза зумовлене такими причинами. По-перше, в ізольованому м'язі (у волокнах і міжклітинному середовищі) нагромаджуються молочна і фосфорна кислоти, що порушує функцію м'язових і нерво­вих структур, у тому числі і нервово-м'язову передачу збудження. Фосфорна кис­лота зв'язує кальцій, унаслідок чого зменшується скорочення. Крім того, у міжклітинному сеседовищі нагромаджується калій, що впливає на здатність мембрани генерувати потенціали дії.

По-друге, в ізольованому м'язі поступово вичерпуються енергетичні ресур­си, зменшуються запаси глікогену, внаслідок чого порушується ресинтез АТФ і креатинфосфату.

У цілісному організмі умови розвитку втоми інші. Тут м'язи безперервно постачаються кров'ю, отримують поживні речовини і звільняються від продуктів метаболізму, а також у цілісному організмі втома залежить не тільки від діяльнос­ті м'язів, а й від нервової системи, яка керує руховою діяльністю. Тому при втомі організму відбувається розлад рухів. В організмі втомлюються спочатку нервові центри, потім - нервово-м'язові синапси, і накінець - м'язові волокна.

Виконання статичної роботи більш стомлююче, ніж динамічної. Зумовле­но це тим, що в ході виконання статичної роботи нервові центри знаходяться у стані постійного збудження, а під час динамічної роботи вони перебувають періо­дично у стані збудження і спокою. Крім того, у статично напружених м'язах по­слаблюється їх кровопостачання.

З різною швидкістю втомлюються швидкі (білі) і повільні (червоні) м'язи. Швидкі м'язові волокна містять багато глікогену, мають менше мітохондрій, не мають міоглобіну, тому вони використовують енергію анаеробних реакцій. У зв'язку з цим вони працюють швидко, але не довго, і швидко стомлюються. Пові­льні м'язові волокна бідні на глікоген, мають багато мітохондрій, містять міогло­бін і добре постачаються кров'ю. Вони використовують енергію аеробних реакцій і здатні працювати довго, без втоми.

Для дослідження втоми м'язів людини застосовують ергографи. Користу­ючись ергографом Моссо, І.М.Ссченов (1903) довів, що працездатність стомле­них м'язів руки відновлюється швидше, якщо працювати протилежною рукою. Такий відпочинок він назвав активним. Це явище розцінюється як доказ того, що втома насамперед розвивається у нервових центрах. На сьогодні широко викорис­товуються велоергографи (велоергометри) для оцінки функціональних можливо­стей людини.