Будова і властивості скелетних м’язі

Скелетні м’язи активно беруть участь в організації руху. Вони перетворюють кістяк у систему важелів, тим самим сприяють переміщенню тіла в просторі.

В усіх скелетних м’язах розрізняють початковий відділ м’язу - сухожильну голівку, середню частину - черевце, і кінцевий відділ м’язу - сухожилля.

М’язи можуть бути простими і складними. У складних м’язах на відміну від простих черевце утворюється декількома голівками, котрі, починаючись від різних кісткових точок, потім зливаються разом (двоголовий, триголовий і чотириголовий м’язи). Подібно цьому, сухожилля м’язу може поділятися на декілька частин і прикріплюватися до різних кісток. Місцем прикріплення м’язів, крім кісток, може бути шкіра, очне яблуко та ін.

Поверхня м’язу покрита фасцією, щільною сполучною тканиною.

М’язи класифікують по їх формі і функції. У залежності від форми м’язи поділяють на широкі (м’язи тулуба і поясів кінцівок), довгі (м’язи кінцівок), короткі (між хребцями), кругові (навколо отворів тіла). По функції розрізняють м’язи – згиначі, розгиначі, привідні, відвідні, синергісти, антагоністи, а також м’язи, що обертають всередину та назовні.

За розташуванню волокон розрізняють м’язи веретеноподібні, напівперисті і перисті. Напівперисті і перисті м’язи мають волокна більш короткі, ніж веретеноподібні, тому розмах рухів при їхньому скороченні менший.

У залежності від місця розташування м’язів їх поділяють на м’язи голови, шиї, тулуба (грудей, живота, спини), м’язи верхніх та нижніх кінцівок.

М’язи голови поділяють на жувальні і мімічні. Жувальні м’язи забезпечують рухи нижньої щелепи, беруть участь в акті жування; мімічні м’язи, прикріплюючись до шкіри обличчя, зміщають її при своєму скороченні, що і лежить в основі мімічних рухів: зморщування брів, піднімання й опускання кутів рота і т.д.

М’язи шиї здійснюють її згинання і рух голови, опускають нижню щелепу, зміщують під’язичну кістку і гортань, можуть фіксувати під’язичну кістку і тим сприяти виникненню звуків у гортані.

М’язи грудей, що розташовані поверхнево, рухають плечовий пояс і руку; а ті що знаходяться більш глибоко, скорочуючись, здійснюють дихальний акт.

М’язи живота сприяють видиху, викликають згинання хребта вперед, убік і поворот його навколо подовжньої осі. Вони утворюють стінку черевної порожнини – черевний прес.

М’язи спини, розташовані поверхнево, викликають рух руки, поясу верхніх кінцівок, розгинання голови, фіксування лопатки.

Більш глибоко розташовані м’язи спини беруть участь у дихальних рухах, викликають розгинання хребта, нахил його убік і обертання, розгинання й обертання голови, забезпечують фіксування хребта.

Структура м’язових волокон. Структурною одиницею скелетних м’язів є поперечносмугасте м’язове волокно. Зовні поперечносмугасте м’язове волокно покрите оболонкою – сарколемою. Усередині волокна знаходяться всі звичайні для клітини компоненти: цитоплазма, що у м’язовому волокні називається саркоплазмою, мітохондрії, саркоплазматичний ретикулум і т.д. У поперечносмугастому м’язовому волокні може бути більш ста ядер. Специфічні структури представлені в м’язовому волокні міофібрилами. Кожна міофібрила складається з протофібрил – різної довжини і товщини. Тонкі протофібрили утворені білком актином. Товсті протофібрили складаються з білку міозину. Механізм м’язового скорочення і розслаблення. В основі м’язового скорочення лежить переміщення ниток актину відносно ниток міозину. Нитки актину рухаються, як по тунелю, між міозиновими фібрилами. Таке вклинювання актинових ниток між міозиновими приводить до зменшення довжини м’язу. Скорочення, що супроводжується зміною довжини, називають ізотонічним. При наявності якоїсь перешкоди скороченню, наприклад, коли до м’язу підвішений великий вантаж, він напружується, але довжина його не міняється. Такий тип скорочення, що здійснюється при незмінній довжині, називають ізометричним. .

Функціональні властивості скелетних м’язів. У природних умовах скорочення м’язового волокна виникає під впливом імпульсів, що приходять до нього по нервовому волокну. Аксони мотонейронів, розгалужуючись на своєму кінці, підходять до багатьом м’язових волокон . Мотонейрон разом із усіма м’язовими волокнами, з якими він утворює синаптичне утворення, називають нейромоторною чи руховою одиницею. М’яз може включати декілька сотень нейромоторних одиниць. У відповідь на імпульси, що приходять від мотонейрона, скорочуються всі м’язові волокна, що входять у нейромоторну одиницю. Тому її називають функціональною одиницею діяльності нервово-м’язового апарату.

Сила скорочення м’язів. Сила скорочення одного і того ж м’язу залежить від кількості нейромоторних одиниць, що беруть участь у цьому скороченні. Чим більше їх число, тим воно інтенсивніше. Сила залежить від частоти подразнення. До відомої межі збільшення частоти супроводжується зростанням сили м’язового скорочення. Це пов’язано з тим, що при збільшенні частоти велика кількість м’язових волокон включається в реакцію. Максимальна напруга, що може розвинути м’яз, визначається числом утворюючих її волокон: чим воно більше, тим більше сила м’язів. Тому перисті м’язи, у яких велике число волокон, відрізняються великою силою.

Прояв сили залежить від особливостей прикріплення м’яза до кісток. М’язи з більшою площею опори мають великі можливості для прояву сили. Важливо також і місце прикладення сили м’язів. Кістки разом з м’язами, що прикріплюються до них, є важелями, і, чим далі від точки опори важеля і ближче до точки прикладення сили ваги прикріплюється м’яз, тим більшу силу він може розвинути.

Між силою м’язу і можливою найбільшою величиною його укорочення немає прямо пропорційної залежності. Максимальне укорочення м’язу залежить від довжини м’язового волокна. Вона найбільша в м’язах з рівнобіжним розташуванням волокон, у той час як більшою силою володіють перисті м’язи. Попередньо розтягнутий м’яз при скороченні коротшає на велику величину.

Швидкість скорочення різних м’язових волокон неоднакова, вона залежить від властивостей нейромоторних одиниць. У залежності від властивостей нейромоторних одиниць розрізняють декілька м’язових волокон: фазні, тонічні і перехідні.

Фазні нейромоторні одиниці беруть участь у здійсненні швидких рухів.

Тонічні нейромоторні одиниці здійснюють повільні реакції, їх діяльність забезпечує тонус м’язів.

Перехідні нейромоторні одиниці функціонують і як фазні, і як тонічні: мала частота імпульсів викликає тонічні рефлекторні реакції, збільшення її супроводжується виникненням тетанічного скорочення.

Динамічна робота, пов’язана з переміщенням, обумовлюється діяльністю фазних і перехідних волокон, а статична, спрямована на підтримку визначеного положення тіла, залежить від функціонування тонічних і перехідних нейромоторних одиниць.

Робота м’язу. М’яз, скорочуючись, робить роботу. Величина її дорівнює добутку вантажу на підняту висоту. Звідси випливає, що максимальна робота, виконувана при одиночному скороченні м’язу, залежить від її сили (чим більше сила, тим більший вантаж може бути піднятий) і ступеня укорочення м’яза.

У процесі природної діяльності людини величина роботи, що виконується м’язом, у значній мірі залежить від здатності його довгостроково знаходитися в скороченому стані, тобто від ступеня витривалості м’язів. Розрізняють витривалість до статичних і динамічних зусиль. Витривалість до статичних зусиль визначається часом, протягом якого утримується величина заданого зусилля. Вона різна для різних м’язів.

Витривалість до динамічної роботи залежить від величини вантажу, що піднімається і від темпу роботи. Робота буває найбільшою при якійсь середній величині вантажу і частоті рухів. Витривалість до динамічної і статичної роботи можна збільшувати шляхом тренування. При тривалій як динамічній, так і статичній роботі настає стомлення м’язів.