Форма мышц:

1 — прямая [сегментовидная] (прямая мышца живота); 2 — косая [широкая с апоневрозом] (наружная косая м. живота); 3 — поперечная [широкая с апоневрозом] (поперечная мышца живота); 4 — веретенообразная [двуглавая]; 5 — веретенообразная; 6 — одноперистая; 7 — двуперистая; 8 — многоперистая мышца; 9 — веретенообразная [двубрюшная].

От количества мест прикрепления головок мышцы могут быть — двух-, трех-, четырехглавыми или двубрюшными. По отношению к суставам — одно-, двух-, многосуставными.

Мышцы делятся от характера движений в суставах на следующие группы:

♦ мышцы сгибатели расположены спереди от сустава;

♦ мышцы разгибатели находятся сзади от сустава;

♦ мышцы приводящие — аддукторы, приближающие конечность к телу, находятся внутри от сустава;

♦ мышцы отводящие — абдукторы — снаружи от сустава;

♦ мышцы, вращающие внутрь и мышцы, вращающие наружу — ротаторы — лежат косо или поперечно по отношению к вертикальной оси.

Кроме того, мышцы бывают: сжимающие, напрягающие, жевательные, дыхательные, мимические.

Мышцы-синергисты действуют в одном направлении, помогая друг другу, выполнять одно и тоже движение — локтевой и лучевой сгибатели.

Мышцы-фиксаторы, обеспечивают неподвижность того или иного сустава при выполнении определенного движения.

Мышцы-антагонисты действуют в противоположном направлении по отношению к мышцам-синергистам и участвуют в поддержании равновесия тела, давая ему возможность противостоять силе тяжести.

При движениях в суставах напрягаются не только мышцы-синергисты и мышцы-фиксаторы, но и мышцы-антагонисты. Основную роль в координации движений выполняет нервная система, что и обеспечивает точность и плавность движений.

П. Ф. Лесгафт предложил делить мышцы на два основных типа – мышцы сильные и ловкие.

Сильные мышцы начинаются и прикрепляются к большим поверхностям, они действуют преимущественно всей своей массой и не могут производить мелких оттенков при движении, силу свою проявляют с малой скоростью и чаще всего состоят из коротких мышечных волокон. Примером сильных мышц, по П. Ф. Лесгафту, могут служить мышцы-разгибатели позвоночного столба, большая ягодичная мышца, четырехглавая мышца бедра.

Ловкие мышцы начинаются и прикрепляются к небольшим поверхностям, близко к опоре рычага. Они действуют с большим напряжением, скорее утомляются и состоят чаще всего из длинных волокон; могут действовать отдельными своими частями, производя различные оттенки движения.

У людей, занимающихся хореографией, мышцы должны обладать достаточной силой, выносливостью, эластичностью. П. Ф. Лесгафт предложил делить мышцы на два основных типа: сильные мышцы и ловкие мышцы.

Сильные мышцы, начинаются и прикрепляются к большим поверхностям, удаляясь по мере увеличения поверхности прикрепления от опоры рычага, на который они действуют. Они могут проявлять довольно большую силу при небольшом напряжении, и менее утомляются. Такие мышцы действуют преимущественно всею своею массою и не могут производить мелких оттенков при движении; силу свою они проявляют с относительно малою скоростью и состоят чаще из коротких мышечных волокон.

Ловкие мышцы, отличающиеся ловкостью в своих действиях, начинаются и прикрепляются к небольшим поверхностям, близко к опоре рычага, на который действуют. Они действуют с большим напряжением, скорее утомляются, состоят чаще из длинных волокон и могут действовать отдельными своими частями, производя различные оттенки движения. Эти мышцы допускают ловкие и быстрые движения. Примером ловких мышц — мышцы глаза, лица.

Между крайними типами ловких и сильных мышц существуют — переходные.

У людей, занимающихся хореографией, мышцы должны обладать достаточной силой, выносливостью, эластичностью.

ФИЗИОЛОГИЯ МЫШЦ. Работа мышц — необходимое условие существования мышц. Даже в состоянии покоя мышцы находятся в тонусе (тоническом сокращении). При сокращении мышцы укорачиваются и утолщаются, совершая работу, изменяют положение тела или его частей в пространстве.

С огласно законам физики, работа есть энергия, затрачиваемая на перемещение тела с определенной силой на определенное расстояние: А = FS (работа равна произведению поднятого ею груза (F) на высоту его поднятия или на путь, на длину сокращения мышцы (S), выраженную в джоулях (дж)).

Механизм мышечного движения.

А — мышца, расположенная на внутренней стороне сустава (сокращаясь, вызывает сгибание); Б — мышца, расположенная на наружной стороне сустава (сокращаясь, вызывает разгибание).

Если сокращение мышцы совершается без нагрузки (в изотоническом режиме), то механическая работа равна нулю.

Если при максимальной нагрузке не происходит укорочения мышцы (изометрический режим), то работа также равна нулю. В этом случае химическая энергия полностью переходит в тепловую.

Согласно закону средних нагрузок, мышца может совершать максимальную работу при нагрузках средней величины.

При сокращении скелетной мускулатуры в естественных условиях преимущественно в режиме изометрического сокращения, например при фиксированной позе, говорят о статической работе, при совершении движений — о динамической.

Величина работы зависит от силы мышц и их длины. Сила мышц прямо пропорционально зависит от поперечного сечения всех мышечных волокон данной мышцы, т.е. от ее физиологического поперечника. Функциональные характеристики мышц зависят от анатомического поперечника мышцы (сечение в наиболее широком участке мышцы), который характеризует длину и толщину мышцы.

Оптимальная нагрузка и оптимальный ритм сокращения мышцы неодинаковы. Они изменяются в зависимости от условий работы и физиологического состояния мышцы, и обусловлены нервной системой. У человека они изменяются в зависимости от жизненного опыта, возраста, питания и тренированности.

Работа мышц может быть миостатической — активная фиксация органов относительно друг друга и удержание определенного положения частей тела или всего тела в определенном положении. При этом мышца развивает напряжение без изменения длины. Статическая работа зависит от времени напряжения мышц и степени их напряжения. Состояние длительного удерживаемого незначительного напряжения мышц есть ее тонус. В физическом смысле это не работа, так как при этом отсутствует движение. Статическая работа обеспечивает поддержание тела в пространстве и преодоление земного притяжения.

Работа мышц может быть миодинамической — смещение одних органов относительно других и перемещение тела в пространстве. При этом мышцы изменяют длину и толщину. Динамическая работа характеризуется скоростью, или быстротой, ловкостью, выносливостью.

Различают:

♦ преодолевающую работу мышц, когда сила мышечного сокращения преодолевает силу сопротивления;

♦ удерживающую работу, при которой сила мышц удерживает груз в соответствующем положении;

♦ уступающую работу, при которой сила мышцы уступает действующей на нее силе тяжести.

Состояние мышц. Каждая мышца по морфологической характеристике может находиться в трех состояниях: исходном, удлиненном и укороченном. По функциональному признаку выделяют напряженное и расслабленное состояния мышцы. Из сочетаний этих состояний возможны несколько вариантов:

I -удлиненное

1— напряженное II - исходное 2 — расслабленное

III-укороченное

Следует отметить, что сочетания удлинения с расслаблением трудно достигнуть, так как при удлинении мышцы все более сказываются ее упругие свойства.

I. 1. Мышца удлинена и напряжена. Места начала и прикрепления ее удалены друг от друга, мышца растянута, плотна на ощупь.

II. 1. Мышца в исходном состоянии, напряжена. Места начала и прикрепления не изменены, мышца плотна на ощупь.

III. 1. Мышца укорочена и напряжена. Места фиксации ее сближены, брюшко утолщено, мышца плотна на ощупь.

II. 2. Мышца в исходном состоянии, расслаблена. Напряжение мышцы невелико и обеспечивает лишь поддержание естественного тонуса.

III. 2. Мышца укорочена и расслаблена. Места начала и прикрепления сильно сближены; мышца мягка на ощупь и провисает в силу своей собственной тяжести, несмотря на постоянный естественный тонус.

Между названными состояниями имеются переходные, зависящие от степени сокращения или расслабления мышцы, а также от величины ее укорочения или удлинения. Обладая способностью к укорочению и растягиванию, мышца характеризуется особым состоянием — постоянным непроизвольным напряжением, так называемым тонусом, в силу которого мышца сопротивляется растягиванию. О степени тонуса обычно судят по консистенции мышцы.

Тонус мышцы регулируется ЦНС и имеет рефлекторный характер, т. е. зависит от импульсов (проприоцептивных), возникающих в самой мышце, особенно при ее растягивании. При перерезке подходящих к мышце нервов она оказывается парализованной и ее тонус снижается.

К этому нужно добавить, что и деятельное состояние мышцы при сокращении бывает двоякого рода: при изометрическом сокращении мышца сокращена, но движения не происходит, длина ее не изменяется, работа мышцы носит статический характер; при изотоническом сокращении мышцы происходит движение, длина ее изменяется, работа носит динамический характер.

Сила мышцы зависит (кроме утомления, состояния нервной системы, условий тренировки и пр.) от площади сечения, перпендикулярного к ходу всех мышечных волокон, входящих в состав данной мышцы. У так называемой веретенообразной мышцы направление волокон параллельно длине мышцы. Площадь поперечного сечения волокон перпендикулярна к длине мышцы.

У перистой мышцы определение площади поперечного сечения несколько труднее. Ввиду того что ее особенностью является наличие сухожилия, идущего посредине (двуперистая) или с краю (одноперистая мышца), площадь поперечного сечения каждого волокна проходит наискось по отношению к длине мышцы. Суммируя сечения отдельных волокон, нетрудно убедиться, что общая их площадь значительно превышает площадь поперечного сечения веретенообразной мышцы (при одинаковой окружности брюшка). Поэтому перистые мышцы обладают значительно большей подъемной силой. С другой стороны, у них сравнительно меньше величина укорочения. Величина укорочения, на которую мышца может сокращаться, очень значительна и в отдельных случаях достигает трети и даже половины длины мышечных пучков. Однако устройство скелета не позволяет использовать полностью эту потенциальную возможность сокращения. Этим объясняется то состояние естественного напряжения мышцы, которое свойственно ей даже в случае полного расслабления.

Анатомический поперечник веретенообразной мышцы, соответствующий разрезу, перпендикулярному к ее длине, одинаков с физиологическим поперечником, перпендикулярным к ходу всех ее волокон, в то время как у перистой мышцы физиологический поперечник больше анатомического. При определении физиологического поперечника мышцы ее объем делят на среднюю длину одного волокна.

Перистые мышцы имеют значительные прослойки плотной соединительной ткани, поэтому они труднорастяжимы и могут производить большую, чем веретенообразные мышцы, работу статического характера.

Прослоек плотной соединительной ткани у веретенообразных мышц почти нет. У них легко чередуются состояния сокращения и растяжения (портняжная мышца).

Законы рычага и работа мышц. Сила мышц определяется:

— физиологическим поперечником;

— площадью начала и прикрепления;

— видом рычага, в котором происходит движение.

Поскольку большинство мышц действуют на сустав на некотором расстоянии от него, они имеют плечо рычага, и поэтому правильнее говорить не о силе мышц, а о моменте вращения мышечной силы (произведение величины силы на ее плечо).

Сила мышцы, имеющей площадь поперечного сечения 1 см², равна 8—10 кг. Если исходить из этой цифры, то сила мышц составляет для сгибателей предплечья приблизительно 160 кг, для сгибателей голени — 480 кг. Эти цифры на первый взгляд могут показаться преувеличенными, так как тяжести, которые может поднять человек, сгибая предплечье или голень, гораздо меньше. Однако не следует забывать, что поднимаемая тяжесть имеет на конечности место приложения, находящееся обычно на значительном расстоянии от того сустава, в котором происходит движение, в связи с чем момент этой силы очень велик. В то же время мышцы, производящие данное движение, проходят вблизи сустава и во многих случаях прикрепляются в непосредственном соседстве с ним, что уменьшает их момент силы, так как эффект вращательного движения зависит не только от величины этих сил, но и от расстояния, на котором действуют силы.

Проявление силы зависит от особенностей прикрепления мышцы к костям. Мышцы с большей площадью опоры имеют большие возможности для проявления силы. Важно также и место приложения силы мышцы. Кости вместе с прикрепляющимися к ним мышцами являются рычагами, и, чем дальше от точки опоры рычага и ближе к точке приложения силы тяжести прикрепляется мышца, тем большую силу она может развить.

Различают следующие виды рычагов:

♦ рычаг равновесия (рычаг первого рода) — точка опоры находится посредине между точками приложения силы (атлантозатылочный сустав);

Рычаг равновесия.

А — точка опоры; Б — точка приложения силы;

В — точка сопротивления.

♦ рычаг скорости — одноплечный рычаг, где плечо приложения мышечной силы короче плеча сопротивления (локтевой сустав);

Р ычаг скорости.

А — точка опоры; Б — точка приложения силы;

В — точка сопротивления.

♦ рычаг силы (рычаг второго рода) — одноплечный рычаг, где плечо приложения мышечной силы длиннее плеча сопротивления (пястно-запястный сустав).

Рычаг силы.

А — точка опоры;

Б — точка сопротивления;

В — точка приложения силы.

Функциональные свойства скелетных мышц. Возбуждение, а затем сокращение мышц происходит при поступлении потенциалов действия от иннервирующих мышечные волокна мотонейронов через посредство нервно-мышечных синапсов.

Деятельность скелетной мускулатуры регулируется ЦНС — корой головного мозга, через чувствительные, двигательные и симпатические нервные волокна через мионевральный синапс.

М ионевральный синапс

1— синаптическая бляшка; 2 — медиатр; 3 — синаптическая мембрана; 4 — синаптическая щель; 5 — постсинаптическая мембрана.

Нейро-моторная единица лежит в основе главной функции скелетных мышц — сокращении, и состоит из аксона мотонейрона спинного мозга, и, иннервируемых им, определенного количества мышечных волокон. Различают: крупные мотонейроны, иннервирующие порядка 1000 мышечных волокон, образуя крупные нейро-моторные единицы, имеющие аксоны большего диаметра и соответственно с высокой скоростью проведения импульсов. Крупные мотонейроны с толстыми аксонами иннервируют крупные «белые» мышечные волокна быстрого типа.

Мелкие мотонейроны иннервируют небольшое количество «красных» мышечных волокон и образуют мелкие нейро-моторные единицы.

Мышцы, которые обычно участвуют в быстрых движениях, иннервируются крупными, фазовыми мотонейронами.

Тогда как мышцы, специализирующиеся на поддержании постоянной силы, имеют в основном тоническую иннервацию мелких мотонейронов.

Каждая нейро-моторная единица состоит из мышечных волокон только одного типа. Такая однородность нейро-моторной единицы обеспечивается в процессе развития в результате трофических влияний мотонейрона на иннервируемые им мышечные волокна.

Если мышца выполняет постепенно нарастающую работу, то в первую очередь включаются мелкие нейро-моторные единицы с медленно сокращающимися красными волокнами. Они развивают слабую, но тонко градуированную силу.

Крупные нейро-моторные единицы включаются только в момент, когда действительно необходима большая сила. При этом толстые светлые мышечные волокна развивают значительную, но менее тонко регулируемую силу.

Таким образом, мелкие мотонейроны и соответствующие мышечные волокна бывают, активны гораздо чаще, чем крупные нейро-моторные единицы.

М еханизм сокращения и расслабления мышц. Мышцы относятся к возбудимым тканям, основным свойством которых является сокращение, лежащее в основе работы мышц. Сокращение, проявление работы, выражается различными движениями. Сократительной частью мышечного волокна являются миофибриллы, которые составляют саркомеры.

Строение саркомера при расслаблении.

Саркомер — структрурно-функциональная единица мышцы и состоит из чередующих толстых миозиновых нитей (темные, анизотропные А-диски) и тонких актиновых нитей (светлые, изотропные I-диски). Саркомеры соединяются друг с другом посредством Z-полосок, проходящих через середину I-диска. На них закреплены актиновые нити, которые заходят в промежутки миозиновых нитей. Миозиновые нити крепятся к М-полоске в середине саркомера.

_В основе мышечного сокращения лежит перемещение нитей актина относительно нитей миозина. Нити актина двигаются, как по туннелю, между миозиновыми фибриллами, за счет чего укорачивается ширина І диска, а А-диск остается без изменений. Такое вклинивание актиновых нитей между миозиновыми приводит к уменьшению длины мышцы _{Энергию для перемещения нитей обеспечивает расщепление АТФ. Было выявлено, что ферментом, расщепляющим АТФ в мышцах, является миозин, активность которого возрастает при соединении с актином и образовании белка актомиозина..}

Образование актомиозина осуществляется только в присутствии Са⁺⁺. При скольжении потенциал действия активизирует кальциевый насос, концентрация Са⁺⁺ в саркоплазме увеличивается, запуская механизм скольжения, т.е. сокращения мышцы. Как только закончится скольжение, кальциевый насос понижает концентрацию Са⁺⁺ и миофибриллы расслабляются.

Эта теория получила название теории скользящих нитей (Хаксли А.).

Особенности протекания возбуждения в мышечном волокне. Мембранный потенциал мышечного волокна равен 90 мВ. Для возникновения распространяющегося возбуждения необходимо, чтобы произошла деполяризация мембраны мышечного волокна до 50 мВ, чтобы появился потенциал действия (ПД), амплитуда которого равна 130 мВ. Механизм поддержания в покое разности потенциала на мембране мышечного волокна, такой же, как и механизм возникновения ПД для нерва. Импульс распространяется по поверхностной мембране мышечного волокна со скоростью 5-12 м/с (у человека). Длительность ПД составляет около 2 мс. В глубь мышечного волокна возбуждение распространяется по поперечным трубочкам и мембранам миофибрилл (сарко-плазматического ретикулума). Выход Са⁺⁺ из него начинается при деполяризации мембран поперечных трубочек до 60 мВ и длится в течение всего времени деполяризации. Прекращается выход Са⁺⁺, когда величина мембранного потенциала вновь станет (по абсолютному значению) больше 60 мВ.

Выход Са⁺⁺ сопровождается возникновением сокращения мышцы. Время между началом возникновения ПД и сокращением мышцы определяет латентный период сокращения. В этот период осуществляется передача возбуждения в глубь волокна. Деполяризация мембран поперечных трубочек становится пороговой для выхода Са⁺⁺ через 0,8 мс (половина латентного периода). С этого периода начинается активация сократительного аппарата, что обеспечивает скольжение нитей.

Миограмма и ее анализ. _{Сокращение мышцы можно зарегистрировать с помощью миографа, который записывает миограмму сокращения и расслабления мышцы. При} прямом раздражении мышцы можно вызвать ее сокращение.

Схема расположения цепи при раздражении цепи при записи мышечного сокращения.

1 — аккумулятор: 2 — индукционная катушка; 3 — 4 — ключи; 5 — электроды; 6 — икроножная мышца; 7 — пишущий рычажок; 8 — кимограф.

Одиночное сокращение мышцы. Существует зависимость между силой раздражения и величиной сокращения мышцы. При непрямом раздражении мышцы, через двигательный нерв, можно наблюдать подпороговое, пороговое и надпороговое сокращения мышцы. После латентного периода и сокращения мышцы наступает период её расслабления. Экспериментально можно вызвать одиночное сокращение мышцы, которое протекает в виде волны, где различают чрезвычайно короткий латентный период, за которым наступает короткий период сокращения мышцы — фаза подъема, затем фазу спуска — расслабление мышцы. Длительность фазы сокращения и расслабления неодинакова в различных мышцах и в разных условиях (рис. 19 (1)). Расслабление, как правило, длится больше сокращения. Так, например, в камбаловидной мышце теплокровных длительность сокращения составляет 75 мс, а расслабление — 92 мс. При одиночном сокращении продолжительность сокращения зависит от физиологического состояния мышцы, от температуры и других условий. При утомлении она увеличивается, при повышении температуры — уменьшается.

Тетаническое сокращение мышцы. В естественных условиях одиночные сокращения мышц не проявляются, а наблюдается длительные сокращения мышц, которое происходит в результате слияния многих одиночных сокращений в связи с поступлением по двигательному нерву из ЦНС залпа нервных импульсов. Такое сильное и длительное сокращение скелетной мышцы называется тетаническим сокращением, или тетанусом. У человека он вызывается залпом нервных импульсов с частотой 50-70 имп/сек, максимальный тетанус возникает при 100-200 имп/сек. Тетанус возникает в результате уменьшения промежутков времени между раздражениями, в результате мышца не успевает полностью расслабиться, и новые нервные импульсы вызывают суммирование сокращений (суперпозиция). В записи это выглядит зубчатым тетанусом.