Мышечное сокращение
Различают два типа сокращения:
изотоническое, при котором мышечные волокна укорачиваются, а напряжение остается постоянным.
изометрическое, при котором мышца укорачиваться не может, так как ее концы закреплены неподвижно.
Инициатором сокращения мышц является потенциал действия, который распространяется при возбуждении вдоль мышечного волокна. В состоянии покоя ионы Са2+ находятся в саркоплазме. При возбуждении мышцы они диффундируют к миофибриллам и происходит скольжение белковых миофибрилл, что вызывает их сокращение. В состав миофибрилл входят белки: актин и миозин. Актиновые нити тонкие, миозиновые – толстые. Диски I – светлые. Диски А – темные. При сокращении актиновые нити вдвигаются в промежутки между миозиновыми нитями (рис. 33).
Сила мышц определяется тем максимальным грузом, который она может поднять. Сила мышц зависит от числа мышечных волокон и от их толщины. Сила мышцы прямо пропорциональна физиологическому поперечному сечению всех ее волокон. Сила мышц, отнесенная на 1 см2 поперечного сечения, называется абсолютной мышечной силой. Для человека она составляет 5-10 кг.
Основным источником энергии мышечного сокращения является АТФ. Кровь доставляет мышцам питательные вещества и кислород и уносит продукты обмена. При длительной работе мышц наступает утомление – снижение работоспособности мышцы, возникающее из-за несоответствия между ее кровоснабжением и возросшими потребностями в питательных веществах и кислороде. Кроме того, утомление возникает и вследствие процессов, происходящих в нервных центрах.
Работоспособность мышц зависит от величины нагрузки и ритма работы. Максимальная работоспособность мышц достигается при средней нагрузке (закон средней нагрузки). Подобрав оптимальную нагрузку и ритм работы, можно добиться высокой производительности работы мышц. Работоспособность восстанавливается быстрее при смене видов деятельности, а не при полном бездействии. Тренировка мышц увеличивает их массу, силу и работоспособность, бездеятельность приводит к атрофии.
Рис. 33. Уровни организации скелетной мышцы
Физиология трудовой деятельности Труд. Виды труда
Изучение функционального состояния организма человека во время трудовой деятельности составляет предмет физиологии труда. Цель данного раздела физиологии – разработка физиологически обоснованных мероприятий для повышения работоспособности и снижения утомления. Систематическое игнорирование физиологических норм в ходе трудовой деятельности может привести к развитию стойких изменений в организме – профессиональных заболеваний. Для работника крайне важно длительно сохранять здоровье и трудоспособность. Это может явиться конкурентным преимуществом в условиях дефицита рабочих мест на рынке труда и возможного риска безработицы. Вот почему физиология труда и связанный с ней раздел клинической медицины – профессиональная патология – приобретают сегодня особое значение.
Трудом принято называть деятельность человека, направленную на достижение полезного результата. Существуют различные классификации трудовой деятельности. Наиболее широко применяют деление труда на физический (труд с преимущественным напряжением опорно-двигательного аппарата) и умственный (труд с преимущественным напряжением органов чувств и нервной системы). Среди второй группы особо выделяют профессии операторского профиля, связанные с наивысшим нервно-эмоциональным напряжением. Нервно-эмоциональное напряжение создается главным образом режимом спешки, ожидания сигналов, ответственностью за результаты деятельности, жизнь и здоровье людей, а также необходимостью принимать решения в условиях дефицита информации и времени.
Трудовая деятельность закономерно вызывает изменения в течении многочисленных физиологических процессов в организме человека. Целью таких изменений служит адаптация к этому виду деятельности, то есть осуществление его с минимальным риском нарушения гомеостаза. Длительное привычное осуществление того или иного вида труда приводит к тренировке организма – состоянию, при котором физиологические изменения, обусловленные трудовой деятельностью, не выходят за рамки адаптации. Иными словами, физиология труда находит существенные отличия в ответной реакции на труд у тренированного и нетренированного человека.
Чрезмерно тяжелый, непосильный для нетренированного человека труд приводит к срыву адаптации – нарушению физиологических процессов. При этом сбои в деятельности одних органов могут нивелироваться усиленной работой других – это состояние называют компенсацией нарушенных функций. Например, при снижении сократительной способности сердца у человека учащается дыхание, что компенсирует сниженную доставку кислорода кровью к органам и тканям. Однако компенсация представляет собой не физиологический процесс, а скрытую болезнь. Если перенапряжение больного органа продолжается, то болезнь становится явной – компенсация переходит в декомпенсацию. В этом случае для сохранения жизнеспособности организма недостаточно его собственных резервов, требуется медицинская помощь.