2. Фізіологічна характеристика рухових одиниць м’язів

Головним структурно-функціональним елементом нервово-м’язового апарата є рухова одиниця (РО). Її утворюють:

1) тіло мотонейрона, яке знаходиться в пе­редньому розі спинного мозку або в руховому ядрі головного мозку;

2) аксон цього нейрона (один довгий відросток);

3) кінцеві розгалуження аксона;

4) нервовом’язові синапси;

5) м’язові волокна, з якими з’єднується аксон (мал.5).

Усі РО організму складають нервовом’язовий апарат. М’язове волокно є структурною оди­ницею м’яза, а РО – структурно-функціональною оди­ницею нервово-м’язового апарата. Нервово-м’язовий апарат не слід ототожнювати з опорно-руховим апара­том людини, до складу якого окрім рухових одиниць, входять кості скелету, суглоби і зв’язки.

Рухові одиниці відрізняються між собою розмі­рами тіл мотонейронів, товщиною аксонів, а також числом і типом м’язових волокон. У зв’язку з цим виділяють великі і малі РО. Кількість м’язових воло­кон у них коливається від декількох десятків одиниць (м’язи ока) до декількох тисяч (ікроножний м’яз). Малі РО переважно входять до складу м’язів, які за­безпечують швидкі і точні рухи (м’язи очного яблука, пальців кисті, дрібні м’язи обличчя ). В інших м’язах малі РО забезпечують повільні рухи. Великі РО, як правило, входять до складу м’язів тулуба і кінцівок, які здійснюють як швидкі, так і повільні рухи. Великі

РО є переважно високопороговими (В.І.Сафянц, 1976). їх активація можлива лише при виконанні фі­зичних вправ з значним напруженням м’язів. В ціло­му ж в кожному м’язі є різні за розміром РО, що зу­мовлює можливість розвитку ними різної величини напруження (табл.2).

Таблиця 2

Структурна і функціональна характеристика різних типів м ‘язових волокон (Д. Уілмор, Д.Костілл, 1997)

Характеристика	Тип волокна
	І	ІІА	ІІБ
Кількість волокон наматонейтрон	10-180	300-800	300-800
Розмір мотонейрона	невели­кий	великий	великий
Швидкість нер­вової провідності	невелика	велика	велика
Швидкість скорочення, мс	50	110	110
Тип міозинової -АТФ-фази	повільний	швидкий	швидкий
Сила рухової одиниці	невелика	велика	велика
Аеробна здатність	висока	середня	низька
Окислювально-гліколітична здатність	низька	висока	висока

Мал. 5. Схема будови рухової одиниці (за А.В. Коротковим і С.А. Чесноковою, 1986)

Функціонально РО поділяють на повільні (тип І) і швидкі – (тип II). Всі м’язові волокна, які входять до складу діючої РО, за своїми властивостями ідентичні. Кількісне співвідношення м’язових волокон цих двох типів РО має генетичне походження і змінюється в онтогенезі за спадковою програмою. У дітей дош­кільного і молодшого шкільного віку основна маса скелетних м’язів складається з волокон типу І. В пе­ріод статевого визрівання під впливом статевих гор­монів, особливо тестостерону, в скелетних м’язах настають значні зміни в розвитку м’язових волокон. Починають швидко збільшуватись у поперечному розрізі і в кількості волокна типу II. Абсолютна кіль­кість волокон типу І при цьому залишається незмін­ною (Д.А.Фарбер та ін., 1990).

Таблиця 3

Капіляризація трьох видів м ‘язових волокон

в латеральній головці чотирьохголового м ‘язу

стегна у чоловіків і жінок – бігунів на середні і довгі

дистанції а також у неспортсменів (Я.М.Коц, 1986)

Типи м’язових волокон	Чоловіки		Жінки
	неспортсмени	спорт­смени	неспортсмени	спорт­смени
Середня кількість капілярів навколо одного волокна
І ІІ-А ІІ-Б	4,2 4,0 3,2	5,9 5,2 4,3	4,6 3,7 2,9	5,1 4,8 3,6
Середня площа поперечного перерізу волокна (мкм2), що приходиться на один капіляр
І ІІ-А ІІ-Б	1014 1335 1338	997 1213 1235	1034 1062 878	901 871 840

Таблиця 4

Композиція м ‘язів, площа поперечного перерізу

м ‘язових волокон і активність деяких ферментів

чотирьохголового м ‘язу стегна у спортсменів різної

кваліфікації і у неспортсменів (У. Фінк і ін., 1977)

Показники	Зна­мени­ті мара­фонці	Знамениті бігуни на середні і довгі дистанції	Добрі бігуни на середні дистнції	Неспорт-смени
МСК (мл/кг-хв.) Повільних волокон, %	74,3 80,5	79,8 77,9	69,2 71,8	54,2 57,7
Площа попе­речного пе­рерізу воло­кон (1000 мкм2): повільних швидких	6,5 8,5	6,5 8,2	6,3 6,4	4,9 5,5
Процент площі, яку займають повільні м’язові во­локна	83,5	81,4	62, 1	60,0
Активність ферментів (мкм/г/хв.): сукцинатде-гідрогенази лактатдегід­рогенази фосфорилази	22,3 737 7,6	21,0 746 8,3	17,7 788 8,9	6,4 843 8,6

Сила, швидкість скорочень і витривалість пові­льних і швидких м’язових волокон різні, що зумовле­но їх морфологічними і біохімічними особливостями (табл.3). Повільні м’язові волокна («червоні» м’язи) мають багато капілярів, міоглобіну і мітохондрій. Вони повільно стомлюються, забезпечуючи довго­тривалі м’язові скорочення порівняно невеликої сили (стаєрський і марафонський біг, лижні гонки, велоси­педний спорт тощо). Чим більше генетично обумов­лених повільних волокон, тим вищий спадковий по­казник максимального споживання кисню. Робоча гіпертрофія повільних волокон лежить в основі роз­витку витривалості (табл.4).

Швидкі м’язові волокна (тип II) називаються гліколітичними, це – «білі» м’язи. На відміну від повільних окислювальних волокон вони працюють в безкисневому (анаеробному) режимі. Розвиваючи велику силу статич­них і динамічних скорочень швидкі м’язові волокна зумовлюють «вибухову» силу і високу швидкість рухів (спринтерський біг, стрибки, підняття штанги).

В процесі спортивних тренувань на витривалість можна досягнути перетворення частини швидких чис­то гліколітичних анаеробних білих волокон (тип II) у другу частину швидких волокон – у волокна окислювально-гліколічні цього ж типу (ПА), які можуть ско­рочуватись сильно, інтенсивно на протязі тривалого часу в аеробних і анаеробних умовах повільно стом­люючись (табл.5). Такі перетворення можливі тільки в межах II типу м’язових волокон. Таким чином, поруч з поділом волокна на І і II типи вчені стали розрізняти м’язові волокна двох видів типу II: підтип – II А і під­тип II Б. Волокна підтипу IIА за своїми властивостями наближаються до повільних волокон типу І.Вони оки-сно-гліколітичні, тобто мають можливість працювати як волокна типу І (повільні) і як волокна типу II Б (швидкі). Волокна підтипу II А здатні функціонувати не тільки в анаеробних, а й в аеробних умовах, присто­совуючись до виконання довготривалих фізичних вправ великої сили і великої швидкості.

Таблиця 5

Процентне розподілення м ‘язових волокон різних

типів в м ‘язах рук і ніг у спортсменів різних спеціалізацій і у не спортсменів (за даними різних авторів, Я.М.Коц, 1986)

Група спортсменів і досліджувані м’язи	Тип м’язових волокон
	І	ІІ-А	ІІ-Б
Знамениті спортсмени з спортивного орієнтування (п=8):
зовнішній м’яз стегна ікроножний м’яз дельтовидний м’яз	68 67 68	24 29 14	3 2 17
Бігуни-стайєри (п=10):
ікроножний м’яз	61	37	0
Спортсменки з плавання (n=11):
зовнішній м’яз стегна дельтовидний м’яз широкий м’яз спини	58 68 66	34 32 34	8 0 0
Нетреновані юнаки 16-18 р. (п=69):
зовнішній м’яз стегна	53,9	32,9	13
Ненатреновані чоловіки (n=40):
зовнішній м’яз стегна дельтовидний м’яз	51 52	33 32	16 18

Перетворення по­вільних волокон типу І у швидкі волокна типу II (підтип II А чи в підтип II Б) і, навпаки, перетворення волокон типу II у волокна типу І при будь – яких трену­ваннях не можливе, оскільки співвідношен­ня волокон типів І і II має генетичне поход­ження. Дослідженнями вчених встановлено, що спринтери відрізняють­ся від стайєрів кількістю швидких (білих) м’язо­вих волокон. У сприн­терів – 80-85% швидких i: 20-15% повільних червоних) волокон, а у стайєрів 80-90% пові­льних і 10-15% швид­ких волокон. Отже, на короткі дистанції (шви­дкісно – силова робота) доцільно спеціалізувати осіб, у м’язах яких міститься не більше 30% м’язових волокон типу І, а на довгі дистанції (робота на витривалість) – спорт­сменів, м’язи яких містять 60% і більше м’язових волокон цього типу. Доведено, що спортсмени, в м’язах яких перева­жають повільні м’язові волокна, не можуть досягнути значних результатів у спринті, тому що кількісне спів­відношення волокон типу 1 і волокон типу II не зміню­ється в процесі фізичних тренувань. Цей факт необхідно враховувати в практиці фізичного виховання, зокрема при вирішенні питань спортивної орієнтації школярів.