Правило средних нагрузок

Обычно при оценке деятельности мышц учитывают только производимую ею внешнюю механическую работу. В наиболее простом случае - при подъеме груза - работа мышцы (А), согласно законам механики, может быть измерена произведением веса груза (Р) на высоту подъема (h) и выражена в кгм:

А=Рh

Расход энергии и КПД при работе мышцы. Величина внешней работы мышцы не может дать точных представлений об общем расходе энергии, т.к. часть ее превращается в тепло. При выполнении любой работы, как внутренней, так и внешней, часть энергии неизбежно превращается в тепловую. Вследствие этого общий расход энергии (G) есть сумма расхода, идущего на механическую работу (W), и расхода на образование тепла (H):

G= W+H

Очень важно выяснить, какая часть общих энергетических трат идет на выполнение работы и какая теряется в виде тепла, т.е. выяснить коэффициент полезного действия (КПД) мышечного двигателя. КПД есть отношение величины произволимой работы к общим энергетическим тратам.

КПД = W/W+H

Измерения показывают, что КПД мышц человека может достигать 25-30%. Это значит, что только 1/4 всех энергетических трат мышцы идет на выполнение внешней механической работы, остальные же 3/4 теряются в виде тепла. Следует сказать, что КПД мышцы сравнительно высок; КПД самых совершенных машин намного ниже.

КПД не является величиной постоянной; он зависит от условий деятельности мышцы, в частности, от величины нагрузки и от скорости сокращения.

Наибольшую внешнюю работу мышца способна произвести при некоторых средних нагрузках. Это явление получило название закона средних нагрузок. Очевидно, и КПД мышцы будет наиболее высоким при средних нагрузках, при которых внешняя механическая работа, совершаемая ею, является наибольшей.

КПД в значительной мере зависит и от скорости сокращения. Наибольшая внешняя работа и наиболее высокий КПД получаются при некоторых средних скоростях работы.

Особенно снижают КПД чрезмерно высокие скорости сокращения. Понижение производительности работы при увеличении скорости сократительного акта связано главным образом с тем, что мышцы обладают инерцией и внутренним трением (вязкостью). Чем быстрее совершается сокращение, тем сильнее внутреннее трение, тем большая часть энергии идет на его преодоление, тем ниже КПД. При слишком медленном сокращении КПД снижается в связи с тем, что часть энергии идет не на сокращение, а на поддержание достигнутой степени укорочения мышцы.

Суммация сокращений и ее виды. Тетанус и его виды. Оптимум и пессимум.

Мышечное сокращение является жизненно важной функцией организма, связанной с оборонительными, дыхательными, пищевыми, половыми, выделительными и другими физиологическими процессами. Все виды произвольных движений – ходьба, мимика, движения глазных яблок, глотание, дыхание и т. п. осуществляются за счет скелетных мышц. Непроизвольные движения (кроме сокращения сердца) – перистальтика желудка и кишечника, изменение тонуса кровеносных сосудов, поддержание тонуса мочевого пузыря – обусловлены сокращением гладких мышц. Работа сердца обеспечивается сокращением сердечной мускулатуры.

Одиночное мышечное сокращение. При раздражении мышцы одиночным импульсом тока возникает одиночное мышечное сокращение.

Амплитуда одиночного сокращения мышцы зависит от количества сократившихся в этот момент миофибрилл. Возбудимость отдельных групп волокон различна, поэтому пороговая сила тока вызывает сокращение лишь наиболее возбудимых мышечных волокон. Амплитуда такого сокращения минимальна. При увеличении силы раздражающего тока в процесс возбуждения вовлекаются и менее возбудимые группы мышечных волокон; амплитуда сокращений суммируется и растет до тех пор, пока в мышце не останется волокон, не охваченных процессом возбуждения. В этом случае регистрируется максимальная амплитуда сокращения, которая не увеличивается, несмотря на дальнейшее нарастание силы раздражающего тока.

Фазы и режимы сокращения скелетной мышцы

Фазы мышечного сокращения

При раздражении скелетной мышцы одиночным импульсом электрического тока сверхпороговой силы возникает одиночное мышечное сокращение, в котором различают 3 фазы (рис. 4, А):

• латентный (скрытый) период сокращения (около 10 мс), во время которого развивается потенциал действия и протекают процессы электромеханического сопряжения; возбудимость мышцы во время одиночного сокращения изменяется в соответствии с фазами потенциала действия;

• фаза укорочения (около 50 мс);

• фаза расслабления (около 50 мс).

Тетанус, тетаническое мышечное сокращение (др.-греч. τέτανος — оцепенение, судорога) — состояние длительного сокращения, непрерывного напряжения мышцы, возникающее при поступлении к ней через мотонейрон нервных импульсов с высокой частотой. При этом расслабления между последовательными одиночными сокращениями не происходит и возникает их суммация, приводящая к стойкому максимальному сокращению мышцы.