Физиологический поперечник мышцы


Анатомический и физиологический поперечник мышцы

Даны определения анатомического и физиологического поперечника скелетной мышцы. Основной причиной введения двух разных понятий для оценки гипертрофии мышцы является наличие разных по архитектуре мышц (перистого и параллельного типа). Описаны методы оценки анатомического и физиологического поперечника скелетных мышц.

Анатомический и физиологический поперечник

Вопрос об анатомическом и физиологическом поперечнике скелетных мышц достаточно сложен для понимания.

История

Чтобы в нем разобраться начнем с истоков. Еще в начале XIX века Эдуардом Вебером был сформулирован принцип: «Сила мышц, при прочих равных условиях, пропорциональна ее поперечному сечению». Что это означает? Это означает, что нужно найти самое «толстое» место в мышце и разрезать ее в этом месте поперек. Если мы это сделаем для веретенообразных мышц, то поперечное сечение мышц, которое проводится поперек длинника мышцы (прямой линии, соединяющей начало и конец мышцы), проводится и поперек мышечных волокон.

Было установлено, что перистые мышцы проявляли большую силу чем веретенообразные мышцы, хотя площадь поперечного сечения у этих мышц была примерно одинаковой.  В связи с этим было выдвинуто предположение, что различия в силе мышц  связаны с более плотной «упаковкой» мышечных волокон в перистых мышцах. Потому что при одном и том же объеме перистые мышцы содержали больше мышечных волокон. Возник вопрос: «Как сопоставить площадь поперечного сечения скелетных мышц, имеющих разную архитектуру?» Для этого было решено у перистых мышц оценивать не анатомический, а физиологический поперечник.

Анатомический поперечник

Если провести разрез мышцы в плоскости, перпендикулярной линии, соединяющей ее начало и конец и измерить площадь полученной фигуры (площадь поперечного сечения мышцы), то получится значение анатомического поперечника мышцы (рис.1  слева).

Рис.1. Оценка анатомического (слева) и физиологического (справа) поперечника мышц

Физиологический поперечник

Если провести разрез мышцы в плоскости, перпендикулярной ходу мышечных волокон и измерить площадь полученных фигур, то сумма площадей будет характеризовать значение физиологического поперечника мышцы (рис.1 справа).

Из этих определений следует, что у мышцы, имеющей параллельный ход мышечных волокон (например, веретенообразной), анатомический и физиологический поперечники равны. А вот у перистых мышц физиологический поперечник больше анатомического. Так, например, у мужчин, не занимающихся физической культурой и спортом, анатомический и физиологический поперечник двуглавой мышцы плеча (веретенообразная мышца) равны 15 см2, а у широкой латеральной мышцы (перистая мышца) анатомический поперечник равен 24,5 см2, а физиологический – 30, 6 см2.

Оценка анатомического и физиологического поперечников

Значение анатомического поперечника мышцы (то есть площади ее поперечного сечения) оценивается посредством компьютерной (КТ) или магнитнорезонансной томографии (МРТ), рис.2.

Рис.2. Компьютерная томограмма мышц верхней конечности. ВВ — площадь поперечного сечения двуглавой мышцы плеча (анатомический поперечник)


Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах «Гипертрофия скелетных мышц человека» и «Биомеханика мышц«


Для определения физиологического поперечника нужно знать объем мышцы. Объем мышцы определяют на основе КТ или МРТ, однако делают не один срез как в случае оценки анатомического поперечника, а несколько, иногда 8-10, проводя сканирование через равные промежутки вдоль длинника мышцы. То есть объем мышцы определить значительно труднее, чем площадь поперечного сечения мышцы. Затем по формуле приведенной ниже определяют физиологический поперечник мышцы:

Физиологический поперечник = [объем мышцы х cos α]/ длина волокна.

В заключении могу добавить, что при оценке гипертрофии мышц чаще всего прибегают к определению анатомического поперечника. Физиологический поперечник оценивается крайне редко.

Литература

  1. Самсонова, А.В. Биомеханика мышц: учебно-методическое пособие /А.В. Самсонова Е.Н. Комиссарова /Под ред. А.В. Самсоновой /Санкт-Петербургский гос. Ун-т физической культуры им. П.Ф. Лесгафта.- СПб,: [б.н.], 2008.– 127 с.
  2. Самсонова, А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека: Учебное пособие.- 5-е изд. – СПб.: Кинетика, 2018.– 159 с.
  3. Самсонова, А.В. Некоторые факторы, влияющие на площадь  поперечного сечения мышц / А.В. Самсонова // Вестник Петровской академии,  СПб, 2010.– 2(16).– С.52-55.

С уважением, А.В. Самсонова

Факторы, влияющие на площадь поперечного сечения мышц

Описаны некоторые факторы, влияющие на площадь поперечного сечения мышц, а именно: расположение мышц, пол и уровень квалификации спортсменов,  дается определение понятия анатомического и физиологического поперечников. Приведены данные о физиологическом поперечнике мышц нижних конечностей. Показано, что на различия поперечного сечения мышц нижних конечностей (сгибателей и разгибателей) влияет сила тяжести.

Самсонова, А.В. Некоторые факторы, влияющие на площадь поперечного сечения мышц /А.В. Самсонова //Вестник Петровской академии, Санкт-Петербург, 2010.- 2(16).- С.52-55

Самсонова А.В.

НЕКОТОРЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПЛОЩАДЬ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ МЫШЦ

ВВЕДЕНИЕ

Давно установлено, что уровень развития одного из важнейших силовых качеств, таких как абсолютная сила напрямую зависит от площади поперечного сечения мышц. В анатомии, физиологии и биомеханике хорошо известен принцип Вебера, который гласит: «Сила мышц, при прочих равных условиях, пропорциональна ее поперечному сечению» (Ухтомский А.А, 1927.– С. 72). В бодибилдинге основным показателем уровня спортивного мастерства является объем мышечной массы, который также напрямую связан с площадью поперечного сечения мышц. Существует целый ряд факторов, влияющих на поперечное сечение мышц, таких как: расположение мышцы (верхние или нижние конечности), пол, возраст, особенности конституции человека, его уровень тренированности или степень гиподинамии. На площадь поперечного сечения мышц также существенное влияет прием анаболических стероидов и других препаратов (Л.С.Дворкин, 2005; Г.П.Виноградов, 2009).

Целью настоящего обзора являлось описание некоторых факторов, влияющих на площадь поперечного сечения мышц, а именно: расположения мышц, а также пола и уровня квалификации спортсменов.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Прежде чем перейти к характеристике вышеуказанных факторов необходимо ввести понятие площади поперечного сечения мышц. В связи с тем, что скелетные мышцы человека имеют различное строение (существуют мышцы с прямым и перистым ходом волокон) для характеристики площади их поперечного сечения применяются два понятия: анатомический и физиологический поперечник.

Если провести разрез мышцы в плоскости, перпендикулярной линии, соединяющей ее начало и конец (так называемому «длиннику» мышцы) и измерить площадь полученной фигуры (площадь поперечного сечения мышцы), то получим значение анатомического поперечника мышцы (рис.1а). Под физиологическим поперечником (рис.1б) понимается сумма площадей поперечного сечения мышечных волокон.

Рис. 1. Схема определения анатомического (а) и физиологического поперечника (б) у мышц с различным ходом мышечных волокон (по: K. Tittel, 1967)

Анатомический поперечник любой скелетной мышцы человека можно оценить посредством компьютерной томографии. Этот метод основан на измерении и компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями. Благодаря методу компьютерной томографии у человека возможна прижизненная оценка анатомического поперечника скелетных мышц. На рис.2 представлено поперечное сечение мышц плеча человека. Видны проекции плечевой кости и мышц-сгибателей и разгибателей плеча. Буквами BB обозначено поперечное сечение двуглавой мышцы плеча (m. biceps brachii). После получения снимка на основе математических методов и компьютерных программ определяется площадь поперечного сечения мышцы.

Рис.2. Компьютерная томография сгибателей плеча

У веретенообразных мышц анатомический и физиологический поперечники равны. Это означает, что сумма площадей поперечного сечения мышечных волокон (физиологический поперечник) равна сумме поперечного сечения мышцы (анатомический поперечник). Равенство этих показателей обусловлено тем, что в веретенообразной мышце мышечные волокна расположены параллельно длиннику мышцы. Однако у перистых мышц мышечные волокна идут под углом к линии, соединяющей начало и конец мышцы. Такое строение позволяет перистой мышце, имеющей такой же объем как и веретенообразная, обладать большим количеством мышечных волокон (Р. Александер, 1970). Поэтому у перистых мышц сумма площадей поперечного сечения мышечных волокон (физиологический поперечник) значительно больше площади поперечного сечения мышцы (атомического поперечника). В настоящее время прижизненное измерение физиологического поперечника у человека невозможно. Поэтому во многих исследованиях оценивается анатомический поперечник мышцы.

Влияние расположения мышц на площадь их поперечного сечения

Установлено, что мышцы верхних конечностей характеризуются меньшими значениями площади поперечного сечения по сравнению с мышцами нижних конечностей. Так, по данным Ф.А.Завилейского (1968) средние значения обхвата плеча у спортсменов различных специализаций (плавание, легкая атлетика, спортигры) составляет: 30 см, а бедра – 55 см. Столь значительное превышение площади поперечного сечения мышц нижней конечности над верхней связано с необходимостью постоянного противодействия этими мышцами силе гравитации (C.Baciu, 1966). Кроме того, линия действия силы тяжести при положении человека в основной стойке проходит относительно звеньев опорно-двигательного аппарата таким образом, что ей противодействуют мышцы-разгибатели нижней конечности (антигравитационные мышцы) В связи с этим эти мышцы имеют большую массу и объем по сравнению со своими антагонистами. Соответственно большие значения имеет и их площадь поперечного сечения, табл.1. Необходимость постоянно противодействовать силе гравитации привела к тому, что у мышц нижней конечности отношение массы разгибателей к их антагонистам составляет 2:1. В то время у мышц верхней конечности площадь поперечного сечения мышц-сгибателей такая же, как и мышц-разгибателей (П.Ф.Лесгафт, 1905).

Таблица 1

Физиологический поперечник мышц нижних конечностей человека, см2

(по: G. Schumacher, E. Wolff, 1966)

Название мышцы

Значение физиологического

поперечника, см2

Бедро и тазобедренный сустав

Большая ягодичная

30±9

Подвздошно-поясничная

15±4

Бедро и коленный сустав

Четырехглавая

55±11

Двуглавая бедра

12±4

полусухожильная

4±3

полуперепончатая

12±6

Голень

Икроножная

17±9

Камбаловидная

23±10

Передняя большеберцовая

7±3

Примечание: жирным шрифтом выделены антигравитационные мышцы, данные округлены до целых значений.

Влияние пола и гипертрофической силовой тренировки на площадь поперечного сечения мышц

Исследованиями, проведенными анатомами (М.Ф.Иваницкий, 1985) установлено, что на долю мышечного компонента у женщин приходится до 36% от массы тела, тогда как у мужчин эта величина колеблется от 42 до 50%. В то же время значения обхватов звеньев верхних и нижних конечностей женщин незначительно отличаются от аналогичных показателей мужчин (табл.2). Однако прямые измерения площади поперечного сечения двуглавой мышцы плеча, полученные посредством компьютерной томографии свидетельствуют о том, что у женщин не занимающихся физической культурой и спортом этот показатель равен 8,9 ±0,9 см2, а у мужчин — 15,0±0,6 см2, то есть на 60% больше.

Таблица 2

Антропометрические показатели спортсменов высших разрядов в различных видах спорта

(по: Ф.А.Завилейскому, 1968)

Спортивная специализация

Название звена ОДА

мужчины

женщины

Спортивная

гимнастика

плечо

31,0±1,5

27,5±1,0

предплечье

28,3±1,1

24,9±1,2

бедро

54,3±2,0

56,4±3,0

голень

36,5±1,2

35,7±1,6

велосипедный спорт

плечо

30,2±1,3

28,2±2,1

предплечье

26,7±1,0

25,0±1,0

бедро

58,0±2,4

59,4±2,6

голень

38,3 1,7

36,9 1,3

Известно, что бодибилдеры применяют целенаправленную тренировку, направленную на увеличение массы скелетных мышц. Установлено, что площадь поперечного сечения мышц элитных бодибилдеров-мужчин на 40-50% больше, чем аналогичный показатель мужчин, не занимающихся физической культурой и спортом, табл.3 (J.D.MacDougall et all., 1984).

Таблица 3

Морфометрические характеристики двуглавой мышцы плеча у мужчин, не занимающихся спортом и бодибилдеров различной квалификации

(по: J.D.MacDougal et all.,1984)

Возраст,

лет

Стаж тренировки

Рост, см

Вес, кг

Квалификация

N

S , см2

22,5

179

78,2

мужчины не занимающиеся спортом

13

14,1±2,9

24,2

7,8

173

81,1

бодибилдеры среднего уровня

7

19,2±3,2

23,7

6,2

178

90,3

элитные бодибилдеры

5

24,8±1,8

Примечание: N – количество исследуемых; S – анатомический поперечник мышцы.

Аналогичные соотношения получены S.E.Alway с соавт., (1989). Показано, что у мужчин не занимающихся физической культурой и спортом площадь поперечного сечения двуглавой м. плеча составляет 15,0±0,6 см2, а у элитных бодибилдеров этот показатель существенно выше – 24,8±2,6 см2. У женщин, не занимающихся физической культурой площадь поперченного сечения двуглавой мышцы плеча равна 8,9 ±0,9 см2, а у женщин-бодибилдеров – 14,1 ±2,1 см2, что больше на 35% (S.E.Alway с соавт., 1989). Установлено, что при гипертрофической силовой тренировке площадь поперечного сечения мышц увеличивается пропорционально возрастанию площади поперечного сечения мышечных волокон. Этот вывод подтверждается результатами корреляционного анализа (рис.3), свидетельствующего о линейной связи между площадью поперечного сечения мышцы и средним значением площади поперечного сечения мышечного волокна. Значения коэффициентов корреляции, характеризующих силу этой зависимости большие и значимые: r = 0,75, р < 0,01 (S.E.Alway et all.,1989).

Рис.3. Зависимость между площадью поперечного сечения m. biceps brachii (BICEPS CSA, см2) и средним значением площади мышечных волокон (MEAN FIBER AREA, мкм2 102).Обозначения: черные квадраты – мужчины, белые кружки – женщины (по: S.E.Alway, et all, 1989)

ВЫВОДЫ

  1. На площадь поперечного сечения мышц влияет ряд факторов, таких как: расположение мышцы (верхние или нижние конечности), пол, возраст, особенности конституции человека, а также его уровень тренированности или степень гиподинамии.
  2. Постоянно действующая сила гравитации и необходимость противодействовать ей со стороны мышц-разгибателей нижних конечностей привели к тому, что масса антигравитационных мышц в два раза больше чем их антагонистов.
  3. Площадь поперечного сечения скелетных мышц мужчин превышает аналогичный показатель у женщин на 60% и более.
  4. Занятия гипертрофической силовой тренировкой приводят к увеличению поперечного сечения мышц. У мужчин этот показатель возрастает на 40-50%, у женщин – на 35%.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Александер, Р. Биомеханика [Текст].&? М.: Мир, 1970.– 339 с.
  2. Виноградов, Г.П. Атлетизм: Теория и методика тренировки [Текст] : учебник для высших учебных заведений /Г.П.Виноградов // М.: Советский спорт, 2009.– 328 с.
  3. Дворкин, Л.С. Тяжелая атлетика [Текст] /Дворкин Л.С.// М.: Советский спорт, 2001.– 600 С.
  4. Завилейский, Ф.А. Физическое развитие студентов ГЦОЛИФК [Текст] //Теория и практика физической культуры, 1968.– № 11.– С. 39-44.
  5. Лесгафт, П.Ф.Основы теоретической анатомии [Текст], часть 1.– СПб: Товарищество Художественной печати, 1905.– 351 с.
  6. Ухтомский, А.А. Физиология двигательного аппарата [Текст]: сборник соч. / А.А. Ухтомский; ЛГУ. – Л., 1951 (1927). – 167 с.
  7. Alway, S. E. Contrasts in muscle and myofibers of elite male and female bodybuilders [Text] / S. E Alway., W. H Grumbt., W. J.Gonyea, J.Stray-Gundersen // Journal of Appllied Physiology, 1989. – V. 67: P.24-31
  8. Baciu, C. Anatomia functional? a aparatului locomotor (cu apleca?ie la educa?ia fizica) [Text].– Bucure?ti: CNEFS,1967.- 442 P.
  9. MacDougall, J.D. Muscle fiber number in biceps brachii in bodybuilders and control subjects [Text] / MacDougall J.D., Sale D.G., Alway S.E., Sutton J.R.//Journal Applied Physiology, 1984.- N 57 (5).– P. 1399-1403.
  10. Schumacher, G. Trockengewacht and phisiologischen Querschnitt des menschlichen Skelettmusculatur [Text] /Schumacher G. //Anatomie Anzaitung, 1966.– Bd.119.– S. 259-269.
  11. Tittel, K. Beschreibende und funktionelle Anatomie des Menschen [Text]/ Tittel K.// Jena: Gustav Fischer Verlag,1974.– 644 S.

Анатомический и физиологический поперечники мышц

От чего зависит сила мышц Что такое анатомический и физиологический поперечники мышцы ... [Стр.119]

Анатомический и физиологический поперечники характеризуют величину или функцию той или иной мышцы. Анатомический поперечник - это площадь перпендикулярного длинной оси поперечного сечения... [Стр.213]

В ряде случаев анатомический и физиологический поперечники совпадают, но обычно второй больше первого. Подсчитано, что на 1 см2 мышцы приходится сила в среднем 10 кг. [Стр.61]

Размах сокращения (амплитуда) зависит от длины мышечных волокон. В веретенообразных и лентовидных мышцах волокна длиннее, а анатомический и физиологический поперечники совпадают. Поэтому сила этих мышц не очень большая, а амплитуда сокращения... [Стр.643]

Рис. 165. Схема анатомического (сплошная линия) и физиологического (прерывистая линия) поперечников мышц различной формы I - лентовидная мышца II - веретенообразная мышца III - одноперистая мышца...
Рис. 225. Анатомический и физиологический поперечники мышцы (А — схема, Б - анатомический (сплошная линия) и физиологический (прерывистая линия) поперечники мышц различной формы...
Увеличение мышечных волокон по длине и диаметру, что ведет к росту анатомического и физиологического поперечника мышц. [Стр.136]

Активные сила сокращения мышц. Величина зависит от анатомического и физиологического поперечников мышцы, угла и рычага. [Стр.61]

От чего зависит сила мышц Объясните, что означают понятия анатомический поперечник и физиологический поперечник мышцы. [Стр.484]

От чего зависит сила мышц Расскажите об анатомическом и физиологическом поперечниках мышц. [Стр.284]

Анатомический и физиологический поперечник. Сила мышц. Виды рычагов. [Стр.110]


Архитектура скелетных мышц

В первой лекции по дисципли не «Биомеханика мышц» для студентов НГУ им. П.Ф.Лесгафта рассмотрена архитектура скелетных мышц.  Архитектура  скелетных мышц раскрывает состав и строение мышечного волокна, миофибриллы, саркомера, толстого и тонкого филаментов. В лекции описана теория скользящих нитей, описывающая процесс сокращения саркомера, а также свойства и особенности мышечных волокон различных типов.

Лекция 1

Архитектура скелетных мышц человека

1.1. Классификация мышц

Существуют различные классификации скелетных мышц: по форме и размерам, по направлению волокон, по функции, по отношению к суставам.

Классификация по направлению мышечных волокон

Для конечностей наиболее типичны веретенообразные и перистые мышцы. Если волокна проходят параллельно продольной оси мышцы, она называется веретенообразной. Если мышечные волокна располагаются под углом к продольной оси мышцы, она называется перистой.

Из-за существования мышц с различным ходом мышечных волокон в анатомии, физиологии и биомеханике мышц утвердились понятия анатомического и физиологического поперечников.

Если произвести разрез мышцы в плоскости, перпендикулярной линии, соединяющей ее начало и конец (длиннику мышцы), и измерить площадь полученной фигуры (площадь поперечного сечения мышцы), то получим значение анатомического поперечника.

Если произвести разрез мышцы в плоскости, перепендикулярной ходу мышечных волокон, и измерить площадь полученных фигур, то сумма площадей будет характеризовать значение физиологического поперечника мышцы.

Анатомический поперечник у веретенообразной мышцы совпадает с ее физиологическим поперечником, в то время как у мышцы перистой физиологический поперечник больше анатомического.

Классификация по количеству головок

Некоторые мышцы имеют несколько головок. Такие мышцы называют соответственно числу головок двуглавыми, трехглавыми и т.д.

Классификация мышц по их отношению к суставам

Мышцы делят на группы по их отношению к суставам. Односуставные мышцы оказывают действие на один сустав. Если мышца перекидывается через два или более суставов, она называется двусуставной или многосуставной.


Рекомендую обратить внимание на учебные пособия «Биомеханика мышц» и «Гипертрофия скелетных мышц человека«


Возле двуосного сустава мышцы группируются соответственно двум его осям движения (сгибание — разгибание, приведение — отведение). К шаровидному суставу, имеющему три оси движения, мышцы прилежат с нескольких сторон и действуют на него в разных направлениях. Так, например, у плечевого сустава имеются мышцы-сгибатели и разгибатели, осуществляющие движения вокруг фронтальной оси, отводящие и приводящие мышцы — вокруг сагиттальной оси и мышцы-вращатели – вокруг продольной оси.

Классификация мышц по их функции

В зависимости от функции различают мышцы-синергисты и мышцы-антагонисты. Как правило, на каждый сустав в одном направлении действует две или более мышц. Такие содружественные по направлению действия мышцы называют синергистами. Мышцы, действующие на сустав в противоположном направлении (сгибатели и разгибатели), являются антагонистами.

Классификация мышц по особенностям прикрепления и выполняемой функции

П.Ф. Лесгафтом (1905) предложена классификация мышц в зависимости от их морфометрических характеристик П.Ф. Лесгафт различал мышцы сильные и мышцы ловкие. Он писал: « …мышцы по преимуществу сильные начинаются и прикрепляются к большим поверхностям, удаляясь по мере увеличения поверхности прикрепления от опоры рычага, на которой он действует; физиологический поперечник таких мышц относительно мал, несмотря на что они могут проявить большую силу при небольшом напряжении, почему и не так легко утомляются. Они действуют преимущественно всею своею массою и не могут производить мелких оттенков при движении; силу свою они проявляют с относительно малою скоростью и состоят чаще всего из коротких мышечных волокон. Мышцы второго типа, отличающиеся ловкостью в своих действиях, начинаются и прикрепляются на небольших поверхностях, близко к опоре рычага, на который действуют; физиологический поперечник их относительно велик, они действуют с большим напряжением, скорее утомляются, состоят чаще всего из длинных волокон и могут действовать отдельными своими частями, производя различные оттенки движений. Это будут мышцы, допускающие главным образом ловкие и быстрые движения».

1.2. Макроструктура мышцы

Основными структурными элементами скелетной мышцы являются мышечные волокна и соединительнотканные элементы, выполняющие в мышце вспомогательные функции.

Мышечные волокна, объединенные в пучки, формируют брюшко мышцы, переходящее в сухожилие. Окончания мышечных волокон «специализируются» в передаче силы сухожилию. Мышечные волокна по мере приближения к сухожилию значительно сужаются, и диаметр их уменьшается почти на 90%. Сужение волокон придает брюшку мышцы его типичную веретенообразную форму. На конце каждого волокна имеются складки. Они обеспечивают распределение сократительной силы на большей площади, тем самым, снижая нагрузку на поверхность волокна. Кроме того, передача силы под углом обусловливает сдвигающую нагрузку на соседние структуры.

Сухожилия состоят из плотной волокнистой соединительной ткани, богатой коллагеновыми волокнами, формируются как продолжение внутримышечных соединительнотканных элементов и вплетаются в надкостницу. Сухожилие снаружи покрыто футляром из плотной волокнистой соединительной ткани. В соединительнотканных прослойках проходят кровеносные сосуды и нервы. Сухожилие мало растяжимо, обладает значительной прочностью и выдерживает огромные нагрузки. Более подробно о механических свойствах сухожилия будет рассказано в третьей лекции.

Скелетные мышцы имеют определенные особенности прикрепления к костям. Проксимальный отдел мышцы начинается от одной кости – это начало мышцы. Дистальный конец – сухожилие – прикрепляется к другой кости – это прикрепление мышцы. При сокращении мышцы один ее конец остается неподвижным (фиксированная точка), другой изменяет свое положение (подвижная точка). Иногда фиксированная и подвижная точки меняются местами.

Соединительно-тканные оболочки. Поперечный разрез брюшка мышцы свидетельствует о его сложной структуре. Снаружи мышца окружена плотной соединительной тканью — эпимизием. Эпимизий состоит из пучков коллагеновых волокон. Разрезав эпимизий можно увидеть пучки мышечных волокон как бы «завернутых» в оболочку соединительной ткани. Эта соединительнотканная оболочка называется перимизий. Перимизий также достаточно плотный и относительно толстый. Разрезав перимизий, можно увидеть отдельные мышечные волокна, окруженные рыхлой соединительною тканью. Эта оболочка называется эндомизий (рис.1.1).

Рис. 1.1. Соединительнотканные структуры мышцы (В.С. Гурфинкель, Ю.С. Левик, 1985): 1 – перимизий;
2 –эндомизий, 3 – эпимизий

Фасции представляют собой соединительнотканные футляры для мышц. Они отделяют мышцы друг от друга, создают опору для мышцы при ее сокращении, служат местом начала для некоторых мышц.

Строение фасций зависит от функций мышц, давления, которое мышцы оказывают на фасции при своем сокращении. В тех местах, где мышцы много работают, фасции хорошо развиты, плотные, подкреплены сухожильными волокнами и по внешнему виду напоминают тонкое, широкое сухожилие (широкая фасция бедра, фасция голени).

Функции соединительной ткани

1. В процессе развития соединительная ткань выполняет функцию каркаса (мягкого скелета мышцы), на котором фиксируются мышечные волокна. После завершения развития мышц соединительная ткань продолжает удерживать их вместе и во многом определяет структуру мышечного брюшка.

2. В перимизии располагаются каналы для кровеносных сосудов и нервов, обслуживающих мышечные волокна.

3. Соединительная ткань противостоит пассивному растяжению мышцы и обеспечивает такое распределение сил, при котором вероятность повреждения мышечных волокон сводится к минимуму. Кроме того, свойство эластичности, обусловленное эластиновыми фибриллами и коллагеновыми пучками, позволяет брюшку восстановить свою форму после устранения действия пассивных сил.

4. Посредством эндомизия часть силы, развиваемой мышечным волокном передается сухожилию.

1.3. Микроструктура мышцы

Рассмотрим подробно строение основного структурного элемента мышцы – мышечного волокна.

Поперечнополосатая (скелетная) мышца образована расположенными параллельно друг другу мышечными волокнами длиной от 4 см и более и толщиной до 0,1 мм. Каждое волокно имеет цилиндрическую форму, покрыто двумя оболочками: базальной мембраной и сарколеммой. Между оболочками мышечного волокна находятся клетки-сателлиты. Внутри волокно заполнено гелеобразным содержимым — саркоплазмой. В саркоплазме находятся: миофибриллы, ядра, митохондрии, рибосомы, лизосомы и др. Каждая миофибрилла как муфтой окружена саркоплазматическим ретикулумом. В нем находятся ионы Са2+. В сарколазме также содержится белок миоглобин, который, подобно гемоглобину, может связывать 02. В зависимости от количества миоглобина в мышечных волокнах различают так называемые красные и белые мышечные волокна.

Миофибриллы являются основными сократительными элементами мышцы. Их внешний вид можно сравнить со стеблем бамбука. Длинные участки — это саркомеры, а промежутки между ними — Z-диски, рис.1.2.

Рис. 1.2. Схема строения миофибриллы

1.4. Строение саркомера

Участок миофибриллы между двумя Z-дисками называется саркомером. В обе стороны от Z-диска отходят тонкие филаменты, а в середине саркомера находятся толстые нити. В определенных участках саркомера толстые и тонкие нити перекрываются. Этому участку соответствует темный диск, в то время, как в районе светлого диска находятся только актиновые нити. Средняя часть диска темного диска более светлая; она называется Н зоной, и, в свою очередь, подразделяется надвое линией М, которая делит миозиновые нити на две равные части. Поперечный разрез миофибриллы свидетельствует о том, что в соте вокруг одного толстого филамента размещаются шесть тонких филаментов. Однако в саркомере таких сот много. Расчеты показывают, что в одном саркомере  диаметром 1 мкм содержится 1261 толстый филамент и 5292 тонких филаментов. При увеличении площади саркомера отношение количества тонких филаментов к количеству толстых уменьшается с 12 (12 тонких филаментов на один толстый) до 4,19 (5292 тонких на 1261 толстый), если диаметр саркомера достигает 1 мкм.

Строение толстого филамента

Основным структурным элементом толстого филамента является белок миозин. Молекула миозина состоит из двух частей: длинного палочкообразного участка («хвоста») и присоединенного к одному из его концов глобулярного участка, который представлен двумя одинаковыми «головками». Молекулы миозина расположены в толстом филаменте таким образом, что головки регулярно распределяются по всей ее длине, кроме небольшого срединного участка, где их нет («голая» зона), рис.1.3.

Рис. 1.3. Строение толстого филамента (В.Л. Быков, 1998)

Строение тонкого филамента

Каждый тонкий филамент образован двумя спиральными нитями из молекул актина, закрученными один вокруг другого и двух вспомогательных белков тропомиозина и тропонина. Оба вспомогательных белка (тропомиозин и тропонин) подавляют взаимодействие актина с миозином в отсутствии ионов кальция, рис.1.4.

Рис. 1.4. Тонкий филамент, состоящий из молекул актина, тропомиозина и тропонина (Дж.Х. Уилмор, Д.Л. Костилл, 1997)

1.5. Теория скользящих нитей

Способ сокращения волокон скелетной мышцы был определен в результате двух различных исследований, проведенных в начале 1950-х годов при участии ученых Эндрю и Хью Хаксли. В то время, когда Хью Хаксли проводил свои исследования при помощи электронного микроскопа, Эндрю Хаксли использовал интерференционный микроскоп для изучения характеристик мышечных волокон лягушки во время сокращения и расслабления. Он обнаружил, что во время сокращения светлый диск становился короче, тогда как длина темного диска не изменялась; в то же время бледная Н-зона в темном диске сужалась и могла вообще исчезнуть. Оба ученых независимо друг от друга выдвинули предположение, что полученные ими результаты можно объяснить скользящим движением филаментов актина и миозина относительно друг друга. Теория скольжения филаментов сегодня является общепризнанной. Кратко ее сущность состоит в следующем.

Установлено, что во время сокращения (укорочения) саркомера длина тонкого и толстого филаментов не меняется. При этом неизменной особенностью сокращения является центральное положение толстого филамента в саркомере, посередине между Z-дисками. При поступлении по аксону мотонейрона нервного импульса нервные окончания выделяют нейромедиатор – ацетилхолин, который «привязывается» к рецепторам сарколеммы. При достаточном его количестве электрический заряд передается по всей длине мышечного волокна. Этот процесс называется развитием потенциала действия. Кроме деполяризации мембраны мышечного волокна, электрический импульс проходит через сеть трубочек волокна (Т-трубочки и саркоплазматический ретикулум) во внутреннюю часть клетки. Поступление электрического импульса приводит к выделению значительного количества ионов Са2+ в саркоплазму. Следует заметить, что концентрация ионов Са2+ в саркоплазматическом ретикулуме выше, чем в саркоплазме. После этого ионы Са2+ связываются с тропонином, который начинает процесс сокращения, «поднимая» молекулы тропомиозина с активных участков актиновых филаментов.

Миозин в покое неактивен, так как на его головке находится отрицательно заряженный комплекс Mg, ATФ, не позволяющий белку проявлять АТФ-азные свойства. После поступления ионов Са2+ происходит нейтрализация заряда на головке, что приводит миозин в возбужденное состояние. После этого миозиновые головки начинают прикрепляться к активным участкам тонкого филамента.

Когда миозиновая головка толстого филамента прикрепляется к тонкому филаменту, между толстым и тонким филаментами образуется поперечный мостик. При взаимодействии с актином каждая миозиновая молекула ежесекундно гидролизует до 10 молекул АТФ. За счет энергии, высвобождающейся при расщеплении АТФ, миозиновая головка поворачивается, что приводит к скольжению толстого и тонкого филаментов относительно друг друга. В конце гребка (поворота) к миозиновой головке присоединяется новая молекула АТФ, что приводит к отделению головки от актина и присоединению к новому активному участку тонкого филамента до тех пор, пока миозиновые головки не достигнут Z-диска. Так как при сокращении саркомера расстояние между Z-дисками уменьшается, происходит уменьшение его длины. Одновременное сокращение всех саркомеров приводит к уменьшению длины миофибриллы и мышечного волокна. Ввиду того, что саркомер представляет собой не плоскую, а объемную структуру, при его сокращении происходит не только уменьшение его длины, но и увеличение его поперечного сечения (когда тонкие нити втягиваются в толстые), поперечного сечения мышечных волокон и всей мышцы. рис.1.5.

Рис. 1.5. Схема, иллюстрирующая взаимодействие толстого и тонкого филаментов (Л. Страйер, 1985)

Прекращение нервного импульса приводит к расщеплению ацетилхолина и разрыву поперечных мостиков между актином и миозином. Благодаря действию «кальциевого насоса» ионы Са2+ возвращаются в саркоплазматический ретикулум, актин и миозин инактивируются, длина саркомера возвращается к исходному значению. Мышца расслабляется. Мышечное сокращение может продолжаться до тех пор, пока не истощатся запасы ионов кальция. Затем они снова перекачиваются в саркоплазматический ретикулум посредством активной системы «кальциевого насоса». Следует отметить, что для осуществления этого процесса необходима энергия АТФ.

Каким образом доставляется энергия к филаментам? Кроме участка для прикрепления к тонкому филаменту, миозиновая головка содержит участок, в котором локализуется АТФ. Освобождающая вследствие реакции гидролиза (расщепления АТФ) энергия используется для прикрепления миозиновой головки к тонкому филаменту, а после осуществления поворота головки – для отделения миозиновой головки от тонкого филамента.

1.6. Типы скелетных мышечных волокон и их морфофункциональная характеристика

Рассматривая макроструктуру скелетных мышц, были выделены три основных элемента: это фасции, мышечные волокна и сухожилия. В этом параграфе мы более подробно рассмотрим типы мышечных волокон, так как от этого во многом зависит способность мышц к проявлению силы, скорости, а также выносливости.

Вначале были выделены два типа скелетных мышечных волокон, каждый из которых имел свои физиологические особенности. Это – медленные (тонические) и быстрые (фазические) волокна. В некоторых мышцах могут быть только быстрые или только медленные волокна, в других – волокна обоих типов в определенном соотношении. В дальнейшем были выделены мышечные волокна промежуточного типа.

Благодаря различным типам волокон организм способен передвигаться и поддерживать позу. Быстрые волокна позволяют мышце сокращаться с высокой скоростью. В большом количестве эти волокна имеются у хищников; они обеспечивают быстроту реакции при ловле добычи. С другой стороны, потенциальная добыча, чтобы не стать жертвой хищников, тоже должна быть способна к быстрому реагированию. В обоих случаях от подвижности животного будут зависеть его шансы на выживание. Когда животное находится в покое, оно поддерживает определенную позу с помощью тонических мышечных волокон. Им свойственно более медленное и длительное сокращение и в то же время энергетические затраты меньше, чем при сокращении быстрых волокон. Сокращение их по своей природе обычно изометрическое, при котором мышцы, противодействуя силе тяжести и удерживая конечности в определенном положении, сохраняют постоянную длину.

У человека все мышцы тела состоят из волокон трех типов, но обычно один из них доминирует. Это имеет физиологическое значение, поскольку тонические мышцы способны к медленному и длительному сокращению и поэтому медленных волокон больше в позных мышцах-разгибателях, тогда как в сгибателях, предназначенных для быстрых реакций, преобладают быстрые фазические волокна.

Согласно современным представлениям, большинство скелетных мышц человека и животных представляют собой гетерогенные морфофункциональные системы, состоящие из мышечных волокон, отличающихся по структуре, метаболизму и функции.

Мышечные волокна I типа в мировой номенклатуре обозначают как красные, окислительные, медленные, устойчивые к утомлению. В мышечных волокнах I типа хорошо выражен Z-диск, который толще, чем в мышечных волокнах других типов, саркоплазмаческий ретикулум развит в меньшей степени, чем в других типах мышечных волокон. В данных структурах выявляется много митохондрий с поперечной ориентацией. В саркоплазме обнаруживаются липидные капли, которые часто контактируют с митохондриями. Мышечные волокна I типа характеризуются также высокой степенью кровообращения. Каждое мышечное волокно I типа контактирует с 5-6 кровеносными капиллярами. В этих волокнах отмечается самое высокое содержание миоглобина. Согласно данным гистохимических исследований, в волокнах I типа обнаруживается более низкая активность креатинфосфокиназы, чем в других мышечных волокнах.

Мышечные волокна IIВ типа в мировой номенклатуре обозначают как белые, быстрые, гликолитические, быстроутомляемые. Z-диск в мышечных волокнах IIВ типа более тонкий, чем в волокнах других типов. В данных структурах очень хорошо развит саркоплазматический ретикулум, системы терминальных цистерн и триад. В саркоплазме мышечных волокон IIB типа сравнительно немного малых по размерам митохондрий, содержащих небольшое число крист. Мышечные волокна IIВ типа контактируют с меньшим количеством капилляров, чем мышечные волокна других типов. Кроме того, в этих волокнах имеется очень мало миоглобина. Именно этим объясняется их более светлая окраска, благодаря чему они и получили название «белых». В мышечных волокнах IIB типа содержание креатинфосфата выше, чем в других типах мышечных волокон.

Мышечные волокна IIA типа в мировой номенклатуре обозначают как промежуточные, окислительно-гликолитические, быстрые, устойчивые к утомлению. Z-диск в мышечных волокна IIA типа, по мнению ряда авторов, толще, чем в мышечных волокнах IIВ типа и не отличается от такового в волокнах I типа. По данному показателю волокна типа IIA занимают промежуточное положение между мышечными волокнами I типа и мышечными волокнами IIB типа. В мышечных волокнах IIA типа хорошо развит саркоплазматический ретикулум и системы триад. Мышечные волокна IIА типа богаче митохондриями, чем волокна IIВ типа и практически не отличаются по этому признаку от мышечных волокон I типа. Митохондрии в мышечных волокнах IIA типа имеют преимущественно продольную ориентацию (по длине оси мышечных волокон). Они часто образуют скопления под сарколеммой. В саркоплазме мышечных волокон IIA типа встречается достаточно большое количество липидных капель. Мышечные волокна IIА типа содержат больше миоглобина, чем мышечные структуры IIВ типа. Содержание креатинфосфата в мышечных волокнах IIА типа ниже, чем в волокнах IIВ типа и не отличается от такового в волокнах I типа. Мышечные волокна данного типа представляются универсальными в плане их метаболизма. В связи с тем, что мышечные волокна IIА типа способны длительное время производить работу достаточно большой мощности, они должны рассматриваться как универсальные мышечные волокна в плане их функциональных возможностей.

Рекомендуемая литература

1. Самсонова, А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека: учебное пособие /А.В.Самсонова, СПб: Кинетика, 2018.- 159 с., ил.

2. Самсонова А.В. Биомеханика мышц: учебно-методическое пособие /А.В.Самсонова, Е.Н. Комиссарова / Под ред А.В.Самсоновой .- СПб., 2008.- 217 с.

Строение мышцы как органа, классификация мышц. Анатомический и физиологический поперечники.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

 

Скелетная мышца – по своему строению является типичным паренхиматозным органом, в котором рабочую часть, или паренхиму, составляет поперечнополосатая мышечная ткань, а остов, или строму, - соединительнотканные оболочки.

Пучки поперечнополосатых мышечных волокон, объединены между собой рыхлой соединительной тканью, или эндомизием, образуют первичные мышечные пучки, которые за счет внутреннего перимизия – объединяются во вторичные и третичные пучки, составляющие основу мышечного брюшка. Снаружи мышечное брюшко покрыто наружным перимизием, или эпимизием.

Сухожилие мышцы – состоит из плотной соединительной ткани.

Анатомический поперечник – площадь сечения мышцы в самом толстом месте.

Физиологический поперечник – площадь сечения, проведенная перпендикулярно всем мышечным волокнам.

Сила мышцы прямопропорциональна физиологическому поперечнику.

 

Классификация мышц:

Ø Динамические. У них нежная строма, нет сухожильных прослоек, волокна идут параллельно оси и анатомический и физиологический поперечники равны.

Ø Динамостатические.

Ø Статодинамические. У них грубая строма, много сухожилий, волокна идут поперек оси, анатомический поперечник меньше физиологического.

Ø Статические.

На туловище и шеи преобладают динамические. В области кисти и стопы статические. В голени, плече – переходные. Наиболее динамического типа у хищных. У свиньи мышцы ближе к статическим, еще ближе у КРС, а еще ближе у лошади.

 

По функциям:

Ø Разгибатели (экстензоры)

Ø Сгибатели (флексоры)

Ø Отводящие (абдукторы)

Ø Приводящие (аддукторы)

Ø Вращатели наружу (супинаторы)

Ø Вращатели вовнутрь (пронаторы)

Ø Натягивающие (тензоры)

Ø Расширители (дилятаторы)

Ø Суживатели (констрикторы)

Ø Сжимающие (сфинктеры)

Ø Вдыхатели (инспираторы)

Ø Выдыхатели (экспираторы)

Ø Мышцы, выполняющие действие вместе (синергисты)

Ø Мышцы, выполняющие противоположные действия (антагонисты)

 

 

Вопрос№7.

Значение мышц для ВСЭ.

Цвет мышц учитывается при определении видовой принадлежности. У лошади темно-красного цвета. У МРС кирпично-красного. У КРС розово-красное. У свиньи розовое.

Цвет учитывается при определении категории упитанности. Более темное у:

· Плохо откормленных

· Много работающих

· Старых

· Не кастрированных

· Если туша плохо обескровлена

По состоянию зареза на шеи:

· Если площадь гладкая – полусдохшее животное

· Если площадь неровная, то свежее

В случае, если мясо свежее, то оно не покрыто слизью, не оставляет влажного отпечатка.

Для определения племенных качеств.

 

 

Вопрос№8.

Морфофункциональная характеристика общего кожного покрова.

Общий кожный покров (integumentum comunis) – это внешняя прочная оболочка.

В общий кожный покров входит:

· Кожа

· Производные кожи:

o Железы

o Роговые образования

Железы:

Ø Потовые

Ø Сальные

Ø Молочные

Роговые образования:

Ø Копыто, копытца, ногти, когти (это все общее)

Ø Шерсть

Ø Рога

Ø Мякиши

 

Функции покрова:

1. Защита от механического воздействия, солнечного света, от холода и жары, от химических веществ, от микроорганизмов.

2. Теплоотдача по 2-ум способам: прямой контакт (через кровь) и испарение пота.

3. Осязание. Имеются осязательные рецепторы, реагирующие на – прикосновение, боль, тепло, холод.

4. Депо (запас): жира, воды, крови

5. Выделение, выведение вредных продуктов обмена через – потовые и сальные железы.

6. Дыхание у млекопитающих в дыхании 1%, у земноводных до 100%.

7. Лактация – выработка молока

 

 

Вопрос№9.

Строение и видовые особенности кожи.

Кожа – по-латыни cutis (corium), по-гречески dermis.

В коже различают 3 слоя:

· Эпидермис

· Дерму

· Подкожную клетчатку

o Эпидермис – построен из многослойного, плоского, ороговевающего эпителия. В нем выделяют 2 слоя:

ü Внутренний – производящий (живые клетки)

ü Наружный – роговой (мертвые клетки)

В нем нет сосудов и нервов, а снабжается всем необходимым через базальную мембрану. Она располагается между эпидермисом и дермой.

 

o Дерма – построена из неоформленной, плотной, соединительной ткани. Есть клетки и межклеточное вещество, построенное из белков 2-ух видов:

Ø Коллаген – прочный

Ø Эластин – менее прочный

В дерме 2-а слоя:

ü Наружный – сосочковый

ü Внутренний – сетчатый

В сетчатом слое дермы есть:

Ø Сосуды

Ø Нервные окончания

Ø Корни волос

Ø Кожные железы

 

o Подкожная клетчатка – построена из жировой ткани, есть сосуды и нервы, но их меньше чем в дерме. Прикреплена она к наружному листку поверхностной фасции.

 

Сосуды.

Образуют 4-е сплетения, которые располагаются на границе слоев:

1-ое сплетение находится под базальной мембраной.

2-ое сплетение между сосочковым и сетчатым слоями.

3-е сплетение между дермой и сетчатым слоями.

4-ое сплетение между подкожной жировой клетчаткой и наружным листком поверхностной фасции.

 

Видовые особенности кожи.

Самая толстая кожа у взрослых свиней и КРС. Более тонкая у телят и лошадей. Еще тоньше у коз. Самая тонкая у овец.

 

Вопрос№10.

Вымя и молочная железа. Их строение и видовые особенности

Молочная железа (glandula lactirera) – сложная, трубчато-альвеолярная, молочный жир по апокриновому способу, а все остальное по мерокриновому.

Располагается молочная железа в вымени.

В вымени выделяют:

· Основание – прикрепляется к туловищу

· Тело вымени – делится на 2-е половины, каждая половина еще на 2-е. Каждая четверть имеет сосок.

Каудальная поверхность называется молочным зеркалом.

В разрезе вымя включает в себя подвешивающий аппарат и молочную железу.

ü Подвешивающий аппарат:

v Кожа

v Компактный орган:

Ø Строма (рыхлая соединительная ткань) – капсула (внешняя оболочка) и трабекулы (перегородки)

Ø Паренхима – концевые отделы, емкостная система

В концевых отделах молоко вырабатывается. Структурной единицей молочной железы является долька.

Альвеола оплетена корзинчатыми клетками. Эти клетки представляют собой миоэпителий, который может сокращаться.

 

Емкостная система:

· Молочные протоки, каналы, ходы

· Цистерна – состоит из железистой и сосковой частей

Особенности:

У КРС располагается в лонной области, 4-е четверти. Задние четверти развиты слабее.

Форма вымени:

· Ваннобразная (лучшая)

· Чашеобразная (худшая)

· Козья (наихудшая)

У МРС и КРС соски бывают формы:

· Конической

· Цилиндрической (самая лучшая)

· Обратноконической

У кобылы вымя имеет 4 четверти, 2 цистерны, 2 канала, 2 соска.

У свиньи вымя множественное, сосков от 5 до 8, в каждом соске 2-3 цистерны, столько же каналов.

У собаки вымя множественное, сосков 4-5 пар, в каждом от 6 до 12 каналов, цистерн нету.

Располагается в областях: лонной, пупочной, мечевидного хряща, грудины.

 

 

Вопрос№11.

Волос. Строение и видовые особенности

Волос – pilus.

Внешнее строение:

· Стержень – это та часть, которая выступает наружу

· Корень – это та часть, которая находится внутри

Корень волоса окружен фаликулом:

1. Внутреннее волосяное влагалище (мертвые клетки)

2. Наружное волосяное влагалище (живые клетки)

3. Волосяная сумка (продолжение дермы)

Есть мышца, поднимающая волос.

 

Стержень в разрезе:

1. Наружный слой (кутикула). Она состоит из роговых чешуек.

2. Корковый слой

3. Мозговой слой

 

Типы волос.

1. Покровные – покрывают всю кожу и защищают её. Делятся на:

· Остевые

· Пуховые – подшерсток (не имеют мозгового слоя)

2. Длинные – служат для защиты от насекомых. Образуют у КРС кисточку на хвосте. У козы бороду. У лошади челку, гриву, хвост и щетки, которые располагаются в области путовых суставов с каудальной стороны.

3. Синуозные – в фаликулах имеются синусы, заполненные кровью, а в стенках синусов много осязательных клеток. Предназначены для осязания (на морде и кисти). Очень развиты у кошачьих, собак и грызунов.

 

 

Вопрос№13.



Читайте также:

 

Классификация скелетных мышц по П.Ф.Лесгафту

Описана классификация скелетных мышц, разработанная анатомом П.Ф. Лесгафтом, изложенная в труде «Основы теоретической анатомии». В классификации учитываются следующие признаки: площадь поверхности прикрепления мышцы, физиологический поперечник мышцы, длина мышечных волокон.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ ПО П.Ф.ЛЕСГАФТУ

 

В своем замечательном труде «Основы теоретической анатомии» П. Ф. Лесгафт попытался связать внешнюю форму с функциями скелетных мышц. На основе такого подхода он предложил новую классификацию скелетных мышц.

П. Ф. Лесгафт различал мышцы сильные и мышцы ловкие. Он писал: « …мышцы по преимуществу сильные начинаются и прикрепляются к большим поверхностям, удаляясь по мере увеличения поверхности прикрепления от опоры рычага на которой он действует; физиологический поперечник таких мышц относительно мал, несмотря на что они могут проявить большую силу при небольшом напряжении, почему и не так легко утомляются. Они действуют преимущественно всею своею массою и не могут производить мелких оттенков при движении; силу свою они проявляют с относительно малою скоростью и состоят чаще всего из коротких мышечных волокон. Мышцы второго типа, отличающиеся ловкостью в своих действиях, начинаются и прикрепляются на небольших поверхностях, близко к опоре рычага, на который действуют; физиологический поперечник их относительно велик, они действуют с большим напряжением, скорее утомляются, состоят чаще всего из длинных волокон и могут действовать отдельными своими частями, производя различные оттенки движений. Это будут мышцы, допускающие главным образом ловкие и быстрые движения» С. 249-250., табл. 1.

Таблица 1. Морфометрические характеристики сильных и ловких мышц (П. Ф. Лесгафт, 1905)

Тип мышцМышцыПлощадь прикрепления, см2Вес, гОбъем, см3Длина волокна, смФизиол. поперечник, см2
началоприкрепление
сильныебольшая ягодичная м342,7947,77523,1515,319,525,8
четырехглавая м. бедра274,6196,86914,3883,811,281,7
трехглавая м. голени215,3135,8727,98
ловкиедельтовидная м.14,5610,51249,8239,611,521,0
м. круговой пронатор20,123,6628,427,35,54,8
м. лучевой сгибатель запястья13,420,3519,118,35,63,4
м. локтевой сгибатель запястья12,600,7127,326,04,85,5

Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах


Резюмируя исследования относительно формы и функции мышц П. Ф. Лесгафт указывал:

  1. «Мышцы могут проявить тем большую силу, чем больше их физиологический поперечник и чем больше поверхность опоры или приложения силы по отношению к рычагу, на который они действуют.
  2. Чем менее поверхность опоры или приложения силы, чем ближе к опоре рычага мышца прикладывает свою силу, тем с большей ловкостью она в состоянии действовать, при обратных условиях она в состоянии выразить большую силу.
  3. Мышцы тем легче утомляются при своих действиях, чем относительно более их физиологический поперечник и чем менее их опоры или поверхность приложения силы, и наоборот.
  4. Мышцы верхней конечности выражают свою силу главным образом на основании большого относительного поперечника[1] при малой опоре или малой поверхности приложения силы и поэтому скорее утомляются в своей деятельности.
  5. Мышцы нижней конечности проявляют свою силу при опоре на почве, преимущественно на основании большой опоры или большой поверхности приложения силы при малом относительном поперечнике и потому менее утомляются при своей деятельности.
  6. Оправления мышц зависят от отношения их к оси, вокруг которой они производят движения и от отношения их к рычагу, на который они действуют.
  7. Самыми резкими представителями типа мышц, действующих с большой ловкостью, будут мышцы глаза и лица, а представителями типа мышц, проявляющих большую силу, находим в мышцах, разгибающих туловище, стопу, бедро в особенности при нижней опоре» С. 264.

ЛИТЕРАТУРА:

  1. Лесгафт, П.Ф. Основы теоретической анатомии / П.Ф.Лесгафт.– СПб: Т-во художественной печати, 1905.– 351 с.
  2. Самсонова, А.В. Вклад П.Ф. Лесгафта в биомеханику /А.В. Самсонова // Труды кафедры биомеханики: Междисциплинарный сборник статей.– Вып.1.– СПб, 2007.– С. 4-11.
  3. Самсонова, А.В. Биомеханика мышц [Текст]: учебно-методическое пособие /А.В. Самсонова Е.Н. Комиссарова /Под ред. А.В. Самсоновой /Санкт-Петербургский гос. Ун-т физической культуры им. П.Ф. Лесгафта.- СПб,: [б.н.], 2008.– 127 с.
  4. Самсонова А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека: Учебное пособие.- 5-е изд. — СПб.: Кинетика, 2018.– 159 с.

С уважением, А.В.Самсонова

[1] Относительный поперечник – отношение физиологического поперечника мышцы к массе костей, которые они перемещают.

Физиология мышц - типы мышц и сокращение

ПРОДОЛЖИТЬ ОБУЧЕНИЕ НАЧАТЬ СЕЙЧАС ПРОДОЛЖИТЬ ОБУЧЕНИЕ НАЧАТЬ СЕЙЧАС
  • COVID-19
    • Ресурсы по COVID-19
    • Концептуальная карта COVID-19
    • COVID-19 Осложнения
    • Видеокурс по COVID-19
    • Интерактивные досье по COVID-19
    • Студенты: советы по обучению дома
    • Студенты: профессиональные советы преподавателей по сложным темам
    • Учреждения: обеспечение непрерывности медицинского обучения
  • СТУДЕНТОВ
    • Lecturio Medical
    • Lecturio Nursing
    • Медицинский осмотр
    • USMLE Шаг 1
    • USMLE Step 2
    • COMLEX Уровень 1
    • COMLEX Уровень 2
    • MCAT
    • Больше экзаменов
      • MCCQE Часть 1
      • AMC CAT
      • ПЛАБ
    • Медицинские курсы
    • Доврачебная
    • Доклинические исследования по субъектам
    • Доклинические по системам
    • Клинические знания
  • УЧРЕЖДЕНИЙ
    • Медицинские учебные заведения
    • Непрерывность медицинского обучения
    • Переосмысление медицинского образования
    • Инициатива развития (MEDI)
  • О КОМПАНИИ
    • О нас
    • Педагоги
    • Успех обучения
    • Истории успеха
    • Обзоры
    • Пресс
  • ЦЕНА
  • COVID-19
    • Ресурсы по COVID-19
    • Концептуальная карта COVID-19
    • COVID-19 Осложнения
    • Видеокурс по COVID-19
    • Интерактивные досье по COVID-19
    • Студенты: советы по обучению дома
    • Студенты: профессиональные советы преподавателей по сложным темам
    • Учреждения: обеспечение непрерывности медицинского обучения
  • СТУДЕНТОВ
    • Lecturio Medical
    • Lecturio Nursing
    • Медицинский осмотр
    • USMLE Шаг 1
    • USMLE Step 2
    • COMLEX Уровень 1
    • COMLEX Уровень 2
    • MCAT
    • Больше экзаменов
      • MCCQE Часть 1
      • AMC CAT
      • ПЛАБ
    • Медицинские курсы
    • Доврачебная
.

Физиология мышц • Введение

Расположение и расположение волокон скелетных мышц

расположены внутри мышц, где они организованы в пучки, называемые […]

Тонкие нити в волокнах скелетных мышц • Определение и функция

От Z диски тонкие нити проходят внутрь к […]

Связь возбуждения и сокращения

По мере того, как потенциалы действия движутся вниз по Т-канальцам, кальциевые каналы в близлежащих терминальных цистернах SR открываются, и ионы Ca2 + диффундируют в окружающую саркоплазму. .Ионы Ca2 + связываются с белками тропонина, встроенными в тонкие волокна, и начинается процесс сокращения.

Двигательные единицы в скелетных мышцах

Каждое волокно скелетной мышцы сокращается с помощью выделяемых химикатов […]

Физиология сокращения | Связь возбуждения и сокращения

В волокнах скелетных мышц электрохимическая активность запускает движение миофиламентов. Эти связанные события называются связью возбуждения и сжатия.

Структура нервно-мышечного соединения

Когда двигательный нейрон приближается к поверхности мышечного волокна, миелиновая оболочка прекращается, и аксон разделяется на небольшой кластер тонких терминальных ветвей.

Рецепторы ацетилхолина в мышечных волокнах (клетках)

Рецепторы ACh встроены в сарколемму нервно-мышечного соединения. Это нейротрансмиттер, который вырабатывается концевыми ветвями двигательного нейрона.

.

ДВИГАТЕЛИ И МЫШЦЫ


МОТОБЛОКИ

Изображение, сделанное студентом BYU-I Нейтом Шумейкером Весна 2016 г.

Моторные нейроны, которые иннервируют волокна скелетных мышц, называются альфа-моторными нейронами. Когда альфа-мотонейрон входит в мышцу, он разделяется на несколько ветвей, каждая из которых иннервирует мышечное волокно (обратите внимание на это на изображении выше).Один альфа-мотонейрон вместе со всеми мышечными волокнами, которые он иннервирует, является двигательной единицей. Размер двигательной единицы коррелирует с функцией мышцы. В мышцах, задействованных с тонким, скоординированным управлением, двигательные единицы очень маленькие, с 3-5 мышечными волокнами на мотонейрон. Мышцы, контролирующие движение глаз, и мышцы рук имеют относительно небольшие двигательные единицы. С другой стороны, в мышцах, участвующих в более мощных, но менее скоординированных действиях, таких как мышцы ног и спины, двигательные единицы большие, с тысячами мышечных волокон на мотонейрон.

МЫШЦЫ

Название: Файл: 1012 Muscle Twitch Myogram.jpg; Автор: OpenStax College; Сайт: https: //commons.wikimedia.org/wiki/File: 1012_Muscle_Twitch_Myogram.jpg; Лицензия: этот файл находится под лицензией Creative Commons Attribution 3.0 Unported.

Когда потенциал действия движется вниз по двигательному нейрону, это приводит к сокращению всех мышечных волокон, связанных с этим двигательным нейроном.Сокращение, вызванное единичным потенциалом действия, называется мышечным сокращением . Одно мышечное сокращение состоит из трех компонентов. Латентный период , или лаг-фаза, фаза сокращения , и фаза релаксации . Латентный период - это короткая задержка (1-2 мс) с момента, когда потенциал действия достигает мышцы, до тех пор, пока в ней не будет наблюдаться напряжение. Это время, необходимое кальцию для диффузии из SR, связывания с тропонином, перемещения тропомиозина из активных центров, образования поперечных мостиков и устранения любого ослабления, которое может быть в мышце.Фаза сокращения - это когда мышца генерирует напряжение и связана с циклическим движением поперечных мостов, а фаза расслабления - это время, когда мышца возвращается к своей нормальной длине. Длина подергивания варьируется в зависимости от типа мышц и может составлять от 10 мс (миллисекунд) до 100 мс (подробнее об этом позже).

Если мышечное сокращение - это всего лишь одно быстрое сокращение, за которым немедленно следует расслабление, как мы можем объяснить плавное непрерывное движение наших мышц, когда они сокращаются и перемещают кости в большом диапазоне движений? Ответ кроется в порядке срабатывания моторных агрегатов.Если бы все двигательные единицы задействовались одновременно, вся мышца быстро сократилась бы и расслабилась, производя очень резкие движения. Вместо этого, когда мышца сокращается, двигательные единицы запускаются асинхронно, то есть одна сокращается, а затем через долю секунды другая сокращается, прежде чем первая успевает расслабиться, а затем другая запускается и так далее. Таким образом, вместо быстрых рывков сокращение всей мышцы происходит очень плавно и под контролем. Даже когда мышца находится в состоянии покоя, происходит случайная активация двигательных единиц.Это случайное срабатывание отвечает за то, что известно как мышечный тонус . Итак, мышца никогда не расслабляется «полностью», даже когда спит. Однако, если нейрон мышцы разрезан, не будет «мышечного тонуса», и это называется вялым параличом. Есть несколько преимуществ мышечного тонуса: во-первых, он устраняет «слабину» мышцы, так что, когда ее просят сократиться, она может немедленно начать создавать напряжение и двигать конечностью. Если вы когда-либо буксировали автомобиль, вы знаете, что произойдет, если вы не ослабите буксирный трос перед тем, как начать тянуть.Второе, что делает мышечный тонус - сдерживает атрофию мышц .

ВИДЫ СОКРАЩЕНИЙ МЫШЦ

Сокращения мышц описываются на основе двух переменных: силы (натяжения) и длины (сокращения). Когда напряжение в мышце увеличивается без соответствующего изменения длины, сокращение называется изометрическим сокращением (iso = то же самое, metric = длина). Изометрические сокращения важны для поддержания осанки или стабилизации сустава.С другой стороны, если длина мышцы изменяется, в то время как напряжение мышц остается относительно постоянным, то сокращение называется изотоническим сокращением (тоническое = напряжение). Кроме того, изотонические сокращения можно классифицировать в зависимости от того, как изменяется длина. Если мышца вызывает напряжение, и вся мышца укорачивается, тогда это будет концентрическое сокращение . Примером может служить поднятие груза с талии на плечо; мышца двуглавой мышцы, используемая для этого движения, подвергнется концентрическому сокращению.Напротив, при опускании веса с плеча на талию двуглавая мышца также будет генерировать силу, но мышца будет удлиняться, это эксцентрическое сокращение . Эксцентрические сокращения работают, чтобы замедлить движение в суставе. Кроме того, эксцентрические сокращения могут создавать больше силы, чем концентрические. Подумайте о большой коробке, которую вы снимаете с верхней полки шкафа. Вы можете полностью контролировать его, используя эксцентрические сокращения, но когда вы пытаетесь вернуть его на полку, используя концентрические сокращения, вы не можете создать достаточно силы, чтобы поднять его обратно.Силовые тренировки, включающие концентрические и эксцентрические сокращения, по-видимому, увеличивают мышечную силу больше, чем просто концентрические сокращения. Однако эксцентрические сокращения вызывают большее повреждение (разрыв) мышцы, что приводит к большей болезненности мышц. Если вы когда-либо бегали по склону в длительном забеге, а на следующий день испытывали болезненность в четырехглавой мышце, вы знаете, о чем мы говорим.

Размер мышц определяется количеством и размером миофибрилл, которые, в свою очередь, определяются количеством белков миофиламентов.Таким образом, тренировка с отягощениями вызовет каскад событий, которые приведут к выработке большего количества белков. Часто это происходит из-за небольших микротрещин в мышечных волокнах и вокруг них. Если разрыв происходит на уровне миофибрилл, мышца будет реагировать увеличением количества белков, таким образом укрепляя и увеличивая мышцу - явление, называемое гипертрофией. Считается, что этот разрыв является причиной болезненных ощущений в мышцах, которые мы испытываем после тренировки. Как упоминалось выше, восстановление этих небольших разрывов приводит к увеличению мышечных волокон, но это также приводит к увеличению количества соединительной ткани в мышцах.Когда человек "набухает" после силовых тренировок, значительный процент увеличения размера мышцы происходит за счет увеличения количества соединительной ткани. Следует отметить, что тренировки на выносливость не приводят к значительному увеличению размера мышц, но повышают их способность вырабатывать АТФ в аэробных условиях.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СИЛУ СОКРАЩЕНИЙ МЫШЦ

Очевидно, что наши мышцы способны генерировать различные уровни силы во время сокращения всей мышцы.Некоторые действия требуют гораздо большей генерации силы, чем другие; подумайте о том, чтобы брать карандаш в руки, а не брать ведро с водой. Возникает вопрос: как могут быть созданы разные уровни силы?

Суммирование или рекрутирование нескольких моторных единиц : Ранее упоминалось, что все моторные единицы в мышце обычно не срабатывают одновременно. Один из способов увеличить количество генерируемой силы - увеличить количество двигательных единиц, которые активируются в данный момент.Мы говорим, что больше моторных единиц набирается . Чем большую нагрузку мы пытаемся переместить, тем больше моторных единиц активируется. Однако даже при создании максимально возможной силы мы можем использовать только около 1/3 наших общих двигательных единиц за один раз. Обычно они стреляют асинхронно, чтобы создать максимальную силу и предотвратить утомление мышц. Когда волокна начинают утомляться, их заменяют другими, чтобы сохранить силу. Однако бывают случаи, когда в экстремальных обстоятельствах мы можем задействовать еще больше моторных единиц.Вы слышали истории о том, как матери снимали машины с детей, но это не может быть полностью выдумкой. Посмотрите следующий ролик, чтобы увидеть, насколько удивительным может быть человеческое тело. Набор мышц. (Доступна транскрипция видео)

Заголовок: 1013_Sumutation_Tetanus.jpg; Автор: OpenStax; Сайт: http://cnx.org/contents/[email protected]:67/Anatomy-&-Physiology; Лицензия: эта работа находится под лицензией Rice University в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (3.0).

Суммирование волн: Напомним, что мышечное сокращение может длиться до 100 мс, а потенциал действия длится всего 1-2 мс. Кроме того, при мышечном сокращении отсутствует рефрактерный период, поэтому его можно повторно стимулировать в любое время. Если бы вы стимулировали одну двигательную единицу с прогрессивно более высокими частотами потенциалов действия, вы бы наблюдали постепенное увеличение силы, создаваемой этой мышцей. Это явление называется суммированием волн .В конце концов частота потенциалов действия станет настолько высокой, что у мышцы не будет времени расслабиться между последовательными стимулами, и она останется полностью сокращенной, состояние, называемое столбняком , . По сути, при высокой частоте потенциалов действия некогда удалять кальций из цитозоля. Таким образом, максимальная сила создается при максимальном задействовании и частоты потенциала действия, достаточной для возникновения столбняка.

Заголовок: 1011_Muscle_Length_and_Tension.jpg; Автор: OpenStax; Сайт: http://cnx.org/contents/[email protected]:67/Anatomy-&-Physiology; Лицензия: эта работа лицензирована Университетом Райса в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (3.0).

Начальная длина саркомера: экспериментально было продемонстрировано, что начальная длина саркомера влияет на величину силы, которую может создать мышца. Это наблюдение связано с перекрытием толстых и тонких нитей.Если начальная длина саркомера очень короткая, толстые нити уже будут давить на Z-диск, и нет возможности для дальнейшего укорочения саркомера, и мышца не сможет генерировать столько силы. С другой стороны, если мышца растянута до такой степени, что миозиновые головки больше не могут контактировать с актином, тогда снова будет генерироваться меньшая сила. Максимальная сила создается, когда мышца растягивается до точки, позволяющей каждой миозиновой головке контактировать с актином и , саркомер имеет максимальное расстояние для сокращения.Другими словами, толстые нити находятся на самых концах тонких нитей. Эти данные были получены экспериментально с использованием мышц лягушки, которые были разрезаны и растянуты между двумя стержнями. Неповрежденные мышцы нашего тела обычно не растягиваются слишком далеко за пределы своей оптимальной длины из-за расположения мышечных прикреплений и суставов.

Однако вы можете провести небольшой эксперимент, который поможет вам увидеть, как теряется сила, когда мышца находится в очень коротком или очень растянутом положении.В этом эксперименте задействуются мышцы, которые помогут вам прижать подушечку большого пальца к подушечке пальцев. Эти мышцы почти полностью растягиваются, когда вы вытягиваете руку и запястье. Когда ваше запястье снова максимально разогнуто, попробуйте прижать большой палец к пальцам. Видишь, как он слаб? Теперь постепенно согните запястье в прямом или нейтральном положении. Вы должны почувствовать, как ваша щепотка усиливается. Теперь согните локоть и запястье. Когда ваше запястье находится в максимальном сгибании, мышцы, которые вы используете для сжатия, находятся почти в самом укороченном положении.Попробуйте ущипнуть еще раз. Он должен быть слабым. Но, опять же, когда вы вытягиваете запястье обратно в нейтральное положение, вы должны почувствовать, что щипок становится сильнее.

ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ ДЛЯ СОКРАЩЕНИЯ МЫШЦ

Основным источником энергии для сокращения мышц является АТФ. Напомним, что каждый цикл миозиновой головки требует молекулы АТФ. Умножьте это на все миозиновые головки в мышце и количество циклов, которые каждая головка завершает каждое подергивание, и вы сможете увидеть, сколько АТФ необходимо для работы мышц.Подсчитано, что каждый день мы сжигаем примерно всю массу тела в АТФ, поэтому становится очевидным, что нам необходимо постоянно восполнять этот важный источник энергии. Для сокращения мышц есть четыре способа, которыми наши мышцы получают АТФ, необходимый для сокращения.

  1. Цитозольный АТФ : Этот АТФ представляет собой «плавающий» пул АТФ или пул, который присутствует и доступен в цитоплазме. Этому АТФ не нужен кислород (анаэробный) для его образования (потому что он уже есть), и он немедленно доступен, но действует недолго.Он обеспечивает достаточно энергии для нескольких секунд максимальной активности в мышцах - не лучший источник для длительного сокращения. Тем не менее, для глазных мышц, которые постоянно быстро сокращаются, но на короткие периоды времени, это отличный источник.
  2. Креатинфосфат : Когда цитозольные запасы АТФ истощаются, клетка обращается к другому быстрому источнику энергии, креатинфосфату. Креатинфосфат - это высокоэнергетическое соединение, которое может быстро передавать свой фосфат молекуле АДФ для быстрого пополнения АТФ без использования кислорода.Этот перенос требует фермента креатинкиназы, фермента, расположенного на М-линии саркомера. Креатинфосфат может несколько раз пополнить запас АТФ, этого достаточно, чтобы увеличить мышечное сокращение примерно до 10 секунд. Креатинфосфат - это наиболее широко используемая спортсменами добавка. Хотя были продемонстрированы некоторые преимущества, большинство из них очень незначительны и ограничиваются исключительно селективными видами деятельности.
  3. Гликолиз : Гликолиз, как следует из названия, представляет собой расщепление глюкозы.Основным источником глюкозы для этого процесса является гликоген, который хранится в мышцах. Гликолиз может функционировать в отсутствие кислорода и, как таковой, является основным источником производства АТФ во время анаэробной активности. Эта серия химических реакций будет в центре внимания следующего раздела. Хотя гликолиз происходит очень быстро и может обеспечить энергией интенсивную мышечную активность, его можно поддерживать только около минуты, прежде чем мышцы начнут утомляться.
  4. Аэробное или окислительное дыхание : Перечисленные выше механизмы могут поставлять АТФ, возможно, чуть более чем на минуту, прежде чем наступит усталость.Очевидно, что мы задействуем мышечную активность, которая длится гораздо дольше минуты (например, ходьба, бег трусцой или езда на велосипеде). Эти действия требуют постоянного снабжения АТФ. Когда требуется постоянное поступление АТФ, клетки используют метаболические механизмы, расположенные в митохондриях, которые используют кислород. Обычно мы называем эти процессы аэробным метаболизмом или окислительным метаболизмом. Используя эти аэробные процессы, митохондрии могут поставлять достаточно АТФ для питания мышечных клеток в течение нескольких часов.Обратной стороной аэробного метаболизма является то, что он медленнее, чем анаэробные механизмы, и недостаточно быстр для интенсивной активности. Однако для умеренных уровней активности он отлично работает. Хотя глюкоза также может использоваться в аэробном метаболизме, предпочтительным питательным веществом являются жирные кислоты. Как описано ниже, медленные и быстро сокращающиеся окислительные волокна способны использовать аэробный метаболизм

УСТАЛОСТЬ

Когда мы думаем об утомлении скелетных мышц, мы часто используем слово «усталость», однако физиологические причины утомления значительно различаются.На самом простом уровне усталость используется для описания состояния, при котором мышца больше не может оптимально сокращаться. Чтобы упростить обсуждение, мы разделим усталость на две большие категории: Центральная усталость и периферическая усталость . Центральная усталость описывает неприятные ощущения, возникающие в результате усталости, ее часто называют «психологической усталостью». Было высказано предположение, что центральная усталость возникает из-за факторов, выделяемых мышцами во время упражнений, которые сигнализируют мозгу о том, что он «чувствует» усталость.Психологическая усталость предшествует периферической усталости и возникает задолго до того, как мышечные волокна перестают сокращаться. Один из результатов обучения - научиться преодолевать психологическую усталость. По мере тренировки мы узнаем, что эти чувства не так уж плохи и что мы можем продолжать работать, даже когда чувствуем дискомфорт. По этой причине элитные спортсмены нанимают тренеров, которые подталкивают их и заставляют преодолевать психологическую усталость.

Периферическое утомление может возникнуть в любом месте между нервно-мышечным соединением и сократительными элементами мышцы.Его можно разделить на две подкатегории: низкочастотная, (марафонский бег) и высокочастотная, (круговая тренировка) усталость. Высокочастотная усталость возникает в результате нарушения возбудимости мембраны в результате дисбаланса ионов. Возможные причины - неадекватное функционирование насоса Na + / K + , последующая инактивация каналов Na + и нарушение работы каналов Ca 2+ . Мышцы могут быстро восстановиться, обычно в течение 30 минут или меньше, после частой усталости.Низкочастотная усталость коррелирует с нарушением высвобождения Ca 2+ , вероятно, из-за проблем сокращения связи возбуждения. Гораздо сложнее оправиться от низкочастотной усталости, которая занимает от 24 до 72 часов.

Кроме того, существует множество других факторов, способствующих утомлению, к ним относятся: накопление неорганических фосфатов, накопление ионов водорода и последующее изменение pH, истощение гликогена и дисбаланс в K + . Обратите внимание, что факторы, которых нет в списке, - это АТФ и молочная кислота, которые не вызывают усталости.Реальность такова, что мы до сих пор не знаем точно, что вызывает утомление, и в настоящее время этой теме посвящено много исследований.

ТИПЫ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ

Классически волокна скелетных мышц можно разделить на категории в зависимости от скорости их сокращения и устойчивости к утомлению. Эти классификации находятся в процессе пересмотра, но основные типы включают:

  1. Медленно сокращающийся окислительный (тип I) мышечные волокна,
  2. Быстро сокращающийся окислительно-гликолитический (тип IIA) мышечные волокна и
  3. Быстросокращающиеся гликолитические волокна (тип IIX) волокна.

Быстро сокращающиеся (тип II) волокна развивают натяжение в два-три раза быстрее, чем медленные (тип I). Скорость сжатия волокна зависит от того, сколько времени требуется для завершения цикла поперечного моста. Эта вариабельность связана с различными разновидностями молекул миозина и тем, насколько быстро они могут гидролизовать АТФ. Напомним, что именно головка миозина расщепляет АТФ. Быстросокращающиеся волокна обладают более быстрой способностью к АТФазе (расщепление АТФ на АДФ + P i ).Быстро сокращающиеся волокна также очень быстро закачивают ионы Ca 2+ обратно в саркоплазматический ретикулум, поэтому эти клетки имеют гораздо более быстрые сокращения, чем более медленные. Таким образом, быстро сокращающиеся волокна могут завершать множественные сокращения намного быстрее, чем медленно сокращающиеся. Полный список того, как мышечные волокна различаются по способности сопротивляться утомлению, см. В таблице ниже:

Окислительное средство с медленным сокращением (тип I) Быстросокращающийся окислитель (тип IIA) Гликолитик с быстрым сокращением (тип IIX)
Активность миозин-АТФазы медленный быстро быстро
Размер (диаметр) малый средний большой
Продолжительность сокращения длинный короткий короткий
Работа насоса SERCA медленный быстро быстро
Усталость устойчивый устойчивый легко утомляемый
Использование энергии аэробный / окислительный оба анэробный / гликолитический
плотность капилляров высокая средний низкий
митохондрии высокие числа средние числа низкие номера
Цвет красный (содержат миоглобин) красный (содержат миоглобин) белый (без миоглобина)

В скелетных мышцах человека соотношение различных типов волокон отличается от мышцы к мышце.Например, икроножная мышца теленка содержит примерно половину медленных и половину быстрых волокон, тогда как более глубокая икроножная мышца, камбаловидная мышца, преимущественно медленно сокращается. С другой стороны, мышцы глаза преимущественно быстро сокращаются. В результате икроножная мышца используется при спринте, а камбаловидная мышца важна для стояния. Кроме того, у женщин соотношение медленных и быстрых сокращений выше, чем у мужчин. «Предпочтительным» типом волокон для спортсменов-спринтеров является быстросокращающийся гликолитик, который действует очень быстро, однако у большинства людей процент этих волокон очень низкий, <1%.Биопсия мышц одного спринтера мирового класса выявила 72% быстро сокращающихся волокон и удивительно 20% - типа IIX. Святой Грааль мышечных исследований заключается в том, чтобы определить, как изменить волокна скелетных мышц с одного типа на другой. Похоже, что типы мышечных волокон эмбриологически определяются типом нейрона, который иннервирует мышечное волокно. По умолчанию мышца выглядит медленной, волокна типа I. Если мышца иннервируется маленьким нейроном, это мышечное волокно будет оставаться медленным, тогда как большие миленированные волокна индуцируют быстрые изоформы.Кроме того, частота импульсов нейрона также изменяет тип мышечного волокна. Исследования показывают, что у людей есть подтипы волокон, составляющие менее 5% мышц, которые иннервируются дважды и позволяют переключаться между медленным и быстрым. Как правило, похоже, что генетика определяет тип возникающей иннервации и последующие типы мышечных волокон, и что тренировка может немного изменить соотношения из-за двойной иннервации мышц. Однако, поскольку <5% имеют двойную иннервацию, генетика будет играть гораздо большую роль в ваших типах волокон, чем ваша тренировка.

** Вы можете использовать кнопки ниже, чтобы перейти к следующему или предыдущему чтению в этом модуле **

Распечатать эту страницу .

Электромиография IE 665 Доктор Сенгупта. Outline Muscle Moment - Moment Arm Обзор физиологии сокращения мышц Физиологические основы методов ЭМГ.

Презентация на тему: «Электромиография IE 665 доктор Сенгупта. Краткое описание мышечного момента - момент руки. Обзор физиологии сокращения мышц. Физиологические основы методов ЭМГ» - стенограмма презентации:

1 Электромиография IE 665 Dr.Сенгупта

2 Outline Muscle Moment - Moment Arm Обзор физиологии мышечного сокращения Физиологические основы методов ЭМГ Ограничения и использования сбора ЭМГ (DHHS 91-100, главы 2 и 5) DHHS 91-100, главы 2 и 5, Journal of Electromyography and Kinesiology (полный текст на ScienceDirect)

3 Что такое ЭМГ Сокращение мышц из-за изменения относительного скольжения нитевидных молекул или нитей. Скольжение актина и миозина запускается электрическим явлением (ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ, ПД). Запись ПД мышц называется электромиографией (ЭМГ). известная как электромиограмма

4 Потенциал действия (AP) Клеточная мембрана отделяет внутриклеточное пространство от внеклеточного, диффузионный барьер ограничивает поток ионов.Концентрация ионов внутри и снаружи клеточной мембраны различается, что приводит к разнице электрических потенциалов, известной как МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ. Типичная величина мембранного потенциала составляет -60 и -90 мВ (внутренняя часть клетки заряжена отрицательно по сравнению с внешней стороной), когда мышечная клетка находится в состоянии покоя. Когда на концевой пластинке мотора откладывается достаточное количество нейротрансмиттеров, это открывает ворота Na +, вызывая приток ионов Na +, вызывая быструю деполяризацию мембраны около концевой пластинки мотора.Мембранный потенциал может изменяться от +20 до +50 мВ на концевой пластине двигателя за доли секунды, что запускает (все или ни одного) каскад событий.

5 Возможности действий (продолжение) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/7/78/Apshoot.jpg/300px-Apshoot.jpg

6 AP Продолжение Этот измененный потенциал создает локальные токи в смежных областях мембраны, что открывает больше ворот Na + в прилегающих областях мембраны, деполяризуя эти области.Вновь деполяризованные области создают электрический ток с соседними областями, и, таким образом, волна деполяризации распространяется по всей длине мышечной клетки. Вскоре после деполяризации мембрана снова реполяризуется за счет активного транспорта (расходования АТФ) ионов через мембрану. В результате волна реполяризации следует за волной деполяризации по всей длине мышцы.


7 Резюме потенциала действия Активный ответ возбудимых мембран в нервных и мышечных волокнах, вызванный открытием натриевых и калиевых каналов в ответ на стимул AP, подчиняется принципу «все или ничего» - если MP достигает порогового напряжения, то сначала открываются каналы Na + (которые направление потока Na +?) - каналы Na + открываются только на 1 мс, это вызывает реполяризацию (каналы K + также открываются в это время, чтобы ускорить возврат мембранного потенциала покоя) - распространение AP по мышечным волокнам, скорость распространения AP зависит от: (1) диаметр волокон (быстрее для толстых - быстро сокращается) (2) [K +] во внеклеточной жидкости, т.е. в химической среде.

8 Потенциал действия двигательной единицы Как правило, каждый моторнейрон иннервирует несколько сотен мышечных волокон (коэффициент иннервации) .Потенциал действия двигательной единицы (MUAP) = суммарная электрическая активность всех мышечных волокон, активированных в двигательной единице. Мышечная сила увеличивается за счет увеличения рекрутирования и увеличения скорости кодирования

9 Методика записи Развертка AP  похожа на волну Высота волны и плотность волны могут быть записаны Представлено графически  электромиограмма

10 Методика регистрации (продолжение) Измерение разности электрических потенциалов между двумя точками  использованная конфигурация биполярных электродов Типы биполярных электродов Тонкая проволочная поверхность иглы - Наиболее распространенные, менее инвазивные - Электроды из серебра и хлорида серебра Размещение электродов Над интересующей мышцей в направлении преобладающего направления волокон Субъект ЗАЗЕМЛЕН, помещая электрод в неактивную область тела http: // www.hhdev.psu.edu/atlab/EMG.jpg

.

Смотрите также

3