Строение и классификация скелетных мышц
Скелетная мышца - это орган, образованный поперечно-полосатой мышечной тканьюи содержащий, кроме того, соединительную ткань,
нервы(двигательные, чувствительные и вегетативные) и сосуды (кровеносные и лимфатические). Каждая поперечнополосатая мышца (исключение -мимические мышцы) заключена в соединительно-тканный футляр (фасцию), имеющую гладкую поверхность, поэтому она движется относительно соседних мышц с минимальным трением. Прослойки рыхлой соединительной ткани находятся и внутри мышцы, разделяя мышечные волокна на отдельные группы (пучки). Более того, каждое мышечное волокно покрыто тонким слоем соединительной ткани. Кровеносные сосуды и нервы подходят к мышечным волокнам в составе этих соединительно-тканных оболочек. Плотность капилляров на единицу площади мышцы зависит от ее функционального состояния. На концах мышца переходит в сухожилие (из плотной волокнистой соединительной ткани), обладающее большой прочностью, но не способное сокращаться (рис. 68). Например, пяточное (ахиллово) сухожилие выдерживает нагрузку до 300 кг. Сухожильные концы отличаются по форме(длинные, короткие, широкие, веерообразные), по мышц прикреплены чаще всего к разным костям (рис. 69). Скелетные мышцы отношению к суставам(действующие на один сустав, двухсуставные, многосуставные), по расположению в теле человека(поверхностные, глубокие), по направлениюмышечных волокон (круговые или кольцевые = сфинктеры, лентовидные, вере-теновидные, перистые). По своем}' функциональному значениюмышцы могут быть подразделены на группы:
Мышцы
| по действию на суставы сгибатели у / \ \ пронаторы разгибатели 1 |
По выполняемой деятельности
дыхательные | мимические жевательные
| отводящие |
I супинаторы приводящие
При осуществлении любого двигательного акта происходит сокращение целой группы мышц. Мышцы, движения которых сочетаются, например, при сгибании, называются синергистамиили содружественными,а мышцы, участвующие в противоположных действиях - антагонистами.Мышцы антагонисты не препятствуют деятельности мышц - синергистов: при сокращении сгибателей одновременно расслабляются разгибатели, что обеспечивает согласованность движений. Мышцы, сокращение которых вызывает движение конечности от тела, называют отводящими,а их антагонистов, приближающих конечность к телу, - приводящими. Мышцы-вращателипри своем сокращении вращают ту или иную часть тела (голову, плечо, предплечье и т.д.) к центру (лронаторы)или от центра (супинаторы).
Свойства скелетных мышц
, Сократимость- основное свойство мышц. Она характеризуется способностью мышцы укорачиваться или развивать мышечное напряжение.
Эта способность мышцы связана с особенностями ее строения и функциональными свойствами.
В скелетным мышцах выделяют два типа мышечных волокон: медленные(тонические) и быстрые(фазические). В некоторых мышцах находятся только быстрые или только медленные волокна, в других - и те и другие одновременно. Благодаря двум типам волокон организм может поддерживать позу и осуществлять движения.
Особенности тонических мышцследующие: в них много митохонд-Рий, а источником энергии является кислородные (аэробные) процессы. В от-вет на раздражение происходит медленное постепенное сокращение и да-лее медленное расслабление,в 100 раз более медленное, чем у быстрых волокон. Тонические мышцы могут длительно сокращаться,что обеспечивает Держание позы.Располагаются тонические волокна в глубоких слоях ' ЫШц конечностей и туловища.
хо ®азические волокна характеризуются меньшим количеством мито-jjjj •чРий, поэтому основным источником энергии являются анаэробные (бес-СОк/>ОДные) процессы. Эти волокна отвечают на раздражение быстрым
Щен но в них довольно быстро развивается утомление,а также
кислородная задолженность. Фазические мышцы важны для обеспечения быстрых движений.Они располагаются ближе к поверхности тела.
Деятельность мышц регулируется центральной нервной системой (ЦНС).Нервные импульсы, возникающие в различных отделах ЦНС в конечном итоге попадают на двигательный нейрон передних рогов спинного мозга (мотонейрон). Причем один двигательный нейрон,как правило, иннерви-рует несколько мышечных волокон.Было выяснено, что в скелетных мышцах имеется около 250 млн. мышечных волокон, тогда как число мотонейронов в спинном мозге - 420 тыс. Мышцы разных отделов тела иннер-вируются разным числом нервных клеток.Так, в мышцах глазного яблока один мотонейрон иннервирует 3-6 мышечных волокон, тогда как в мышцах ног их число достигает 650. Таким образом, в зависимости от тонкости двигательных актов и их биологической значимости количество нейронов, иннер-вируюших мышцы, бывает различным. Группа мышечных волокон, иннер-вируемых одним мотонейроном, получила название моторной единицы.Благодаря большому количеству моторных единиц можно объяснить плавность движений. Если бы нервные импульсы, подходящие к мышце, приводили бы к одновременному возбуждению всех мышечных волокон, то движения носили бы марионеточный, кукольный характер. Но этого не происходит, так как от различных двигательных нейронов импульсы к мышце подходят не одновременно, а несколько асинхронно. Это и способствует постепенному (градуальному) нарастанию сокращений и плавности движений нашего тела.
Движения человека,в основе которых лежат сокращения мышц, имеют рефлекторную природу.Сократительные механизмы мышечных волокон срабатывают под влиянием нервных импульсов, идущих от нервных центров. Деятельность последних, в свою очередь, определяется раздражениями, приходящими из окружающей среды благодаря деятельности органов чувств. Кроме того, в процессе самого движения мозг на основе обратных связей (через систему рецепторов, расположенных в самой мышце, ее сухожилиях, или в связках и суставах) постоянно получает сигналы о ходе его осуществления. Так образуется рефлекторное кольцо,представляющее собой непрерывный поток нервных импульсов, идущих от периферических рецепторов (проприо-рецепторов) в мозг, от него - в исполнительные органы (мышцы), сокращения которых регистрируются периферическими рецепторами, а оттуда^снова поток нервных импульсов устремляется к нервным центрам.
Любой двигательный акт,будь то ходьба, бег, тонкие движения пальцев рук при письме или игре на фортепиано и т.д., связан с тонким и точ-; ным согласованием последовательности сокращений различныхмышечных групп, их силы,и продолжительности.В регуляции любого дви- ] жения принимают участие многие отделы ЦНС. В коре головногомозга в области передней центральной извилины находится зона двигательного анализатора. Кора осуществляет условно-рефлекторную регуляцию движений, i
т е. тех движений, которые выработались у человека в процессе индивидуального опыта. Обучение новым формам движений возможно только при сохранности коры. Роль промежуточного мозга,его подкорковых ядер заключается в том, что они регулируют движения, ставшие в результате Многочисленных повторений автоматическими. Мозжечокпринимает участие в регуляции безусловнорефлекторных движений. Между корой, мозжечком и подкорковыми ядрами существуют двусторонние связи.На уровне промежуточного, среднего, продолговатого и спинного мозга осуществляется рефлекторная регуляция тонуса мышц.
; ) Возбудимость и лабильность мышц.В ответ на раздражение в мышце развивается процесс возбуждения. Эта способность, как было отмечено выше, называется возбудимостью. Уровень возбудимости мышцыявляется одним из важнейших показателей, характеризующих функциональное состояние всего нервно-мышечного аппарата. Процесс возбуждения мышцы сопровождается изменением обмена веществ в мышечных волокнах, прежде всего перераспределением ионов К+ и Na+ между внутриклеточным и внеклеточным пространствами.
Деятельность мышц в значительной степени характеризуется ее лабильностью - скоростью или длительностью протекания процесса возбуждения в возбудимой ткани. Мышечные волокна обладают значительно меньшей лабильностью в сравнении с нервными волокнами, но большей, чем лабильность синапсов.
Уровни возбудимости и лабильности не являются постоянными и меняются при разных ситуациях. Так, небольшая физическая нагрузка (утренняя зарядка) повышает возбудимость и лабильность нервно-мышечного аппарата, а значительные физические и умственные нагрузки - понижают.
Тонус скелетных мышц.Даже в покое, вне работы, мышцы не полностью расслаблены, а находятся в состоянии некоторого устойчивого непроизвольного напряжения (тонуса). Это приводит к более быстрой реакции на раздражитель и более сильному сокращению. Внешним выражением тонуса является определенная степень упругости мышцы.Во время умственного и эмоционального напряжения тонус различных мышц может усиливаться, а во время глубокого сна он уменьшается.
Изотоническое и изометрическое сокращение мышц.Сокращение
мыщцы может сопровождаться ее укорочением, но напряжение при этом
остается постоянным. Такое сокращение называют изотоническим.Если
1цЩа напрягается, но укорочения не происходит, то сокращение мышцы на-
1вают изометрическим(например, при попытке поднять неподъемный
^. ). в естественных условиях мышечные сокращения всегданосят
скцШаНИЫЙ хаРакгеРи Движения человека сопровождаются как изотониче-
вОрW> так и изометрическими сокращениями мышц. Поэтому можно го-
Ричес-Ь ЛИшь об относительном преобладании изотонического и изомет-
ОГо Режима мышечной деятельности. ,
В экспериментальных условиях для мышечного сокращения достаточно одного нервного импульса. Такое сокращение мышцы называют одиночным,оно протекает очень быстро, за несколько десятков миллисе- j кунд. В естественных условиях в организме к мышце посылается всегда серия импульсов.В результате она не успевает полностью расслабиться ] после возбуждения, вызванного предыдущим импульсом, как новый импульс 1 вновь вызывает ее сокращение и т.д. Иначе говоря, одиночные сокращения 1 суммируются в одно более продолжительное сокращение, которое назы- 1 вают тетаническим сокращением,или тетанусом.Амплитуда его может I быть в несколько раз больше величины максимального одиночного сокраще- I ния. Именно тетанус обеспечивает длительность и плавность мышеч- 1 ных сокращений,которые реализуются в естественных условиях нашей физической деятельности.
Работа и сила мышц
Величина сокращения мышцыпри определенной силе раздражения зависит как от ее строения,так и физиологического состояниямышечных волокон:
1. Длинные мышцысокращаются на большую величину, чем корот
кие.
2. Сила мышцызависит от количества мышечных волокон в ней: чем
больше количество сокращающихся волокон, тем больше развивае
мая мышцей сила сокращения. Поэтому мышцы с перистым
строением (содержащие большее количество мышечных волокон)
способны развивать большую силу, чем мышцы с продольно распо
ложенными волокнами.
3. Умеренное растяжение мышцыувеличивает ее сокращение. Но, при сильном растяжении сокращение мышцы ослабляется. Последнее связано с тем, что нити актина утрачивают связи с нитями миозина (не перекрываются) и сократительный аппарат волокна не способен развить активную силу.
Рабочая гипертрофия мышц и атрофия.При систематической работе мышцы увеличивается масса мышечной ткани. Это явление называется рабо- , чей гипертрофией мышечной ткани.В ее основе лежит-увеличение массы цитоплазмы, митохондрий и числа миофибрилл, что приводит к увеличению 1 диаметра мышечных волокон. В них ускоряются процессы биосинтеза нук- j леиновых кислот, белков, АТФ, гликогена. В результате сила и скорость со- J крашения мышц возрастают. При отсутствии нагрузок на мышечную систему, j в случаях длительного пребывания больного в постели, при переломах, воз- | никает противоположное состояние - атрофия (гипотрофия) мышц.