Как устроены мышцы человека: функции мышц, мышечная деятельность. Энергетика мышечной деятельности Промежуточные мышечные волокна

Глава 1 Условия деятельности в рукопашном бою Психология рукопашного боя призвана изучать закономерности проявления и развития психики человека, формирования психологии деятельности личности в специфических условиях военно-прикладной деятельности. К деятельности в

2. Физиология движения 2.1. Суставы: строение, функции и биомеханика Сустав представляет собой подвижное соединение двух костей. Строение суставов обеспечивает выполнение движений, их направление и амплитуду. Рис. 2.1. Схема сустава: 1 - головка сустава; 2 - хрящ; 3 -

Глава 16. Мышечная активность.
из книги Лайнуса Полинга "Как жить дольше и чувствовать себя лучше"

Функции мышц в человеческом теле – производство работы и энергии, используя получаемые с пищей вещества, первую очередь углеводы и жиры.
Хорошему здоровью необходима хорошая мышечная активность. Нет ничего удивительного в том, что необходимым участником этого процесса является аскорбиновая кислота. Мышцы состоят примерно на 30% из белка актомицина, который в свою очередь состоит из двух видов фиброзных белков – актина и миозина. Мышцы способны выполнять свою работу только при определённых условиях – необходима энергия. Энергия добывается путём окисления питательных веществ – в первую очередь жиров.
В каждой клетке мышечных тканей имеются энергетические структуры – митохондрии, внутри которых происходит процесс окисления с образованием высокоэнергетических молекул АТФ и АДФ. Эти молекулы используются во множестве биохимических реакций, как источники энергии.
Необходимым компонентом для мышечной активности и производства энергии является КАРНИТИН. Это одна из многих ортомолекулярных субстанций человеческого тела – нормально присутствующая и необходимая для жизни. Это вещество было открыто в 1905 году русскими учёными Гулевичем и Кринбергом, изучавшими работу мышц. Они обнаружили это вещество в количестве 1% в красном мясе и в меньшем количестве в белом мясе и назвали его «carnis», лат. - «мясо».
Было установлено, что карнитин необходим для того, чтобы молекулы жира могли проникать внутрь митохондрии, где и происходит процесс окисления для производства энергии. Молекула карнитина вступает во взаимодействие с молекулой жира и молекулой коэнзима А – только этот комплекс способен проникнуть сквозь мембрану митохондрии. Внутри митохондрии происходит высвобождение карнитина, и он благополучно возвращается обратно в межклеточное пространство. Таким образом, карнитин служит «челноком» для проведения молекул жира внутрь митохондрии.
Уровень жира, который может сгореть определяется уровнем карнитина в мышцах, т.о. – карнитин – очень важная субстанция!
Мы получаем некоторое количество карнитина с пищей, особенно с красным мясом. Этим объясняется то, что именно красное мясо увеличивает мышечную силу. Мы способны так же синтезировать свой собственный карнитин из незаменимой аминокислоты лизина, который присутствует во многих белках, получаемых с пищей \ в основном с мясом \.
Синтез собственного карнитина возможен только с участием аскорбиновой кислоты. Оптимальный приём витамина С способен увеличить синтез карнитина из лизина. Количество карнитина в теле зависит от количества витамина С. Этим объясняется тот факт, что у тех моряков, у которых развивалась цинга, первым сигналом болезни была именно мышечная слабость.
Доктор Эван Камерон, лечивший раковых больных, приводит слова своего пациента: «Доктор, я сейчас чувствую себя сильным»,- через несколько дней после начала приёма по 10 г. аскорбиновой кислоты в день.
Человеческое тело состоит из мышц. Сердце – это мышца. Иммунная система способна выполнять свои функции «патрулирования» и уничтожения «чужих» благодаря актин-миозиновым волокнам, которые позволяют лейкоцитам активно двигаться.
Таким образом, роль витамина С для поддержания и улучшения здоровья не вызывает сомнения.

Мышечную систему образно определяют как биологический ключ человека к внешнему миру.

Электромиография - метод исследования функционального состояния органов движения путем регистрации биопотенциалов мышц . Электромиография - это регистрация электрических процессов в мышцах, фактически запись потенциалов действия мышечных волокон, которые заставляют ее сокращаться. Мышца представляет собой массу ткани, состоящую из множества отдельных мышечных волокон, соединенных вместе и работающих согласованно. Каждое мышечное волокно - это тонкая нить, толщиной всего лишь около 0,1 мм до 300 мм длиной. При стимуляции электрическим потенциалом действия, приходящим к волокну от мотонейрона, это волокно сокращается иногда примерно до половины первоначальной длины. Мышцы, участвующие в тонких двигательных коррекциях (фиксация объекта глазами), могут иметь в каждой единице всего по 10 волокон. В мышцах, осуществляющих более грубую регулировку при поддержании позы, в одной двигательной единице может быть до 3000 мышечных волокон.
Поверхностная электромиограмма (ЭМГ) суммарно отражает разряды двигательных единиц, вызывающих сокращение. Регистрация ЭМГ позволяет выявить намерение начать движение за несколько секунд до его реального начала. Помимо этого миограмма выступает как индикатор мышечного напряжения. В состоянии относительного покоя связь между действительной силой, развиваемой мышцей, и ЭМГ линейна.
Прибор, с помощью которого регистрируются биопотенциалы мышц, называется электромиографом, а регистрируемая с его помощью запись электромиограммой (ЭМГ). ЭМГ, в отличие от биоэлектрической активности мозга (ЭЭГ), состоит из высокочастотных разрядов мышечных волокон, для неискаженной записи которых, по некоторым представлениям, требуется полоса пропускания до 10 000 Гц.

Показатели активности дыхательной системы

Дыхательная система состоит из дыхательных путей и легких.
Основной двигательный аппарат этой системы составляют межреберные мышцы, диафрагма и мышцы живота. Воздух, поступающий в легкие во время вдоха, снабжает протекающую по легочным капиллярам кровь кислородом. Одновременно из крови выходят двуокись углерода и другие вредные продукты метаболизма, которые выводятся наружу при выдохе. Между интенсивностью мышечной работы, совершаемой человеком, и потреблением кислорода существует простая линейная зависимость.
В психофизиологических экспериментах в настоящее время дыхание регистрируется относительно редко, главными образом для того, чтобы контролировать артефакты.

Для измерения интенсивности (амплитуды и частоты) дыхания используют специальный прибор - пневмограф. Он состоит из надувной камеры-пояса, плотно оборачиваемой вокруг грудной клетки испытуемого, и отводящей трубки, соединенной с манометром и регистрирующим устройством. Возможны и другие способы регистрации дыхательных движений, но в любом случае обязательно должны присутствовать датчики натяжения, фиксирующие изменение объема грудной клетки.
Этот метод обеспечивает хорошую запись изменений частоты и амплитуды дыхания. По такой записи легко анализировать число вдохов в минуту, а также амплитуду дыхательных движений в разных условиях. Можно сказать, что дыхание - это один из недостаточно оцененных факторов в психофизиологических исследованиях.

Реакции глаз

Для психофизиолога наибольший интерес представляют три категории глазных реакций: сужение и расширение зрачка, мигание и глазные движения.
Пупиллометрия - метод изучения зрачковых реакций. Зрачок - отверстие в радужной оболочке, через которое свет попадает на сетчатку. Диаметр зрачка человека может меняться в пределах от 1,5 до 9 мм. Величина зрачка существенно колеблется в зависимости от количества света, падающего на глаз: на свету зрачок сужается, в темноте - расширяется. Наряду с этим, размер зрачка существенно изменяется, если испытуемый реагирует на воздействие эмоционально. В связи с этим пупиллометрия используется для изучения субъективного отношения людей к тем или иным внешним раздражителям.
Диаметр зрачка можно измерять путем простого фотографирования глаза в ходе обследования или же с помощью специальных устройств, преобразующих величину зрачка в постоянно варьирующий уровень потенциала, регистрируемый на полиграфе.
Мигание (моргание) - периодическое смыкание век . Длительность одного мигания приблизительно 0,35 с. Средняя частота мигания составляет 7,5 в минуту и может варьировать в пределах от 1 до 46 в минуту. Мигание выполняет разные функции в обеспечении жизнедеятельности глаз. Однако для психофизиолога существенно, что частота мигания изменяется в зависимости от психического состояния человека.
Движение глаз широко исследуются в психологии и психофизиологии. Это разнообразные по функции, механизму и биомеханике вращения глаз в орбитах. Существуют разные типы глазных движений, выполняющие различные функции. Однако наиболее важная среди них функция движений глаз состоит в том, чтобы поддерживать интересующее человека изображение в центре сетчатки, где самая высокая острота зрения. Минимальная скорость прослеживающих движений около 5 угл. мин/с, максимальная достигает 40 град/с.
Электроокулография - метод регистрации движения глаз , основанный на графической регистрации изменения электрического потенциала сетчатки и глазных мышц. У человека передний полюс глаза электрически положителен, а задний отрицателен, поэтому существует разность потенциалов между дном глаза и роговицей, которую можно измерить. При повороте глаза положение полюсов меняется, возникающая при этом разность потенциалов характеризует направление, амплитуду и скорость движения глаза. Это изменение, зарегистрированное графически, носит название электроокулограммы. Однако микродвижения глаз с помощью этого метода не регистрируются, для их регистрации разработаны другие приемы. (см. рис.)

Детектор лжи

Детектор лжи - условное название прибора полиграфа, одновременно регистрирующего комплекс физиологических показателей (КГР, ЭЭГ, плетизмограмму и др.) с целью выявить динамику эмоционального напряжения. С человеком, проходящем обследование на полиграфе, проводят собеседование, в ходе которого наряду с нейтральными задают вопросы, составляющие предмет специальной заинтересованности. По характеру физиологических реакций, сопровождающих ответы на разные вопросы, можно судить об эмоциональной реактивности человека и в какой-то мере о степени его искренности в данной ситуации. Поскольку в большинстве случаев специально необученный человек не контролирует свои вегетативные реакции, детектор лжи дает по некоторым оценкам до 71% случаев обнаружения обмана.
Следует иметь в виду, однако, что сама процедура собеседования (допроса) может быть настолько неприятна для человека, что возникающие по ходу физиологические сдвиги будут отражать эмоциональную реакцию человека на процедуру. Отличить спровоцированные процедурой тестирования эмоции от эмоций, вызванных целевыми вопросам, невозможно. В то же время человек, обладающий высокой эмоциональной стабильностью, сможет относительно спокойно чувствовать себя в этой ситуации, и его вегетативные реакции не дадут твердых основания для вынесения однозначного суждения. По этой причине к результатам, полученных с помощью детектора лжи, нужно относиться с должной мерой критичности (см. Видео).

Выбор методик и показателей

В идеале выбор физиологических методик и показателей должен логически вытекать из принятого исследователем методологического подхода и целей, поставленных перед экспериментом. Однако на практике нередко исходят из других соображений, например, доступности приборов и легкости обработки экспериментальных данных.
Более весомыми представляются аргументы в пользу выбора методик, если извлекаемые с их помощью показатели получают логически непротиворечивое содержательное толкование в контексте изучаемой психологической или психофизиологической модели.

Психофизиологические модели. В науке под моделью понимается упрощенное знание, несущее определенную, ограниченную информацию об объекте/явлении, отражающее те или иные его свойства. С помощью моделей можно имитировать функционирование и прогнозировать свойства изучаемых объектов, процессов или явлений. В психологии моделирование имеет два аспекта: моделирование психики и моделирование ситуаций . Под первым подразумевается знаковая или техническая имитация механизмов, процессов и результатов психической деятельности, под вторым организация того или иного вида человеческой деятельности путем искусственного конструирования среды, в которой осуществляется эта деятельность.
Оба аспекта моделирования находят место в психофизиологических исследованиях. В первом случае моделируемые особенности деятельности человека, психических процессов и состояний прогнозируются на основе объективных физиологических показателей, нередко зарегистрированных вне прямой связи с изучаемым феноменом. Например, показано, что некоторые индивидуальные особенности восприятия и памяти можно прогнозировать по характеристикам биотоков мозга. Во втором случае психофизиологическое моделирование включает имитацию в лабораторных условиях определенной психической деятельности, с целью выявления ее физиологических коррелятов и /или механизмов. Обязательным при этом является создание некоторых искусственных ситуаций, в которых так или иначе включаются исследуемые психические процессы и функции. Примером такого подхода служат многочисленные эксперименты по выявлению физиологических Коррелятов восприятия, памяти и т.д.
При интерпретации результатов в подобных экспериментах исследователь должен четко представлять себе, что модель никогда не бывает полностью идентична изучаемому явлению или процессу. Как правило, в ней учитываются лишь какие-то отдельные стороны реальности. Следовательно, каким бы исчерпывающим ни казался, например, какой-либо психофизиологический эксперимент по выявлению нейрофизиологических коррелятов процессов памяти, он будет давать лишь частичное знание о природе ее физиологических механизмов, ограниченное рамками данной модели и используемых методических приемов и показателей. Именно по этой причине психофизиология изобилует разнообразием несвязанных между собой, а иногда и просто противоречивых экспериментальных данных. Полученные в контексте разных моделей такие данные представляют фрагментарное знание, которое в перспективе, вероятно, должно объединиться в целостную систему, описывающую механизмы психофизиологического функционирования.

Интерпретация показателей. Особого внимания заслуживает вопрос о том, какое значение экспериментатор придает каждому из используемых им показателей. В принципе физиологические показатели могут выполнять две основные роли: целевую (смысловую) и служебную (вспомогательную). Например, при изучении биотоков мозга в процессе умственной деятельности целесообразно параллельно регистрировать движения глаз, мышечное напряжение и некоторые другие показатели. Причем в контексте такой работы только показатели биотоков мозга несут смысловую нагрузку, связанную с данной задачей. Остальные показатели служат для контроля артефактов и качества регистрации биотоков (регистрация глазных движений), контроля эмоциональных состояний испытуемого (регистрация КГР), поскольку, хорошо известно, что глазные движения и эмоциональное напряжение могут привносить помехи и искажать картину биотоков, особенно когда испытуемый решает какую-либо задачу. В то же время в другом исследовании регистрация и глазных движений, и КГР может играть смысловую, а не служебную роль. Например, когда предмет исследования - стратегия визуального поиска или изучение физиологических механизмов эмоциональной сферы человека.
Таким образом, один и тот же физиологический показатель может быть использован для решения разных задач. Другими словами, специфика использования показателя определяется не только его собственными функциональными возможностями, но также и тем психологическим контекстом, в который он включается. Хорошее знание природы и всех возможностей используемых физиологических показателей - важный фактор в организации психофизиологического эксперимента.

Значение экспериментов, выполненных на животных. Как уже отмечалось выше, многие задачи в психофизиологии решались и продолжают решаться в экспериментах на животных. (В первую очередь речь идет об изучении активности нейронов.) В связи с этим особое значение приобретает проблема, сформулированная еще Л.С. Выготским. Это проблема специфического для человека соотношения структурных и функциональных единиц в деятельности мозга и определения новых по сравнению с животными принципов функционирования систем, внутри- и межсистемных взаимодействий.
Следует прямо указать, что проблема "специфического для человека соотношения структурных и функциональных единиц в деятельности мозга и определения новых по сравнению с животными" принципов функционирования систем, к сожалению, пока не получила продуктивного развития. Как пишет О.С. Андрианов (1993): "Стремительное "погружение" биологии и медицины... в глубины живой материи отодвинуло на задний план изучение важнейшей проблемы - эволюционной специфики мозга человека. Попытки найти на молекулярном уровне некий материальный субстрат, характерный только для мозга человека и определяющий особенности наиболее сложных психических функций, пока не увенчались успехом".
Таким образом, встает вопрос о правомерности переноса данных полученных на животных для объяснения мозговых функций у человека. Широко принята точка зрения, в соответствии с которой существуют универсальные механизмы клеточного функционирования и общие принципы кодирования информации, что позволяет осуществлять интерполяцию результатов (см., например: Основы психофизиологии под ред. Ю.И. Александрова, 1998).
Один из основателей отечественной психофизиологии Е.Н. Соколов, решая проблему переноса результатов исследований, выполненных на животных, на человека, сформулировал принцип психофизиологического исследования следующим образом: человек - нейрон - модель. Это значит, что психофизиологическое исследование начинается с изучения поведенческих (психофизиологических) реакций человека, Затем оно переходит к изучению механизмов поведения с помощью микроэлектродной регистрации нейронной активности в опытах на животных, а у человека - с использованием электроэнцефалограммы и вызванных потенциалов. Интеграция всех данных осуществляется путем построения модели из нейроподобных элементов. При этом вся модель как целое должна воспроизводить исследуемую функцию, а отдельные нейроподобные элементы должны обладать характеристиками и свойствами реальных нейронов. Перспективы исследований такого рода заключаются в построении моделей "специфически человеческого типа" таких, например, как нейроинтеллект.

Заключение. Приведенные выше материалы свидетельствуют о большом разнообразии и разноуровневости психофизиологических методов. В сферу компетентности психофизиолога входит многое, начиная от динамики нейрональной активности в глубоких структурах мозга до локального кровотока в пальце руки. Закономерно возникает вопрос, каким образом объединить столь различные по способам получения и содержанию показатели в логически непротиворечивую систему. Решение его, однако, упирается в отсутствие единой общепринятой психофизиологической теории.
Психофизиология, которая родилась как экспериментальная ветвь психологии, в значительной степени остается таковой и по сей день, компенсируя несовершенство теоретического фундамента многообразием и изощренностью методического арсенала. Богатство этого арсенала велико, его ресурсы и перспективы представляются неисчерпаемыми. Стремительный рост новых технологий неизбежно расширит возможности проникновению в тайны человеческой телесности. Он приведет к созданию новых обрабатывающих устройств, способных формализовать сложную систему зависимости переменных величин, используемых в объективных физиологических показателях, закономерно связанных с психической деятельностью человека. Независимо от того, будут ли новые решения результатом дальнейшего развития электронно-вычислительной техники, эвристических моделей или других, еще неизвестных нам способов познания, развитие науки в наше время предвосхищает коренное преобразование психофизиологического мышления и методов работы

Словарь терминов

1. альфа-ритм
2. пейсмекер
3. ретикулярная формация
4. афферентация
5. кортико-лимбическое взаимодействие
6. кожно-гальваническая реакция (КГР)

Вопросы для самопроверки

1. Как связаны ритмические составляющие электроэнцефалограммы с состоянием человека?
2. Чем обусловлена кожно-гальваническая реакция?
3. Как различаются пневмография и спирография?
4. Что дает оценка состояния периферических сосудов?
5. Как интерпретируют показатели детектора лжи?

Список литературы

1. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. М.: Медицина, 1975.
2. Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Д.П. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения. М.: Высшая школа, 1991.
3. Беленков Н.Ю. Принцип целостности в деятельности мозга. М.: Медицина, 1980.
4. Бернштейн Н.А. Очерки по физиологии движений и по физиологии активности. М.: Медицина, 1966.
5. Бехтерева Н.П., Бундзен П.В., Гоголицын Ю.Л. Мозговые коды психической деятельности. Л.: Наука, 1977.
6. Гнездицкий В.В. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике. Таганрог: ТГТУ, 1997.
7. Данилова Н.Н. Психофизиология. М.: Аспект Пресс, 1998.
8. Дубровский Д.И. психика и мозг: результаты и перспективы исследований // Психологический журнал. 1990. Т.11. № 6. С. 3-15.
9. Естественнонаучные основы психологии / Под. ред. А.А. Смирнова, А.Р. Лурия, В.Д. Небылицына. М.: Педагогика, 1978.
10. Иваницкий А.М., Стрелец В.Б., Корсаков И.А. Информационные процессы мозга и психическая деятельность. М.: Наука, 1984.
11. Ломов Б.Ф. методологические и теоретические проблемы психологии. М.: Наука, 1984.
12. Нейрокомпьютер как основа мыслящих ЭВМ. М.: Наука, 1993.
13. Мерлин В.С. Очерк интегрального исследования индивидуальности. М.: Педагогика, 1986.
14. Методика и техника психофизиологического эксперимента. М.: Наука, 1987.
15. Основы психофизиологии / Под ред. Ю.И. Александрова. М., 1998.
16. Тихомиров О.К. Психология мышления. М.: МГУ, 1984.
17. Чуприкова Н.И. психика и сознание как функция мозга. М.: Наука, 1985.
18. Хэссет Дж. Введение в психофизиологию. М.: Мир, 1981.
19. Ярвилехто Т. Мозг и психика. М.: Прогресс, 1992.

Без мышц жизнь была бы невозможна. Сердцебиение, циркуляция крови, пищеварение, опорожнение кишечника, потоотделение, пережевывание пищи, зрение, движение - все эти процессы контролируются различными видами мышц.

Существуют три основных типа мышц в организме:

1. скелетные мышцы, которые произвольно1 сокращаются и прикреплены к различным костям опорно-двигательной системы;
2. гладкие мышцы, или непроизвольно2 сокращающиеся. К их числу относятся мышцы желудка, кишечника, кровеносных сосудов и т. д.;
3. сердечные мышцы.

Скелетные мышцы отличаются чрезвычайно сложной структурой. Самые мелкие элементы мышечной ткани - тонкие нити, называемые филаментами ; они представляют собой объединенные белковые цепочки актина и миозина. Из этих нитей образуются саркомеры (sarcos - «плоть», mere - «часть»). Те, в свою очередь, связываются в миофибриллы (myos - «мышцы», fibrillae - «крошечные волокна»), из которых и состоят мышечные волокна. А последние объединяются в пучки, образующие мышцы скелета.

Итак, последовательность такая: белковые цепочки - филаменты - саркомеры - миофибриллы - мышечные волокна - пучки мышечных волокон - мышцы скелета.

Потребность в энергии

Одной из основных характеристик мышц является то, что в них присутствует разветвленная сеть кровеносных сосудов, обеспечивающих наши мускулы питательными элементами и кислородом, а также избавляющих от отходов жизнедеятельности.

Мышечное сокращение - активный процесс, для которого необходима энергия.

Длина мышцы уменьшается за счет переплетения между собой белковых саркомер (актина и миозина), которые соединяются друг с другом подобно зубьям двух расчесок. Возникшее напряжение заставляет кости, к поверхности которых прикреплены мышечные связки, двигаться.

В любой мышце всегда есть активные волокна - в любое время, даже когда она бездействует. Сокращений этих мышечных волокон недостаточно для того, чтобы привести кость в движение, однако они поддерживают мышцы в постоянном напряжении. Это остаточное напряжение в скелетных мышцах и называется мышечным тонусом . Из-за недостатка мышечного тонуса мышцы могут выглядеть дряблыми и рыхлыми, однако даже незначительное напряжение заставляет их активизироваться. Именно благодаря мышечному тонусу бицепсы у крепких людей выглядят столь внушительно даже в расслабленном состоянии. Мышечный тонус сохраняет форму мышц, когда большая часть мышечных волокон расслаблена. Пока человек пребывает в покое, мышечный тонус способствует стабильному положению костей и суставов, тогда как при его отсутствии суставы лишаются подобной поддержки. Например, люди, которые из-за инсульта потеряли чувствительность в одной из рук, сталкиваются с тем, что плечо постоянно выходит из сустава под тяжестью руки. Дельтовидная (расположенная вокруг плечевого сустава) мышца становится настолько слабой, что уже не в состоянии удерживать многочисленные кости в суставной сумке.

Мышечный тонус также выступает в роли амортизатора, поглощающего часть энергии при резком ударе или толчке. Хороший мышечный тонус - необходимое условие для занятий спортом и физкультурой, которые нередко предполагают выполнение резких движений. Упражнения, в свою очередь, способствуют повышению мышечного тонуса.

Сокращение мышц

Существуют два вида сокращений мышцы - изотонические и изометрические.

При изотонических сокращениях внешняя и внутренняя нагрузки на мышцу остаются постоянными, но изменяются ее длина и поперечное сечение. Когда вы поднимаете груз с пола, ходите или бегаете, мышцы вашего тела совершают изотонические сокращения.

При изометрических сокращениях геометрия мышцы не меняется, так как она уже максимально сокращена. Такие сокращения наблюдаются, например, когда человек пытается сдвинуть неподвижный объект (скажем, стену), безуспешно старается поднять с пола что-то очень тяжелое или выполняет упражнения с сопротивлением.

Обеспечение мышц энергией

Для сокращения мышц требуется огромное количество энергии. Поэтому неудивительно, что в мышечной ткани протекает особый процесс получения энергии, который не представлен больше нигде в нашем организме. Активные клетки мышечной ткани содержат миоглобин, который по своей структуре напоминает гемоглобин в крови и также способен усваивать кислород и сохранять его для дальнейшего использования. Именно по этой причине самые активные скелетные мышцы отличаются ярко-красным цветом.

Кроме того, в клетках мышечной ткани в большом количестве имеются митохондрии (микроскопические заводы по производству энергии), которые вырабатывают энергетические молекулы - они же молекулы АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) - в процессе аэробного, то есть поглощающего кислород, преобразования молекул глюкозы. Однако, даже несмотря на это, нам порой не хватает энергии для удовлетворения потребностей мускулатуры. Так что мать-природа наградила мышцы двумя полезнейшими физиологическими характеристиками:

• способностью запасать глюкозу в виде гликогена, который в любой момент можно расщепить для удовлетворения возросших потребностей в энергии;
• способностью осуществлять анаэробное (без участия кислорода) преобразование глюкозы в энергетические молекулы и молочную кислоту.

Как видите, природа одарила скелетные мышцы удивительной способностью: те могут вырабатывать энергию самостоятельно, не дожидаясь помощи со стороны печени или других внутренних органов. Итак, скелетные мышцы:

• содержат особый белок, способный захватывать молекулы кислорода (миоглобин);
• могут осуществлять как аэробный, так и анаэробный распады глюкозы для получения энергии;
• хранят запасы гликогена (соединение на основе глюкозы);
• обладают разветвленной сетью кровеносных сосудов, поставляющих глюкозу и кальций, которые жизненно необходимы белкам мышечной ткани (мышцы не могут сокращаться без этих двух веществ). Также кровеносные сосуды помогают выводить из организма отходы жизнедеятельности, такие как диоксид углерода (углекислый газ).

При сокращении мышц увеличивается потребность в кислороде у всего организма, и тот забирает из крови большую его часть . Чтобы удовлетворить возросшую потребность в кислороде, учащаются дыхание и сердцебиение. Вот почему при выполнении интенсивных упражнений пульс подскакивает, а дыхание ускоряется. Даже после прекращения физической активности частота дыхания и сердцебиения какое-то время остаются повышенными, продолжая обеспечивать организм дополнительными порциями живительного кислорода.

Таким образом, физические упражнения - единственный естественный способ, позволяющий:

• улучшить кровообращение;
• заставить сердце качать кровь усерднее, тем самым повышая тонус сердечной мышцы;
• увеличить запасы энергии в организме;
• сжечь избыточный телесный жир и накопленный в организме сахар;
• придать дополнительный тонус мускулатуре тела, за счет чего улучшится общее самочувствие.

Избыточное потребление энергии

Единственное нежелательное последствие чрезмерного сокращения мышц при выполнении упражнений - накопление в мышечной ткани молочной кислоты.

В нормальных условиях глюкоза в клеточных митохондриях преобразуется в углекислый газ и воду с использованием молекул кислорода (см. стр. 31).

Когда мышцы становятся слишком активными, митохондрии не успевают вырабатывать достаточно энергии, в результате чего дополнительно образуются молекулы АТФ в процессе анаэробного (без участия кислорода) превращения глюкозы в молочную кислоту.

Если повышенная потребность в энергии сохраняется длительное время, а митохондрии не могут ее полностью удовлетворить из-за нехватки кислорода, то уровень молочной кислоты увеличивается. Это приводит к изменению химической структуры мышечных волокон, которые перестают сокращаться до тех пор, пока митохондрии не получат достаточно кислорода для того, чтобы быстро преобразовать молочную кислоту в углекислый газ и воду.

В целом этот побочный продукт неполного сжигания глюкозы - молочная кислота - вредит организму, особенно сердечной мышце.

Избыток молочной кислоты не только сопровождается спазмами и болями в мышцах, но и снижает общую работоспособность мышечной ткани, поскольку вызывает чувство усталости.

У спортсменов во время тренировок регулярно проверяют уровень молочной кислоты в организме, чтобы понять, насколько эффективно работают мышцы.

Усталость

Мышечной усталостью называют состояние, при котором мышцы больше не могут сокращаться. Главная причина - накопление молочной кислоты, которая препятствует нормальной работе мышц. Именно такой способ создала природа, чтобы помешать человеку бесконечно напрягать мышцы. Из-за этого марафонцы, особенно недостаточно тренированные, нередко сдаются на полпути, и далеко не все добегают до финишной прямой. Мышечная усталость предоставляет мышцам возможность восстановить запасы энергии и избавиться от отходов своей жизнедеятельности.

Любая физическая активность приводит к той или иной степени усталости. Самые маленькие мышцы, такие как мышцы глаз или кистей, устают гораздо быстрее, чем более крупные.

Те, кому доводилось подолгу писать рукой, прекрасно знакомы с ощущением, когда кисть устает настолько, что они больше не могут написать ни слова. Дети во время контрольных или экзаменов частенько стараются писать очень быстро, из-за чего их руки устают, начинают болеть, и им ничего не остается, кроме как прервать это занятие.

Потребность в отдыхе

Таким образом, необходимо чередовать периоды нагрузки и отдыха. Для этого природа одарила нас механизмом сна, благодаря которому мышцы имеют возможность ежедневно восполнять запасы энергии, восстанавливать любые повреждения, связанные с физическим износом, и избавляться от отходов жизнедеятельности, в том числе от молочной кислоты. Когда человек не высыпается и усердно трудится, расходуя отведенное на отдых время, мышцы теряют способность нормально функционировать и рано или поздно наступает изнеможение.

Как бы сильно нам того ни хотелось, мы не можем заставить свои мышцы работать с неизменной эффективностью продолжительный период. Именно поэтому спортсменам после соревнований рекомендуется полноценный отдых или здоровый сон.

Мышечная деятельность

Мышечная деятельность характеризуется такими параметрами, как сила - максимальное напряжение, которое способна создать отдельная мышца или группа мышц, и выносливость - промежуток времени, в течение которого человек в состоянии продолжать занятие, связанное с физической активностью.

Мышечная деятельность определяется двумя основными факторами: разновидностью задействованных мышечных волокон, а также уровнем физической подготовки человека.

Виды мышечных волокон

Миологи различают три основных типа волокон скелетных мышц в организме человека: быстрые, медленные и промежуточные.

Быстрые мышечные волокна

Из них состоит большая часть скелетных мышц. Своим названием эти мышечные волокна обязаны тому факту, что они способны моментально сокращаться после внешнего возбуждения (приблизительно уже через одну сотую долю секунды).

Такие волокна отличаются большим диаметром, состоят из плотно упакованных миофибрилл, обладают значительными запасами гликогена (форма, в которой глюкоза запасается в организме) и содержат относительно мало миоглобина и митохондрий. Они прекрасно справляются с быстрыми и резкими движениями.

Этим мышечным волокнам некогда ждать, пока до них доберется медленная кровь, так что капилляров в них очень мало. Такие мышцы сокращаются стремительно и с огромной силой, в связи с чем у них нет ни времени, ни возможности использовать кислород для производства энергии (поэтому в них низкая циркуляция крови, мало митохондрий и миоглобина). Они применяют оперативный и удобный анаэробный способ переработки глюкозы, в ходе которого как побочный продукт образуется пресловутая молочная кислота. Вот почему быстрые мышечные волокна устают очень быстро. Они справляются с поставленной задачей - и тут же теряют силы.

Спринтеры выкладываются на стометровке настолько, что у финишной прямой чуть ли не валятся с ног - в течение нескольких минут после этого им даже стоять удается с трудом. Если вскоре попросить их сделать еще один забег, то вы удивитесь, насколько хуже окажется результат. Плохо тренированные бегуны нередко сталкиваются с коликами - болезненными спазмами в боку.

Что касается выносливости, то быстрые мышцы уступают в этом другим видам мышечных волокон. Из-за малого количества кровеносных сосудов и пониженного содержания миоглобина они отличаются очень бледным цветом.

Медленные мышечные волокна

Их диаметр в два раза меньше, чем у быстрых волокон, а на сокращение у них уходит почти в три раза больше времени, но вместе с тем они могут работать гораздо дольше. Мышцы, состоящие из этих волокон, содержат изрядное количество миоглобина, обладают разветвленной сетью капилляров и множеством митохондрий, однако запасы гликогена в них минимальны (вот почему они не такие объемные).

Медленные мышечные волокна используют для получения энергии и другие источники: углеводы, аминокислоты и жирные кислоты.

Такие мышцы не очень сильны, но весьма выносливы: для удовлетворения своих умеренных потребностей в энергии они применяют аэробный процесс преобразования глюкозы, за счет чего устают не так быстро. Благодаря обильному кровоснабжению они получают достаточно кислорода, а продукты распада постоянно удаляются с кровью, так что медленные мышечные волокна способны нормально работать продолжительное время.

Медленные мышечные волокна отвечают за поддержание осанки, они могут подолгу оставаться сокращенными, при этом ничуть не уставая. Из-за большого содержания миоглобина и разветвленной сети капилляров мышцы, состоящие из медленных волокон, обладают темно-красным цветом.

Промежуточные мышечные волокна

По своим свойствам они находятся посередине между быстрыми и медленными мышечными волокнами. Они выносливее, чем быстрые волокна, но вместе с тем сильнее медленных .

Во время тренировок бегуны на длинные дистанции стараются разрабатывать мышечные волокна именно этого типа, так как они отличаются потрясающим сочетанием силы и выносливости.

Мышечные упражнения

С помощью правильно составленной программы тренировок можно запросто изменить тип мышечных волокон. Тяжелоатлеты и культуристы добиваются образования промежуточных мышечных волокон за счет быстрого сокращения бицепсов и других мускулов.

Пропорция мышечных волокон различных типов в мышце может меняться в зависимости от выбранной тренировочной программы.

Соотношение быстрых и медленных мышечных волокон определяется генетическими параметрами, однако относительное количество промежуточных волокон (по отношению к быстрым) можно увеличить.

Регулярные упражнения способствуют образованию дополнительного количества митохондрий, накоплению запасов гликогена и повышению концентрации белков и ферментов в мышечной ткани. Благодаря всем этим факторам мышцы увеличиваются в объеме.

Количество мышечных волокон, определяемое генетически, со временем не меняется, однако их состав (содержание белков, гликогена, ферментов, митохондрий) может измениться.

В большинстве человеческих мышц присутствуют мышечные волокна всех типов, из-за чего такие мышцы выглядят розовыми. Однако мышцы спины (а также икроножные мышцы) состоят в основном из медленных волокон, поэтому отличаются красным цветом и способны поддерживать осанку. Мышцам глаз и кистей рук, отвечающим за быстрые движения, присущ белый цвет, потому что в них меньше кровеносных сосудов и миоглобина.

Некоторые люди остаются худыми, сколько бы они ни ели и ни тренировались в спортзале . Они могут набрать только минимум мышечной массы. Такова их генетическая конституция. Борцы сумо за счет высококалорийной диеты и постоянных тренировок наращивают огромные запасы мышечной и жировой тканей.

Ранее советские спортсмены в большом количестве пьют кефир, так как вместе с ним в организм поступают цепочки аминокислот, необходимые для образования белков в мышцах. Они также принимали женьшень (особенно в Сибири) для увеличения мышечной силы и выносливости. Поэтому советские спортсмены были непобедимы в тяжелой атлетике и других дисциплинах на Олимпийских играх.

Чтобы набрать мышечную массу, некоторые спортсмены используют стероиды или тестостерон. Но даже в таких случаях мышцы увеличиваются в объеме лишь при условии регулярных изнурительных тренировок: простого способа «накачаться» не существует.

Не существует убедительных доказательств того, что прием стероидов и тестостерона полезен для «искусственного» набора мышечной массы, тогда как о вреде, причиняемом ими организму, всем давно и хорошо известно.

Мышцы могут не только расти, но и атрофироваться, особенно если их почти не задействовать в повседневной жизни. Они теряют массу. Это легко заметить по сломанной ноге, которая долгое время находилась в гипсе, из-за чего ею нельзя было двигать. Отдельные болезни, например полиомиелит, поражают нервы, приводя к параличу и атрофии тех или иных мышц.

Заключение

Итак, ученые установили следующие факты, касающиеся мышц.

1. В организме человека существует три типа мышц: скелетные, гладкие и сердечные.
2. Скелетные мышцы, как правило, сокращаются произвольно - мы можем управлять ими по своему желанию.
3. Гладкие мышцы сокращаются непроизвольно и не подлежат контролю со стороны нашего сознания (стенки кровеносных сосудов, мочевой пузырь, кишечник и т. д.).
4. Волокна, из которых состоят скелетные мышцы, в свою очередь, делятся на три типа:
   • быстрые мышечные волокна. Они содержат мало кровеносных сосудов и миоглобина, характеризуются бледным цветом, отвечают за выполнение быстрых и резких движений. Быстро устают;
   • медленные мышечные волокна. Они содержат много кровеносных сосудов, митохондрий и миоглобина, отличаются красным цветом, отвечают за выполнение медленных и продолжительных действий, таких как поддержание осанки. Устают не так быстро;
   • промежуточные мышечные волокна. По своим характеристикам они находятся между быстрыми и медленными. Устают медленнее, чем быстрые мышечные волокна (в этом плане они ближе к мышцам, отвечающим за поддержание осанки).
5. Мышечные сокращения бывают двух видов:
   • изометрические - длина мышцы остается неизменной;
   • изотонические - нагрузка на мышцу не меняется, но изменяются ее длина и поперечное сечение (это происходит при выполнении различных движений).
6. Сокращаясь, мышцы потребляют огромное количество энергии, в связи с чем вынуждены вырабатывать ее самостоятельно. Для этого они используют один из двух механизмов:
   • аэробный процесс в медленных мышечных волокнах. У них есть доступ к большому количеству кислорода в крови, а использовать его помогает миоглобин;
   • анаэробный процесс в быстрых мышечных волокнах. Энергия вырабатывается в процессе неполного сжигания глюкозы без участия кислорода. Дополнительно образуется молочная кислота, являющаяся причиной того, что мышцы устают.
7. Мышцы сокращаются из-за возбуждения волокон двигательными нейронами. В основе сокращения лежит сложнейшая биомеханическая реакция, которая протекает при участии кальция и в результате которой белковые цепочки входят друг в друга. Таким образом, работу мышц следует рассматривать не только с механической, но и с неврологической точки зрения. Мышцы, напрягаясь, совершают видимое усилие, одновременно пропуская через себя электрические импульсы.

Постельный режим оказывает значительное нежелательное влияние на здоровых людей (как и у космонавтов в условиях невесомости), которое может превышать терапевтическое действие постельного режима у больных.

Так, например, в результате 3-недельного постельного режима у молодых здоровых людей ударный объем и ЧСС даже без нагрузки в положении лежа изменялись неблагоприятным образом. ЧСС повышалась, а сократительная способность миокарда снижалась.

Это следует считать неэкономичным типом реакции на гиподинамию. В положении стоя эти изменения усугублялись. Использование субмаксимальной нагрузки приводило к еще большим изменениям показателей кровообращения, причем нагрузка, выполняемая стоя, сопровождалась неадекватным снижением среднего артериального давления (АД), усиливающимся при максимальной нагрузке.

Отмеченные изменения свидетельствуют об уменьшении резервных возможностей кровообращения под влиянием гиподинамии, что может быть связано как с уменьшением массы миокарда, так и с ослаблением функциональных возможностей аппарата регуляции.

Недавние обзоры данных рандомизированных контролируемых исследований по влиянию постельного режима не показали улучшения состояния пациентов, соблюдавших предписанный им длительный постельный режим. Во многих случаях, наоборот, если не было обеспечено раннее начало двигательной активности, функциональное состояние организма ухудшалось.

Негативные эффекты длительного постельного режима и локальной иммобилизации становятся наиболее явными после 50 лет. Не только пожилые люди, но и пациенты с хроническими заболеваниями, а также инвалиды особенно подвержены негативным эффектам иммобилизации.

Например, у здоровых людей в результате длительного постельного режима развивается укорочение мышц спины и ног, особенно мышц, участвующих в движениях коленного и голеностопного суставов.

У пациентов с нарушением двигательного контроля, сопровождающимся слабостью конечностей и спастическим состоянием мышц, можно ожидать таких же осложнений, но они развиваются намного быстрее.

Здоровый человек может отреагировать на длительную гиподинамию в положении лежа атрофией, слабостью или ригидностью мышц и дискомфортом. У пациента с неврологическими нарушениями в результате длительного постельного режима значительно уменьшится независимое функционирование, поэтому предупреждение таких осложнений должно быть одним из основных принципов восстановления.