Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МЫШЕЧНЫЙ КОНТРОЛЬ ДВИЖЕНИЯ
(1 часть)
СКЕЛЕТНАЯ МЫШЦА И ФИЗИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА
Выносливость и скорость человека во время выполнения физической нагрузки во многом определяются способностью мышц производить энергию и силу.
МЕДЛЕННО- И БЫСТРОСОКРАЩАЮЩИЕСЯ МЫШЕЧНЫЕ ВОЛОКНА
Не все мышечные волокна одинаковы. Отдельная скелетная мышца включает два основных типа волокон: медленносокращающиеся (МС) и быстросокращающиеся (БС).
Быстросокращающиеся волокна, в свою очередь, подразделяются на быстросокращающиеся волокна типа "а" (БСа) и быстросокращающиеся волокна типа "б" (БСб). Существует и третий тип быстросокращающихся волокон (БСв) Различия между тремя типами быстросокращающихся волокон не до конца изучены. Вместе с тем считается, что волокна типа "а» часто используются при мышечной деятельности человека и лишь МС-волокна используются чаще. Реже всего используются БС-волокна типа "в".
В среднем мышцы состоят на 50 % из МС и на 25 % из БС-волокон типа "а". Остальные 25 % составляют главным образом БС-волокна типа "б", тогда как БС-волокна типа "в" составляют всего 1-3 %. Поскольку мы мало знаем об этом типе БС-волокон, в дальнейшем мы не будем их рассматривать. Количество этих типов волокон в различных мышцах значительно колеблется.
Характеристики МС- и БС-волокон
Итак, мы знаем, что существуют различные типы мышечных волокон. Теперь нам предстоит выяснить их значение. Какую роль они играют в мышечной деятельности? Чтобы ответить на этот вопрос, выясним сначала, чем отличаются типы волокон.
АТФаза. Название МС- и БС-волокон обусловлено различиями в скорости их действия, осу- ществляемого разными формами миозин-АТФазы. (миозин-АТФаза — фермент, расщепляющий АТФ для образования энергии, необходимой для выполнения сокращения или обеспечения расслабления). МС-волокна имеют медленную форму АТФазы, БС — быструю. В ответ на нервную стимуляцию АТФ быстрее расщепляется в БС-, чем в МС-волокнах. Вследствие этого первые быстрее получают энергию для выполнения сокращения, чем вторые.
Саркоплазматический ретикулум (СР). Для БС-волокон характерен более высокоразвитый СР. По- этому БС-волокна способны доставлять кальций в мышечные клетки при их активации. Считают, что именно эта способность обусловливает более высокую скорость действия БС-волокон.
Двигательные единицы. (двигательная единица — это отдельный мотонейрон и мышечные волокна, которые он иннервирует). Таким образом, нейрон определяет, являются ли волокна медленно- или быстросокращающимися. Мотонейрон в МС двигательной единице имеет небольшое клеточное тело и иннервирует группу из 10 — 180 мышечных волокон. У мотонейрона в БС двигательной единице большое клеточное тело и больше аксонов, и он иннервирует от 300 до 800 мышечных волокон. Отсюда следует, что каждый МС-мотонейрон в состоянии активировать значительно меньшее количество мышечных волокон, в противоположность БС-мотонейрону. При этом необходимо отметить, что сила, производимая отдельными МС- и БС-волокнами, по величине отличается незначительно.
Различие в величине производимой силы между медленно- и быстросокращающимися двигательными единицами обусловлено количеством мышечных волокон в двигательной единице, а не величиной силы, производимой каждым волокном.
Распределение типов волокон
Как уже отмечалось, содержание МС- и БС- волокон во всех мышцах тела не одинаково. Как правило, в мышцах рук и ног человека сходный состав волокон.
Тип волокна и физическая нагрузка. Мы рассмотрели разные аспекты отличий МС- и БС-волокон. Исходя из этих различий, можно предположить, что данные типы волокон имеют также разные функции во время физической активности. Это действительно так.
МС-волокна. В принципе медленносокращающимся мышечным волокнам присущ высокий уровень аэробной выносливости. (Аэробный означает "в присутствии кислорода", так как окисление — аэробный процесс). МС-волокна весьма эффективны с точки зрения производства АТФ на основе окисления углеводов и жиров. Вспомним, что АТФ необходима для образования энергии, используемой при сокращении и расслаблении мышечного волокна. В процессе окисления МС-волокна продолжают синтезировать АТФ, что дает возможность волокнам оставаться активными. Способность поддерживать мышечную активность в течение длительного периода назвывается мышечной выносливостью, следовательно, МС-волокна обладают высокой аэробной выносливостью. Благодаря этому они более приспособлены к выполнению длительной работы невысокой интенсивности, например, марафонскому бегу или плаванию в открытом море.
БС-волокна. Быстросокращающиеся мышечные волокна, наоборот, характеризуются относительно низкой аэробной выносливостью. Они более приспособлены к анаэробной деятельности (без кислорода), чем МС-волокна. Это означает, что их АТФ образуется не путем окисления, а благодаря анаэробным реакциям двигательные единицы производят значительно большую силу, чем МС двигательные единицы, однако они легко устают ввиду ограниченной выносливости. Таким образом, БС- волокна используются главным образом при выполнении кратковременной работы высокой интенсивности, требующей проявления выносливости, например, беге на 1 милю или плавании на 400 м.
Хотя значимость БС-волокон еще не полностью определена, очевидно, что они не так легко возбуждаются нервной системой. Ввиду этого, они очень редко используются во время обычной деятельности низкой интенсивности. Главным образом они используются во время "взрывных" видов деятельности, таких, как бег на 100 м или плавание на 50 м.
Определение типа волокна. Характеристики мышечных волокон, т.е. способность медленно или быстро сокращаться, определяются в раннем возрасте. (у людей в первые 5 лет жизни. Исследования однояйцовых близнецов показали, что состав мышечных волокон определен генетически и незначительно изменяется от детского до среднего возраста. Эти исследования также показали, что у однояйцовых близнецов состав волокон практически идентичен, тогда как профиль волокон у двуяйцовых близнецов отличается. Гены, которые мы наследуем у наших родителей, определяют, какие мотонейроны иннервируют наши мышечные волокна. После установления иннервации наши мышечные волокна дифференцируются (становятся специализированными) в зависимости от типа нейрона, который их стимулирует.)
Однако со временем состав мышечных волокон может измениться. По мере старения наши мышцы "теряют" БС-волокна, что ведет к относительному увеличению процентного состава МС- волокон.
ВОВЛЕЧЕНИЕ (РЕКРУИТИРОВАНИЕ) МЫШЕЧНЫХ ВОЛОКОН
Когда мотонейрон активирует мышечное волокно, для возникновения реакции необходима минимальная величина стимулирования, называемая порогом. Если величина стимуляции ниже данного порога, мышечное сокращение не происходит. Если же она соответствует или превышает порог, мышечное волокно максимально сокращается. Эта реакция реализуется по типу "все или ничего". Поскольку все мышечные волокна отдельной двигательной единицы подвергаются одинаковой нервной стимуляции, все они характеризуются максимальным сокращением в случае превышения порога стимуляции. Таким образом, двигательной единице также присуща реакция типа "все или ничего". Величина силы находится в прямой зависимости от количества активируемых мышечных волокон. Когда необходима небольшая сила, стимулируется лишь несколько волокон. Вспомним, что БС двигательные единицы содержат больше мышечных волокон, чем МС. Действие скелетной мышцы включает избирательное вовлечение МС или БС мышечных волокон в зависимости от потребностей той деятельности, которой предстоит заняться. В начале 70-х годов XX ст. Голлник и др. продемонстрировали, что это избирательное вовлечение определяется не скоростью действия, а уровнем силы, который необходим мышце.
Короткий обзор самого важного
Во время нагрузки небольшой интенсивности, например, при ходьбе, мышечную силу производят в основном МС-волокна. При более высокой интенсивности нагрузки, например, беге трусцой, в производство силы включаются БС- волокна типа "а". Наконец, при выполнении работы, требующей максимальной силы, например, беге на спринтерские дистанции, активируются волокна типа БСб. Вместе с тем даже при максимальных усилиях нервная система не вовлекает в работу 100 % имеющихся мышечных волокон. Несмотря на ваше желание произвести большую величину силы, активируется лишь их часть. Это предотвращает ваши мышцы и сухожилия от повреждения. Если бы вы смогли сократить все свои мышечные волокна в один момент, произведенная сила, видимо, разорвала бы мышцу или ее сухожилие. При продолжительной (в течение нескольких часов) нагрузке вы должны работать в субмаксимальном темпе. Напряжение мышц при этом относительно небольшое. В результате нервная система вовлекает в работу именно те мышечные волокна, которые наиболее пригодны для деятельности, требующей выносливости: МС- и некоторые БС-волокна типа "а". В процессе нагрузки в этих волокнах истощается запас основного "горючего" (гликогена) и нервной системе приходится вовлекать больше БСа-волокон для поддержания мышечного напряжения. Наконец, когда запасы "горючего" в МС- и БСа-волокнах полностью истощатся, в работу включаются БС6-волокна, обеспечивая продолжение упражнения. Это объясняет, почему утомление во время марафона или бега на 26,2 мили происходит как бы поэтапно. Или почему требуется значительное сознательное усилие для поддержания данного темпа на финише. Результатом сознательного усилия является активация мышечных волокон, которые труднее вовлекаются в работу. Эта информация имеет большое практическое значение для нашего понимания специфических потребностей тренировочной и соревновательной деятельности.