Какими основными свойствами обладают мышцы

Мышечная система — это основа основ физического здоровья. Анатомия мышц человека представлена более 600 различными волокнами, которые составляют до 47 % от общей массы организма. От их функциональности зависит не только передвижение тела в пространстве, но и многие физиологические процессы: глотание, кровообращение, жевание, обмен веществ, сердечные сокращения и т. д. Мышечный каркас формирует строение тела, обеспечивает положение относительно окружающих предметов, позволяет человеку принимать участие в различных физических действиях и выполнять большую часть работ. Поэтому подробное изучение строения мышц, их классификации и функциональности считается одним из ключевых разделов анатомии.

Детальное строение мышечной ткани

Каждая отдельно взятая мышца — это целостный орган, состоящий из множества маленьких мышечных волокон — миоцитов, а также плотной и рыхлой соединительной ткани в различном соотношении. В ней выделяют 2 функциональные зоны: брюшко и сухожилие. Брюшко выполняет в основном сократительную функцию, поэтому представлено комбинацией соединительнотканного вещества и миоцитов, способных к сокращению и возбуждению. Сухожилие же считается пассивной частью мышцы. Оно располагается по краям и состоит из плотной соединительной ткани, благодаря которой осуществляется прикрепление волокон к костям и суставам.

Иннервация и кровоснабжение каждой мышцы осуществляется за счёт тончайших капилляров и нервных волокон, расположенных между пучками из 10–50 миоцитов. Благодаря этому мышечная ткань получает необходимое питание, снабжается кислородом и полезными веществами, а также может сокращаться в ответ на переданный нервной тканью импульс.

Каждое мышечное волокно выглядит как длинная многоядерная клетка, длина которой в разы превышает поперечное сечение. Оболочка, покрывающая миоцит, объединяет различное количество мелких миофибрилл, в зависимости от числа которых, выделяют белые и красные мышцы. В белых миоцитах число миофибрилл выше, поэтому они быстрее реагируют на импульс и активнее сокращаются. Красные волокна относятся к группе медленных, поскольку в них количество миофибрилл меньше.

Каждая миофибрилла состоит из ряда веществ, от которых зависят функциональные особенности и свойства мышц:

• Актин — это аминокислотная белковая структура, способная к сокращению.
• Миозин — главная составляющая миофибрилл, сформированная полипептидными цепочками из аминокислот.
• Актиномиозин — комплекс белковых молекул актина и миозина.

Основную часть миоцитов составляют белки, вода и вспомогательные компоненты: соли, гликоген и др. Причём большую часть составляет именно вода — её процентное соотношение колеблется в диапазоне 70–80 %. Несмотря на это, каждое отдельно взятое мышечное волокно крайне сильное и устойчивое, и эта сила увеличивается в зависимости от количества миоцитов, объединённых в мышцу.

Анатомия мышц: классификация и функции

Огромное количество мышц в анатомии классифицируют по разным критериям, включающим строение, физиологические особенности, форму, размер, расположение и другие показатели. Рассмотрим каждую группу, чтобы понять, как устроена мышечная ткань человека:

1. Гладкие мышечные волокна являются структурной единицей стенок внутренних органов, кровеносных капилляров и сосудов. Они сокращаются и расслабляются вне зависимости от импульсов, посланных сознанием человека. Работа гладких мышц отличается последовательностью, размеренностью и непрерывностью.
2. Скелетные мышцы — каркас человеческого тела. Они отвечают за физическую активность, поддержание организма в определённом положении и двигательные возможности человека. Деятельность скелетной мускулатуры контролируется мозгом. Миоциты этой группы быстро сокращаются и расслабляются, активно реагируют на тренировки, но при этом склонны к утомлению.
3. Сердечная мышца — отдельный вид миоцитов, объединивший часть функциональных особенностей гладких и скелетных волокон. С одной стороны, её активность непрерывна и не зависит от нервных импульсов, посланных сознанием, а с другой, сокращения осуществляются быстро и интенсивно.

Также мышцы подразделяются на топографические группы, исходя из их местоположения. В организме выделяют мышцы нижних конечностей (стопы, бедра и голени), верхних конечностей (кисти, плеча и предплечья), а также головы, шеи, груди, спины и живота. Каждая из этих групп делится на глубокую и поверхностную, наружную и внутреннюю.

В зависимости от количества суставов, охваченных мышцей, они делятся на односуставные, двусуставные и многосуставные. Чем больше сочленений задействовано, тем выше функционал конкретной мышцы.

Кроме того, мышцы классифицируются по форме и строению. К группе простых относятся веретенообразные, длинные, прямые, короткие и широкие волокна. Многоглавые мышцы — сложные. Они представлены бицепсом, состоящим из 2 головок, трицепсом — из 3 головок и квадрицепсом — из 4 головок. Кроме того, сложными считаются многосухожильные и двубрюшные группы миоцитов. Они бывают квадратными, дельтовидными, пирамидальными, зубчатыми, ромбовидными, камбаловидными, круглыми или треугольными.

В зависимости от функциональных особенностей выделяют:

• сгибатели,
• разгибатели,
• пронаторы (вращатели по направлению кнутри),
• супинаторы (вращатели к наружной стороне),
• мышцы, отвечающие за отведение и приведение, поднятие и опускание и т. д.

Основная масса мышц работает парно, выполняя общую или противоположную функцию. Мышца-агонист выполняет определённое действие (например, сгибание), а антагонист — прямо противоположное (то есть разгибание). Столь сложный многоступенчатый комплекс обеспечивает слаженные и плавные движения человеческого тела.

Физиология мышц человека

К основным свойствам мышечной ткани, обеспечивающим полноценную функциональность структур, относятся:

• Сократимость — способность к сокращению.
• Возбудимость — реакция на нервный импульс.
• Эластичность — изменение длины и диаметра волокон в зависимости от внешнего и внутреннего воздействия.

Сокращение мышц регулируется посредством деятельности нервной системы. Каждая мышца содержит множество нервных окончаний, которые можно условно разделить на 2 разновидности — рецепторы и аффекторы. Чувствительные рецепторы воспринимают скорость и степень растяжения и сокращения, силу воздействия и движения миоцитов. Они могут располагаться свободно, разветвляясь в толще мышцы, или несвободно, переплетаясь в веретенообразный комплекс. Информация о состоянии и положении мышечного волокна из рецепторов поступает в ЦНС, откуда передаётся обратно эффекторам, вызывая их возбуждение и, как следствие, реакцию на полученный импульс.

Сокращение миоцитов осуществляется за счёт проникновения нитей актина между цепочками миозина. При этом общая длина актиновых и миозиновых волокон не изменяется — сокращение наступает из-за изменения длины актиномиозинового комплекса. Такой механизм называется скользящим и сопровождается расходом энергетического запаса организма.

Также в мышцах содержатся нервные волокна, регулирующие процесс обмена веществ и состояние миоцитов в покое. Благодаря этому осуществляется регулировка работы мышечной ткани, предупреждается переутомление и нефизиологичное перерастяжение или сокращение. Такой механизм позволяет адаптировать работу мышц к окружающей среде и обеспечивать полноценную функциональность организма.

Заключение

Анатомия мышц, их количество и соотношение является физиологической неизменной, зависящей от наследственности и особенностей организма. Тем не менее, грамотно приложенная физическая нагрузка, регулярные тренировки и здоровый образ жизни могут привести к развитию мышечных волокон, более высокой выносливости, силе и устойчивости. Не стоит полагать, что от этого зависит лишь состояние скелетной мускулатуры и рельеф тела, — правильно составленный комплекс занятий улучшает работу ещё и гладких и сердечных миоцитов. Благодаря этому можно запустить круговорот «обратной связи»: развитая с помощью регулярных тренировок сердечная мышца лучше перекачивает кровь по организму, поэтому все органы, включая и скелетные мышцы, получают больше питания и кислорода, необходимого для преодоления нагрузок. А физически развитые скелетные и гладкие мышцы, в свою очередь, лучше удерживают внутренние органы, обеспечивая их полноценную работу.

Зная основы анатомии мышц человека, вы сможете грамотно построить тренировочный процесс, привнести в свою жизнь основы физической активности и вместе с тем улучшить состояние организма в целом.

Основными свойствами мышц являются сократимость, возбудимость и лабиль­ность.

Сократимость заключается в способности мышцы укорачивать или раз­вивать мышечное напряжение. Напряжение или сокращение происходит под влиянием нервного импульса, приходящего в мышцу через нервно-мышечный синапс**.

* Сфинктер — мышца в виде кольца, функция которой заключается в перекрытии про­света полого органа

** Синапсы (греч. synapsis — соединение, связь) — специализированные функцио­нальные контакты между возбудимыми клетками, служащие для передачи и преобразо­вания сигналов

Мышечные сокращения могут быть изотоническими и изометрическими.

Изотоническое сокращение при неизменном напряжении мышцы выражает­ся в уменьшении ее длины и увеличении поперечного сечения. Изометрическое мышечное сокращение заключается в усилении напряженности мышцы при не­изменной длине, например, сокращение мышцы конечности, оба конца которой закреплены неподвижно.

В естественных условиях в организме к мышце посылается всегда серия им­пульсов, мышечные сокращения носят смешанный характер, и движения человека сопровождаются как изотоническими, так и, изометрическими сокращениями.

В экспериментальных условиях для мышечного сокращения достаточно одно­го нервного импульса. Такое сокращение мышцы называют одиночным, оно про­текает очень быстро, в пределах нескольких десятков миллисекунд. Одиночные сокращения суммируются в одно более продолжительное сокращение, которое называется тетаническим сокращением, или тетанусом. Именно тетанус обес­печивает длительность и плавность мышечных сокращений.

В ответ на раздражение в мышце развивается процесс возбуждения. Уровень возбудимости мышцы является одним из важнейших функциональных показате­лей, характеризующих функциональное состоящие всего нервно-мышечного аппа­рата. Процесс возбуждения мышцы сопровождается изменением обмена веществ в клетках мышечной ткани и соответственно изменением ее биоэлектрических особенностей.

Лабильность — скорость или длительность протекания процесса возбужде­ния в возбудимой ткани. Этот термин был впервые предложен российским фи­зиологом Н. Е. Введенским. Мышечные волокна обладают значительно меньшей лабильностью в сравнении с нервными волокнами, но большей, чем лабильность’ синапсов.

Уровни возбудимости и лабильности мышцы не являются постоянными и ме­няются при действии различных факторов. Например,» небольшая физическая на­грузка (утренняя зарядка) повышает возбудимость и лабильность нервно-мышеч­ного аппарата, а значительные физические и умственные нагрузки понижают.

Сила мышц

Сила мышц измеряется тем максимальным напряжением, которое она способна развить в условиях изометрического сокращения. Величина напряжения зависит от количества и толщины мышечных волокон, образующих мышцу.

Количество и толщина мышечных волокон определяются по физиологическо­му поперечнику мышцы, под которым понимается площадь поперечного разреза мышцы (см2), проходящего через все мышечные волокна. Толщина мышцы не всег­да совпадает с ее физиологическим поперечником. Например, при равной толщине мышцы с параллельным и перистым расположением волокон значительно отлича­ются по физиологическому поперечнику. Перистые мышцы имеют больший попе­речник и обладают большей силой сокращения. Характеризует силу мышц также ее анатомическая толщина (анатомический поперечник), представляющая собой площадь поперечного сечения мышцы. Чем толще мышца, тем она сильнее.

Влияние мышечной работы на функциональное состояние физиологических систем организма

Мышечная работа влияет на все стороны жизнедеятельности организма, по­скольку она связана с большими энергетическими затратами организма: уве­личивается интенсивность обмена веществ и энергии, приток кислорода в ор­ганизм, более напряженно функционирует сердечно-сосудистая система и т. д. Например, энергетические затраты организма в покое в среднем составляют 4,18 кДж/кг массы, при легкой работе (учителя, канцелярские служащие и др.) требуется уже более 8,36 кДж/кг массы, работа средней тяжести (маляры, тока­ри, слесари и др.) — 16,74 Дж/кг. Тяжелая физическая работа увеличивает расход энергии до 29,29 Дж/кг. В покое объем воздуха, прошедший легкие за 1 мин, со­ставляет 5-8 л, при физических нагрузках он может увеличиваться до 50-100 л. Мышечная работа увеличивает также нагрузку на сердце. В покое оно при каж­дом сокращении выбрасывает в аорту до 60-80 мл крови, при усиленной работе количество крови возрастает до 200 мл.

Таким образом, мышечная работа оказывает широкое активизирующее вли­яние на все стороны жизнедеятельности организма, что имеет большое физио­логическое значение: поддерживается высокая функциональная активность всех физиологических систем, значительно повышается общая реактивность организ­ма и его иммунные качества, увеличиваются адаптационные резервы.

Физическое утомление

Длительные и интенсивные мышечные нагрузки приводят к временному сниже­нию физической работоспособности организма — утомлению. Процесс утомле­ния затрагивает изначально ЦНС, затем нервно-мышечный синапс и в послед­нюю очередь мышцу. Так, люди, которые недавно лишились руки или ноги, еще долгое время ощущают их наличие. Если им дать задание мысленно работать от­сутствующей конечностью, то они вскоре заявят о своей усталости. Следователь­но, процессы утомления у таких людей развиваются в ЦНС, поскольку никакой мышечной работы не производилось.

Утомление — это нормальный физиологический процесс, выработанный для защиты физиологических систем от систематического переутомления, которое яв­ляется патологическим процессом и ведет к расстройству деятельности нервной и других физиологических систем организма. Рациональный отдых быстро способ­ствует восстановлению работоспособности. После физической работы полезно сме­нить род деятельности, так как полный покой медленнее восстанавливает силы.