Работа мышцы. Мышечное утомление.

Лекция

Мышечная система. Мышцы головы и шеи

Скелетные мышцы поддерживают тело человека в определенном положении, осуществляют движения тела, а в результате их сокращений в организме вырабатывается тепло. Скелетные мышцы легко возбуждаются, проводят возбуждение по мышечному волокну и быстро сокращаются.

Поперечнополосатая мышечная ткань. Для структурных элементов поперечнополосатой мышечной ткани характерным признаком является наличие поперечнополосатых миофибрилл, сокращение которых зависит от нашей воли. Из этой мышечной ткани состоит скелетная мускулатура, которая выполняет функцию перемещения тела в пространстве, а так же часть мышц, обеспечивающих функцию пищеварения (мышцы полости рта, языка, глотки и частично пищевода, анальный сфинктер), мимическая мускулатура, двигательные мышцы органов зрения, слуха, дыхания.

Поперечнополосатая скелетная мышечная ткань является наиболее распространенной тканью тела человека. Структурно-функциональная единица скелетной мышцы является мышечное волокно, которое представляет собой симпласт. Волокно окружено оболочкой – сарколеммой, имеет множество ядер, которые расположены около поверхности волокна. Сократительный аппарат поперечнополосатого мышечного волокна представлен исчерченными миофибриллами – специальными органеллами, которые имеют вид нитей и упорядоченно расположены в цитоплазме (саркоплазме) вдоль волокон. В состав миофибриллы входят тонкие волокна – миофиламенты. Различают тонкие миофиламенты, которые содержат белок актин, и толстые, содержащие белок миозин. В мышечном волокне содержатся специфический мембранный аппарат, который включает в себя агранулярную эндоплазаматическую сеть (саркоплазматическую сеть) и трубчатые элементы (поперечные Т-трубочки), связанные с сарколеммой.

В световой микроскоп у миофибриллы можно увидеть поперечные темные и светлые полосы, которые регулярно чередуются, они называются дисками А и I. Такая исчерченность обусловлена взаиморасположением актиновых и миозиновых миофиламентов. Саркомер – стурктурно-функциональный элемент сократетильного аппарата склелетных мышц. Они образованы пучками миофибрилл, которые отделены один от другого перепендикулярными полосками - Z-линиями. К Z-линиям прикрепляются одним своим концом тонкие актиновые нити (как щетинки в щетке). Другие концы актиновых нитей направлены к центру саркомера и входят в промежутки между толстыми миозиновыми нитями. Часть саркомера, которая примыкает к Z-линии и образована только актиновыми протофибриллами, носит название I-диски (изотропные), следом за ними раположены А-диски (анизотропные) – часть саркомера, где происходит взаимное перекрытие актиновых и миозиновых нитей. При сокращении мышцы, уменьшается длина протофибрилл и уменьшается длина каждого саркомера. При этом длина актиновых и миозиновых нитей не уменьшается, а уменьшается длина изотропных дисков. Это происходит вследствие скольжения актиновых протофибрил относительно миозиновых в направлении к центру саркомера.

Мышечная ткань относится к возбудимым тканям. Возбудимая ткань постоянно генерирует электрический ток. Все живые клетки имеют поляризованную клеточную мембрану, то есть в состоянии покоя ее внутренняя поверхность имеет отрицательный заряд, а внешняя – положительный. Между внутренней внешней поверхностями мембраны в состоянии покоя всегда возникает электрический ток, который называется мембранным потенциалом покоя. У разных клеток он колеблется от 50 до 90 мВ.

Потенциал действия – это быстрое колебание мембранного потенциала, которое возникает при возбуждении клетки. Главной причиной развития потенциала действия является изменение проницаемости мембраны для ионов. Возникнув в месте раздражения, потенциал действия распространяется вдоль нервного или мышечного волокна, благодаря чему происходит передача информации в нервной системе. В мышечных клетках потенциал действия приводит к сокращению мышцы. Потенциал действия имеет несколько фаз: деполяризация, реполяризация, следовой потенциал (рис.1).

Во время возбуждения изменяется возбудимость тканей. Во время максимального развития возбуждения ткань на некоторое время становится нечувствительной к раздражителям. Этот период называется рефрактерным периодом. Различают абсолютную и относительную рефрактерность. В фазе абсолютной рефрактерности раздражение любой силы, которое действует в этот момент на мышцу или нерв, не может вызвать никакого эффекта. По мере снижения возбуждения ткани, ее возбудимость повышается. Наступает период относительной рефрактерности. Возбудитель пороговой силы (порог раздражения – это минимальная сила, которая вызывает возбуждение) в этот период неэффективен, но раздражители большей силы способны вызвать возбуждение. Вслед за относительной рефрактерностью возбудимость ткани повышается и достигает максимума – фаза экзальтации или супернормальной возбудимости. Пороговые раздражители вызывают в этой фазе возбуждение ткани. После фазы экзальтации возбудимость ткани снова понижается.

Рис. 1 Потенциал действия.

1 – фаза деполяризации, 2 – фаза реполяризации, 3 – следовой деполяризационный потенциал, 4 – следовой гиперполяризационный потенциал, 5 – овершут.

Возбуждение мышцы распространяется благодаря такой физиологическому свойству, как проводимость. Возбуждение проявляется деятельностью мышцы – сокращением. Таким образом физиологическим свойством мышцы является сократимость. В основе мышечного сокращения лежит взаимное скольжение актиновых и миозиновых белковых нитей, из которых состоит мышечное волокно. Причиной скольжения является химическое взаимодействие актина и миозина в присутствии ионов кальция и энергии АТФ. Наблюдается химическое «зубчатое колесо», которое как бы протягивает одну группу нитей по другой. Актино-миозиновые поперечные мостики играют роль соединительных звеньев, которые обеспечивают взаимодействие актиновых центров белков.

В состоянии покоя взаимодействия актиновых и миозиновых протофибрилл нет потому, что активные центры актина заблокированы регуляторными белками тропонином и тропомиозином. Снимают блокаду ионы кальция Са²⁺, концентрация которых в саркоплазме в состоянии покоя низкая. Потенциал действия, которые возникает в постсинаптической мембране распространяется вдоль всей мембраны мышечного волокна, в том числе и по мембране Т-трубочек. Непосредственно рядом с трубочками расположен цистерны саркоплазматического ретикулума. При прохождении потенциала действия по мембране Т-трубочек в мембране цистерн СПР открываются кальциевые каналы и ионы кальция по градиенту концентрации выходят из цистерн в саркоплазму, взаимодействуют с тропонином, благодаря чему открываются активные центры актина, который взаимодействует с миозином и происходит мышечное сокращение. Нити актина и миозина скользят друг относительно друга, и мышечное волокно сокращается (рис. 2, 3).

Рис.2 Мышечное волокно в стадии расслабления

Рис.3 Мышечное волокно в стадии сокращения

Для расслабления скелетной мышцы необходимо, чтобы уменьшилась концентрация ионов кальция в саркоплазме. Это достигается благодаря действию кальциевых насосов СПР, активному транспорту ионов кальция в СПР.

В ответ на одиночное раздражение пороговой силы возникает одиночное мышечное сокращение. Получив через нерв один импульс, мышца сокращается один раз и снова расслабляется. Одиночное мышечное сокращение состоит из периодов: латентного, сокращения, расслабления (рис.4).

Латентный период начинается с момента нанесения раздражения до начала сокращения мышцы. В этот период мышца находится в состоянии локального возбуждения, которое не способно распространяться. Период сокращения длится от видимого сокращения до максимума, а потом расслабление – от максимума до исходного уровня. Длительность одиночного сокращения неодинакова для различных мышц. Например, у мышц, приспособленных для быстрых движений (глазодвигательные), это сокращение длится 0,01с, у икроножной – 0,1с. Длительность и выраженность одиночного сокращения зависит от утомления мышцы, температуры окружающей среды.

Рис.4 Одиночное мышечное сокращение:

П- момент раздражения, 1 – латентный период, 2 – период сокращения,

3 – период расслабления.

В нормальных условиях из ЦНС к мышце поступает не один импульс, а целая серия. Когда мышца получает ряд импульсов, которые поступают с большой частотой один за другим, то одиночные мышечные сокращения суммируются и возникает длительное сокращение мышцы - тетаническое сокращение, или тетанус. Обязательным условием для возникновения тетануса является нанесение следующего раздражения тогда когда сокращение, вызванное предыдущим раздражением, еще не закончилось. Различают зубчатый и гладкий тетанус. Зубчатый тетанус возникает в ответ на действие последующего раздражителя в период расслабления, а гладкий – когда последующее раздражение поступает в период сокращения.

Рис.5 Запись регистрации сокращений мышцы при увеличении частоты ее стимуляции. Стрелками показан момент действия раздражителя на мышечное волокно

Тетанические сокращения сильнее одиночных. В организме скелетные мышцы сокращаются тетанусом. Амплитуда гладкого тетануса больше, чем зубчатого. Длительность тетанического сокращения больше, чем одиночного.

Для мышцы сердца характерны лишь одиночные сокращения.

Мышца как орган. Каждая мышца (musculus) состоит из пучков исчерченных мышечных волокон, которые соединяются с помощью рыхлой соединительной ткани в пучки первого порядка, а они – в пучки второго порядка и т.д. образовывая брюшко. На концах каждого брюшка соединительнотканные прослойки переходят в сухожилие мышц. Таким образом, брюшко является активной частью мышцы, а сухожилие – пассивной, с помощью которой мышца прикрепляется к кости.

Основная функция мышцы – их способность сокращаться. При сокращении мышцы происходит сближение двух точек, к которым они прикрепляются. Точка, которая остается неподвижной – начало мышцы, а точка, их которой начинается сокращение мышцы – место ее прикрепления. Эти точки могут меняется местами, тогда изменяется функция мышцы. Каждое движение в любом суставе является результатом действия мышц – антагонистов, то есть мышц, которые выполняют противоположную функцию. Например, при сокращении мышцы – сгибателя сокращается и мышца – разгибатель, удерживая ее от чрезмерного сокращения. Мышцы, выполняющие одинаковую функцию, называются мышцы – синергисты.

По форме мышцы бывают длинные, короткие и широкие. Некоторые длинные мышцы могут иметь не одно брюшко, а несколько, поэтому бывают дво-, три – и четерехглавые мышцы. У них может также быть не одно сухожилие. Так, сгибатель и разгибатель пальцев верхней и нижней конечности имеют по 4 сухожилия, поэтому сокращение одного брюшка дает двигательный эффект на несколько пальцев, обеспечивая экономию в работе мышц.

Широкие мышцы туловища имеют широкие сухожилия, которые называются апоневрозами.

Встречаются мышцы квадратные, треугольные, пирамидальные, дельтовидные, зубчатые, камбаловидные и т.д. По направлению волокон мышцы делятся на прямые, косые, поперечные, круговые и др.

По функции мышцы делятся на:

- сгибатели и разгибатели;

- пронаторы и супинаторы;

- приводящие и отводящие.

По топографии мышцы бывают поверхностные и глубокие, внешние и внутренние, латеральные и медиальные, передние и задние.

Ко вспомогательному аппарату мышц относится их оболочки из волокнистой соединительной ткани, которые называются фасции. Фасции служат опорой для органов, мышц, сосудов, нервов, защищая их от повреждений. Фасции бывают поверхностные и глубокие.

Работа мышцы. Мышечное утомление.

Сокращаясь, мышцы выполняют определенную работу даже в случае, если человек находится в состоянии покоя. В этих условиях мышцы действуют на суставы, поддерживая определенное положение.

Различают динамическую и статическую работу. Для вычисления динамической работы величину поднятого мышцей груза умножают на высоту подъема. Работа измеряется в килограмометрах, джоулях или килокалориях.

В зависимости от режимов нагрузки выделяют следующие виды мышечного сокращения.

1. Изометрическое сокращение. Сокращение при неизменной длине мышцы. Изменяется напряжение мышцы. В эксперименте такое сокращение можно получить, если изолированную мышцу закрепить с двух сторон и стимулировать электрическим током. В условиях организма изометрическое сокращение бывает, когда человек пытается, но не может поднять груз.

2. Изотоническое сокращение – сокращение при неизменном напряжении мышцы. Изменяется длина мышцы. В эксперименте такое сокращение можно получить, если один конец изолированной мышцы закрепить, а другой оставить свободным и стимулировать мышцу. В условиях организма сокращение мышц максимально приближается к изотоническому, если происходит сгибание ненагруженной конечности.

Работа, которая выполняется мышцей, зависит от силы. Различают максимальную и абсолютную силу. Максимальную силу определяют максимальным грузом, который способна поднять мышца. Эта сила прямо пропорциональна поперечному сечению мышцы. Но физиологичный поперечный срез (сумма поперечных срезов всех мышечных волокон совпадает с геометрическим лишь в мышцах с продольным ходом волокон, а в мышцах с косым расположением волокон может значительно превышать геометрический поперечный срез. Поэтому мышцы с косо расположенными волокнами сильнее мышц с продольно расположенными волокнами.

Для сравнения силы мышц высчитывают абсолютную силу – отношение максимальной силы к площади поперечного сечения. Например, абсолютная сила икроножной мышцы 5,9 кг/см², жевательной 10 кг/см², треглавой мышцы плеча – 16,8 кг/см².

Временное снижение трудоспособности в результате работы называют утомлением. Для пояснения механизма утомления было выдвинуто несколько теорий:

- теория «истощения» - утомление развивается вследствие потери мышцей энергетических запасов – гликогена, АТФ, креатинфосфата, которые нужны для ее сокращения;

- теория «засорения» - в процессе работы в мышце накапливаются продукты метаболизма (фосфорная, молочная кислота), которые снижают ее трудоспособность;

- теория «удушения» поясняет утомление мышцы вследствие гипоксии (уменьшения кислорода), которая возникает в процессе работы.

Утомление зависит не только от процессов, происходящих в мышце, но и от процессов в нервной системе, которая регулирует мышечную активность.

Тренировки. Систематические физические тренировки приводят к увеличению мышечной силы и трудоспособности. Это достигается благодаря развитию мышц и в результате стойких изменений в сердечно-сосудистой и дыхательной системе. Мышцы, которые тренируются, увеличиваются в объеме, повышается их масса. Это явление – рабочая гипертрофия мышц. В гипертрофированной мышце происходит активация синтеза белков и нуклеиновых кислот, увеличиваются запасы гликогена и АТФ. Гипертрофии мышц способствует (в большей мере) статическая работа. Динамическая работы мышцы, которая выполняется без усилий, мышечной гипертрофии не вызывает.

Мышцы головы. Выделяют мимические и жевательные мышцы головы.

Мимические мышцы – тонкие мышечные пучки, которые не имеют фасций, вплетаются в кожу и располагаются, как правило, около природных отверстий лица, в отдельных случаях начинаются от костей.

Некоторые мимические мышцы:

1. Надчерепная мышца имеет широкую сухожильную часть или сухожильный шлем, который срастается с кожей, переднее (лобное) и заднее (затылочное) брюшко. Функция: поднимает брови, смещает кожу лба вверх и назад, образуя при этом складки («мышца удивления»).

2. Мышца, сморщивающая бровь – сводит брови, образуя вертикальные складки в области переносицы («сердитая мышца»)

3. Мышца гордецов – начинается от спинки носа и прикрепляется к коже надпереносья. При сокращении с обеих сторон у корня носа образуются поперечные складки.

4. Круговая мышца глаза состоит из циркулярных мышечных пучков, которые окружают глазную ямку и вплетаются в кожу века. Она расширяет слезный мешок, смыкает веки, тянет бровь вниз, а кожу щеки вверх.

5. Круговая мышца рта залегает в виде циркулярных мышечных пучков под кожей губ и около них. Закрывает рот, вытягивает губы в трубочку («мышца поцелуя»)

6. Мышца – опускающая угол рта – тянет угол рта вниз

7. Мышца, поднимающая угол рта – мышца веселого настроения («маска комедии»).

8. Щечная мышца («мышца трубачей») – образует боковую стенку ротовой полости, срастаясь с ее слизистой. При сокращении прижимает щеку к зубам, берет участие в акте сосания. Под ней расположена жировая клетчатка (лучше развита у женщин).

К мимическим мышцам относятся также другие, например, большая и малая височная мышцы, «мышца смеха», подбородочная мышца и др.

Жевательные мышцы представлены четырьмя парами мышц. Общим для них является то, что они начинаются от костей черепа, а прикрепляются на разных участках нижней челюсти, смещают ее и обуславливают акт жевания.

1. Жевательная мышца начинается от скуловой дуги и прикрепляется к внешней поверхности угла нижней челюсти. Поднимает нижнюю челюсть.

2. Височная мышца начинается от височной ямки и прикрепляется к венечному отростку нижней челюсти. Поднимает нижнюю челюсть, задние волокна тянут челюсть назад (акт жевания)

3. Латеральная крыловидная мышка лежит в подвисочной ямке. Начинается от крыловидного отростка клиновидной кости и прикрепляется к суставному отростку нижней челюсти. При двустороннем сокращении нижняя челюсть выдвигается вперед, при одностороннем – челюсть двигается в противоположный бок.

4. Медиальная крыловидная мышца начинается от ямки крыловидного отростка и прикрепляется к одноименной бугристости на внутренней поверхности угла нижней челюсти. Вместе с жевательной мышцей образует физиологическую петлю, которая дает возможность крепко сжать челюсти.

Мышцы шеи

Мышцы шеи делятся на поверхностные и глубокие. Кроме того, отдельную группу составляют мышцы, которые прикрепляются к подъязычной кости: надподъязычные и подподъязычные.

Поверхностные мышцы шеи.

1. Подкожная мышца шеи (m. platysma) – тонкая мышечная пластинка, которая находится под кожей. Начинается от фасции груди ниже ключицы и прикрепляется в области нижней челюсти. Тянет вниз угол рта и поднимает кожу шеи.

2. Грудинно–ключично-сосцевидная мышца (m. sternoclåidomastoideus)– начинается двумя ножками от ключицы и грудины и прикрепляется к сосцевидному отростку височной кости. При одностороннем сокращении наклоняет шейный отдел позвоночника в свою сторону с одновременным поворотом головы в противоположную сторону. При двустороннем сокращении поддерживает голову в вертикальном положении, а при максимальном сокращении – запрокидывает ее назад.

3. Надподъязычные мышцы

- двубрюшная мышца. Переднее брюшко идет от нижней челюсти, заднее от вырезки сосцевидного отростка височной кости. При переходе одного брюшка в другое находится сухожилие, которое прикрепляется к подъязычной кости. Поднимает подъязычную кость, а за ней – гортань, берет участие в акте глотания и членораздельной речи. Если подъязычная кость зафиксирована, то мышца опускает нижнюю челюсть и берет участие в акте жевания;

- челюстно-подъязычная мышца тянется от дуги нижней челюсти до подъязычной кости и образует дно рта (диафрагму). Функция та же, что и у предыдущей мышцы;

- подбородочно-подъязычная мышца идет от подбородочной ости нижней челюсти до подъязычной кости. При зафиксированной подъязычной кости опускает нижнюю челюсть, а при смыкании челюстей поднимает подъязычную кость вместе с гортанью (акт жевания, глотания, речь);

- шило-подъязычная мышца идет от шиловидного отростка височной кости до подъязычной кости. Функция та же, кроме опускания нижней челюсти;

4. Подподъязычные мышцы

- грудинно-подъязычная мышца начинается от грудины и прикрепляется к подъязычной кости. Тянет ее вниз;

- лопаточно-подъязычная мышца идет от лопатки к подъязычной кости, опускает ее при сокращении. Имеет верхнее и нижнее брюшко;

- гурдинно-щитовидная мышца идет от грудины до внешней поверхности щитовидного хряща, опускает щитовидный хрящ, а за ним гортань и подъязычную кость;

- щито-подъязычная мышца продолжение предыдущей, тянется от щитовидного хряща до подъязычной кости, при зафиксированной подъязычной кости поднимает гортань.

Глубокие мышцы шеи. Сюда относятся лестничные мышцы (передняя, средняя, задняя), а также предпозвоночные мышцы (длинные мышцы головы и шеи, передняя и боковая прямые мышцы головы).

Фасции шеи. Шейная фасция состоит из трех пластинок: поверхностной, предтрахеальной и предпозвоночной. Поврехностная пластинка расположена под плятизмой и образует влагалище для трапециевидной, грудинноключичнососцевидной мышц. Предтрахеальная пластинка натянута между лопаточно-подъязычными мышцами и образует влагалище для подподъязычных мышц. Переднепозвоночная пластинка прикрывает переднепозвоночные и лестничные мышцы, образуя для них влагалища.

Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 81; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!