Режимы сокращений мышечных волокон (одиночное и тетаническое мышечные сокращения)

Формы и типы мышечного сокращения.

К огда на мышцу действует какая- либо внешняя сила своим однократным изменением, мышца сокращается на определенную величину. Когда мышца достигает максимума укорочения, она сейчас же начинает расслабляться, т.е. удлиняться. Мышца сокращается тем скорее и тем интенсивнее, чем она больше отдохнула, чем выше ее температура. Мышца при сокращении не только укорачивается, но и утолщается. В одиночном мышечном сокращении можно выделить 3 последовательно протекающих периода (рис..).

В зависимости от частоты и силы раздражения мышца может проявлять различные режимы сокращения: режим одиночного и режим тетанического сокращений (рис.).

7. Работа мышц. Закон средних нагрузок.

Обычно при оценке деятельности мышц учитывают только производимую ею внешнюю механическую работу. В наиболее простом случае - при подъеме груза - работа мышцы (А), согласно законам механики, может быть измерена произведением веса груза (Р) на высоту подъема (h) и выражена в кгм:

А=Рh

Расход энергии и КПД при работе мышцы. Величина внешней работы мышцы не может дать точных представлений об общем расходе энергии, т.к. часть ее превращается в тепло. При выполнении любой работы, как внутренней, так и внешней, часть энергии неизбежно превращается в тепловую. Вследствие этого общий расход энергии (G) есть сумма расхода, идущего на механическую работу (W), и расхода на образование тепла (H):

G= W+H

Очень важно выяснить, какая часть общих энергетических трат идет на выполнение работы и какая теряется в виде тепла, т.е. выяснить коэффициент полезного действия (КПД) мышечного двигателя. КПД есть отношение величины произволимой работы к общим энергетическим тратам.

КПД = W/W+H

Измерения показывают, что КПД мышц человека может достигать 25-30%. Это значит, что только 1/4 всех энергетических трат мышцы идет на выполнение внешней механической работы, остальные же 3/4 теряются в виде тепла. Следует сказать, что КПД мышцы сравнительно высок; КПД самых совершенных машин намного ниже.

КПД не является величиной постоянной; он зависит от условий деятельности мышцы, в частности, от величины нагрузки и от скорости сокращения.

Наибольшую внешнюю работу мышца способна произвести при некоторых средних нагрузках. Это явление получило название закона средних нагрузок. Очевидно, и КПД мышцы будет наиболее высоким при средних нагрузках, при которых внешняя механическая работа, совершаемая ею, является наибольшей.

КПД в значительной мере зависит и от скорости сокращения. Наибольшая внешняя работа и наиболее высокий КПД получаются при некоторых средних скоростях работы.

Особенно снижают КПД чрезмерно высокие скорости сокращения. Понижение производительности работы при увеличении скорости сократительного акта связано главным образом с тем, что мышцы обладают инерцией и внутренним трением (вязкостью). Чем быстрее совершается сокращение, тем сильнее внутреннее трение, тем большая часть энергии идет на его преодоление, тем ниже КПД. При слишком медленном сокращении КПД снижается в связи с тем, что часть энергии идет не на сокращение, а на поддержание достигнутой степени укорочения мышцы.

8. Регуляция напряжения мышцы.

Для регуляции мышечного напряжения используются три механизма:

Регуляция числа активных ДЕ;

Регуляция режима работы ДЕ;

Регуляция временной связи активности ДЕ.

Регуляция числа активных ДЕ:

Чем больше активных ДЕ, тем больше напряжение развивает мышца. Число активных ДЕ определяется интенсивностью возбуждающих влияний, которым подвергаются мотонейроны со стороны более высоких уровней ЦНС. При слабых возбуждающих влияниях импульсная активность возникает лишь в низкопороговых, малых мотонейронах. В основном это медленные ДЕ. По мере усиления возбуждающих влияний в активность вовлекаются все более крупные, высокопороговые ДЕ. Малые ДЕ активны при любом напряжении мышцы, тогда как большие ДЕ активны лишь при сильных мышечных напряжениях.

Регуляция режима работы ДЕ:

Чем выше частота импульсации мотонейрона, тем большее напряжение развивает ДЕ и тем значительнее вклад в общее напряжение мышцы. Особенна значительна роль этого механизма в быстрых ДЕ.

Регуляция временной связи активности ДЕ:

Напряжение мышцы зависит от того - как связаны во времени импульсы посылаемые разными мотонейронами данной мышцы. Синхронно или асинхронно. При утомлении ДЕ возбуждаются синхронно.

При мощных кратковременных сокращениях мышцы синхронизация активности ДЕ играет важную роль, влияя на скорость развития напряжения, то есть на величину “градиента силы” (взрывная сила).

В зависимости от степени мышечного напряжения, развиваемого при разных формах двигательной активности (ходьба, бег, прыжок) включаются различные ДЕ: при малых мышечных напряжениях (0 - 20% от максимума) функционируют низкопороговые ДЕ типа S (МО), при средних

Рис. Рекрутирование ДЕ различного типа в зависимости от степени развиваемого мышечного напряжения при ходьбе, беге и прыжке.

мышечных напряжениях (20 - 50% от максимума) - ДЕ типа FR (БОГ), при мощных мышечных напряжениях (св. 50% от максимума) - ДЕ типа FF (БГ) (рис.).

На рис. представлена предположительная модель рекрутирования двигательных единиц обусловленного потребностями в мощности данного задания. Рекрутирование начинается слева (при 0 % пула) и продолжается до тех пор, пока не будет реккрутировано достаточное количество единиц для производства мощности, необходимой чтобы выполнить задание. Например, для производства достаточного количества мощности, чтобы выполнить бег, необходимо рекрутировать около 48% двигательных единиц пула.

Дата добавления: 2014-01-14