скелетными мышцами управляет что
Скелетными мышцами управляет что
На протяжении многих лет изучение процессов синтеза белков в скелетных мышцах при выполнении различных физических нагрузок остаётся актуальной проблемой биохимии и физиологии. Мышцы и их силовые характеристики очень важная составляющая организма каждого спортсмена, которая позволяет достигать результатов. В связи с прогрессивным развитием спорта и вовлечением большого количества людей в физическую культуру, тема здоровья спортсменов становится все более актуальной, интересной и увлекательной. Учитывая существующую сильную корреляцию между площадью поперечного сечения мышц и мышечной силой, стремление увеличить мышечную массу тела есть у каждого человека, занимающегося спортом. Кроме этого, необходимо помнить, что преобладание мышечной массы в организме благоприятно влияет на метаболические процессы.
Скелетная мышца – одна из наиболее пластичных структур в организме млекопитающих. При повышенной активности и нагрузке часто происходит увеличение её размеров, объёмов миофибриллярного аппарата, повышение сократительных возможностей (силы, мощности). Процесс прироста мышечной массы зависит от различных факторов: наследственных, конституциональных, а также пола, возраста, метаболизма, гормонального фона. Кроме того, с приобретением опыта тренировок становится все труднее увеличить мышечную массу, поэтому важно понимать и активно использовать все возможные механизмы этого процесса.
Клетки поперечно-полосатой мускулатуры отличаются от гладкомышечных миоцитов. Клетки скелетных мышц образуют многоядерный синцитий, основное вещество которого формируют миофибриллы, состоящие из толстых и тонких миофиламентов. Первый тип образуют молекулярные единицы и миозин, а второй тип содержит тропомиозин с тропонином и F-актин. Многие авторы считают скелетную мускулатуру гетерогенной системой относительно устройства и выполняемых функций, несмотря на её строгую организацию. Данное свойство помогает мышцам соответствовать возлагаемой на них функции. Так путём изменения количества саркомеров и миофибрилл обеспечивается их функциональная реорганизация [1].
Работа мышц проявляется их сокращением, которое начинается с появления очага возбуждения на нейромышечных окончаниях. Наружная мембрана деполяризуется, открываются кальциевые каналы, и концентрация кальция внутри клетки возрастает. Ионы кальция связываются с тропонином, при этом конформируется тропониновый комплекс. Участки цепей миозина связываются с актином, что сопровождается высвобождением энергии вследствие расщепления АТФ до АДФ и остатка фосфорной кислоты. Угол между лёгкой и тяжёлой цепями миозина изменяется и актиновый филамент перемещается к центру саркомера, что приводит к изменению длины мышцы, её сокращению [1, 2].
Клетки скелетных мышц подразделяются на два типа:
А) Миосателлиты – взрослые стволовые клетки мышечной ткани. Представляют собой основу для обновления мышц и прироста их массы;
Б) Миосимпласты – формируют многоядерный синцитий. Сами по себе являются мышечными тубами с миофибриллами внутри, по периферии которых располагаются ядра.
Нагрузки, оказываемые на мышцы, и само мышечное сокращение имеют некую зависимость. Предполагается, что первое будет напрямую соответствовать второму. Это достигается за счёт усиления экспрессии генов сократительных белков и энзимов обменных процессов. Мышечная активность сопровождается количественными и качественными изменениями в миоцитах того типа, которые необходимы для наиболее эффективного осуществления выполняемой работы [2].
Мышечные волокна делятся на медленные (I тип) и быстрые (II тип). Оба этих типа имеют различный состав, включающий в себя сократительные белки, ферменты энергетического обмена и внутриклеточный кальций.
Увеличение силы мышц проявляется структурными перестройками, которые затрагивают нервную и мышечные системы. Изменения в нервной системе проявляются трансформацией величины кортикальных полей, которые регулируют выполнение определённого вида движения, влиянием на синхронизацию моторных единиц и на обучение определенных мышц, отвечающих за выполнение данного вида движений. Таким образом, наибольшая активность мышц наблюдается именно тогда, когда она необходима для достижения максимального эффекта (активность мышц агонистов при одновременной пассивности антагонистов). Также наблюдается изменение частоты и устойчивости генерируемых импульсов и порога возбудимости мотонейронов. Изменения в мышечной системе могут быть связаны с гипертрофией скелетных мышц (увеличение размеров мышечного волокна) и с их гиперплазией (увеличение количества миоцитов) [3].
Но прежде чем переходить к последним двум процессам, необходимо разобраться с изменениями, происходящими в самих мышцах. В момент выполнения работы миоцит подвергается действию физических и гуморальных факторов (пассивные механические силы, гипоксемия, факторы роста, и т.д.). Они являются причиной запуска путей передачи сигнала внутри клеток, опосредуя транскрипцию и трансляцию генов, ответственных за синтез белков [2]. Изменения данных путей сопровождаются реорганизацией мышечных волокон, точнее их типов.
Одним из основных исходных сигналов является повышенная концентрация кальция внутри клетки и кальцинейрина. Кальцинейрин дефосфорилирует факторы транскрипции – NFAT (nuclear factor of activated T-cells), которые находятся в фосфорилированном состоянии [4]. Данные факторы в дефосфорилированной форме активируют гены-мишени, что способствует перестроению быстрых волокон в медленные.
По мере приспособления мышц к нагрузкам изменяются и процессы метаболизма в них. Существуют различные параметры, влияющие на формирование адаптивных механизмов в миоцитах при выполнении работы. Важнейшим является гипоксия, которая, в свою очередь активирует ферментные системы (фумараза, цитратсинтаза, ЛДГ) и запускает работу факторов транскрипции (PGC1). При недостатке кислорода происходит активация одной изоформы семейства гипоксия-индуцированных факторов (HIF; hypoxia inducible factor), которая проникает в ядро, связывается с определенным участком ДНК и активирует гены, отвечающие за гликолиз, потребление кислорода и ангиогенез, увеличивая данные процессы. Некоторые гормоны также способны влиять на экспрессию генов в мышечных клетках. Это такие гормоны, как инсулин, гормон роста, которые вместе с кортизолом запускают катаболические реакции в условиях метаболического и энергетического истощения [3].
Стоит напомнить, что мышцы не являются постоянными клетками, а заменяются в течение жизни. Пролиферация необходима для предотвращения апоптоза клеток (регулируемый процесс клеточной гибели) и поддержания массы скелетных мышц. Это осуществляется через динамический баланс между синтезом белков в мышцах и их распадом. Мышечная гипертрофия возникает тогда, когда синтез белков превышает их распад.
Что же наблюдается при гипертрофии и гиперплазии мышечного волокна? При растяжении и сокращении мышц происходит образование факторов роста IGF и MGF, которые могут действовать как паракринно, так и аутокринно. С одной стороны, их действие проявляется в увеличении синтеза сократительных белков мышечных волокон. Основным участником данного механизма является фосфорилированная PKB [5]. Её активация начинается с влияния на мышцу нагрузки, которая приводит к синтезу гена, запускающего путь IGF/PI3K. В ткани имеется несколько изоформ, некоторые из них (IGF-1 и MGF), взаимодействуя с рецепторами приводят к конформационным изменениям. Через фосфорилирование ряда рецепторов и происходит активация PKB, способствующая развитию анаболических реакций [6].
С другой же стороны, происходит усиление пролиферации миосателлитов, их митотическая активность приводит к формированию новых клеток, а также сопровождается слиянием их с имеющимися мышечными волокнами или даёт возможность формировать новые. Миосателлиты расположены между базальной мембраной и сарколеммой. Покоящиеся клетки активируются непосредственно травмированием мышцы и в ответ на это начинают активно делиться и соединяться с частями поврежденного волокна. Под влиянием тяжёлой изнурительной работы происходит также активация данных клеток из-за образования многочисленных микротравм мышечного волокна. Вследствие этого наблюдается явление подобное процессам, происходящим при воспалении. В зону повреждения активно мигрируют нейтрофилы и макрофаги, которые активируют синтез ранее упомянутых факторов роста, регулирующих пролиферацию и дифференцировку миосателлитов. Мышечная гипертрофия отличается от мышечной гиперплазии. При гипертрофии мышц, увеличиваются сократительные элементы, и межклеточный матрикс расширяется для поддержки роста. Гиперплазия приводит к увеличению количества мышечных волокон. Гипертрофия сократительных элементов может происходить путем добавления саркомеров либо последовательно или параллельно.
В отечественной литературе не утихают споры о патогенетических аспектах мышечного роста. Чаще всего гипертрофию скелетных мышц человека рассматривают как их долговременную адаптацию к физическим нагрузкам различной направленности. Но существует понятие о кратковременной гипертрофии скелетных мышц – то есть изменение объема мышцы в результате одной силовой тренировки. Спортсмены, выступающие в соревнованиях по бодибилдингу или бодифитнесу хорошо знают, что объем мышц можно немного увеличить за счет собственной крови и осмотического давления, если использовать специальный метод тренировки – пампинг.
Неоспоримым является факт увеличения объёма мышечных волокон. Это так называемая миофибриллярная гипертрофия, при которой происходит изменение объёма миофибрилл и плотность их укладки. Механизм связан с увеличением количества саркомеров в миофибриллах. Значительная роль при этом отводится активированным клеткам-сателлитам. Миогенные стволовые клетки начинают пролифелировать, а затем сливаются с существующими клетками или взаимодействуют между собой для формирования новых мышечных волокон. Этот механизм актуален при восстановлении травмированных клеток и при спортивной гипертрофии.
Существует множество данных, доказывающих идущий параллельно с этим процесс увеличения объёма несократительной части мышцы – саркоплазматическая гипертрофия. Это тонкие перестройки на биохимическом уровне клетки, а так же увеличение количества митохондрий. Многие авторы считают, что трансформации в саркоплазме повышают выносливость мышц. Ряд исследователей утверждает, что увеличение различных неконтрактильных элементов и жидкости действительно может привести к приросту мышечной массы, но без сопутствующего увеличения силы. Саркоплазматическая гипертрофия достигается специальными тренировками и часто описывается как нефункциональная. Однако ряд специалистов предполагают, что отек мышечных волокон вызывает увеличение синтеза белка и таким образом способствует росту сократительной ткани.
Эти процессы редко бывают сбалансированными и зависят от характера и интенсивности нагрузки. В скелетных мышцах при этом синтез мышечных белков преобладает над их распадом. Причиной такого метаболизма сторонники гипотезы ацидоза считают накопление молочной кислоты. С точки зрения другой теории – временная гипоксия запускает реперфузию мышц и активирует деление клеток-сателлитов. Последнее время широкое распространение получила гипотеза механического повреждения мышечных волокон. Микроразрывы сократительных белков и повреждения саркоплазмы сопровождается увеличением концентрации ионов кальция, что и стимулирует пролиферацию сателлитов.
Из этого следует, что механизмы мышечной гипертрофии известны и неоспоримы. Очень дискутабельным остается вопрос о наличии процесса гиперплазии мышц. Большинство авторов сходится во мнении, что увеличение количества мышечных волокон у человека не доказано, но при этом описывается возможность получения гиперплазии мышц в экспериментальных условиях у животных (млекопитающих и птиц). Некоторые исследователи допускают частичное увеличения числа волокон. На основании проведенного мета-анализа экспериментальных работ отмечено, что количество мышечных элементов увеличилось в экспериментах на птицах значительнее, чем при использовании в качестве подопытных млекопитающих. Примечательно также, что эффект гиперплазии наблюдался там, где использовались постоянные растяжения, а не упражнения, сочетающие его с расслаблением. Ряд исследователей (Kraemer, William J. и MacDougall J.) утверждают, что этот механизм может осуществляться под влиянием силовых тренировок. Однако доказательств увеличения мышечных волокон у людей недостаточно. Длительных исследований (более года) добровольцев и спортсменов не проводилось. Высказывается мнение, что это слишком короткий период для этого процесса. Гиперплазия подтверждается в биопсийном материале, а погрешность этого метода составляет около 10 %, что делает результат очень сомнительным.
Общее число волокон предопределяется генетически и практически не меняется в течение жизни без применения специальных стимуляторов. Российские ученые подтверждают, что вклад гиперплазии в процесс увеличения объема мышц составляет не более 5 % и, как правило, потенцирован использованием анаболических стероидов. Также гиперплазию могут вызывать блокаторы миостатина. Гормон роста при этом не вызывает гиперплазии.
Таким образом, при мышечной работе происходит множество процессов на разных уровнях. Начиная с изменений интенсивности обменных процессов и заканчивая изменениями механизмов нервной и гуморальной регуляции. Реорганизация мышц, лежащая в основе этих процессов, приводит к изменению многочисленных характеристик деятельности спортсменов.
Проанализировав все данные и изучив все возможные гипотезы, становится очевидным, что в увеличении мышечных волокон играют некую роль всё-таки два процесса. Первый – гипертрофия с ёе подвидами для сократительной и несократительной части мышцы (миофибриллярная и саркоплазматическая), которая, по мнению многих исследователей, занимает основополагающую роль. И второй это гиперплазия с её минимальным, но существенным вкладом.
Мышечная система
Содержание
Если функции скелетной системы заключаются в поддержании веса тела и передаче усилий от одной части тела к другой посредством костей и связок в пределах подвижности суставов, то задача мышечной системы состоит в создании этих усилий и перемещении костей. Мышцы генерируют движение, суставы определяют его границы, соединительные ткани передают его от одной ткани к другой, кости совершают движение, а нервы организуют и координируют весь этот процесс.
Мышцы находятся в постоянном взаимодействии друг с другом. Ни одна мышца не работает поодиночке, без поддержки со стороны других мышц. Действия одной из них тут же отражаются на действиях другой независимо от того, находятся они рядом или на значительном расстоянии друг от друга.
Долгое время мышцы рассматривались чрезмерно упрощенно, и на этой основе сформировался ряд неправильных представлений, заключающихся, в частности, в следующем:
Чтобы понять, в чем ошибочность подобных взглядов, необходимо обратиться к анатомическим основам.
Проделайте следующий опыт: лягте на спину и вытяните руки в стороны ладонями вверх. Ноги можете согнуть в коленях или выпрямить. Полежите так некоторое время, чтобы привыкнуть к позе, а затем начните сгибать и разгибать пальцы рук.
Вы чувствуете, как активизируются при этом мышцы предплечья? А выше локтя? Чувствуете ли вы работу мышц плечевого пояса, верхней части спины и вдоль позвоночника? А что насчет челюстных мышц? Можете ли вы проследить активность мышц вплоть до стоп?
Если вам кажется, что в каком-то месте мышцы неактивны, можете ли вы точно указать, в каком именно? Не пытаетесь ли вы сдерживать свои мышцы? Можете ли вы расслабить их до такой степени, чтобы движение ощущалось во всем теле?
Мышца представляет собой сложный орган, состоящий из мышечной, нервной и соединительной ткани (в частности, кровеносных сосудов) (см. рис. 4.1). Мышечная ткань, сокращаясь, обладает способностью производить движения. Соединительная ткань передает эти движения другим частям тела, к которым прикреплена мышца, — костям, органам или коже. Нервы дают мышце команду активизироваться, указывая при этом продолжительность и силу сокращения, а капилляры снабжают ее необходимыми питательными веществами.
Выделяют три типа мышечной ткани: скелетная, сердечная и гладкая.
Скелетные мышцы, как правило, соединены с костями и производят движения в суставах. В этом типе ткани перемежаются светлые и темные волокна, придающие им полосатую окраску. Управление мышцами осуществляет соматическая нервная система, которая может подавать команды как повинуясь сознанию, так и непроизвольно. Сердечная ткань имеет схожую со скелетной тканью полосатую структуру, но ее действиями управляет вегетативная нервная система и гормоны эндокринной системы. Гладкая ткань образует стенки кровеносных сосудов, дыхательных путей и внутренних органов. С сердечной мышцей их роднит то, что ими также управляют эндокринная система и вегетативная нервная система.
Рассматривая мышечную ткань скелетных мышц невооруженным глазом, можно увидеть отдельные пучки, состоящие из волокон, которые и являются фактически мышечными клетками, образованными волоконцами миофибрилл (см. рис. 4.2). Каждая миофибрилла, каждая мышечная клетка и каждый пучок волокон окружены слоем соединительной ткани. Ближе к окончанию мышцы все эти слои объединяются и образуют сухожилие, с помощью которого мышца прикрепляется к костям (см. рис. 4.3).
Миофибриллы представляют собой сочетание толстых и тонких белковых нитей, расположенных параллельно друг другу. Именно они и обладают способностью к сокращению.
При сокращении мышечной клетки в молекулах постоянно образуются и разрушаются связи между толстыми и тонкими нитями волокон. Подобно храповому механизму, они шаг за шагом подтягивают одну миофибриллу к другой. При сокращении достаточного количества миофибрилл вся мышца стремится укоротиться.
Произойдет ли укорочение мышцы в действительности, зависит от внешних факторов, в частности от наличия и величины сопротивления. Если сокращается лишь небольшое количество волокон, они могут попросту не суметь преодолеть силу тяжести той части тела, к которой прикреплена мышца, например руки или головы. Наш собственный вес — результат гравитации — является главным источником сопротивления. Нам приходится иметь дело с этой силой каждый раз, когда мы поднимаем руку, встаем, поворачиваемся или делаем вдох. Дополнительное сопротивление может оказывать вес груза, который необходимо переместить, сокращение мышц-антагонистов или даже эмоциональное состояние (стресс, раздражение, печаль увеличивают сопротивление мышечным усилиям, в то время как радость, спокойствие, чувство облегчения уменьшают его).
Мышцы не сокращаются по принципу «всё или ничего». Далеко не все мышечные волокна участвуют в этом процессе. Мышца производит лишь то усилие, которое определяется путем диалога между ней и нервной системой. В результате даже при активизации волокон реального сокращения может не происходить. Более того, активная мышца может даже удлиняться если сила противодействия превосходит ее собственные усилия.
Мышечные действия могут носить концентрический, эксцентрическим или изометрический характер (см. рис. 4.4). Этими терминами описывается соотношение между усилием мышцы и величиной сопротивления.
Мышечные волокна сокращаются, производя достаточное усилие, чтобы преодолеть сопротивление. В результате мышца укорачивается.
Мышечные волокна сокращаются, но их усилий недостаточно для того, чтобы преодолеть сопротивление. В результате мышца удлиняется. Этот процесс не следует путать с удлинением мышцы в состоянии расслабления.
Мышечные волокна сокращаются и производят усилие, в точности уравновешивающее силу сопротивления. Внешне складывается впечатление, что мышца неподвижна: она не удлиняется и не укорачивается. Существует определенная разница между ситуациями, когда вы просто хотите компенсировать какое-то внешнее воздействие и когда хотите преодолеть сопротивление, но вам не хватает для этого сил. То есть изометрическое действие может осуществляться как при концентрическом, так и при эксцентрическом сокращении мышцы.
Если мышца расслаблена, значит, сокращения ее волокон не происходит ни под действием внешних факторов, ни по собственной воле. Но и в состоянии покоя (даже во сне) в мышце всегда присутствует некоторый уровень активности, чтобы при изменении ситуации она могла в любой момент включиться в работу. Например, постуральные мышцы (отвечающие за поддержание положения тела) автоматически реагируют на малейшие отклонения от состояния равновесия, когда мы сидим, стоим или ходим.
В мире спорта и фитнеса часто употребляются такие понятия, как «удлинение» мышцы и ее «растяжка». Важно понимать, что мышца может удлиняться в активном состоянии (эксцентрическое действие), в состоянии расслабления и в момент перехода от активного состояния к пассивному или наоборот.
В любой из этих ситуаций мышечные волокна удлиняются под действием внешних факторов (например, силы тяжести или противодействия другой мышце). Однако удлинение мышцы далеко не всегда означает ее одновременное расслабление.
Не следует путать удлинение мышцы с ее растяжкой. Конечно, в обоих случаях длина мышцы становится больше, но при растяжке в ней должны ощущаться напряжение и даже некоторый дискомфорт. Удлинение мышц может происходить и без растяжки. Этим мы занимаемся буквально на каждом шагу. Все наши повседневные действия состоят из попеременного удлинения и сокращения мышц, и мы при этом не испытываем никакого ощущения растяжки.
Кроме того, такая классификация как бы подразумевает, что мышца развивается и растет по направлению от начала к окончанию. Однако, наблюдая развитие эмбриона, мы зачастую видим, что мышцы зарождаются где-то в другой части тела, а потом перемещаются и встраиваются на предназначенное для них место, так что этот процесс не всегда бывает линейным.
Мышцы никогда не работают изолированно. Мышечная система представляет собой переплетенную сеть, в которой одна часть компенсирует, усиливает или видоизменяет усилия другой посредством соединительных тканей.
Взаимодействие мышц осуществляется разными способами. Можно, например, проанализировать, как они уравновешивают действие друг друга применительно к какому-то одному суставу, как сочетаются между собой действия различных слоев мышц или как работает кинетическая цепь мышц, соединяющая конечности с туловищем.
Агонисты и антагонисты Править
Наиболее распространенной классификацией мышц является их деление на агонисты и антагонисты. В данном случае речь идет, как правило, о паре мышц, управляющих движениями одного и того же сустава.
Деление мышц на агонисты и антагонисты весьма условно, так как эти роли не являются постоянными и меняются при изменении характера движения в суставе. Вопрос о том, является мышца агонистом или антагонистом, зависит от того, какое именно действие совершается в суставе и откуда исходит сопротивление ему (см. рис. 4.5).
Мышцы, оказывающие помощь агонистам и антагонистам, называются синергистами. Помощь может выражаться, в частности, в том, что они сводят к минимуму избыточные действия или стабилизируют какую-то часть тела, чтобы создать прочную опору для движений. В последнем случае синергисты носят название фиксаторов. Кроме того, синергистами иногда называют группу мышц, которые совместно совершают какое-то действие. Работа синергистов имеет большое значение для сбалансированности суставов.
Деление мышц на агонисты и антагонисты полезно в том случае, когда мы имеем дело с изолированным движением, совершаемым в конкретном суставе. Там же, где в движении участвует несколько суставов, работу мышц приходится анализировать исходя из других критериев.
Мышцы, управляющие движениями одного или нескольких суставов Править
Группы мышц могут располагаться в несколько слоев. В конечностях самым глубоким слоем считается тот, который расположен ближе к кости, а самым поверхностным — находящийся дальше всех от нее. Что же касается туловища, то некоторые самые глубокие мышцы расположены даже глубже костей (например, ребер или лопаток). Поверхностными считаются те, которые расположены ближе к стенкам полостей тела.
Иногда даже в самых простых ситуациях мышца, в начале движения выступавшая в роли антагониста, к его окончанию превращается в агониста. Рассмотрим это на простом примере. Вытяните руку в сторону параллельно полу, а затем начинайте сгибать ее в локте, приводя кисть к плечу. В первой части движения, пока предплечье не достигло вертикального положения, трицепс является антагонистом по отношению к бицепсу. А уже во второй части трицепс начинает выполнять роль агониста, совершая эксцентрическую работу.
Мышцы на своем протяжении могут пересекать различное количество суставов. Соответственно, одни мышцы управляют движениями только в одном суставе, другие — в двух, а некоторые (например, мышцы ладони или стопы) — в 8-9 суставах. Мышцы спины могут пересекать 12-15 суставов позвоночника. Диафрагма оказывает влияние более чем на 100 суставов. Работой некоторых из них она управляет непосредственно, а других — посредством фасций и костных связей.
За редкими исключениями, чем глубже расположен мышечный слой, тем короче составляющие его мышцы. В качестве исключений можно назвать короткие разгибатели пальцев кисти и стопы, которые расположены ближе к поверхности, чем соответствующие длинные разгибатели, а также малую поясничную мышцу, которая расположена над большой поясничной мышцей. Большая поясничная мышца, как и диафрагма, принадлежит к числу самых глубоких мышц тела, но при этом пересекает множество суставов. Короткие глубокие мышцы, охватывающие только один сустав, называются моноартикулярными. Они выполняют, как правило, какую-то одну определенную функцию и играют важную роль в стабилизации сустава и защите его от повреждений.
Более длинные и сильные мышцы расположены ближе к поверхности. Они могут охватывать уже несколько суставов. В таком случае мышцы оказывают непосредственное воздействие на каждый из этих суставов, а также опосредованно влияют на все остальные суставы тела. Такие мышцы называются полиартикулярными. Их задача заключается в том, чтобы объединить действия сразу нескольких суставов конечности или обеспечить согласованные движения конечности и туловища. Они справляются с большими нагрузками и, если говорить о диафрагме, координируют сложные изменения формы полостей тела.
Вокруг всех суставов располагаются как моноартикулярные, так и полиартикулярные мышцы. Таким образом, каждый сустав имеет возможность совершать свойственные ему специфические движения и одновременно участвовать в движениях соседних суставов и всего тела в целом.
Если мы не будем учитывать это обстоятельство, то никогда не откроем в себе все доступные нам возможности. Используя только крупные поверхностные мышцы, мы вынуждены прилагать слишком большие усилия. Если же мы чрезмерно сосредоточимся на мелких моноартикулярных мышцах, от нас ускользнет общая картина движения. Следовательно, для выполнения эффективных движений важны все мышцы.
Кинетическая цепь мышц Править
Анализируя мышцы, окружающие какой-то конкретный сустав, мы не должны забывать о том, что все мышцы — и поверхностные, и глубокие — взаимодействуют друг с другом, образуя кинетическую цепь. Их надо рассматривать не по отдельности, а в комплексе, вместе с соединительными тканями, объединяющими их в единое динамическое целое.
Любая мышца, активизируясь, оказывает влияние на весь организм с помощью соединительных тканей. Где бы ни произошло движение, оно распространяется по кинетической цепи мышц, следуя по сенсорно-моторным путям нервной системы, которая определяет последовательность активизации мышц.
Для решения какой-то задачи, для совершения эффективного движения никогда не используется одна-единственная мышца. Всегда задействуется несколько мышц — но не больше, чем требуется для выполнения намеченного действия.
Понимание принципов, по которым мышцы взаимодействуют с костями и нервами, поможет избавиться от чрезмерно упрощенного взгляда на мышечную систему, который существенно ограничивает нас в выборе действий.
Кости поддерживают вес тела, а мышцы приводят в движение кости.Одно дело, когда мышцы приводят кости в положение, в котором они могут оптимально выдерживать силу тяжести, и совсем другое — когда мышцам самим приходится брать на себя эту работу.
Когда мышцы берут на себя функцию поддержания веса тела, они подвергаются повышенным нагрузкам и, как следствие, теряют эластичность и закрепощаются. Если же эта задача решается при помощи костей, мышцы постоянно находятся в движении, внося мелкие коррективы в положение тела и обеспечивая его динамическое равновесие.
Эффективнее всего мышцы работают тогда, когда они способны регулировать свой тонус. Понятие тонуса проще всего объяснить как готовность мышцы к реакции. Если тонус высок, достаточно даже небольшого раздражения, чтобы вызвать в ней ответную реакцию. При слабом тонусе требуется достаточно сильное воздействие, чтобы мышца на него отреагировала.
Существует огромная разница между ситуациями, когда сила тяжести беспрепятственно проходит через кинетическую цепь костей и когда она пассивно «застревает» в суставах. В последнем случае связки, окружающие сустав, вынуждены компенсировать эту силу, подвергаясь большим нагрузкам.
Тонус достаточно тесно связан с чувствительностью, но это не одно и то же. Ткань может быть весьма чувствительной, но иметь низкий тонус. Она моментально фиксирует даже слабый раздражитель, но не реагирует на него, пока уровень раздражения не повысится до достаточной степени. Точно так же ткань может иметь высокий тонус, но слабую чувствительность. Она готова быстро реагировать, но не замечает раздражителей.
Все ткани тела должны быть способны менять свой тонус в зависимости от условий внутренней и внешней среды. Важен не абсолютный показатель тонуса, а способность ткани адаптироваться к окружающим условиям.
Если тонус мышцы низок, она вступает в действие с опозданием, которое должно компенсироваться другими мышцами. Это нарушает сбалансированность суставов, создает чрезмерную нагрузку на связки и может привести к повреждениям связок и мышц.
Вместе с тем при слишком высоком тонусе мышечная ткань потребляет значительно больше энергии, чем требуется. Результатом опять-таки становится разбалансированность суставов, ведущая к травмам.
Поскольку в мышцах имеется большое количество нервных окончаний, их тонус может регулироваться в широком диапазоне. Цель такой регулировки состоит в том, чтобы обеспечивать эффективную работу мышц, создавая в них лишь такое усилие, которого достаточно для выполнения намеченного действия.
Тонус мышц меняется в зависимости от силы сопротивления. В мышечной ткани расположены проприоцепторы нервной системы, которые носят название «мышечное веретено». Одна из их задач заключается в фиксации процессов, которые происходят в мышце, когда она сталкивается с сопротивлением. Эта информация используется для изменения тонуса мышц, позволяя адаптировать его к величине сопротивления.
Тонус мышц формируется в результате постоянно растущего сопротивления. Именно сопротивление (обычно сила тяжести) чаще всего является основным источником информации, поступающей по каналам обратной связи от проприоцепторов. Если мышца имеет возможность испытывать различную степень сопротивления, она учится регулировать свой тонус.
Когда сопротивление отсутствует, то нервные окончания в мышцах не получают информации, в связи с чем способность мышц к изменениям то-нуса не развивается.
Нервная система—не единственный путь, по которому поступает информация о состоянии тела. Клетки могут общаться друг с другом напрямую через окружающую их жидкость посредством юкстакринного, паракринного и эндокринного механизмов гормонального взаимодействия.
Мышцы могут только тянуть, но не толкать. При концентрическом сокращении усилие мышц превышает силу сопротивления, при эксцентрическом — уступает ей, а при изометрическом — в точности уравновешивает ее.
В каждой из описанных ситуаций волокна миофибрилл сокращаются, создавая тяговое усилие. Необходимо подчеркнуть, что мышечное действие создается только в направлении сокращения мышцы — и ни в каком другом. Если мышца активно работает и при этом растягивается, это означает лишь то, что ей не хватает силы для преодоления сопротивления.
Но как же в таком случае выполняются толкательные движения? В любом суставе присутствуют пары мышц, отвечающих за его разнонаправленные движения, независимо от того, о чем идет речь — о сгибании, разгибании или вращении. Когда одна мышца из этой пары сокращается, другая удлиняется. Удлинение может происходить в состоянии расслабления или эксцентрического действия.
Эластичность и сила мышц зависят от взаимодействия нервной и мышечной систем. Эластичность мышц — это их способность к растяжению, а сила определяется способностью к интенсивному и быстрому сокращению. Оба этих качества находятся в прямой зависимости как от состояния мышечных волокон и соединительных тканей, так и от деятельности нервной системы.
Эластичность мышцы не определяется ее фактической длиной или тонусом; она в большей степени зависит от находящихся в ней проприоцепторов нервных окончаний. Основываясь на предыдущем опыте, они снабжают нервную систему данными о том, какая степень растяжения является допустимой, безопасной и функциональной.
В свою очередь, сила мышцы больше зависит от ее физических свойств, в частности от количества мышечных волокон. Но мышечная сила — это еще и продукт взаимодействия с нервной системой, которая активизирует волокна и координирует работу кинетической цепи. Если нервная система работает неэффективно, функциональная сила уменьшается, так как мышцам приходится дополнительно преодолевать сопротивление других находящихся поблизости мышц.
Повышение эластичности и силы может осуществляться за счет «перенастройки» нервной системы. Для этого надо много тренироваться, уделять внимание растяжке мышц, сознательно и вдумчиво относиться к тренировкам.
Суставы и кости со всех сторон окружены мышцами, образующими сложное переплетение слоев. В эмбриологическом плане формирование мышц происходит по пути движения жидкостей в теле плода из туловища в конечности. Это движение носит сложный нелинейный характер, что отражается и на строении мышечной системы.
Совершенно очевидно, что такая трехмерная конструкция мышц сугубо индивидуальна и у каждого человека складывается уникальная модель динамического удлинения и сокращения мышц при выполнении самых обычных повседневных действий, будь то ходьба, разговор, откупоривание бутылки или чистка зубов. То, что является оптимальной схемой движений для одного человека, совсем необязательно будет таковой для другого.
Руководствуясь при выборе модели движения традиционными представлениями, мы можем скатиться к ложным обобщениям касательно роли и предназначения мышц.
К каким выводам мы можем, например, прийти, если предположим, будто в каждой схожей ситуации все люди должны совершенно одинаково использовать свои мышцы? Что существует единственно правильный способ совершения того или иного движения? Что этот способ одинаково годится для всех? Что если что-то не получается, значит, нужно просто больше стараться?
Приняв за основу неверную посылку, будто можно дать полный и окончательный анализ любого движения или последовательности движений, мы сами создаем себе препятствия и ограничиваем выбор. Если же мы будем непредвзято относиться к каждой возникающей возможности действий, то откроем для себя огромный выбор вариантов и способов выполнения любого, даже самого простого движения.