§ 31. Функції скелетних м’язів. Робота і втома м’язів

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ТЕРМІНИ: скелетні м’язи: скорочення, розслаблення, робота, сила, потужність, тонус, антагоністи, синергісти, втома.

Скорочення посмугованих м’язів — основна їх функція. Скорочення спричиняють нервові імпульси, що надходять руховими нервами з центральної нервової системи. Що інтенсивніше збудження рухових нервів, то сильніше скорочення. Якщо нерви уражені, м’яз стає нерухомим і атрофується.

Посмуговані м’язи ніколи не бувають у стані повного розслаблення, а завжди трохи скорочені, перебувають у тонусі (з грецьк. напруження).

Механізм м’язового скорочення (рис. 93). При збудженні м’язового волокна тонкі (актинові) скоротливі волоконця, що орієнтовані паралельно до осі м’яза, починають ковзати вздовж товстих (міозинових), не змінюючи довжини. Цей процес забезпечують іони Кальцію та енергія АТФ, яку виробляють мітохондрії при окисненні глюкози. Довжина м’яза зменшується.

Після скорочення обов’язково настає розслаблення м’яза. Скоротливі волоконця ковзають у зворотному напрямку й довжина м’яза збільшується.

Величина скорочення за такої сили подразнення залежить від анатомічної будови й фізіологічного стану м’яза. Довгі м’язи скорочуються на більшу величину, аніж короткі. Помірне розтягнення м’яза збільшує скорочувальну дію; при сильному перерозтягненні м’яза скорочення слабшає.

Робота скелетних м’язів відбувається за довільним (свідомим) принципом. При збудженні м’яза одночасно відбуваються два процеси — власне скорочення та напруження (рис. 94). Як правило, один із них переважає, що й зумовлює різні режими м’язової роботи. Перший — коли м’яз скорочується, довжина його волокон зменшується, а напруження незначне; другий — коли м’яз напружений, але скорочення незначне.

Силу скорочення вимірюють у кілограмах на квадратний сантиметр поперечного перерізу м’яза. Наприклад, для литкового м’яза вона становить 5,9 кг/см2, для біцепса плеча — 11,4 кг/см2.

Роботу м’язів вимірюють добутком маси піднятого вантажу на висоту. Вона дорівнюватиме нулю під час скорочення м’яза без навантаження або коли вантаж надто важкий. Найбільшу роботу м’яз виконує за середніх навантажень і середнього ритму скорочень.

Потужність роботи м’яза вираховують величиною роботи за одиницю часу. Максимальною вона буде за середніх навантажень. Роботу м’язів, завдяки якій пересувають вантаж за допомогою рухів кісток у суглобах, називають динамічною (з грецьк. сила). Коли м’язи напружуються, але не скорочуються, така робота називається статичною (з грецьк. нерухомий). Показник ефективності роботи м’язів — коефіцієнт корисної дії.

Рис. 93. Механізм м’язового скорочення: 1 — тонкі (актинові) скоротливі волоконця; 2 — товсті (міозинові) скоротливі волоконця

Рис. 94. Робота м’язів: а) робота згиначів (1) і розгиначів (2). Синіми стрілками позначене розслаблення, червоними — скорочення м’язів. Коли рухові центри головного мозку (3), мозочка (4) і спинного мозку (5) надсилають згиначам наказ скоротитися (зелений колір), одночасно розслаблюються розгиначі (сірий колір) і рука згинається в ліктьовому суглобі; б) схема прикладання зусиль: F1 — сила скорочення м’яза; F2 — сила тяжіння предмета

У скелетних м’язах він дорівнює 25-30 %; це та частина енергії, яка витрачається м’язом на скорочення. Решта 70-75 % енергії перетворюється на тепло. Тому під час інтенсивної фізичної роботи людині стає жарко.

Узгодженість діяльності різних груп м’язів. М’яз діє на кістки, з’єднані суглобом, подібно до важеля (рис. 94). Щоб виконувати різні точні й часто протилежно спрямовані рухи, скелетні м’язи розміщені так, що дії одного м’яза протиставлені діям іншого. Скорочуючись, м’яз спричиняє рух певної частини тіла, а коли починає працювати протидіючий їй м’яз, вона повертається у вихідне положення. Такі м’язи називають антагоністами (з грецьк. супротивник). Прикладом їх є згиначі, що згинають кінцівку в суглобі, і розгиначі, які випрямляють її. Якщо вони скорочуються одночасно, кінцівка випростовується. Наприклад, коли людина стоїть, згадані м’язи утримують тіло в урівноваженому вертикальному положенні.

Є в організмі людини й м’язи-синергісти (з грецьк. ті, що діють разом), які працюють в одному напрямку. Як правило, у складних рухах водночас беруть участь і антагоністи, і синергісти.

Втома м’язів настає при виконанні важкої роботи тим швидше, чим більшими будуть навантаження на м’яз і швидкість його скорочення. За статичних умов вона настає раніше, аніж за динамічних. При ритмічному режимі праці втома настає пізніше.

Причиною швидкої втоми буває нестача кисню в повітрі, нетренованість або хворобливий стан людини, різні зловживання, неправильний розпорядок дня, недоїдання. Це відбувається тому, що при м’язовому скороченні витрачається багато енергії, а для окиснення глюкози потрібний кисень. У нетренованих людей або таких, у кого хворе серце, кров не встигає постачати м’язи достатньою кількістю кисню, через що глюкоза розкладається не повністю, утворюється продукт її недоокиснення — молочна кислота, яка накопичується в м’язах, спричиняючи біль у них протягом кількох днів.

Засобом запобігання втомі є чергування праці та відпочинку, раціональне харчування та нормальний сон, уникання різних зловживань.

Іван Сєченов

Російський фізіолог, засновник фізіологічної школи Іван Сєченов (1829-1905) довів, що відновлення працездатності втомлених м’язів руки людини після тривалої роботи прискорюється, якщо в період відпочинку працюють інші м’язи, наприклад м’язи іншої руки або/і нижніх кінцівок. На відміну від звичайного стану спокою, І. Сєченов назвав такий відпочинок активним.

Порушення скелетних м’язів. Якщо м’язи з якихось причин не працюють (порушення іннервації, кровопостачання, тривала нерухомість тощо), вони атрофуються. М’язові волокна тоншають, частина з них перероджується на сполучну, зокрема жирову, тканину. М’яз зменшується за розміром, його функція значно порушується, що веде до дистрофії м’язів. М’язи стають «неслухняними», неспроможними виконувати потрібну людині роботу. Дистрофія м’язів настає внаслідок малорухливого способу життя, неповноцінного харчування, особливо нестачі білків. Іноді вона трапляється в спортсменів через неправильний режим тренувань (перетренування), а також тоді, коли вони раптово припиняють заняття спортом. Дистрофію м’язів спричиняють куріння та постійне алкогольне або наркотичне отруєння.

Думаємо, розуміємо, відповідаємо. 1. Визначте взаємозв’язок скорочення м’язів із нервовим збудженням. 2. Поясніть фізіологічний механізм збудження м’язового волокна. 3. Поясніть фізіологічний механізм скорочення та розслаблення м’яза. Проаналізуйте й обґрунтуйте взаємозв’язок між цими процесами. 4. Поясніть поняття «тонус», «робота», «сила скорочення» та «потужність м’яза». 5. Визначте, у чому полягає значення статичної та динамічної роботи м’язів. 6. Обґрунтуйте, як в організмі узгоджується діяльність різних груп м’язів. 7. Поясніть причини виникнення та фізіологічні механізми втоми м’язів. 8. Обґрунтуйте значення ритму й навантаження для роботи м’язів.

Домашнє завдання. Користуючись текстом параграфа, складіть пам’ятку запобігання розвиткові втоми м’язів.

Це треба знати. Важливу роль у виникненні втоми м’язів відіграє центральна нервова система. Доказом цього слугують досліди з гіпнозом (навіюванням), проведені на добровольцях. Так, перебуваючи в стані гіпнозу, досліджувана особа може тривалий час ритмічно й швидко піднімати важку гирю, якщо їй навіювати, що в руках у неї легенький кошик. Навпаки, за навіювання досліджуваній людині, що в її руці — важка гиря, замість легкого кошика, у неї швидко настає втома м’язів.

Лабораторне дослідження

ТЕМА. Розвиток втоми при статичному та динамічному навантаженнях. Вплив ритму й навантаження на розвиток втоми

МЕТА: навчитися вимірювати силу м’язів ручним динамометром; продемонструвати залежність між типом скорочення м’яза, ритмом його скорочення й розвитком втоми; оцінити роботу м’язів при різних навантаженнях.

ОБЛАДНАННЯ ТА МАТЕРІАЛИ: ручний динамометр, ручний еспандер або тенісний м’ячик, гирі різної ваги — від 50 г до 1 кг.

ХІД РОБОТИ

1. Візьміть динамометр розігнутою в лікті рукою. Якомога сильніше стисніть його (рука в лікті при цьому випростана). Цифра на нижній частині циферблата динамометра покаже силу м’язів у кілограмах.

2. Візьміть ручний еспандер (тенісний м’ячик) у руку та зробіть 20 стискань з частотою 1 раз за секунду (динамічне навантаження). Повторіть стискання динамометра.

3. Виміряйте силу на іншій руці. Стисніть еспандер (тенісний м’ячик) і утримайте його в такому стані 20 с (статичне навантаження). Повторіть стискання динамометра. Порівняйте результат із попереднім дослідом.

4. Покладіть руку на стіл, долонею догори. Приєднайте мотузкою до вказівного пальця вантаж і спустіть його зі столу (бажано через блок). Змінюючи вантаж, піднімайте його на максимальну висоту. Розрахуйте, яку роботу виконали м’язи пальця при різних навантаженнях.

5. Виберіть вантаж середньої ваги. З частотою 1 раз за секунду піднімайте його до повної втоми м’язів. Підрахуйте кількість підйомів.

6. Дайте м’язам відпочити 5 хв. Підраховуючи кількість підйомів, піднімайте той самий вантаж із максимальною частотою до повної втоми м’язів. Порівняйте результат із попереднім дослідом.

ВИСНОВОК

Зробіть висновки з проведених дослідів.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно