Функциональная характеристика мышц

Мышца прикрепляется, как правило, к различным костям и при сокращении действует на кости, как на длинные или короткие костные рычаги, изменяя их положение, по отношению друг к другу (сгибание-разгибание, вращение) или удерживая их в определенном неподвижном положении. Большинство мышц прикрепляется к соседним костям и действует на образованный ими сустав. Такие мышцы называют односуставными. Мышцы, перекидывающиеся не через один, а через два и несколько суставов называют двусуставнымиили многосуставными.

Удержание костей происходит при более или менее постоянном напряжении мышц. При напряжении мышца может укорачиваться на 1/3 – 1/2 длины своей мышечной части. Такое сокращение называется – изотоническим. При статической работе мышцы напрягаются, но длина их не изменяется, тело или его части удерживаются в определенном неподвижном положении. Такое сокращение называется – изометрическим.

В каждом движении обычно участвует несколько мышц. Мышцы, действующие в одном направлении, называют синергистами, действующие в разных направлениях – антагонистами. Антагонистическое действие мышц – важное приспособление в работе двигательного аппарата. При каждом движении сокращаются (напрягаются) не только мышцы, совершающие его, но и их антагонисты, противодействующие тяге и тем самым, придающие движению точность и плавность.

Местом начала мышцы, или неподвижной точкой, принято считать проксимально расположенное костное звено, а местом прикрепления, или подвижной точкой, – дистальное звено. Когда речь идет о понятиях «место начала» и «место прикрепления» мышцы или же говорят о «неподвижной» или «подвижной» точках мышцы, то это следует понимать условно. Такая условность связана с представлением о наиболее часто наблюдаемых движениях, вызываемых сокращением данной мышцы. Например, плечевая мышца, проходящая спереди от локтевого сустава, обычно описывается как сгибатель предплечья. Местом ее начала, или неподвижной точкой, принято считать плечевую кость, а местом прикрепления, или подвижной точкой, – локтевую кость. Действительно, в огромном большинстве случаев эта мышца работает как сгибатель предплечья. Но если предплечье и кисть фиксированы (например, при подтягивании на перекладине), то работа двуглавой мышцы плеча вызывает сгибание не предплечья, а плеча. Т.о. фиксированная точка, или место начала мышцы, и подвижная точка, или место ее прикрепления, в данном случае взаимно меняются своими местами. В большинстве случаев то звено, которое находится дальше от тела, т. е. звено дистальное, более подвижно, чем проксимальное, расположенное ближе к телу.

Величина работы или подъемная сила мышцы, определяется произведением массы поднимаемого груза на высоту подъема, при максимальном сокращении мышцы. Подъемная сила мышцы зависит от количества и толщины её мышечных волокон. У человека мышечная сила составляет 5 – 10 кг на 1 см² физиологического поперечника мышцы. Для морфофункциональной характеристики мышц существует понятие их анатомического и физиологического поперечников. Физиологическим поперечником мышцы называют суммарную площадь поперечного сечения всех мышечных волокон, входящих в состав мышцы. Анатомическим поперечником мышцы является величина (площадей) поперечного её сечения (перпендикулярного направлению мышечных пучков) в наиболее широком месте.

Поскольку сила сокращающейся мышцы зависит от величины поперечного сечения мышечных волокон, то физиологический поперечник мышцы характеризует ее силу. Анатомический поперечник характеризует величину мышцы, ее толщину.

У мышц веретенообразной и лентовидной формы с параллельным расположением мышечных волокон анатомический и физиологический поперечники совпадают. При косой ориентации большого числа коротких мышечных пучков (перистые мышцы), физиологический поперечник будет больше анатомического.

По характеру работы поперечнополосатые мышцы можно разделить на две группы: сильные и ловкие.

Сильные мышцы (например, ягодичная, трехглавая мышца голени) производят главным образом статическую работу. Во время работы они проявляют большую силу при незначительном изменении своей длины. Скорость и размах движения при их сокращениях невелики. Работой этих мышц, противодействующих силе тяжести, тело удерживается в вертикальном положении, сохраняется та или иная поза. В подобной статической работе мышц проявляется опорная функция мускулатуры. Такие мышцы характеризуются косым направлением коротких мышечных волокон (перистые мышцы), большим физиологическим и анатомическим поперечником.

Ловкие мышцы (например, двуглавая мышца плеча) совершают преимущественно динамическую работу. Они характеризуются длинными, обычно параллельно расположенными волокнами, малым физиологическим и анатомическим поперечником. Эти мышцы слабее перистых мышц, однако, укорачиваясь при сокращении на большую длину, они производят движения (перемещения костных рычагов) быстро и на большое расстояние.

Вращающая сила мышцы зависит не только от её поперечников или подъемной силы, но и от угла прикрепления мышцы к кости. Чем больше угол, под которым мышца прикрепляется к кости, тем большее действие она может оказать на эту кость.Проявление силы мышцы зависит от ряда факторов: анатомических, механических, физиологических и психических.

Направление тяги мышцы (сила мышечной тяги), приводящей в движение ту или иную часть тела_, определяется ее равнодействующей, которая у длинных, широких и веерообразных мышц проходит по линии, соединяющей середину места начала мышцы с серединой места ее прикрепления. В зависимости от направления мышечных пучков равнодействующую мышцы можно разложить на составляющие по правилу параллелограмма. Если силы тяги отдельных пучков в мышце имеют параллельное направление, то величина силы тяги всей мышцы будет равна сумме сил тяги ее пучков, (равнодействующая определяется по правилу сложения параллельных сил, направленных в одну сторону). Если же тяга отдельных пучков мышцы выполняется под разными углами, равнодействующая сила определяется по правилу параллелограмма сил.

Элементы биомеханики мышц

Поскольку действие силы мышцы передаётся на кости, то последние можно рассматривать как рычаги. Каждый рычаг имеет 4 компонента: твердое тело (кость), точку опоры (сустав) и две силы, приложенные к твёрдому телу: сила действия мышцы (сила тяги) и сила сопротивления (сила тяжести, масса органа, сила снаряда и др.).

Работа мышц подчиняется законам рычага. В аппарате движения имеются три рода рычагов.

1. Рычаг первого рода называют рычагом равновесия. В этом рычаге точка опоры располагается между точкой приложения силы и точкой сопротивления, причем обе силы действуют в одном направлении. Примером является удерживание головы в равновесном состоянии в атланто-затылочном суставе.

2. Рычаг второго рода является «рычагом силы». Точка сопротивления находится между точкой опоры и точкой приложения силы. Примером такого рычага может служить стопа при подъеме на полупальцы.

3. Рычаг третьего рода, или «рычаг скорости», имеет наибольшее распространение при движениях. Точка приложения мышечной тяги располагается вблизи точки опоры и имеет значительно меньшее плечо, чем противодействующая ей сила сопротивления. Примером такого рычага является действие сгибателей предплечья при поднимании или удерживании в кисти какой-либо тяжести. Плечо равнодействующей мышц равно в этом случае 2 см, а плечо удерживаемой кистью тяжести равно 20 см. Поэтому при обычной подъемной силе сгибателей предплечья, равной 160 кг, нетренированный человек может удержать при согнутом предплечье примерно 16 кг.