Схема строения моторной единицы

1) тело мотонейрона,

2) аксон,

3) коллатерали,

4) группа иннервируемых мышечных волокон.

 

В зависимости от функциональной специализации в состав двигательной единицы может входить различное количество мышечных волокон: от 15-20 в мышцах пальцев рук до 2000-2500 в икроножной мышце.

По морфо-функциональным особенностям МЕ делятся на три типа:

1) быстросокращающиеся и быстроутомляющиеся (FF),

2) быстросокращающиеся, относительно устойчивые к утомлению (FR),

3) медленносокращающиеся и медленноутомляющиеся (S).

Моторные единицы типа FF приспособлены для выполнения кратковременной, но мощной работы. Они характеризуются:

1) большим диаметром мышечных волокон,

2) слабым кровоснабжением,

3) преимущественно анаэробным типом обмена,

4) низкой возбудимостью.

Моторные единицы типа S позволяют длительное время выполнять работу умеренной мощности без утомления и характеризуются:

1) малым диаметром мышечных волокон,

2) хорошим кровоснабжением,

3) аэробным типом обмена,

4) высокой возбудимостью.

Моторные единицы типа FR по своим морфо-функциональным свойствам занимают промежуточное положение между FF и S. Они имеют сильные, быстросокращающиеся волокна различного диаметра, которые обладают способностью использовать для получения энергии как аэробные, так и анаэробные процессы.

Обычным видом естественного сокращения мышечных волокон моторной единицы является зубчатый тетанус или ОМС. Однако сокращение целой мышцы происходит плавно. Это обусловлено неодновременной асинхронной разрядной деятельностью различных моторных единиц, а значит неодновременностью сокращения мышечных волокон различных МЕ. Благодаря этому суммарное сокращение мышцы в целом имеет видимый плавный и слитный характер.

Имеется три основных нейрогенных механизма регуляции амплитуды и силы мышечного сокращения:

1) регуляция числа активных МЕ,

2) регуляция частоты импульсации мотонейронов,

3) регуляция синхронизацией активности различных МЕ во времени.

Ведущим и основным является механизм вовлечения в процесс возбуждения низкопороговых моторных единиц, который позволяет быстро и наиболее эффективно увеличить силу мышечного сокращения. При этом, чем больше МЕ мобилизуется в процесс возбуждения, тем больше сила сокращения.

Совпадение во времени импульсов мотонейронов отдельных МЕ называется синхронизацией. Чем большее количество МЕ работает синхронно, тем больше сила сокращения.

Плавная и точная регуляция обеспечивается изменением частоты разрядной деятельности каждой моторной единицы. Чем больше частота импульсации МЕ, тем больше сила сокращения.

Важнейшими показателями работоспособности мышц являются их сила и выносливость. Различают общую и удельную силу мышц.

Удельная сила характеризуется отношением общей силы мышцы к площади физиологического поперечного сечения - суммы поперечных сечений всех ее волокон.

Удельная сила мышцы рассчитывается по формуле: F_уд = F_общ : S, где F_общ – общая сила мышцы, S – площадь поперечного физиологического сечения мышцы.

Общая мышечная сила – это то максимальное механическое напряжение, которое может развить мышца. Она характеризуется максимальным грузом, который мышца способна еще поднять и переместить.

Обеспечивая взаимодействие организма с внешней средой, мышцы двигательного аппарата выполняют динамическую и статическую работу. Статическая работа характеризуется энергетическими затратами, на поддержание напряжения мышц. Динамическая работа (А) определяется произведением веса груза (Р) и расстояния, на которое он перемещен (h) – А = Р х h.

Согласно правилу нагрузок А.А. Ухтомского максимальная работа совершается при оптимальных нагрузках и ритмах сокращения. Оптимальный ритм сокращения равен 1/6 от максимального ритма. Оптимальный вес перемещаемого груза составляет 1/2 от общей силы мышц.

В процессе выполнения работы мышца утомляется.

Утомление - это временное понижение работоспособности, возникающее в результате совершения работы и исчезающее после отдыха.

Утомление характеризуется снижением скорости, амплитуды и частоты сокращения мышцы. При утомлении увеличивается латентный период и удлиняется фаза расслабления, снижается возбудимость мышцы.

Различают периферическое и центральное утомление.

Имеется три периферические теории утомления:

1) истощения (Шиффа),

2) засорения (Пфлюгера),

3) удушения (Ферворна).

Согласно теории истощения причина утомления мышцы заключается в расходовании при сокращении энергетических ресурсов. В соответствии с теорией засорения утомление наступает в результате накопления в мышце кислых продуктов метаболизма. Согласно теории удушения утомление возникает вследствие недостатка кислорода в работающей мышце.

Согласно центральной теории И.М. Сеченова, основной причиной снижения работоспособности в организме является утомление нервных центров. Центральное утомление играет защитную роль, предохраняя исполнительные органы от чрезмерной траты ресурсов и истощения.

Работоспособность восстанавливается после отдыха. Выделяют два вида отдыха - активный и пассивный. Пассивный отдых заключается в прекращении работы или уменьшении ее интенсивности. Активный отдых сводится к изменению вида деятельности.

 

И.М. Сеченовым показано, что утомленная правая рука быстрее отдыхает не при полном покое, а при работе другой рукой. Правильное чередование разных видов работ является важным принципом рациональной организации производственной деятельности.

Активный отдых имеет значение и в умственном труде. Переключение на физические упражнения или даже на другой вид умственной работы существенно повышает скорость восстановления работоспособности.

 

Механизм активного отдыха связан с реципрокным (сочетанным) торможением в нервных центрах. Возбуждение интенсивно работающего нервного центра вызывает торможение в соседних нервных центрах. Торможение обеспечивает более быстрое восстановление ресурсов утомленных нервных клеток.