Строение и классификация скелетных мышц

Скелетная мышца - это орган, образованный поперечно-полосатой мышечной тканью и содержащий, кроме того, соединительную ткань,

нервы (двигательные, чувствительные и вегетативные) и сосуды (кровенос­ные и лимфатические). Каждая поперечнополосатая мышца (исключение -мимические мышцы) заключена в соединительно-тканный футляр (фасцию), имеющую гладкую поверхность, поэтому она движется относительно сосед­них мышц с минимальным трением. Прослойки рыхлой соединительной тка­ни находятся и внутри мышцы, разделяя мышечные волокна на отдельные группы (пучки). Более того, каждое мышечное волокно покрыто тонким сло­ем соединительной ткани. Кровеносные сосуды и нервы подходят к мышеч­ным волокнам в составе этих соединительно-тканных оболочек. Плотность капилляров на единицу площади мышцы зависит от ее функционального со­стояния. На концах мышца переходит в сухожилие (из плотной волокнистой соединительной ткани), обладающее большой прочностью, но не способное сокращаться (рис. 68). Например, пяточное (ахиллово) сухожилие выдержи­вает нагрузку до 300 кг. Сухожильные концы отличаются по форме (длин­ные, короткие, широкие, веерообразные), по мышц прикреплены чаще всего к разным костям (рис. 69). Скелетные мышцы отношению к суставам (действующие на один сустав, двухсуставные, многосуставные), по располо­жению в теле человека (поверхностные, глубокие), по направлению мы­шечных волокон (круговые или кольцевые = сфинктеры, лентовидные, вере-теновидные, перистые). По своем}' функциональному значению мышцы могут быть подразделены на группы:

Мышцы

по действию на суставы сгибатели у / \ \ пронаторы разгибатели 1

По выполняемой деятельности

дыхательные | мимические жевательные

отводящие

I супинаторы приводящие

При осуществлении любого двигательного акта происходит сокращение целой группы мышц. Мышцы, движения которых сочетаются, например, при сгибании, называются синергистами или содружественными, а мышцы, участвующие в противоположных действиях - антагонистами. Мышцы ан­тагонисты не препятствуют деятельности мышц - синергистов: при сокраще­нии сгибателей одновременно расслабляются разгибатели, что обеспечивает согласованность движений. Мышцы, сокращение которых вызывает движе­ние конечности от тела, называют отводящими, а их антагонистов, прибли­жающих конечность к телу, - приводящими. Мышцы-вращатели при сво­ем сокращении вращают ту или иную часть тела (голову, плечо, предплечье и т.д.) к центру (лронаторы) или от центра (супинаторы).

Свойства скелетных мышц

, Сократимость - основное свойство мышц. Она характеризуется спо­собностью мышцы укорачиваться или развивать мышечное напряжение.

Эта способность мышцы связана с особенностями ее строения и функцио­нальными свойствами.

В скелетным мышцах выделяют два типа мышечных волокон: медленные (тонические) и быстрые (фазические). В некоторых мышцах на­ходятся только быстрые или только медленные волокна, в других - и те и другие одновременно. Благодаря двум типам волокон организм может под­держивать позу и осуществлять движения.

Особенности тонических мышц следующие: в них много митохонд-Рий, а источником энергии является кислородные (аэробные) процессы. В от-^вет на раздражение происходит медленное постепенное сокращение и да-^лее медленное расслабление, в 1 00 раз более медленное, чем у быстрых во­локон. Тонические мышцы могут длительно сокращаться, что обеспечивает Держание позы. Располагаются тонические волокна в глубоких слоях ' ^ЫШц конечностей и туловища.

хо ®^азические волокна характеризуются меньшим количеством мито-jjjj •^чР^ий, поэтому основным источником энергии являются анаэробные (бес-_СОк/^>ОДные) процессы. Эти волокна отвечают на раздражение быстрым

Щен но в них довольно быстро развивается утомление, а также

 

 

кислородная задолженность. Фазические мышцы важны для обеспечения бы­стрых движений. Они располагаются ближе к поверхности тела.

Деятельность мышц регулируется центральной нервной системой (ЦНС). Нервные импульсы, возникающие в различных отделах ЦНС в конеч­ном итоге попадают на двигательный нейрон передних рогов спинного мозга (мотонейрон). Причем один двигательный нейрон, как правило, иннерви-рует несколько мышечных волокон. Было выяснено, что в скелетных мышцах имеется около 250 млн. мышечных волокон, тогда как число мото­нейронов в спинном мозге - 420 тыс. Мышцы разных отделов тела иннер-вируются разным числом нервных клеток. Так, в мышцах глазного яблока один мотонейрон иннервирует 3-6 мышечных волокон, тогда как в мышцах ног их число достигает 650. Таким образом, в зависимости от тонкости двига­тельных актов и их биологической значимости количество нейронов, иннер-вируюших мышцы, бывает различным. Группа мышечных волокон, иннер-вируемых одним мотонейроном, получила название моторной единицы. Благодаря большому количеству моторных единиц можно объяснить плав­ность движений. Если бы нервные импульсы, подходящие к мышце, приво­дили бы к одновременному возбуждению всех мышечных волокон, то движе­ния носили бы марионеточный, кукольный характер. Но этого не происходит, так как от различных двигательных нейронов импульсы к мышце подходят не одновременно, а несколько асинхронно. Это и способствует постепенному (градуальному) нарастанию сокращений и плавности движений нашего те­ла.

Движения человека, в основе которых лежат сокращения мышц, име­ют рефлекторную природу. Сократительные механизмы мышечных волокон срабатывают под влиянием нервных импульсов, идущих от нервных центров. Деятельность последних, в свою очередь, определяется раздражениями, при­ходящими из окружающей среды благодаря деятельности органов чувств. Кроме того, в процессе самого движения мозг на основе обратных связей (че­рез систему рецепторов, расположенных в самой мышце, ее сухожилиях, или в связках и суставах) постоянно получает сигналы о ходе его осуществления. Так образуется рефлекторное кольцо, представляющее собой непрерывный поток нервных импульсов, идущих от периферических рецепторов (проприо-рецепторов) в мозг, от него - в исполнительные органы (мышцы), сокращения которых регистрируются периферическими рецепторами, а оттуда^снова по­ток нервных импульсов устремляется к нервным центрам.

Любой двигательный акт, будь то ходьба, бег, тонкие движения паль­цев рук при письме или игре на фортепиано и т.д., связан с тонким и точ-; ным согласованием последовательности сокращений различных мы­шечных групп, их силы, и продолжительности. В регуляции любого дви- ] жения принимают участие многие отделы ЦНС. В коре головного мозга в области передней центральной извилины находится зона двигательного ана­лизатора. Кора осуществляет условно-рефлекторную регуляцию движений, i

_т е. тех движений, которые выработались у человека в процессе индивиду­ального опыта. Обучение новым формам движений возможно только при со­хранности коры. Роль промежуточного мозга, его подкорковых ядер заклю­чается в том, что они регулируют движения, ставшие в результате Многочис­ленных повторений автоматическими. Мозжечок принимает участие в регу­ляции безусловнорефлекторных движений. Между корой, мозжечком и подкорковыми ядрами существуют двусторонние связи. На уровне про­межуточного, среднего, продолговатого и спинного мозга осуществляется рефлекторная регуляция тонуса мышц.

^;) Возбудимость и лабильность мышц. В ответ на раздражение в мышце развивается процесс возбуждения. Эта способность, как было отмечено выше, называется возбудимостью. Уровень возбудимости мышцы является одним из важнейших показателей, характеризующих функциональное состояние всего нервно-мышечного аппарата. Процесс возбуждения мышцы сопровож­дается изменением обмена веществ в мышечных волокнах, прежде всего пе­рераспределением ионов К+ и Na+ между внутриклеточным и внеклеточным пространствами.

Деятельность мышц в значительной степени характеризуется ее ла­бильностью - скоростью или длительностью протекания процесса возбужде­ния в возбудимой ткани. Мышечные волокна обладают значительно мень­шей лабильностью в сравнении с нервными волокнами, но большей, чем ла­бильность синапсов.

Уровни возбудимости и лабильности не являются постоянными и ме­няются при разных ситуациях. Так, небольшая физическая нагрузка (утренняя зарядка) повышает возбудимость и лабильность нервно-мышечного аппарата, а значительные физические и умственные нагрузки - понижают.

Тонус скелетных мышц. Даже в покое, вне работы, мышцы не полно­стью расслаблены, а находятся в состоянии некоторого устойчивого непроиз­вольного напряжения (тонуса). Это приводит к более быстрой реакции на раздражитель и более сильному сокращению. Внешним выражением тонуса является определенная степень упругости мышцы. Во время умственного и эмоционального напряжения тонус различных мышц может усиливаться, а во время глубокого сна он уменьшается.

Изотоническое и изометрическое сокращение мышц. Сокращение

мыщцы может сопровождаться ее укорочением, но напряжение при этом

остается постоянным. Такое сокращение называют изотоническим. Если

^1цЩа напрягается, но укорочения не происходит, то сокращение мышцы на-

1ваю_т изометрическим (например, при попытке поднять неподъемный

^. ). в естественных условиях мышечные сокращения всегда носят

скц^{ШаНИЫЙ ха}Р^акгеР ^и Движения человека сопровождаются как изотониче-

в_Ор^{W> так и} изометрическими сокращениями мышц. Поэтому можно го-

Ричес-^{Ь ЛИшь об} относительном преобладании изотонического и изомет-

^ОГо Режима мышечной деятельности.,

 

В экспериментальных условиях для мышечного сокращения доста­точно одного нервного импульса. Такое сокращение мышцы называют одиночным, оно протекает очень быстро, за несколько десятков миллисе- j кунд. В естественных условиях в организме к мышце посылается всегда серия импульсов. В результате она не успевает полностью расслабиться ] после возбуждения, вызванного предыдущим импульсом, как новый импульс 1 вновь вызывает ее сокращение и т.д. Иначе говоря, одиночные сокращения 1 суммируются в одно более продолжительное сокращение, которое назы- 1 вают тетаническим сокращением, или тетанусом. Амплитуда его может I быть в несколько раз больше величины максимального одиночного сокраще- I ния. Именно тетанус обеспечивает длительность и плавность мышеч- 1 ных сокращений, которые реализуются в естественных условиях нашей физической деятельности.

Работа и сила мышц

Величина сокращения мышцы при определенной силе раздражения зависит как от ее строения, так и физиологического состояния мышечных волокон:

1. Длинные мышцы сокращаются на большую величину, чем корот­
кие.

2. Сила мышцы зависит от количества мышечных волокон в ней: чем
больше количество сокращающихся волокон, тем больше развивае­
мая мышцей сила сокращения. Поэтому мышцы с перистым
строением (содержащие большее количество мышечных волокон)
способны развивать большую силу, чем мышцы с продольно распо­
ложенными волокнами.

3. Умеренное растяжение мышцы увеличивает ее сокращение. Но, при сильном растяжении сокращение мышцы ослабляется. По­следнее связано с тем, что нити актина утрачивают связи с нитями миозина (не перекрываются) и сократительный аппарат волокна не способен развить активную силу.

Рабочая гипертрофия мышц и атрофия. При систематической работе мышцы увеличивается масса мышечной ткани. Это явление называется рабо-, чей гипертрофией мышечной ткани. В ее основе лежит-увеличение массы цитоплазмы, митохондрий и числа миофибрилл, что приводит к увеличению 1 диаметра мышечных волокон. В них ускоряются процессы биосинтеза нук- j леиновых кислот, белков, АТФ, гликогена. В результате сила и скорость со- J крашения мышц возрастают. При отсутствии нагрузок на мышечную систему, j в случаях длительного пребывания больного в постели, при переломах, воз- | никает противоположное состояние - атрофия (гипотрофия) мышц.