5. Механіка м’язового скорочення.

На реалізацію м’язового скорочення впливають такі фактори:

• частота подразнення м’яза;

• величина зовнішнього навантаження;

• вихідна довжина м’яза.

Залежно від частоти подразнення розрізняють режими м’язового скорочення:

• режим поодиноких м’язових скорочень;

• режим зубчастого тетанусу;

• режими гладкого тетанусу.

В залежності від величини зовнішнього навантаження розрізняють такі форми м’язового скорочення:

• динамічна;

• статична.

Типи м’язового скорочення:

• концентричний;

• ексцентричний;

• ізометричний.

6. Електроміограма (ЕМГ). Скорочення м'язового волокна супроводжується появою потенціалу дії. При активації багатьох рухових одиниць з поверхні м'яза реєструють сумарну біоелектричну .активність рухових одиниць. Сумарна електрична активність рефлекторного скорочення при слабкому напруженні складається із нерегулярних коливань потенціалу малої амплітуди. Із збільшенням сили скорочення коливання стають ритмічними, .амплітуда їх збільшується. Основна частота електроміограми коливається в межах 20 ... 50 імпульсів за 1 секунду, на яку накладаються нерегулярні хвилі. Між сумарною амплітудою електроміограми (інтегрована ЕМГ) і силою скорочення м'яза в межах від слабких до субмаксимальних напружень існує пряма лінійна залежність.

7. Характеристичні криві м’язів («довжина-напруження», «сила-швидкість»).

Крива «довжина напруження». Напруження яке розвиває м’яз при подразненні залежить від його вихідної довжини. Найбільше напруження м’яз розвиває коли його вихідна довжина така сама як довжина спокою.

Крива “сила - швидкості”. Швидкість скорочення м’яза залежить від величини зовнішнього навантаження: чим більше навантаження тим менша сила скорочення.

8.Сила і робота м'язів.

При збудженні м'язові волокна скорочуються і в них розвивається напруження. Величина максимального напруження під час збудження характеризує силу м'яза. Сила м'яза залежить від ряду факторів: 1) сили скорочення окремих його волокон; 2) кількості волокон у м'язі; 3) початкової довжини м'яза; 4) характеру нервових впливів на м'яз. Результуюча силова дія м'язів на скелет зумовлюється процесами виникнення і регулювання тягнучих сил в самому м'язі, а також особливостями розташування м'язів на опорному апараті, геометричним прикріпленням їхніх сухожиль де кісток.

Встановлено, що одне м'язове волокно може розвинути напруження в 100 .. 200 мг. Товсті волокна розвивають більше напруження, ніж тонкі. Для порівняння сили м'язів визначають абсолютну силу їх. Абсолютна сила вимірюється в ньютонах на 1 см² фізіологічного поперечника м'яза. Фізіологічний поперечник – це площа поперечного розрізу .всіх волокон м'яза, проведеного перпендикулярно їх розташуванню. В перистих м'язах фізіологічний поперечник значно більший від анатомічного (площі м’яза по його найбільшому діаметру), тому вони сильніші, ніж м'язи з паралельним розміщенням волокон. Абсолютна сила м'язів людини характеризується такими величинами (в кілограмах на 1 см²): литковий м'яз – 5,9; згиначі плеча – 8,63; жувальні м'язи – 10,0; двоголовий м'яз плеча - 11,4; триголовий м'яз плеча - 16,8.

Регуляція напруження м'язів здійснюється в основному двома факторами: зміною числа активованих рухових одиниць і частотою нервових імпульсів. Чим більша кількість рухових одиниць збуджена, тим більше напруження розвиває м'яз. Підвищення частоти імпульсів від мотонейронів також збільшує силу скорочення м'язів.

Робота м'язів. Під час скорочення м'язи виконують певну роботу. Розрізняють внутрішню роботу, пов'язану з витратами енергії на процеси, які забезпечують саме скорочення м'яза (розтягання еластичних елементів, проведення збудження, ресинтез АТФ), і зовнішню роботу, під час якої енергія скорочення м'яза перетворюється на потенціальну або кінетичну енергію. Зовнішню роботу називають ще механічною роботою. Величина її (А) в найбільш простих випадках визначається добутком величини сили (Р) на відстань її дії (S), тобто А = РS. Наприклад, якщо важкоатлет прикладає силу у 150 Н для підняття штанги на відстань у 2 м, то його м'язи виконують роботу, що дорівнює 2940 Нм (1 ньютонометр дорівнює 9,81 кгм). Але це наближена цифра, оскільки не враховується робота, яка виконується при розгинанні тулуба, піднятті рук, підтриманні певної пози тіла. Визначити цю додаткову роботу досить важко. Величина механічної роботи, виконуваної м'язом, залежить від навантаження м'яза. Експериментально встановлено, що максимальна робота досягається при середніх величинах навантаження.

Встановлено, що величина зовнішньої роботи - залежить від швидкості скорочення м'язів і максимальна вона при середній швидкості скорочення. Ці залежності між величиною роботи м'яза і навантаженням та швидкістю його скорочення у відповідності носять назву закону середніх навантажень і швидкостей.

Більш точним і важливим показником ефективності роботи м’язів є коефіцієнт корисної дії (ККД), який є відношенням виконаної механічної роботи (А) до загальних енергетичних витрат (Q). Загальні енергетичні витрати складаються із витрат на механічну роботу і на утворення тепла (Н), тобто Q=A+H, звідки

А

ККД= ^____________

Q

Як показують дослідження, ККД м'язів людини може досягати 25 ... 30%, тобто тільки 30% всієї енергії скорочення витрачається на механічну роботу, а 70% розсіюється у вигляді тепла. ККД також залежить від величини навантаження і швидкості скорочення. ККД максимальний при навантаженнях, що дорівнюють половині від максимальної сили м'язів і при швидкості скорочення 0,35 від максимальної.

Закони середніх навантажень і середніх швидкостей визначають продуктивність роботи рухового апарату і мають важливе значення для трудової і спортивної практики

.

Питання для самоконтролю:

1. Що являє собою функціональна одиниця рухового апарату?

2. За допомогою якого медіатора здійснюється нервово-м’язова передача збудження?

3. Які має структурні елементи міофібріла скелетного м’яза?

4. Які білки міофібріли відносяться до скоротних, а які до регуляторних?

5. Які іони виходячи з саркоплазматичного ретикулуму під час розповсюдження збудження по м’язовому волокну ініціюють м’язове скорочення?

6. Які зміни електроміограми спостерігаються під час поступового збільшення напруження м’яза?

7. Які розрізняють форми та типи м’язового скорочення в залежності від величини зовнішнього навантаження?

8. Від чого залежить сила м’яза?

9. При яких величинах зовнішнього навантаження м’язова механічна робота є найбільшою?

10. Чим характеризується крива «довжина напруження» при м’язовому скороченні?