Физиология мышц

1. Физические и физиологические свойства скелетных, сердечной и гладких мышц

По морфологическим признакам выделяют три группы мышц:

1) поперечно-полосатые мышцы (скелетные мышцы);

2) гладкие мышцы;

3) сердечную мышцу (или миокард).

Функции поперечно-полосатых мышц:

1) двигательная (динамическая и статическая);

2) обеспечения дыхания;

3) мимическая;

4) рецепторная;

5) депонирующая;

6) терморегуляторная.

Функции гладких мышц:

1) поддержание давления в полых органах;

2) регуляция давления в кровеносных сосудах;

3) опорожнение полых органов и продвижение их содержимого.

Функция сердечной мышцы – насосная, обеспечение движения крови по сосудам.

Физиологические свойства скелетных мышц:

1) возбудимость (ниже, чем в нервном волокне, что объясняется низкой величиной мембранного потенциала);

2) низкая проводимость, порядка 10–13 м/с;

3) рефрактерность (занимает по времени больший отрезок, чем у нервного волокна);

4) лабильность;

5) сократимость (способность укорачиваться или развивать напряжение).

Различают два вида сокращения:

а) изотоническое сокращение (изменяется длина, тонус не меняется);

б) изометрическое сокращение (изменяется тонус без изменения длины волокна). Различают одиночные и титанические сокращения. Одиночные сокращения возникают при действии одиночного раздражения, а титанические возникают в ответ на серию нервных импульсов;

6) эластичность (способность развивать напряжение при растягивании).

Физиологические особенности гладких мышц.

Гладкие мышцы имеют те же физиологические свойства, что и скелетные мышцы, но имеют и свои особенности:

1) нестабильный мембранный потенциал, который поддерживает мышцы в состоянии постоянного частичного сокращения – тонуса;

2) самопроизвольную автоматическую активность;

3) сокращение в ответ на растяжение;

4) пластичность (уменьшение растяжения при увеличении растяжения);

5) высокую чувствительность к химическим веществам.

Физиологической особенностью сердечной мышцы является ее автоматизм. Возбуждение возникает периодически под влиянием процессов, протекающих в самой мышце. Способностью к автоматизму обладают определенные атипические мышечные участки миокарда, бедные миофибриллами и богатые саркоплазмой.

2. Механизмы мышечного сокращения

Электрохимический этап мышечного сокращения.

1. Генерация потенциала действия. Передача возбуждения на мышечное волокно происходит с помощью ацетилхолина. Взаимодействие ацетилхолина (АХ) с холинорецепторами приводит к их активации и появлению потенциала действия, что является первым этапом мышечного сокращения.

2. Распространение потенциала действия. Потенциал действия распространяется внутрь мышечного волокна по поперечной системе трубочек, которая является связывающим звеном между поверхностной мембраной и сократительным аппаратом мышечного волокна.

3. Электрическая стимуляция места контакта приводит к активации фермента и образованию инозилтрифосфата, который активирует кальциевые каналы мембран, что приводит к выходу ионов Ca и повышению их внутриклеточной концентрации.

Хемомеханический этап мышечного сокращения.

Теория хемомеханического этапа мышечного сокращения была разработана О. Хаксли в 1954 г. и дополнена в 1963 г. М. Девисом. Основные положения этой теории:

1) ионы Ca запускают механизм мышечного сокращения;

2) за счет ионов Ca происходит скольжение тонких актиновых нитей по отношению к миозиновым.

В покое, когда ионов Ca мало, скольжения не происходит, потому что этому препятствуют молекулы тропонина и отрицательно заряды АТФ, АТФ-азы и АДФ. Повышенная концентрация ионов Ca происходит за счет поступления его из межфибриллярного пространства. При этом происходит ряд реакций с участием ионов Ca:

1) Ca²⁺ реагирует с трипонином;

2) Ca²⁺ активирует АТФ-азу;

3) Ca²⁺ снимает заряды с АДФ, АТФ, АТФ-азы.

Взаимодействие ионов Ca с тропонином приводит к изменению расположения последнего на актиновой нити, открываются активные центры тонкой протофибриллы. За счет них формируются поперечные мостики между актином и миозином, которые перемещают актиновую нить в промежутки между миозиновой нитью. При перемещении актиновой нити относительно миозиновой происходит сокращение мышечной ткани.

Итак, главную роль в механизме мышечного сокращения играют белок тропонин, который закрывает активные центры тонкой протофибриллы и ионы Ca.

8.Биоэнергетика мышечного тонуса. Медленные и быстрые двигательные единицы. Утомление, его виды(общее и местное), причины. Основные свойства мышц:сила, скорость, выносливость, внешняя механическая работа.

Биоэнергетика — это современный метод пси­хотерапии, уходящий корнями в техники работы Вильгельма Райха, австрийского психоаналитика, который обогатил психоанализ так называемой ра­ботой с телом (body-work). Создатель биоэнерге­тики — американский психиатр и психотерапевт Александр Лоуэн (родился в 1910 г.) — был его пациентом, затем студентом и сотрудником. Взяв у Райха основные понятия об энергетической ос­нове психофизических процессов, он развил свою концепцию психотерапии и основал в 50-х годах Институт Биоэнергетического Анализа в Нью-Йор­ке. На протяжении последующих тридцати лет воз­никло несколько десятков подобных учреждений во многих странах. Биоэнергетика рассматривает функционирование психики человека в категориях тела и энергии, счи­тая источником неврозов, депрессий и утраты са­моотождествления подавление чувств, которое про­является в виде хронических мышечных напряжений, блокирующих свободное течение энергии в организме. В раннем детстве проявля­ются, а затем закрепляются специфические навы­ки избегания боли, отчаяния и страха и способы получения безопасности и любви окружающих. Они приводят к развитию структуры характера челове­ка, который складывается из часто искаженного образа мира и собственной личности, ригидных схем поведения и чувств, а также ограничиваю­щих жизненность организма паттернов "самообладания", называемых также "панцирем характера". Таким образом, физический облик человека сим­волически отражает его психику. Терапия состоит из познавания структуры характера и "оживления" замороженных в теле эмоций. Это приводит к ос­вобождению больших запасов энергии, затрачива­емых до этого па сдерживание телесных импуль­сов, которые могут быть использованы в менее стереотипных, более творческих формах приспо­собления и развития индивидуальности. Особое значение имеет восстановление свободного дыха­ния, нарушение которого тесно связано со стра­хом. Целью терапии является разблокирование ог­раничений развития личности. В центре внимания находится развитие эго и интеграция его с орга­низмом. Удовлетворение основных эмоциональных потребностей и личных стремлений без лишних затрат энергии связывается с реалистической ори­ентацией в окружающем мире. Зрелая личность имеет контакт с внутренней энергетической пуль­сацией организма и изменяющимися чувствами. Она в состоянии в равной степени как контролировать их экспрессию, так и отключать самоконтроль, от­даваясь потоку спонтанности (например, во время оргазма, в творческом экстазе и т.д.). Она имеет доступ в равной степени как к неприятным чув­ствам: страху, боли, злости и отчаянию, так и к приносящим удовольствие переживаниям: сексу, радости, любви и сочувствию. Телесным выраже­нием эмоционального здоровья является грация движений, хороший мышечный тонус, хороший контакт с окружающими людьми и с почвой под ногами (в терминологии биоэнергетики — это "заземленнсть"), ясный взгляд и мягкий приятный голос. Сохраняя приближенную к современному пси­хоанализу методику, биоэнергетика использует прикосновение и давление па напряженные мыш­цы, глубокое дыхание и специальные позы. Паци­ент выполняет упражнения, расширяющие осознавание тела, развивающие спонтанную .жепрессию и психофизическую интеграцию. Полная индиви­дуальная программа биоэнергетической терапии длится около грех лет. Ее прохождение, кроме все­стороннего образования, обязательно для получе­ния права использования биоэнергетики в терапевтической  практике.

Двигательные единицы       

       Комплекс, включающий один мотонейрон и иннервируемые мышечные волокна, называют двигательной единицей (ДЕ), или нейромоторной единицей (НМЕ).

        ДЕ отличаются строением и функциональными особенностями и делятся на медленные, красные, или малоутомляемые мышечные волокна и быстрые, белые, или утомляемые мышечные волокна.

        Медленные, красные, малоутомляемые мышечные волокна:

- Окружены богатой капиллярной сетью;

- Повышенное содержание миоглобина;

- Много митохондрий, мало гликогена;

- Высокая выносливость.            

        Быстрые, белые, быстроутомляемые мышечные волокна:

- Капиллярная сеть развита слабо;

- Миоглобина мало, мало митохондрий, много гликогена;

- Низкая выносливость;

- Волокна более толстые и содержат больше миофибрилл, обладают большей силой.

Утомление – это временное снижение работоспособности мышц в результате работы. Утомление изолированной мышцы можно вызвать ее ритмическим раздражением. В результате этого сила сокращений прогрессирующе уменьшается (рис). Чем выше частота, сила раздражения, величина нагрузки тем быстрее развивается утомление. При утомлении значительно изменяется кривая одиночного сокращения. Увеличивается продолжительность латентного периода, периода укорочения и особенно периода расслабления, но снижается амплитуда (рис.). Чем сильнее утомление мышцы, тем больше продолжительность этих периодов. В некоторых случаях полного расслабления не наступает. Развивается контрактура. Это состояние длительного непроизвольного сокращения мышцы. Работа и утомление мышц исследуются с помощью эргографии.

В прошлом веке, на основании опытов с изолированными мышцами, было предложено 3 теории мышечного утомления.

1.Теория Шиффа: утомление является следствием истощения энергетических запасов в мышце.

2.Теория Пфлюгера: утомление обусловлено накоплением в мышце продуктов обмена.

3.Теория Ферворна: утомление объясняется недостатком кислорода в мышце.

Действительно эти факторы способствуют утомлению в экспериментах на изолированных мышцах. В них нарушается ресинтез АТФ, накапливается молочная и пировиноградная кислоты, недостаточно содержание кислорода. Однако в организме, интенсивно работающие мышцы, получают необходимый кислород, питательные вещества, освобождаются от метаболитов за счет усиления общего и регионального кровообращения. Поэтому были предложены другие теории утомления. В частности, определенную роль в утомлении принадлежит нервно-мышечным синапсам. Утомление в синапсе развивается из-за истощения запасов нейромедиатора. Однако главная роль в утомлении двигательного аппарата принадлежит моторным центрам ЦНС. В прошлом веке И.М.Сеченов установил, что если наступает утомление мышц одной руки, то их работоспособность восстанавливается быстрее при работе другой рукой или ногами. Он считал, что это связано с переключением процессов возбуждения с одних двигательных центров на другие. Отдых с включением других мышечных групп он назвал активным. В настоящее время установлено, что двигательное утомление связано с торможением соответствующих нервных центров, в результате метаболических процессов в нейронах, ухудшением синтеза нейромедиаторов, и угнетением синаптической передачи.

Рассмотрим физиологические свойства мышц.

Возбудимость мышечной ткани (-90 мВ) меньше возбудимости нервной ткани (-150 мВ).

Проводимость мышечной ткани меньше проводимости нервной ткани, в скелетной ткани (5-6 м/с), а в нервной - 13 м/с.

Рефрактерность мышечной ткани больше рефрактерности нервной ткани. Для скелетной ткани она равняется 30-40 мс (абсолютная примерно равна 5 мс, относительная - 30 мс). Рефрактерность гладкомышечной ткани равна нескольким секундам.

Лабильность мышечной ткани (200-250), ниже лабильности нервной ткани.

Сократимость, выделяют изотоническое (изменение длины) и изометрическое (изменение напряжения мышц) сокращение. Изотоническое сокращение может быть: концентрическим (мышца укорачивается), эксцентрическим (длина мышцы увеличивается).

9.Виды мышечных сокращений:одиночное,тетаническое. Режимы мышечных ссокращений:изотонический, изометрический, ауксотонический. Тонус мышц. Регуляция мышечного тонуса. Структура ЦНС, обеспечивающие регуляцию мышечного тонуса.

В зависимости от условий стимуляции и функционального состояния мышцы может возникнуть одиночное, слитное (тетаническое) сокращение или контрактура мышцы.

Одиночное мышечное сокращение. При раздражении мышцы одиночным импульсом тока возникает одиночное мышечное сокращение.

Амплитуда одиночного сокращения мышцы зависит от количества сократившихся в этот момент миофибрилл. Возбудимость отдельных групп волокон различна, поэтому пороговая сила тока вызывает сокращение лишь наиболее возбудимых мышечных волокон. Амплитуда такого сокращения минимальна. При увеличении силы раздражающего тока в процесс возбуждения вовлекаются и менее возбудимые группы мышечных волокон; амплитуда сокращений суммируется и растет до тех пор, пока в мышце не останется волокон, не охваченных процессом возбуждения. В этом случае регистрируется максимальная амплитуда сокращения, которая не увеличивается, несмотря на дальнейшее нарастание силы раздражающего тока.

Тетаническое сокращение. В естественных условиях к мышечным волокнам поступают не одиночные, а ряд нервных импульсов, на которые мышца отвечает длительным, тетаническим сокращением, или тетанусом. К тетаническому сокращению способны только скелетные мышцы. Гладкие мышцы и поперечнополосатая мышца сердца не способны к тетаническому сокращению из-за продолжительного рефрактерного периода.

Тетанус возникает вследствие суммации одиночных мышечных сокращений. Чтобы возник тетанус, необходимо действие повторных раздражений (или нервных импульсов) на мышцу еще до того, как закончится ее одиночное сокращение.

Если раздражающие импульсы сближены и каждый из них приходится на тот момент, когда мышца только начала расслабляться, но не успела еще полностью расслабиться, то возникает зубчатый тип сокращения (зубчатый тетанус).

Если раздражающие импульсы сближены настолько, что каждый последующий приходится на время, когда мышца еще не успела перейти к расслаблению от предыдущего раздражения, то есть происходит на высоте ее сокращения, то возникает длительное непрерывное сокращение, получившее название гладкого тетануса.

Гладкий тетанус – нормальное рабочее состояние скелетных мышц обусловливается поступлением из ЦНС нервных импульсов с частотой 40-50 в 1с.

Зубчатый тетанус возникает при частоте нервных импульсов до 30 в 1с. Если мышца получает 10-20 нервных импульсов в 1с, то она находится в состоянии мышечного тонуса, т.е. умеренной степени напряжения.

1) Концентрическое или укорачивающее сокращение. (Оно наблюдается когда мы толкаем определенный груз). Концентрическое сокращение составляет основу динамических упражнений.  2) Эксцентрический вид - при нем происходит удлинение мышечных волокон, хотя по сути изменение длины мышц не происходит. Такое сокращение проявляется в повседневной жизни. (на вытянутую руку положить груз (уступающая работа мышц)).  3) Изометрическая - характеризуется тем, что сила, вырабатываемая ,недостаточна, чтобы выдержать нагрузку. например, при толкание стены) т.е. это статика. (Это к теме про эспандер)  4) Изотоническая- проявляется на протяжении всей траектории движения, когда прикладывается разнообразная сила на разных фазах движения. (меняется скорость и сила)  5) Изокенетический. Возможен при работе со спец.оборудованием. Любая приложенная сила вызывает силу сопротивления снаряда.На протяжении траектории движения сила будет одинакова.  И есть силовые качества мышц - это мышечная сила, выносливость и мышечная мощь (о них я уже писала)  Таким образом, на этом уже можно постоить правильную тренировку, подходящую специально для вас! При эксцентрических сокращениях вырабатывается на 30% больше силы, чем на концентрическтх. Если говорить о укреплении мышц, то нужно использовать эксцентрические, концентрические и изометрические сокращения. При эксцентрических и возникает мышечная боль)

При изотоническом сокращении изменяется длина мышечного волокна без изменения тонуса. При изометрическом сокращении возрастает напряжение мышечного волокна без изменения его длины.

Средний мозг играет важную роль в регуляции мышечного тонуса и в осуществлении установочных и выпрямительных рефлексов, благодаря которым возможны стояние и ходьба.

Роль среднего мозга в регуляции мышечного тонуса лучше всего наблюдать на кошке, у которой сделан поперечный разрез между продолговатым и средним мозгом. У такой кошки резко повышается тонус, мышц, особенно разгибателей. Голова запрокидывается назад, резко выпрямляются лапы. Мышцы настолько сильно сокращены, что попытка согнуть конечность заканчивается неудачей - она сейчас же распрямляется. Животное, поставленное на вытянутые, как палки, лапы, может стоять. Такое состояние называется децеребрационной ригидностью.

Если разрез сделать выше среднего мозга, то децеребрационная ригидность не возникает. Примерно через 2 часа такая кошка делает усилие подняться. Сначала она поднимает голову, затем туловище, потом встает на лапы и может начать ходить. Следовательно, нервные аппараты регуляции мышечного тонуса и функции стояния и ходьбы находятся в среднем мозге.

Явления децеребрационной ригидности объясняют тем, что перерезкой отделяются от продолговатого и спинного мозга красные ядра и ретикулярная формация. Красные ядра не имеют непосредственной связи с рецепторами и эффекторами, но они связаны со всеми отделами центральной нервной системы. К ним подходят нервные волокна от мозжечка, базальных ядер, коры полушарий большого мозга. От красных ядер начинается нисходящий руброспинальный тракт, по которому передаются импульсы к двигательным нейронам спинного мозга. Его называют экстрапирамидным трактом. Чувствительные ядра среднего мозга выполняют ряд важнейших рефлекторных функций. Ядра, находящиеся в верхних холмиках, являются первичными зрительными центрами. Они получают импульсы от сетчатки глаза и участвуют в ориентировочном рефлексе, т. е. повороте головы к свету. При этом происходит изменение ширины зрачка и кривизны хрусталика (аккомодация), способствующая ясному видению предмета.

Ядра нижних холмиков являются первичными слуховыми центрами. Они участвуют в ориентировочном рефлексе на звук - поворот головы в сторону звука. Внезапные звуковые и световые раздражения вызывают сложную реакцию настораживания, мобилизующую животное на быструю ответную реакцию.