Форми скорочення м’язів (изотоническая, ізометрична, змішана)
В результаті скорочення в м'язових волокнах виникає напруга. Ця здатність розвивати напругу є основною властивістю м'язи. Напруга, що розвивається м'язами при скороченні, реалізується по-різному. Якщо зовнішнє навантаження менше, ніж напруга скорочується м'язи, то м'яз коротшає і викликає рух - це ізотонічний (концентричний, миометрическом) тип скорочення. Оскільки в експериментальних умовах при електричному подразненні вкорочення м'яза відбувається при постійній напрузі = зовнішньої навантаженні.
Якщо зовнішнє навантаження більше, ніж напруга, що розвивається м'язом під час скорочення, то така м'яз розтягується при скороченні - це ексцентричний (Пліометріческіе) тип скорочення.
Ізотонічний і ексцентричний типи скорочення, тобто скорочення. при яких м'яз змінює свою довжину, відносяться до динамічної формі скорочення.
Скорочення м'язи, при якому вона розвиває напругу, але не змінює своєї довжини, називається изометрическим. Це статична форма скорочення. Вона виникає в 2-ух випадках: або коли зовнішнє навантаження = напрузі, що розвивається м'язом при скороченні, або коли зовнішнє навантаження перевищує напруга м'язи, але відсутні умови для розтягування м'яза під впливом цієї зовнішньої навантаження.
При динамічних формах скорочення проводиться зовнішня робота - при фізіологічному скорочення позитивна, при ексцентричному негативна. Величина роботи в обох випадках може бути визначена як добуток зовнішнього навантаження (піднятої ваги) на пройдену відстань. При ізометричному скороченні "відстань" = 0, і, згідно з фізичним законом, в цьому випадку м'яз не робить ніякої роботи.
Якщо зовнішнє навантаження на м'язи менше, ніж її напруга, м'яз коротшає і викликає рух. Це концентричний, або миометрическом, тип скорочення. В експериментальних умовах при електричному подразненні ізольованою м'язи її вкорочення відбувається при постійній напрузі, рівному зовнішньої навантаженні. Тому цей тип скорочення називають також фізіологічним (изос - рівний, тонус - напруга).
Якщо зовнішнє навантаження на м'язи більше, ніж її напруга, що розвивається під час скорочення, м'яз розтягується (подовжується). Це ексцентричний, або Пліометріческіе, тип скорочення. Концентричний і ексцентричний типи скорочення, тобто скорочення, при яких м'яз змінює довжину, відносяться до динамічної формі скорочення.
Скорочення м'язи, при якому вона розвиває напругу, але не змінює своєї довжини, називається изометрическим (изос - рівний, метр - довжина). Це статична форма скорочення. Вона виникає в двох випадках: коли зовнішнє навантаження дорівнює напрузі, що розвивається м'язом при скороченні, або коли зовнішнє навантаження перевищує напруга м'язи, але відсутні умови для розтягування м'яза під впливом цієї зовнішньої навантаження.
При динамічних формах скорочення проводиться зовнішня робота: при концентричному скорочення - позитивна, при ексцентричному - негативна. Величина роботи в обох випадках визначається як добуток зовнішнього навантаження (піднятої ваги) на пройдену відстань. При ізометричному скороченні "відстань" дорівнює нулю, і, згідно з фізичним законом, в цьому випадку м'яз не робить ніякої роботи. Однак з фізіологічної точки зору ізометричне скорочення вимагає витрати енергії і може бути дуже виснажливим. У цьому випадку робота може бути визначена як добуток величини напруги м'язи на час її скорочення (тобто еквівалентно імпульсу сили у фізиці). Під час ізометричного скорочення в тепло перетворюється вся виділяється м'язом енергія, а динамічному скороченні не менше 50% її енергії.
У табл. наводяться основні характеристики різних форм і типів м'язових скорочень.
В реальних умовах діяльності м'язів практично не зустрічається чисто ізометричне або чисто изотоническое скорочення. Зокрема, при виконанні рухів зовнішнє навантаження на скорочуються м'язи змінюється хоча б уже тому, що змінюються механічні умови їх дії (плечі дії сил і кут їх застосування). Отже, таке скорочення м'язів вже не є чисто фізіологічним, тобто з постійною напругою. Чисто ізометричне скорочення м'язів також навряд чи можливо. У реальних умовах не можна абсолютно жорстко зафіксувати суглоб, виключивши зміна довжини м'язів. Навіть в експериментальних умовах, коли сухожильні кінці м'язи строго фіксовані, напруга власне скорочувальних елементів передається пружним пасивних елементів м'язи, викликаючи деяке їх розтягнення. В результаті відбувається вкорочення власне скорочувальної частини м'язи. Змішану форму скорочення, при якій змінюється і Довжина, і напруга м'язи, називають ауксотоніческой, або анізотоніческой. Ця форма скорочення переважає в натуральних умовах роботи м'язів в тілі людини.
За допомогою спеціальних пристроїв можна регулювати зовнішню Навантаження (опір руху в суглобі) таким чином, що з Ростом напруги м'язи (суглобового моменту) опір Руху в такій же мірі збільшується, а при зменшенні М'язового напруги - опір настільки ж знижується.
В цьому випадку при постійній (максимальної) активації, м'язів рух здійснюється з постійною швидкістю. Такий тип динамічного скорочення м'язів називається изокинетическим. Мабуть, при виконанні плавцем гребка рукою у воді м'язи працюють в режимі, близькому до изокинетических, так як зі збільшенням швидкості руху руки пропорційно зростає опір води. В результаті швидкість переміщення руки в воді (швидкість укорочення м'язів) близька до постійної.
Особливості одиночних і тетанических м'язових скорочень повільних і швидких м'язових волокон. Зв'язок вихідної довжини і сили скорочення скелетного м'яза. Залежність між силою і швидкістю скорочення м'язів
При одиничному надпороговой подразненні рухового нерва або самого м'яза збудження м'язового волокна супроводжується
одиночним скороченням. Ця форма механічної реакції складається з 3 фаз: латентного або прихованого періоду, фази скорочення і фази розслаблення. Найкоротшою фазою є прихований період, коли в м'язі відбувається електромеханічна передача. Фаза розслаблення зазвичай в 1.5-2 рази більше тривала, ніж фаза скорочення, а при втомі затягується на значний час.
Якщо інтервали між нервовими імпульсами коротше, ніж тривалість одиночного скорочення, то виникає явище суперпозиції - накладення механічних ефектів м'язового волокна один на одного і спостерігається складна форма скорочення - тетанус. Розрізняють 2 форми тетануса - зубчастий тетанус, що виникає при більш рідкісному роздратуванні, коли відбувається потрапляння кожного наступного нервового імпульсу в фазу розслаблення окремих одиночних скорочень, і суцільний або гладкий тетанус, що виникає при більш частому подразненні, коли кожен наступний імпульс потрапляє в фазу скорочення.
Таким чином, (в деяких межах) між частотою імпульсів збудження і амплітудою скорочення волокон ДЕ існує певне співвідношення: при невеликій частоті (наприклад, 5-8 імп. В 1с) виникають поодинокі скорочення, при збільшенні частоти (15-20 імп. В 1с ) - зубчастий тетанус, у разі подальшого зростання частоти (25-60 імп. в 1 с) - гладкий тетанус. Одиночне скорочення - більш слабке і менш обтяжлива, ніж титанічне. Зате тетанус забезпечує в кілька разів потужніший, хоча і короткочасне скорочення м'язового волокна.
Скорочення цілої м'язи залежить від форми скорочення окремих ДЕ і їх координації в часі. При забезпеченні тривалої, але не дуже інтенсивної роботи, окремі ДЕ скорочуються по черзі підтримуючи загальну напругу м'язи на заданому рівні (наприклад, при бігу на довгі і наддовгі дистанції). При цьому окремі ДЕ можуть розвивати як поодинокі, так і титанічні скорочення, що залежить від частоти нервових імпульсів. Втома в цьому випадку розвивається повільно, так як, працюючи по черзі, ДЕ в проміжках між активацією встигають відновлюватися. Однак для потужного короткочасного зусилля (наприклад, підняття штанги) потрібна синхронізація активності окремих ДЕ, тобто одночасне збудження практично всіх ДЕ. Це, в свою чергу, вимагає одночасної активації відповідних нервових центрів і досягається в результаті тривалого тренування. При цьому здійснюється потужне і досить втомлива титанічне скорочення.
Амплітуда скорочення одиночного волокна не залежить від сили надпорогового роздратування (закон "Все або нічого"). На відміну від цього, при наростанні сили надпорогового роздратування скорочення цілої м'язи поступово зростає до максимальної амплітуди.