Выполнение любого двигательного акта представляет собой результат содружественного действия ряда отдельных мышц, так как на любой сустав действует не одна, а несколько мышц. В функциональном отношении в зависимости от направления усилий, развиваемых теми или иными мышцами, их принято делить на синергисты и антагонисты.
Под синергистами понимают такие мышцы, которые образуют содружественно работающие комплексы, обуславливающие возможность выполнения определенного движения. Например, мышцы живота, работая содружественно, осуществляют наклон туловища.
Отдельные мышцы или группы мышц, участвующие в различных движениях, противоположно направленных, принято называть антагонистами. Например, группа мышц, которая сгибает стопу, является
56 антагонистом по отношению к той группе, которая ее разгибает, т.е.
мышцы, расположенные на задней и на передней поверхностях голени, -
антагонисты.
Деление это условно, т.к. при определенных условиях мышцы-антагонисты могут работать как синергисты. Так, мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели туловища, работая совместно, осуществляют наклон туловища в сторону, т.е. работают как синергисты. Согласованная работа мышц-антагонистов и мыпщ-синергистов обеспечивает плавность движений и предотвращает травмы.
В спортивной практике мышцы выполняют различные виды работ. В одних случаях работа приводит к движению, в других - к удержанию позы, фиксации какого-то положения.
Виды работы мышц
Динамическая
это работа, при которой мышечные волокна
укорачиваются или удлиняются, и происходит
перемещение груза и движение костей в суставах.
^преодолевающая работа [2) уступающая работа
| в этом случае мышца, оставаясь напряженной, постепенно расслабляется, уступая действию силы [тяжести или работе мышц; момент силы тяги мышцы при этом меньше момента силы тяжести или |
заключается в преодолении [релаксация]
мышцей какого-либо
сопротивления или силы
тяжести данного звена
тела, когда момент силы
тяги мышцы (группы
мышц) больше момента
силы тяжести.
|
| сопротивления. | мышц и силы тяжести | |
| баллистическая работа (как разновидность уступающей); здесь наблюдается быстрое сокращение мышц после предварительного их | равны. | |
| растягивания. |
Например: на ладонь положили груз, который удерживается на вытянутой руке - это работа удерживающая. Если ладонь с грузом поднимается вверх, то это работа - преодолевающая, если ладонь под действием силы тяжести пошла вниз - уступающая работа.
3. Работа мышц по принципу рычага
Мышцы, сокращаясь, приводят в движение кости и действуют при этом как рычаги.
Рычаг - это всякое твердое тело, закрепленное в одной точке, вокруг которой происходит движение.
Обязательными элементами рычага являются:
- точка опоры;
- точка приложения силы;
- плечо рычага - это расстояние от точки опоры до точки приложения силы;
- плечо силы - это кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы (рис. 2).
Рис.2. Схема рычага. Плечи рычага (ОА и ОБ), плечи сил (ОА1 и ОБ1).
Если сила тяжести действует под прямым углом, то плечо силы и плечо рычага совпадают по величине.
Если речь идет о двигательном аппарате человека, то таким твердым телом является кость. Точкой опоры, вокруг которой происходят движения, является сустав. Само движение происходит за счет силы тяги мышц.
Костные рычаги — х это звенья тела, подвижно соединенные в суставах под действием приложенных сил. Они служат для передачи движения и работы на расстояние.
Различают два вида рычагов: первого и второго рода. Если две силы (сила тяжести и сила тяги мышц) приложены по разные стороны от точки опоры рычага и действуют в одном направлении, то тело является рычагом первого рода. Этот рычаг двуплечий, т.к. плечо силы тяжести и силы тяги мышц расположены по обе стороны от точки опоры, образуя соответственно два равных плеча. Такой рычаг является рычагом равновесия.
Примером рычага первого рода является соединение позвоночника с черепом, т.е. атлантозатылочный сустав. Его еще называют суставом равновесия, так как сила тяжести черепа уравновешивается силой тяги мышц затылка (рис.3).
Рис. 3. Рычаг первого рода (рычаг равновесия).
А- поперечная ось атлантозатылочного сустава; БГ- направление силы тяжести; ЕД- направление мышечной тяги; АВ- плечо рычага силы тяжести; аж- плечо силы
мышечной тяги.
Рычаг второго рода - одноплечий, т.к. плечо силы тяжести и плечо силы тяги мышц расположены по одну сторону от точки опоры и направлены в противоположные стороны. Различают две разновидности этого рычага. Первую разновидность обычно называют рычагом силы. Он характеризуется тем, что плечо силы мышечной тяги больше плеча силы тяжести. Примером такого рычага может служить стопа во время подъема на полупальцы (рис.4).
Рис. 4. Рычаг второго рода (рычаг силы).
А - точка опоры; БВ - направление силы тяжести; ДГ- направление равнодействующей силы мышечной тяги; АЕ - плечо рычага силы мышечной тяги; АЖ- плечо рычага
силы тяжести.
Местом опоры в данном случае являются главным образом головки плюсневых костей, через которые проходит ось вращения всей стопы. Сила мышечной тяги, если обозначить ее в виде прямой, идущей от пяточной кости в направлении тяги трехглавой мышцы голени, имеет большее плечо, чем сила тяжести. Сила тяжести передается на стопу через кости голени и давит непосредственно на таранную кость, способствуя опусканию стопы. Движения рычага этого вида довольно ограничены, здесь имеется выигрыш в силе за счет проигрыша в амплитуде и в скорости движения.
Вторую разновидность рычага второго рода принято называть рычагом скорости. Он характеризуется тем, что сила мышечной тяги приложена вблизи оси вращения и имеет значительно меньшее плечо, чем противодействующая ей сила тяжести. Примером рычага скорости является локтевой сустав и двуглавая мышца плеча, производящая сгибание предплечья (рис.5).
|
Рис.5. Рычаг второго рода (рычаг скорости).
АБ - направление равнодействующей мышц-сгибателей предплечья;
ВГ- направление силы тяжести или сопротивления; ЖЕ - плечо рычага
силы тяжести; ДЕ - плечо рычага силы мышечной тяги; A3 - «полезная»
составляющая силы мышечной тяги; АК- другая составляющая этой силы; Е - поперечная ось вращения локтевого сустава.
Этот рычаг имеет проигрыш в подъемной силе, но значительный выигрыш в амплитуде и скорости движения. Действительно, при сгибании в локтевом суставе можно кистью, а тем более концами пальцев, производить движения со значительно большей амплитудой и скоростью, чем движения пяткой стопы при подъеме на носки.
4.Адаптация мышечной системы к физическим нагрузкам
Физические нагрузки при систематических тренировках оказывают значительное влияние на мышцы, изменяя их строение и функцию. В процессе тренировок мышца изменяется на органном, клеточном, субклеточном и молекулярном (биохимическом) уровнях. Эти изменения
62
приводят к адаптации мышцы к физическим нагрузкам. Изменения
в строении мышц определяются методом биопсии.
Физические нагрузки вызывают неодинаковые
морфофункциональные перестройки в мышцах, что зависит от характера
двигательной деятельности. Нагрузки бывают преимущественно
динамического и статического характера.
Изменения в мышцах при статических и динамических
нагрузках
| Статические нагрузки | Динамические нагрузки |
| 1. Резкое увеличение объема и веса мышц. | 1. Умеренное увеличение объема и веса мышц. |
| 2. Укорачивается мышечная часть, удлиняется сухожильная (т.е. увеличивается поверхность прикрепления мышц на костях). | 2. Укорачивается сухожильная часть, удлиняется мышечная часть. |
| 3. Увеличивается количество плотной соединительной ткани между мышечными пучками, что создает дополнительную опору. | 3. Умеренное увеличение количества плотной соединительной ткани. В большей мере разрастается рыхлая соединительная ткань, где много эластических волокон. |
| 4. Миофибриллы располагаются рыхло. | 4. Увеличивается количество миофибрилл, которые «упакованы» очень плотно. |
| 5. хорошо развита капиллярная сеть в виде петель | 5. Ход капилляров прямолинейный. |
| °. Количество нервных волокон в мышцах относительно небольшое. | 6. Количество нервных волокон в 4-5 раз больше, чем в мышцах, |
63
| выполняющих преимущественно статическую работу. | |
| 7. Усиливается перистость мышцы, а значит и ее сила. | 7. Отсутствие перехода в перистость. |
| 8. Увеличение объема мышцы идет за счет миофибриллярной гипертрофии. | 8. Увеличение объема мышцы идет за счет саркоплазматической гипертрофии и гиперплазии. |
Все указанные выше изменения в мышцах происходят на фоне процессов рабочей гипертрофии и гиперплазии.
Гипертрофия - это утолщение мышечных волокон, т.е. увеличение объема и массы мышц (идет увеличение мышечного поперечника в результате мышечной тренировки).
Выделяют 2 типа рабочей гипертрофии:
1) саркоплазматический тип связан с утолщением мышечных волокон за счет преимущественного увеличения объема саркоплазмы (т.е. несократительной части мышечных волокон).
2) миофибриллярный тип связан с увеличением объема миофибрилл (т.е. собственно сократительного аппарата мышечных волокон) и ведет к значительному росту максимальной силы мышц, а также и к росту абсолютной силы.
Преимущественное развитие первого или второго типа рабочей гипертрофии определяется характером мышечной тренировки:
а) длительные динамические упражнения с относительно небольшой
нагрузкой вызывают гипертрофию первого типа;
б) изометрические упражнения с большим мышечным напряжением
при
водят к развитию второго типа гипертрофии.
Гиперплазия - это процесс увеличения количества мышечных волокон. Механизм гиперплазии описал П.З. Гудзь.
\V\ мышечные дочерние
\\ЛГ^/^ волжна
^_ j__ ц_ ^L^yN^"*^.^ «цкпалочковндиые ядра
/ ^^~^-^^ II > мышечное волжно
Кровеносный СПСуд
На определенном уровне тренированности исходное гипертрофированное мышечное волокно расщепляется на два новых волокна (отводки) из мышечных почек. В обычном мышечном волокне идет кровеносный сосуд, который питает мышцу. Потом этот сосуд раздваивается, и каждое новое мышечное волокно имеет свой сосуд. Расщеплению мышечных волокон предшествует перестройка их моторной иннервации, в результате чего в новые мышечные волокна прорастают нервы с соответствующими синапсами.
К сожалению, у спортсменов возникают не только приспособительные изменения в мышцах, но и патологические, чаще всего травмы. Характер мышечной патологии, ее локализация, связь с видом спорта, возрастом спортсмена, его спортивным стажем и уровнем спортивной квалификации позволяют выявить основные причины поражения мышц: перенапряжение, микротравмы, нарушение координации движений, переутомление спортсменов, несоответствие между силовыми возможностями мышц и прочностью их сухожилий. Современный спорт предъявляет чрезвычайно высокие требования к организму спортсмена. Уже сегодня для повышения устойчивости опорно-двигательного аппарата к механическим воздействиям могут быть рекомендованы апробированные методы. Среди них - отбор будущих спортсменов с учетом их генетической предрасположенности к занятиям
65 определенным видом спорта. В отличие от костной системы,
которая в значительной степени генетически детерминирована, мышечная система лабильна и во многом зависит от характера физической нагрузки. Поэтому необходим подбор и характера таких режимов нагрузки, которые направляли бы адаптационные процессы в костях, сухожилиях, суставных хрящах, связках, мышцах по рациональному пути в полном соответствии с возможностями морфологических структур и предъявляемыми к ним требованиями.
Вопросы для самоконтроля
1. В чем внешне выражается двигательная функция мышц?
2. Что такое мышечный тонус? Факторы, влияющие на мышечный
тонус.
3. Охарактеризуйте типы мышечного сокращения.
4. Перечислите факторы, определяющие "величину силы мышц.
5. Что такое мышцы-синергисты и мышцы-антагонисты? Приведите
примеры.
6. Дайте характеристику динамической (преодолевающей и
уступающей) работе мышц.
7. Дайте характеристику статической (удерживающей) работе мышц.
8. Что такое костные рычаги? Их классификация.
9. Охарактеризуйте рычаг первого рода.
Ю.Охарактеризуйте рычаг второго рода (рычаг силы и рычаг
скорости).
11. Дайте сравнительную морфофункциональную характеристику изменениям в мышцах при динамической и статической работах.
12. В чем заключаются механизмы рабочей гипертрофии и рабочей гиперплазии?