Форми і типи м'язового скорочення.
До оли на м'яз діє яка-небудь зовнішня сила своїм одноразовим зміною, м'яз скорочується на певну величину. Коли м'яз досягає максимуму укорочення, вона зараз же починає розслаблятися, тобто подовжуватися. М'яз скорочується тим швидше і тим інтенсивніше, чим вона більша відпочила, чим вище її температура. М'яз при скороченні не тільки коротшає, але і потовщується. В одиночному м'язовому скороченні можна виділити 3 послідовно протікають періоду (рис ..).
Залежно від частоти і сили роздратування м'яз може проявляти різні режими скорочення: режим одиночного і режим тетанического скорочень (рис.).
7. Робота м'язів. Закон середніх навантажень.
Зазвичай при оцінці діяльності м'язів враховують тільки вироблену нею зовнішню механічну роботу. У найбільш простому випадку - при підйомі вантажу - робота м'яза (А), згідно із законами механіки, може бути виміряна твором ваги вантажу (Р) на висоту підйому (h) і виражена в кгм:
Витрата енергії і ККД при роботі м'язи. Величина зовнішньої роботи м'яза не може дати точних уявлень про загальній витраті енергії, тому що частина її перетворюється в тепло. При виконанні будь-якої роботи, як внутрішньої, так і зовнішньої, частина енергії неминуче перетворюється в теплову. Внаслідок цього загальна витрата енергії (G) є сума витрат, що йде на механічну роботу (W), і витрати на освіту тепла (H):
Дуже важливо з'ясувати, яка частина загальних енергетичних витрат йде на виконання роботи і яка втрачається у вигляді тепла, тобто з'ясувати коефіцієнт корисної дії (ККД) м'язового двигуна. ККД є ставлення величини проізволімой роботи до загальних енергетичних витрат.
Вимірювання показують, що ККД м'язів людини може досягати 25-30%. Це означає, що тільки 1/4 всіх енергетичних витрат м'язи йде на виконання зовнішньої механічної роботи, інші ж 3/4 губляться у вигляді тепла. Слід сказати, що ККД м'язи порівняно високий; ККД найдосконаліших машин набагато нижче.
ККД не є величиною постійною; він залежить від умов діяльності м'язи, зокрема, від величини навантаження і від швидкості скорочення.
Найбільшу зовнішню роботу м'яз здатний зробити при деяких середніх навантаженнях. Це явище отримало назву закону середніх навантажень. Очевидно, і ККД м'язи буде найбільш високим при середніх навантаженнях, при яких зовнішня механічна робота, що здійснюються нею, є найбільшою.
ККД в значній мірі залежить і від швидкості скорочення. Найбільша зовнішня робота і найбільш високий ККД виходять при деяких середніх швидкостях роботи.
Особливо знижують ККД надмірно високі швидкості скорочення. Зниження продуктивності роботи при збільшенні швидкості скорочувального акту пов'язано головним чином з тим, що м'язи мають інерцією і внутрішнім тертям (в'язкістю). Чим швидше відбувається скорочення, тим сильніше внутрішнє тертя, тим більша частина енергії йде на його подолання, тим нижче ККД. При занадто повільному скороченні ККД знижується в зв'язку з тим, що частина енергії йде не на скорочення, а на підтримку досягнутого ступеня укорочення м'яза.
8. Регуляція напруги м'язи.
Для регуляції м'язового напруги використовуються три механізми:
Регуляція кількості активних ДЕ;
Регуляція режиму роботи ДЕ;
Регуляція тимчасової зв'язку активності ДЕ.
Регуляція кількості активних ДЕ:
Чим більше активних ДЕ, тим більша напруга розвиває м'яз. Число активних ДЕ визначається інтенсивністю збуджуючих впливів, яким піддаються мотонейрони з боку більш високих рівнів ЦНС. При слабких збудливих впливах імпульсна активність виникає лише в низькопорогових, малих мотонейронах. В основному це повільні ДЕ. У міру посилення збудливих впливів на діяльність втягуються все більші, високопороговимі ДЕ. Малі ДЕ активні при будь-якій напрузі м'язи, тоді як великі ДЕ активні лише при сильних м'язових напругах.
Регуляція режиму роботи ДЕ:
Чим вище частота імпульсації мотонейрона, тим більша напруга розвиває ДЕ і тим значніше внесок в загальну напругу м'язи. Особлива значна роль цього механізму в швидких ДЕ.
Регуляція тимчасової зв'язку активності ДЕ:
Напруга м'язи залежить від того - як пов'язані в часі імпульси посилаються різними мотонейронами даного м'яза. Синхронно або асинхронно. При втомі ДЕ збуджуються синхронно.
При потужних короткочасних скорочення м'язи синхронізація активності ДЕ грає важливу роль, впливаючи на швидкість розвитку напруги, тобто на величину "градієнта сили" (вибухова сила).
Залежно від ступеня м'язового напруги, що розвивається при різних формах рухової активності (ходьба, біг, стрибок) включаються різні ДЕ: при малих м'язових напругах (0 - 20% від максимуму) функціонують низькопорогових ДЕ типу S (МО), при середніх
Мал. Рекрутування ДЕ різного типу в залежності від ступеня розвивається м'язового напруги при ходьбі, бігу і стрибку.
м'язових напругах (20 - 50% від максимуму) - ДЕ типу FR (БОГ), при потужних м'язових напругах (св. 50% від максимуму) - ДЕ типу FF (БГ) (рис.).
На рис. представлена приблизна модель рекрутування рухових одиниць обумовленого потребами в потужності даного завдання. Рекрутування починається зліва (при 0% пулу) і триває до тих пір, поки не буде реккрутіровано достатню кількість одиниць для виробництва потужності, необхідної щоб виконати завдання. Наприклад, для виробництва достатньої кількості потужності, щоб виконати біг, необхідно рекрутувати близько 48% рухових одиниць пулу.