Строение мышц человека, мышцы синергисты и антагонисты, принцип их работы

Скелетные мышцы, являясь активной частью опорно-двигательной системы, обусловливают передвижение тела в целом или перемещение его отдельных частей.

Мышца, как и все другие органы, имеет сложное строение. В состав ее входит несколько тканей.

Общее строение мышцы

Основу скелетной мышцы составляет поперечнополосатая мышечная ткань, обусловливающая свойство мышцы сокращаться. В каждой мышце различают сокращающуюся часть — мышечное брюшко, или тело, и несокращающуюся часть — сухожилие.

Как правило, мышца имеет два сухожилия, которыми она прикрепляется к костям.

Мышечное брюшко состоит из множества поперечно-полосатых мышечных волокон, образующих пучки разной толщины. В каждом пучке мышечные волокна связаны друг с другом рыхлой волокнистой соединительной тканью в виде тонкой сети. Пучки мышечных волокон соединены между собой прослойками соединительной ткани. Вся мышца снаружи покрыта также соединительной тканью.

Сухожилие мышцы построено из плотной оформленной соединительной ткани. Коллагеновые волокна сухожилий проникают в мышечное брюшко и там вокруг концов поперечно-полосатых мышечных волокон образуют несколько слоев, прочно соединяющих мышечное брюшко с сухожилием.

Мышца, как и все органы, снабжена нервами и сосудами. В составе нервов проходят двигательные (центростремительные) и чувствительные (центробежные) волокна. Нервные импульсы, передаваемые по двигательным нервам из мозга в мышцу, вызывают ее сокращение. По чувствительным нервным волокнам поступает в мозг информация из мышечных рецепторов, сигнализирующая о состоянии мышцы.

Как орган с интенсивным обменом веществ, мышца имеет хорошее кровоснабжение, интенсивность которого регулируется вегетативной нервной системой. Чаще одна и та же мышца получает кровь, а с ней и питательные вещества из нескольких артерий.

Сокращаясь, мышца укорачивается и утолщается, при этом она совершает определенную механическую работу. Величина производимой мышцей работы зависит от силы ее сокращения и величины пути, на который она укорачивается. Сила мышцы пропорциональна количеству входящих в нее мышечных волокон, а точнее — площади поперечного сечения всех мышечных волокон, образующих мышцу. Практически чем толще мышца, тем она сильнее. Величина пути, на который мышца может укорачиваться (или высота, на которую мышца поднимает груз), зависит от общей длины мышцы.

Скелетные мышцы, перекидываясь через сустав, а иногда через два или несколько суставов, прикрепляются своими концами к разным костям. Укорочение мышцы во время сокращения сопровождается сближением ее концов и костей, к которым мышца прикреплена. Кости во время их перемещения вместе с суставами, в которых происходит движение, и мышцами выполняют роль рычагов.

Мышцы синергисты и антагонисты

В осуществлении каждого движения участвует обычно несколько групп мышц, причем мышцы одной группы, например передние мышцы плеча, сокращаются, а мышцы противоположной группы (задние) в это время расслабляются. Благодаря одновременному сокращению и расслаблению противоположных групп мышц обеспечивается плавность движения.

Мышцы, производящие одну и ту же работу — одно и то же движение в данном суставе, называются синергистами, а мышцы, действующие в противоположном направлении — антагонистами. Так, все мышцы, вызывающие сгибание в плечевом суставе, будут между собой синергистами, разгибатели этого сустава, по отношению друг к другу — синергисты. Но две эти группы мышц — сгибатели и разгибатели — одна по отношению к другой являются антагонистами.

Антагонистическое действие мышц — существенно важное приспособление в работе двигательного аппарата. При каждом движении напрягаются не только мышцы, совершающие его, но и их антагонисты, противодействующие тяге и тем придающие движению точность и плавность.

Рефлекторный характер сокращений мышц

Согласованное чередование сокращения и расслабления разных групп мышц и, следовательно, координация всех движений осуществляется нервной системой и носит рефлекторный характер. Если мы, например, наступили на что-нибудь острое или прикоснулись к чему-нибудь горячему, то руку или ногу мы отдернем еще до того, как возникнет ощущение боли.

Колющий предмет или горячее тело раздражают рецепторы кожи. Возбуждение, возникающее в них, по центростремительным нейронам передается в центральную нервную систему, где осуществляется передача возбуждения на центробежные нейроны, и в мышцу поступает импульс, вызывающий сокращение мышц, отдергивающих ногу или руку. В то же время в мышцах-антагонистах возникает торможение и они расслабляются. Иногда мышцы-сгибатели и разгибатели одновременно могут находиться в расслабленном (рука свободно свисает вдоль тела) или сокращенном (рука зафиксирована в согнутом в локтевом суставе положении) состоянии.

Часто мышечные рефлексы возникают в ответ на раздражение рецепторов, находящихся в самих мышцах или сухожилиях. Примером может служить коленный рефлекс. Многие более сложные действия нашей повседневной жизни, например, ходьба, осуществляются в результате согласованного действия не одного органа, а целой группы органов опорно-двигательной системы, что осуществляется благодаря согласующей работе нервной системы.

Работа и отдых мышц

При сокращении мышца производит работу, которую можно измерить. Для этого величину груза, поднимаемого мышцей, умножают на высоту его поднятия. Работа мышцы равна нулю, если мышца сокращается без груза. По мере увеличения груза работа увеличится, а затем, достигнув определенного уровня, будет постепенно снижаться. При очень большом грузе, который мышца не способна поднять, работа вновь становится равной нулю. Если мы возьмем средний для данной мышцы груз и будем его поднимать с разными частотами, то обнаружим, что наибольшая работа мышцы будет наблюдаться при среднем ритме движений.

Средние величины нагрузок и темпа неодинаковы у разных людей. Наибольшие они у людей, занимающихся физическим трудом и спортсменов. Каждый человек может путем упражнения мышц поднять пределы этих величин и, следовательно, повысить свою работоспособность. Однако работа человека зависит не только от правильного подбора нагрузки и темпа. Большое значение имеет и состояние нервной системы. Исключительно велика роль сознания, которое связано с головным мозгом. Интерес к совершаемой работе, понимание ее значения, необходимости и важности очень сильно повышают производительность труда.

Работу мышц подразделяют на статическую и динамическую. Динамической называют работу, связанную с движением (управление токарным станком, пилка дров); при ней сокращения мышц чередуются с их расслаблением. При статической работе (держание груза, поза) мышцы находятся в длительном напряжении.

Утомление и восстановление мышц

Длительная непрерывная работа мышцы вызывает постепенное снижение работоспособности — утомление. Понижение работоспособности мышц обусловлено двумя основными причинами. Первой из них является то, что нервно-мышечное соединение, по которому возбуждающие мышцу импульсы приходят к мышце с нерва, утомляется значительно раньше, чем мышечные волокна.

И.М.Сеченов установил, что восстановление работоспособности утомленных мышц происходит быстрее при переключении с одного вида работы на другой. Например, уставшая рука отдыхает быстрее, если работают мышцы другой руки. Такой отдых был назван И.М.Сеченовым активным в отличие от простого покоя. Эти факты он рассматривал как доказательства того, что утомление развивается прежде всего в нервных центрах.

Другой причиной утомления работающей мышцы является накопление в ней недоокисленных продуктов распада (молочной кислоты) вследствие недостатка кислорода, а также истощения в ней энергетических запасов. Если мышца временно прекращает работу и находится в состоянии покоя, то кровь выносит из нее продукты распада и доставляет ей питательные вещества. Утомление проходит, и мышца восстанавливает работоспособность.