Меню Рубрики

Эксцентрический тип сокращения мышцы

Если мышцу стимулировать коротким электрическим импульсом, спустя небольшой латентный период происходит ее сокращение. Такое сокращение называется «одиночное сокращение мышцы». Одиночное мышечное сокращение длится около 10-50 мс, причем оно достигает максимальной силы через 5-30 мс.

Каждое отдельное мышечное волокно подчиняется закону «все или ничего», т. е. при силе раздражения выше порогового уровня происходит полное сокращение с максимальной для данного волокна силой, а ступенчатое повышение силы сокращения по мере увеличения силы раздражения невозможно. Поскольку смешанная мышца состоит из множества волокон с различным уровнем чувствительности к возбуждению, сокращение всей мышцы может быть ступенчатым в зависимости от силы раздражения, при этом при сильных раздражениях происходит активация глубжележащих мышечных волокон.

Однократное электрическое раздражение (рис. 1, вверху) ведет к единичному мышечному сокращению (рис. 1, внизу). Два близко друг за другом следующих раздражения накладываются друг на друга (это называется «суперпозиция», или суммация сокращений), что ведет к более сильному мышечному ответу, близкому к максимальному. Серия часто повторяющихся электрических раздражений вызывает возрастающие по силе мышечные сокращения, в результате чего не происходит должного расслабления мышцы. Если частота электрических импульсов выше частоты слияния, то единичные раздражения сливаются в одно и вызывают тетанус мышцы (тетаническое сокращение) — устойчивое достаточно длительное напряжение сокращенной мышцы.

Выделяют различные функциональные формы мышечных сокращений (рис. 2).

  • При изотоническом сокращении мышца укорачивается, однако ее внутреннее напряжение (тонус!) остается неизменным во всех фазах рабочего цикла. Типичным примером изотонического мышечного сокращения является динамическая мышечная работа сгибателей и разгибателей без существенных изменений внутримышечного напряжения, например подтягивание.
  • При изометрическом сокращении мышечная длина не изменяется, а сила мышцы проявляется в повышении ее напряжения. Типичным примером изометрического сокращения является статическая мышечная активность при поднимании тяжестей (удерживание штанги).
  • Чаще всего наблюдаются комбинированные варианты сокращения мышц. Например, комбинированное сокращение, при котором мышцы сначала сокращаются изометрически, а затем изотонически, как при поднятии тяжести, называют удерживающим сокращением.
  • Установочным (изготовочным) называют сокращение, при котором, наоборот, после начального изотонического сокращения следует изометрическое. Примером является ротационное движение руки с рычагом — затягивание винта с помощью гаечного ключа или отвертки.
  • Различные формы мышечных сокращений выделяют для их описания и систематизации. На самом деле в большинстве динамических спортивных движений происходит как укорочение мышцы, так и повышение напряжения (тонуса) мышц — ауксотонические сокращения.

Использованные здесь термины нетипичны для русской литературы по мышечной активности. В отечественной литературе принято выделять следующие типы сокращений.

  • Концентрическое сокращение — вызывающее укорачивание мышцы и перемещение места прикрепления ее к кости, при этом движение конечности, обеспечиваемое сокращением данной мышцы, направлено против преодолеваемого сопротивления, например силы тяжести.
  • Эксцентрическое сокращение — возникает при удлинении мышцы во время регулирования скорости движения, вызванного другой силой, или в ситуации, когда максимального усилия мышцы не хватает для преодоления противодействующей силы. В результате движение происходит в направлении воздействия внешней силы.
  • Изометрическое сокращение — усилие, противодействующее внешней силе, при котором длина мышцы не изменяется и движения в суставе не происходит.
  • Изокинетическое сокращение — сокращение мышцы с одинаковой скоростью.
  • Баллистическое движение — быстрое движение, включающее: а) концентрическое движение мышц-агонистов в начале движения; б) инерционное движение во время минимальной активности; в) эксцентрическое сокращение для замедления движения.

источник

Здрасьте, мои уважаемые читатели, почитатели и прочие хорошие и не очень личности! Сегодня нас ждет архиважная и нужная заметка научной или около того направленности. Говорить в ней мы будем про типы мышечных сокращений, какие они бывают, что собой представляют и как их использовать в своей повседневной тренировочной деятельности.

Итак, располагайтесь поудобней, начнем жестить.

Если Вы еще не в курсе, то проект Азбука Бодибилдинга – это образовательный ресурс, и посему на нем периодически проскальзывают необычные статьи углубленной направленности, раскрывающие сущность различных накачательных (и смежных) процессов. В частности, к последним таким заметкам можно отнести: [почему люди полнеют?], [мотивация в бодибилдинге] и иже с ними. Так вот, в вопросах изменения собственного тела важно не просто бездумно качать железки и поднимать большие веса, важно понимать, что в этот конкретный момент происходит в мышцах, какой тип нагрузки к ним приложен и во что это в конечном итоге может вылиться. В общем, сегодня мы будем вкладывать в свою голову, дабы потом еще лучше прокачать свое тело. Собственно, давайте переходить ближе к сути.

Для более лучшего усвоения материала все дальнейшее повествование будет разбито на подглавы.

Каждый раз, когда Вы берете в руки снаряд (например, гантель) и начинаете выполнять упражнение (например, подъем гантели на бицепс) , происходит процесс сокращения скелетных мышц. Мы в предыдущих заметках (в частности в этой, [связь мозг-мышцы]) уже рассматривали, как происходит сам процесс сокращения мускулатуры, поэтому, чтобы не повторяться, приведу только общую схему.

…и наглядную анимацию (кликните и запустите приложение нажав «play») .

Двигательный центр (motor unit) состоит из двигательного нейрона и определенного количества иннервируемых волокон. Мышечное сокращение является ответом мускульной единицы на потенциал действия его двигательного нейрона.

Всего существует 3 вида градуированных ответов мышц:

  • волновое суммирование (wave summation) – формируется за счет увеличения частоты стимула;
  • многоэлементное суммирование (multiple motor unit summation) – формируется за счет увеличения силы раздражителя (увеличение количества двигательных нейронов) ;
  • лестница (treppe) – реакция с определенной частотой/силой на постоянный стимул.

Говоря о мышцах, нельзя не упомянуть про мышечный тонус – явление при котором мускулы проявляют незначительное сокращение даже в состоянии покоя, сохраняя свою форму и способность ответить нагрузке в любой момент. Все это Вам не обязательно запоминать, просто это поможет лучше понять сущность протекающих процессов в мышцах при разных типах мышечных сокращений.

Знаете ли Вы, что для обеспечения лучшего роста мышц им необходимо давать разные типы нагрузки, но не в смысле веса отягощения или смены одного упражнения на другое, а по-разному воздействовать на характеристики мускулатуры. Вот о чем идет речь – статическое и динамическое сокращение скелетных мышц. Статическая и динамическая работа объединяют в себе пять типов мышечных сокращений, каждый из которых делится на две формы движения: концентрические и эксцентрические.

Пройдемся по каждому по порядку и начнем с…

Динамические сокращения (ДС)

Происходят во время движения или с использованием свободных весов — когда атлет поднимает свободный вес и противостоит силе тяжести. Наиболее распространенным видом ДС являются изотонические – те, в которых мышца изменяет свою длину, когда она сжимается в процессе движения. Изотонические сокращения (ИС) позволяют осуществлять людям (и животным) свою привычную деятельность, передвигаться. Выделяют два типа ИС:

  • концентрическое – наиболее распространенное и часто встречаемое в повседневной и спортивной деятельности. Подразумевают укорочение мышцы за счет ее сокращения (сжатия) . Пример – сгибание руки в локтевом суставе, в результате чего происходит концентрическое сокращение мышцы двуглавой мышцы плеча, бицепса. Часто это сокращение называют позитивной фазой подъема снаряда;
  • эксцентрическое – полная противоположность концентрическим. Возникает, когда мышца удлиняется во время сокращения. Встречается значительно реже в накачательной практике и предполагает контроль или замедление движения по инициативе эксцентрического агониста мышцы. Пример – при ударе по мячу ногой, квадрицепс сокращается концентрически, а мышцы задней поверхности бедра сокращаются эксцентрически. Нижняя фаза (разгибание/опускание) при подъеме гантели на бицепс или в подтягиваниях также являются примерами ЭС. Этот тип создает большую нагрузку на мышцу, увеличивая вероятность получения травм. Часто это сокращение называют негативной фазой опускания снаряда.

К особенностям эксцентрических сокращений можно отнести большую выработку силы – т.е. атлет может снизить (в управляемом режиме) вес, значительно превосходящий по “тоннажу” его рабочий подъемный вес. Большая сила обеспечивается за счет большего включения волокон второго типа (быстрые мышечные волокна) . Таким образом упражнение концентрированный подъем гантели на бицепс, а точнее его негативная фаза, позволяет активнее включить в работу белые волокна. Такая особенность часто используется продвинутыми атлетами для улучшения взрывной силы, например, в жиме лежа.

Мышцы становятся на 10% сильнее во время выполнения эксцентрических движений, чем во время концентрических сокращений.

Чаще всего в подобных случаях берется гантель, отстоящая от привычного веса (допустим 15 кг) на 3-7 кг. Позитивная фаза осуществляется путем закидывания гантели наверх с помощью партнера или другой руки, а негативная – занимает около 4 сек (против 2 сек подъема) . Такие эксцентрические тренировки иногда очень полезны, т.к. создают обширные повреждения мышечных волокон, что приводит к увеличению синтеза белка, впоследствии явлению суперкомпенсации и лучшей мышечной гипертрофии. Минус их — в высокой вероятности травм (если делать все без головы) , поэтому новичкам лучше не заморачиваться.

Статические сокращения (СС)

Само название говорит за себя, статика, т.е. нет движения, не происходит изменения в удлинении/укорочении. Такие сокращения называются изометрическими. Пример – удержание объекта перед собой (сумки в магазине) , когда вес тянет вниз, но мышцы сжимаются, чтобы удержать предмет на нужном уровне. Также отличным примером изометрического сокращения мышц, является зависание в какой-то точке траектории на не определенное время. Например, при выполнении приседаний в середине траектории (наполовину вверх) квадрицепсы сокращаются изометрически. Величина силы, производимой во время изометрического сокращения, зависит от длины мышцы в точке сжатия. Каждая мышца имеет оптимальную длину, при которой наблюдается максимальная изометрическая сила. Результирующая сила изометрических сокращений превышает силу, продуцируемую динамическими сокращениями.

Для наглядности приведу примеры, демонстрирующие разные типы мышечных сокращений (кликабельно) .

Это мы рассмотрели основные типы сокращений, которые наиболее распространены в тренажерной практике, однако, если взглянуть на первоначальную классификацию, их несколько больше. Давайте также их разберем, чтобы Вы хотя бы имели о них представление и могли удивить своих несведущих коллег по залу :).

Изокинетические сокращения (Isokinetic)

В изокинетических сокращениях (Iso=постоянно, kinetic=движение) нервно-мышечные системы могут работать при постоянной скорости на каждом этапе движения против заданного сопротивления. Это позволяет работающим мышцам и мышечным группам создать высокую степень напряженности на всех участках диапазона движения. Данный тип сокращений эффективен для равномерного развития силы мускулатуры при любых углах движения. Это динамические сокращения, и при них изменяется длина мышцы. Определяющей характеристикой ИС мышц является то, что они приводят к движениям с постоянной скоростью.

В тренажерном зале подобный тип сокращений используется на специальных изокенетических тренажерах-динамометрах Cybex, Nautilus и прочие. Плавание и гребля – виды активности с постоянной скоростью, также являются изокинетической формой сокращений.

Преимущества изокинетических сокращений заключаются в следующем:

  • приводят к улучшению нервно-мышечной координации, увеличивая число вовлекаемых в работу волокон;
  • приводят к увеличению мышечной силы всей мышцы на всем диапазоне движения;
  • управление скоростью движения позволяет значительно снизить вероятность получения травм, что особенно важно в послеоперационные периоды и периоды реабилитации;
  • приводят к улучшению общей выносливости и сердечной функции.

Оксотонические сокращения (Auxotonic)

Это динамический тип сокращений повышенного натяжения (роста напряженности) . Когда спортсмен сгибает руки, держа штангу, ее масса очевидно не меняется в течение всего диапазона движения. Сила, необходимая для выполнения этого движения, не является постоянной, она зависит от телосложения, рычагов атлета, угла положения конечностей и скорости движения.

Плиоцентрические сокращения (Plyocentric)

Представляет собой гибрид (совмещение) , мышца выполняет изотоническое сжатие из растянутого положения. Активность, которая использует данный тип мышечных сокращений по полной, называется плиометрический тренинг или плиометрика. Данный тип активности хорошо совокупно развивает силу и мощность атлета, и часто рекомендуется в качестве основы женских тренировок.

Итак, чтобы окончательно устаканить все вышесказанное, приведу сборную картину-презентацию (которую я нашел в архивах одного зарубежного спортивно-медицинского университета) по типам сокращений. Вот, собственно, и она (кликабельно) .

Идем далее и теперь разберем…

Результатом изотонических сокращений является изменение длины мышцы (при постоянной силе) . Концентрические ИС – укорачивают мышцу по мере перемещения нагрузки, эксцентрические – удлиняют мышцу по мере ее сопротивления нагрузке. Результатом изометрических сокращений является увеличение мышечного напряжения, однако ни удлинения, ни укорочения мышцы не происходит.

В наглядном виде все это безобразие выглядит следующим образом.

Типы мышечных сокращений в зависимости от деятельности мы разобрали, однако остался нерассмотренным такой вопрос: какой тип сокращений имеет место быть в беге. Вообще, побегушки – это универсальный инструмент, который охватывает сразу несколько типов сокращений, в частности: изотонический концентрический и эксцентрический. Сокращения происходят в рамках медленно и быстросокращающихся мышечных волокон.

Во время бега, подъем бедра и сгибание колена приводит к концентрическим изотоническим сокращениями сгибателей бедра и подколенного сухожилия (мышцы задней поверхности бедра) . Когда Вы выпрямляете ногу, чтобы оттолкнуться от земли и сделать продвигающее движение, Ваши разгибатели бедра (подколенные сухожилия, большая ягодичная мышца) и колена (квадрицепсы) выполняют концентрические изотонические сокращения.

Эксцентрические изотонические сокращения особенно включаются при даунхилле (скоростном спуске) . Во время обычного бега разгибатели колена и квадрицепсы сокращаются для выпрямления ноги. Когда происходит бег с горы, квадрицепсы сокращаются эксцентрически. Кроме того, передняя большеберцовая мышца также сокращается эксцентрически, контролируя нисходящее движение Вашей ноги после того, как пятка коснется грунта. Что касается вовлечения в работу разных типов волокон во время бега, то побегушки в относительно спокойном темпе (бег трусцой ) использует для своей мышечной деятельности, преимущественно, медленносокращающиеся волокна. Увеличение скорости позволяет больше вовлекать быстросокращающиеся мышечные волокна.

Идем далее и теперь ответим на такой, казалось бы, неуместный вопрос…

На самом деле, знания о типах мышечных сокращений еще сильнее должны склонить атлетов (особенно начинающих) в сторону выполнения базы, и вот почему.

Многие скелетные мышцы сокращаются изометрически в целях стабилизации и защиты активных суставов во время движения. В то время как при выполнении приседаний со штангой четырехглавая мышца бедра сокращается концентрически (во время восходящей фазы) и эксцентрически (в нисходящей фазе) , многие из более глубоких мышц бедра сокращаются изометрически для стабилизации тазобедренного сустава во время движения.

Таким образом, работая с базовыми упражнениями, можно разом прогнать мышечные группы по нескольким типам сокращений. По факту это положительно скажется на их объемно-силовых характеристикам и даст лучший стимул к росту.

Ну вот, пожалуй, и всё на сегодня, все темы раскрыты, вопросы рассмотрены дети накормлены , значит пора закругляться.

Подошла к концу очередная, фиг знает какая, по счету 🙂 заметка, в ней мы говорили про типы мышечных сокращений. Кто-то может сказать, что она не практическая — возможно, но теория и понимание всех накачательных процессов также очень важны в деле построения форменного тела, поэтому впитываем!

На сим все, разрешите откланяться, до новых встреч!

PS. Друзья, а Вы используете эту информацию в своих тренировках, или ничего о ней не знали до сего момента?

PPS. Помог проект? Тогда оставьте ссылку на него в статусе своей социальной сети — плюс 100 очков к карме, гарантированно 🙂 .

С уважением и признательностью, Протасов Дмитрий.

источник

1 тип Изотоническое сокращение Мышечное напряжение с изменением длины волокон
II тип Изометрическое сокращение Мышечное напряжение без какого-либо изменения длины волокон
III тип Концентрическое сокращение Укорочение мышц
IV тип Эксцентрическое сокращение Удлинение мышц
\/тип Изокинетическое сокращение Сокращение изотонического, эксцентрического или концентрического типа, при котором изменение длины мышечных волокон происходит с постоянной скоростью
VI тип Изолитический Сокращение изотонико-эксцентрического типа; используется для растяжения мышечных волокон

Нейрофизиологические основы различных типов сокращений хорошо изложены в соответствующих руководствах. Отметим лишь следующее. Техники, основанные на изотонических и изокинетических сокращениях, позволяют быстро восстановить мышечную слабость, они тонизируют и укорачивают мышцу. Использование изометрического сокращения, напротив, будет расслаблять и удлинять мышцу. Изолитическое сокращение применяется для дефибротизации тканей и комбинируется с ретракцией, в результате чего мышца удлиняется.

Выполняя миоэнергетическую технику, врач действует против сопротивления мышц пациента. При этом усилие врача соотносится с усилием пациента в зависимости от используемого вида мышечной энергии:

Читайте также:  Гимнастика для скелетных мышц

в при изометрическом сокращении сила врача равна силе пациента;

опри изотоническом сокращении сила врача меньше силы пациента;

в при изокинетическом сокращении сила врача меньше силы пациента (при чем сила пациента возрастает в три этапа: от О до 1/3 силы, от 1/3 до 2/3, от 2/3 до 4/5 силы); в при изолитическом сокращении сила врача больше силы пациента.

Во всех мышечных сокращениях врач сам контролирует прилагаемые усилия.

Исходя из вышесказанного можно сформулировать следующие принципы работы миоэнергетическими техниками, которые могут применяться для любого сустава:

1. Сначала производится тестирование сустава и всех его составляющих для определения нарушения мышечного барьера.

2. Затем тестируется мышечная сила, в результате чего определяется слабая и сильная мышца.

3. Работа начинается с усиления слабой мышцы посредством изокинетического сокращения.

4. Оценка результатов работы.

5. Собственно лечение. Возьмем, к примеру, «свободу» во флексии и ограничение в экстензии. Сдвигаем БМ в сторону ограничения (экстензии). Просим пациента сделать изометрическое сокращение в сторону флексии в течение трех секунд, после этого следуют три секунды расслабления. Снова смещаем барьер в сторону ограничения, просим повторить изометрическое сокращение и т. д. Ф. Митчел указывал на трехкратное повторение манипуляции в течение одной процедуры. Однако количество повторов может быть существенно больше. Это зависит от способности врача точно выходить на новый мышечный барьер и умело контролировать мышечные сокращения.

6. После проведения техники обязательно тестирование суставной подвижности. Критерием удачного проведения техники будет восстановление равновесия между флексией и экстензией.

2.3.2. Трастовые техники (толчковые)

Эти техники называются также «высокоскоростными малоамплитудными». Характеризуются высокой скоростью приложения силы, направленной в определенной плоскости в определенную точку или область. Амплитуда движения не имеет конкретного предела, однако даже при средней амплитуде «суставной игры» можно добиться эффекта, не травмируя ткани. Большая амплитуда меняет направление силы и снижает эффективность траста.

Сила обычно прилагается параллельно или под прямым углом к плоскости сустава и всегда направлена в сторону ограничения подвижности сустава. Корректное применение силы сравнимо с ударом молотка по шляпке гвоздя — мгновенным, но не сильным. В трастовых техниках обычно используется рычаг в наиболее удобной позе. Несомненно, успех в выполнении трастовых техник напрямую зависит от опыта и практики врача.

— Внезапное движение при выполнении траста часто сопровождается характерным звуком. Здесь следует отметить, что акустический эффект вовсе не является критерием корректного выполнения техники. Остеопату необходимо фокусировать свое внимание на функции сустава. Так как цель траста — устранение ограничения подвижности в суставе, всегда исследуйте подвижность сустава после лечения.

Трастовые техники широко применялись остеопатами вплоть до 70-х годов XX века и являлись основным типом техник, преподававшихся в остеопатических колледжах. Примечательно то, что Э. Стилл сам не часто применял их, зато широко использовал непрямые техники. Несмотря на определенную техническую сложность выполнения трастов, описание их и преподавание в школах значительно проще, чем, к примеру, фасциальных техник.

Выполнение трастовой техники предполагает понимание двух главных понятий: соматической дисфункции (остеопатического повреждения) и «барьера». Различные виды барьеров мы описывали, когда характеризовали миоэнергетические техники.

Все трастовые техники можно условно поделить на 5 подгрупп:

1. Комбинация рычага и траста.

2. Комбинация рычага и траста с использованием импульса (импульс, индуцируемый трастом).

3. Траст с минимальным использованием рычага.

4. Траст без использования рычага.

5. Траст без рычага с использованием импульса.

источник

Эксцентрическое мышечное сокращение имеет две отличительные особенности – потенциал для производства большой мышечной силы в условиях небольших энергетических затрат, а также обладает реабилитационными преимуществами, как средство борьбы с мышечной атрофией, различными патологиями систем организма и недостатками физиологических функций. Представлены клинические исследования упражнений и некоторые способы применения эксцентрических сокращений.

История исследования эксцентрических мышечных сокращений

Эксцентрические (удлиненные) мышечные сокращения не получили столь должного внимания, в отличие от изометрических или концентрических нагрузок, особенно это странно для реабилитационной области. Несмотря на все, эксцентрика имеет свою историю исследования. Наше сегодняшнее понимание о мышечной энергии хорошо известно благодаря исследованиям А.В. Хилла и его студента Д.Р. Баззета младшего. Другой же его студент У.О. Фенн, глубоко сосредоточился на мышечной энергии, а именно на затратах энергии во время выполнения определенной работы. Так называемый «Эффект Фенна» говорит от том, что затраты энергии при мышечном сокращении эквивалентны затратам прикладываемых усилий, плюс дополнительных затрат. Простыми словами, потребление энергии, необходимой для мышц, увеличивается, когда мышца сокращается и выполняет позитивную работу. Было проведено еще одно исследование, которое получило меньше внимания: если мышца растягивается во время сокращения, энергия высвобождаемая мышцей, меньше. Можно назвать это «негативный эффект Фенна» – такие идентичные химические реакции, поглощающие АТФ при сокращении мышцы (концентрированном) могут быть обращены при растяжении мышцы при эксцентрическом сокращении, функционально генерирующем АТФ. Несмотря на то, что исследования были развенчаны, эксперименты показали, что энергетические затраты производства изометрической силы повышаются, если работа произведена мышцами и уменьшается, если работа произведена над мышцами (эксцентрическая работа мышц). Эти исследования показали нам, что энергетические затраты для получения одинаковых величин и длительности силы меньше всего во время эксцентрических нагрузок.

В дополнение к тому, что эксцентрические нагрузки требуют мало энергии, они генерируют максимальную силу. Более 100 лет назад, задолго до вклада Хилла, Адольф Фик опубликовал статью. В ней говорилось следующее: во первых, был продемонстрирован термин «изометрика», означающее мышечное сокращение, при котором мышца не изменяла свою длину; во-вторых, если мышца удлиняется при сокращении, она продуцирует больше силы. Увеличение силы во время эксцентрики до сих пор остается любопытным предметом исследований, с множеством объяснений. Недавно эта тема начала привлекать все больше и больше внимания.

Интересен тот факт, что мышца во время растяжения проявляет дополнительные признаки при скольжении нитей, где увеличение мышечной силы происходит благодаря «сцеплению» пассивных структурных элементов (Титина) во время активации. По поводу этой тематики ведутся постоянные споры, но все сходятся в одном – в том, что мышца может произвести больше силы, если включится при растягивании, то есть сократится эксцентрично.

Две отличительные особенности эксцентрического сокращения были изучены в течении только прошлого столетия:

  • Продукция силы очень велика;
  • Энергетические затраты очень низки;

40 лет назад, исследования проведенные Коми и Бускирком показали, что эти две отличительные особенности дают эксцентрике огромный потенциал в тренировке мышц. Особенно, большая сила и малые энергетические затраты, хорошо подходят для включения в реабилитационные программы эксцентрических нагрузок.

Слабые или иначе ограниченные в возможностях люди (страдающие от сердечных или респираторных патологий, рака, метаболических, неврологических или постоперационных состояниях) ограничены в возможности производить достаточно мышечной силы для поддержания их массы и функций. Даже самые современные тренировочные меры воздействия могут быть за гранью их возможностей. Без достаточной нагрузки на мышцы, больные люди находятся в зоне риска дистрофии, обычно оказывающей неблагоприятные последствия. Поэтому для этих людей нужны такие меры воздействия, при которых бы они производили максимум силы и тратили минимум энергии.

Противоречия

Несмотря на все плюсы, эксцентрика рассматривается больше как аномалия, чем улучшающая жизнь мера воздействия. Причина исходит из другой взаимосвязи эксцентрики – мышечные повреждения. Так как эксцентрическое сокращение стало связано с мышечными болями, теперь это предмет для первопричины и исследования мышечных повреждений. Если вбить в PubMed «эксцентрика» вместе с «болезни и повреждения» вы получите более чем 1000 результатов, а если вбить «реабилитация и польза» – около 50. Взаимосвязь эксцентрики и мышечных повреждений каким то образом укрепились очень сильно в головах людей. Возможно, потому, что эксцентрические нагрузки производят большую силу, и не удивительно, что они могут вызвать мышечные повреждения. Действительно, правдоподобно выглядит идея о том, что это способствует мышечной реконструкции. Если же все это правда, это будет очень неприятным ограничением для реабилитации, потому что те, кто получает пользу от возрастающей мышечной силы, обычно люди с повышенной чувствительностью к различным воспалительным процессам.

Доказано, что мышечные повреждения совсем необязательные проявления при реабилитации. Во-первых, эксцентрические нагрузки могут использоваться адекватно и безопасно, чтобы избежать каких-либо неблагоприятных последствий для мышц (травм и т.д.) необходима правильная нагрузка. Большая сила, возникающая при эксцентрических нагрузках неизбежно ведет к травме. Однако, если амплитуда и время выполнения движения увеличивается постепенно, то никаких симптомов повреждений, воспаления, и даже болезненности не будет. Во-вторых, полезные изменения в структурах мышц, а также функциональные реакции могут возникать вне зависимости от мышечного воспаления и повреждения. Так что, эксцентрические нагрузки все же способны улучшить состояние, без нанесения каких либо повреждений.

Далее мы обсудим использование эксцентрических тренировок для разных реабилитационных групп. Данная программа направлена на взрослых и пожилых людей с различными коморбидными состояниями, послеоперационных состояний, суставных заболеваний. Все представленные группы разные по своему состоянию.

Безопасность и осуществимость эксцентрики в разных патологических группах

Разнообразные примеры применения реабилитационных программ показали возможность безопасного прогресса за счет использования эксцентрической работы в течение многих недель. Важно учесть безопасный прогресс, начиная с адаптационной фазы и постепенно доходя до фазы использования повышенных нагрузок в эксцентрике, чтобы предотвратить мышечные повреждения или каких либо неблагоприятных реакций. Бывает и так, что при некоторых патологиях (тендинит) болевая реакция является частью терапевтического режима. У пожилых, людей страдающих от инфекционных заболеваний, послеоперационные больные, постепенное увеличение эксцентрических нагрузок является общепризнанным, так как относительное усилие, необходимое для выполнения работы очень мало. Обратите внимание, что ЧСС, АД, сердечный индекс, объем легких у пожилых людей стабильнее во время эксцентрических тренировок, в отличие от концентрических.

Пожилые люди в реабилитационных программах, включая даже людей старческого возраста, могут применять эксцентрические нагрузки без боязни мышечных или суставных повреждений. Пожилые с болезнями, которые в свою очередь являются причинами мышечной атрофии, усталости и др. могут завести свою локомоцию посредством эксцентрики, без каких либо тяжелых последствий (увеличение креатинкиназы или каких либо воспалительных маркеров, также уменьшение производства силы).

Увеличение эксцентрической работы от 2-10 раз за курс в 10-12 недель достижимо с данной группой лиц и может лежать в основе увеличения ростовых показателей и молекулярных изменений в соответствии с положительной реакцией мышц на сопротивление. Кроме того, поскольку воспринимаемые нагрузки, необходимые для хорошей эксцентрической работы, комментировались как «несколько трудные», пожилые люди готовы работать подобным образом 3 раза в неделю, курсом 10-12 недель. Пристальное внимание за правильностью выполнения эксцентрики необходимо, дабы предотвратить излишние нагрузки на голеностоп, колено, бедренный сустав, особенно у тех лиц, имеющих различные патологии костной ткани (остеопороз, остеопения и т.д.). Иногда у пожилых после занятий могут возникнуть резкие боли или чрезмерные усталость, поэтому следует давать более длинные восстановительные периоды.

Взрослые с сердечно-легочными заболеваниями

Люди с хроническими сердечно-сосудистыми (СС) заболеваниями или же хроническими респираторными заболеваниями имеют некоторые ограничения в занятиях реабилитационной программы. Эксцентрические упражнения могут быть отличной заменой обычным тренировкам для пациентов с ограничениями, вследствие их СС и респираторных заболеваний. При эксцентрических занятиях, взрослые и пожилые люди с минимальной дисфункцией левого желудочка и отсутствием экзерциальной ишемии могут в 4 раза улучшить мышечное напряжение и пройденную дистанцию за 6 минут без особых усилий со стороны сердечно-сосудистой системы, то есть сравнивая с концентрическими нагрузками. Почти то же самое и у людей с хроническими респираторными заболеваниями, то есть примерно мене 50% достигли недомогания при высоких эксцентрических нагрузках (конечно, с некоторыми снисходительными нагрузками) в отличие от тех же концентрических нагрузках. Следовательно, для людей с данной группой патологий необходимо применять эксцентрические тренировки, с соответствующей техникой безопасности.

Пожилые люди перенесшие рак

Люди перенесшие рак и его последствия обычно испытывают ослабление опорно-двигательной системы, что понижает их мобильность. Большинство из них могут заниматься, используя эксцентрические методы. Пожилые (около 75 лет) люди после рака груди, простаты и др. приняли участие в 34 из 36 эксцентрических занятиях в течение 12 недель и увеличили свою работоспособность в 3 раза, без каких либо мышечных повреждений. Несмотря на гормональный мышечный дефицит, пожилые после рака простаты, находящиеся на андроген-депривационной терапии, могут в достаточной мере улучшить свое состояние, мобильность посредством эксцентрической реабилитационной программы. Пока не было обнаружено каких либо проявлений повышенной усталости после эксцентрических занятий у людей после рака, а эти люди, между прочим, проходят специальный контроль состояния после каждого занятия. Поэтому все комплексы, проводимые с пожилыми людьми после раковых заболеваний должны проходить под пристальным вниманием и наблюдением.

Взрослые с метаболическими патологиями

Взрослые с диабетом 2 типа испытывают ускоренный процесс потери мышц, особенно это становится заметно с возрастом. Потеря мышечной силы намного выше у пожилых людей с диабетом, в отличии от пожилых без него, и это очень опасно для данной группы больных. Поэтому упражнения, направленные на укрепление мышечной массы и силы, даются им регулярно. Мышцы потребляют более 80 % глюкозы, очень важно, работая с людьми, находящимися в группе метаболических заболеваний, не ухудшать инсулин-резистентность. Постоянное воздействие эксцентрических упражнений приводит к значительному улучшению мышечной массы, силы, мобильности, без отрицательной чувствительности инсулина при избыточном весе, физически неактивных, постменопаузальных женщин с нарушенным глюкозным обменом, также было видно, что возможно повышение инсулиновой чувствительности и понижение гликолизированного гемоглобина на 10,6 % у сидячих девушек. У взрослых, подверженным сидячему образу жизни, систематичные тренировки (3-5 раз в неделю, 8 недель) пешими прогулками с гор – преимущественно эксцентрическая нагрузка – показано, что это также метаболически полезно, как и концентрическая работа (пешая прогулка в гору). Интересно, что этот метаболический подъем идет совместно со снижением двух типичных особенностей мышечной травмы: высокой чувствительности С-реактивного белка и уровня креатин киназы в сыворотке крови. У многих диабетиков, их болезнь нередко протекает с разными осложнениями: сердечно-сосудистые заболевания, ретинопатия, периферическая невропатия и периферические сосудистые заболевания, поэтому эксцентрическая нагрузка может быть альтернативой или хорошим дополнением к классической нагрузке. Поэтому эксцентрическая нагрузка, из-за ее малых энергозатрат и ощутимой нагрузке, безопасны и адекватны для больных сахарным диабетом.

Целью реабилитационной программы является максимальные затраты энергии, уменьшение веса и индекса массы тела, эксцентрика – не идеальный вариант, поэтому она должна идти вкупе с аэробными нагрузками. Следует также внимательно следить за гликемическим показателем при эксцентрических упражнениях.

Взрослые и дети с неврологическим дисфункциями

Люди с центральной или периферической нервной дисфункцией испытывают не только мышечную атрофию, но и отсутствие нервной проводимости в мышце. Комбинированный эффект этих патологий может хорошенько ограничить мышечные качества, соответственно понизить мобильность. Считалось, что потеря мышечных качеств полностью зависит от центральной нервной системы, однако недавние исследования, используя концентрическую и эксцентрическую нагрузку, показали обратное. Предварительные исследования заболеваний центральной нервной системы говорят о том, что эксцентрические тренировки являются наиболее безопасным и адекватным средством обеспечения резистентности упражнений. К примеру, не было отмечено мышечных травм или потери изометрической силы в течение 12 недель высокоинтенсивных эксцентрических упражнений, у умеренно больных пожилых с Паркинсоном. Пожилые после инсульта достигли хорошей силы мышц нижних конечностей вследствие концентрических и эксцентрических занятий; но все же, лучшие результаты были зафиксированы в «необученных» ногах только после интенсивной эксцентрической работы. Это показывает, что эксцентрический тренинг побуждает работу центральной нервной адаптации. Одним из факторов, вызывающих беспокойство у людей с повышенным поражением нейронов – это потенциал увеличения спастического мышечного ответа во время растяжения мышцы (в контексте гиперактивного растяжения).

У детей с церебральным параличом и спастикой верхних конечностей, сильные эксцентрические нагрузки, увеличили диапазон их движений, также уменьшили количество ко-сокращений, показанных на электромиографии.

Эксцентрические тренировки в контексте расстройств периферической нервной системы и нервно-мышечных соединений являются наиболее спорными. Применение эксцентрических нагрузок считается не до конца обоснованным методом. Поэтому требуется больше исследований, связанных с применением эксцентрики при данных заболеваниях, для наилучшего понимания.

Читайте также:  Затекают мышцы по утрам

Взрослые после операции на колено или травмы сустава

Ранний постоперационный период передней крестообразной связки или эндопротезирование коленного сустава – типичный период усиленной слабости мышц (особенно четырехглавой мышцы бедра). Важно установить безопасность применяемых вмешательств, особенно в постоперационный период. Первостепенное значение имеет стабильность, обеспечиваемая реконструкцией связок, путем мониторинга ответных реакций на любые упражнения с сопротивлением. Боль, рецидив травмы, нестабильность темпов – пограничные меры безопасности коленного сустава после операции. Если эксцентрическая реабилитация применяется и продвигается верными путями, как об этом говорится в серии работ Гербера и др., то стабильность колена не нарушается. Никаких различий в мерах безопасности, указанных выше не было замечено, вследствие 12 недельного курса эксцентрических занятий и ускоренного курса обычных тренировок, в 3 неделю после операции. Успешная прогрессия негативной работы в период длительного курса реабилитации показала, что эксцентрическая нагрузка адекватна для данной группы людей. Эксцентрическая работа в 3 неделю после эндопротезирования колена, не дала отрицательных изменений в суставной и мышечной работе, в противоположность пятикратному увеличению негативной работы после 6 недель. Похожие результаты были выявлены при включении эксцентрики в многомесячный реабилитационный курс после операционных вмешательств и травмах колена. Также очевидно, что любые неблагоприятные реакции сустава, будь то отек или контрактуры, являются показателями того, что необходимо прекращать эксцентрическую работу. Известно, что отек колена может быть предотвращен, и движения в суставах наоборот становятся больше после эксцентрической нагрузки. Поэтому раннее, адекватное и безопасное применение эксцентрических нагрузок, в рамках реабилитации считается приемлемым, учитывая, что более 85% подтвердили результаты эксцентрической работы.

источник

Типы мышечных сокращений. По способу укорочения мышц различают три типа мышечных сокращений:

1) изотоническое , при котором волокна укорачиваются при постоянной внешней нагрузке, в реальных движениях проявляется редко (так как мышцы укорачиваясь вместе с тем меняют своё напряжение);

2) изометрическоеэто тип активации, при котором мышца развивает напряжение без изменения своей длины . На нём построена так называемая статическая работа двигательного аппарата человека. Например, в режиме изометрического сокращения работают мышцы человека, который подтянулся на перекладине и удерживает своё тело в этом положении;

3) ауксотоническое или анизотоническоеэто режим, при котором мышца развивает напряжение и укорачивается . Именно этот тип мышечных сокращений обеспечивает выполнение двигательных действий человека.

У анизотонического сокращения две разновидности сокращения мышцы: в преодолевающем и уступающем режимах.

В преодолевающем режиме мышца укорачивается в результате сокращения (например, икроножная мышца бегуна укорачивается в фазе отталкивания).

В уступающем режиме мышца растягивается внешней силой (например, икроножная мышца спринтера при взаимодействии ноги с опорой в фазе амортизации).

На рисунке 1 изображена динамика работы мышцы в преодолевающем и уступающем режимах.

Правая часть кривой отображает закономерности преодолевающей работы, при которой возрастание скорости сокращения мышцы вызывает уменьшение силы тяги.

В уступающем режиме наблюдается обратная картина: увеличение скорости растяжения мышцы сопровождается увеличением силы тяги (что является причиной многочисленных травм у спортсменов, например, разрыв ахиллова).

При скорости, равной нулю, мышцы работают в изометрическом режиме.

Для движения звена в суставе под действием мышечных сил важны не сами силы, а создаваемые ими моменты сил , поскольку движение звена – это ни что иное, как вращение относительно оси, проходящей через сустав. Поэтому разновидности работы мышц можно выразить в терминах моментов сил: если отношение момента внутренних сил к моменту внешних рано единице, режим сокращения будет изометрическим, если больше единицы – преодолевающим, если меньше единицы – уступающим. Поддержку сустава можно обеспечить спортивным тейпом .

Групповое взаимодействие мышц. Существует два вида группового взаимодействия мышц: синергизм и антагонизм.

Мышцы-синергисты перемещают звенья тела в одном направлении. Например, в сгибании руки в локтевом суставе участвуют двуглавая мышца плеча, плечевая и плечелучевая мышцы. В результате синергического взаимодействия мышц увеличивается результирующая сила действия.

Мышцы-антагонисты имеют разнонаправленное действие: если одна из них выполняет преодолевающую работу, то другая – уступающую. Мышцы обеспечивают возвратно-вращательные движения звеньев тела, поскольку каждая из них работает только на сокращение; высокую точность двигательных действий, так как звено необходимо не только привести в движение, но и затормозить в нужный момент. Антагонисты состоят из пары: агонист (сгибатель) – антагонист (разгибатель).

Мощность и эффективность мышечного сокращения. По мере увеличения скорости мышечного сокращения сила тяги мышцы, функционирующей в преодолевающем режиме, снижается по гиперболическому закону (см. рис. 1). Известно, что механическая мощность равна произведению силы на скорость (N = F V). Существует сила и скорость, при которых мощность мышечного сокращения наибольшая; этот режим возникает, когда и сила, и скорость составляют примерно 30 % от максимально возможных величин.

Накопление энергии упругой деформации в растянутых мышцах и сухожилиях. Когда сокращению мышц предшествует фаза растяжения, производимые силы, мощность и работа достигают больших величин по сравнению с сокращением без предварительного растяжения. После растяжения скорость сокращения увеличивается за счёт скорости восстановления упругих компонентов мышцы.

Растяжение мышечно-сухожильной системы позволяет также накапливать и использовать энергию упругой деформации. Было подсчитано, что ахиллово сухожилие растягивается на 18 мм во время бега со средней скоростью , при этом накапливается энергия в 42 Дж. Нелинейная зависимость между величиной растяжения и накапливаемой энергией показывает, что при больших растяжениях накапливается больше энергии, чем при малых. Эластичное растяжение внесёт значительный вклад в мышечную деятельность, только если за активным мышечным растяжением немедленно последует преодолевающий режим сокращения мышцы. Более высокая результативность прыжка с подседом по отношению к прыжку из статической позы показывает преимущество предварительного растяжения мышц.

Каждая мышечная клетка состоит прежде всего из мышечных фибрилл (волоконец), которые являются сократительными элементами клетки. Как видно на прилагаемой диаграмме мышечной клетки, мышечные фибриллы представляют собой длинные пряди, состоящие из различных белков. Под электронным микроскопом эти фибриллы оказываются состоящими из чередующихся связок толстых и тонких мышечных нитей. Примечательно, как резко отличаются друг от друга эти мышечные фибриллы. Толстые нити состоят из белка миозина, а так

же из белка актина. Мельчайшие волосовидные отростки между этими мышечными нитями, которые традиционно называются перекрестными мостиками, под воздействием импульса асинхронно прикрепляются к противоположной мышечной нити, сокращаются, отцепляются, вновь прикрепляются, сокращаются, отцепляются и так далее до тех пор, пока актиновая и миозиновая нити не натянутся одна вдоль другой до состояния максимального сокращения. Таким образом, в мгновение ока мышечное волокно сокращается вполовину, от своей длины в состоянии покоя, в результате действия вышеупомянутых перекрестных мостиков, заставляющих актиновую и миозиновую нити скручиваться. Действие сокращения по длине называется концентрическим сокращением. Примером такого сокращения будет сокращение бицепса при подъеме гантели вверх по радиусу с центром в локтевом суставе. Чтобы постепенно опустить гантель вниз, некоторые мышечные волокна «отключаются» (как бы отпускаем педаль газа в вашей машине), а в результате немногочисленные «неотключенные» мышечные волокна, которые остаются в сокращенном состоянии, борются с силой притяжения, уступают в борьбе, и вес опускается. Механика этой операции очень важна в тренировке по поднятию тяжестей. Это отрицательное сокращение, называемое эксцетрическим, длительное время находилось в центре споров и противоречий

при его учете в технике тренировок. Так как количество перекрестных мостиков, старающихся сократить мышцу недостаточно, они буквально «продираются» сквозь мостики соединений нити, стараясь вызвать концентрическое сокращение. Однако сцепиться, как следует им не удается, они срываются и повреждаются. Эти действия, очень напоминающие протаскивание щетины одной зубной щетки через другую, сопровождаются сильным трением, и мышечные нити разрушаются. После этого в течение нескольких дней в мышцах наблюдаются сильные болевые ощущения. Хотя отрицательный тренинг, как показывает опыт, дает увеличение силы: сопровождающая его болезненность ощущении и необходимость длительное время отдыхать при такой методике почти сводит на нет эффект от таких тренировок. Легко заметить, что одним из очень важных факторов, задействованных в выработке силы, является наличие того или иного количества мышечных нитей в волокнах. Это может показаться таким же простым,

как усиление одной из команд по перетягиванию каната добавлением нескольких новых участников. Однако есть более важные факторы, определяющие сократительную силу мышцы, нежели простой подсчет мышечных фибрилл или мышечных клеток.

Внутри каждой мышечной клетки имеется множество субклеточных веществ энзимов (ферментов), чья совокупная обязанность — производство энергии для мышечных сокращений. Эффективная деятельность энзимов становится важным фактором увеличения силы. Выясняется, что сокращение высокого напряжения (то есть, высокого сопротивления) вырабатывает такую эффективность, так как оно вызывает увеличение числа фибрильных элементов внутри каждого мышечного волокна.

Однако имеется еще один важный фактор в тренировке по выработке силы. Исследование показывает нам, что важную роль в производстве максимального сокращения крупной мышцы играет нервный импульс. Каждая мышца состоит из моторных единиц. Моторная единица может содержать от одного до сотни мышечных волокон, связанных с нею. Таким образом, один нейрон, его длинный аксон (нервное волокно),

все мелкие отростки и волокна, к каждому из которых прикрепляется «веточка», представляет собой одну моторную единицу. Каждая моторная единица стимулируется к сокращению согласно ее порога возбудимости. То есть все моторные единицы, чей порог возбудимости равен или ниже десяти милливольт, сократятся под воздействием импульса в десять милливольт, генерируемого центральной нервной системой (мозгом) или через рефлекторное действие (которое имеет место на уровне спинного мозга). Именно активизация деятельности мозга — это та область, которая представляет особый интерес для атлетов, так как моментальной генерации максимального нервного импульса можно «обучаться» в весьма широких пределах. Чем сильнее нервный импульс, тем многочисленнее сокращающиеся моторные единицы. Это, конечно же, связано с силой сокращения мышц, того или иного атлета.

Степень обучаемости силе будет подробнее рассмотрена в последующих разделах книги. 3десь же достаточно будет сказать, что можно научиться не только стимуляции как можно 6ольшего числа моторных единиц, но также и отодвиганию защитного барьера, мешающего этому. Этот барьер устанавливается действием определенных проприорецепторов, находящихся в мышцах и сухожилиях. Эти проприорецепторы действуют как защитный механизм, обеспечивающий безопасность действия силы сокращения и предохраняющий мышцы и сухожилия от травм. Имеются веские доказательства, что этот защитный механизм вступает в действие слишком рано, и что его можно отодвинуть путем выполнения различных тренировочных приемов.

Сила также определяется отношением между красными и белыми мышечными волокнами, задействованными в сокращении, о котором говорилось выше. Белые мышечные волокна видятся белыми при исследовании микроскопом из-за недостатка двух компонентов — миоглобина и капилляров. Миоглобин является красным пигментом в клетке, который отвечает за обеспечение достаточным количеством кислорода, с тем, чтобы митохондрия могла эффективно выполнять свою функцию. Митохондрии — мельчайшие органеллы, рассредоточенные по всей мышце, выполняют окислительную функцию клетки. Капилляры, конечно же, поставляют обогащенную кислородом кровь к клетке и через них удаляются продукты метаболического распада, происходящего во время упражнения. Так как в белых волокнах мало капилляров, то волокна обладают относительно низким уровнем выносливости — они не предназначены для эффективного усвоения кислорода и быстро устают. Таким образом, белые волокна мышц имеют еще одно название — волокна с низким уровнем окисления. Однако белые мышечные волокна обладают гораздо более высоким уровнем энзимного равновесия для производства сильного сокращения, нежели красные волокна. Они также обладают, более надежной и обширной нервной связью, что позволяет им совершать более частые «подергивания» в секунду. В то время как белые мышечные волокна обладают способностью непрерывно сжиматься и разжиматься 100 раз в секунду, красные волокна при максимальной стимуляции обычно совершают подобные подергивания меньше 20 раз в секунду. Чем больше мышца подергивается в секунду, тем сильнее сокращения. К. тому же имеются исследования, указывающие на то, что белые волокна обладают более высокой способностью увеличиваться в размере, чем красные. Это свойство ассоциируется с увеличением числа мышечных фибрилл внутри мышечного волокна.

Таким образом, мы затронули базовые моменты, касающиеся природы силы. Сила зависит: 1) от расположения мышечных волокон (то есть веретенообразного или перьевого); 2) числа моторных единиц, подвергающихся одновременной стимуляции; 3) присутствия должной концентрации энзимов в клетке; 4) относительного положения защитного барьера, определяемого чувствительностью проприорецепторов мышцы и сухожилия; 5) соотношения белых и красных мышечных волокон; 6) действия скелетно-мышечного рычага; и 7) координации действия синергистов и стабилизаторов.

Обладание относительно длинным силовым плечом в сравнении с плечом сопротивления, занятым в движении скелетно-мышечного рычага, относится к наследственным характеристикам. Обратите внимание, например, на иллюстрацию, приводимую здесь. Можно увидеть,

что чем ниже по предплечью закреплен бицепс, тем длиннее силовое плечо и тем мощнее будет сила, действующая на сопротивление на конце рычага. Этот пример можно перенести на совокупные телесные движения и на действие одиночного рычага, такого, как рука. При приседании, жиме и мертвой тяге относительная длина рычагов будет иметь важное значение в определении величины поднимаемого веса, а, следовательно, будет очень важным фактором в выборе правильной соревновательной техники трех движений. Подробнее об этом будет сказано в последующей главе.

Согласование действия малых синергистов («вспомогательных» мышц) и стабилизаторов (мышц, которые сокращаются статически, чтобы поддерживать конечность или часть тела в сильной позиции) с действием основного двигателя (наиболее важной в данном движении тела мышцы) также имеет очень большое значение при рассмотрении общей величины силы, которую может проявить атлет при воздействии на такой внешний объект, как штанга. Определение мышц — основных двигателей, синергистов и стабилизаторов является основой выбора упражнений для любого атлета. Выбор упражнений должен определяться путем внимательного анализа техники атлета, определения слабых мест и приложения нагрузки нужной величины.

Выделяют различные функциональные формы мышечных сокращений

  • При изотоническом сокращении мышца укорачивается, однако ее внутреннее напряжение (тонус!) остается неизменным во всех фазах рабочего цикла. Типичным примером изотонического мышечного сокращения является динамическая мышечная работа сгибателей и разгибателей без существенных изменений внутримышечного напряжения, например подтягивание.
  • При изометрическом сокращении мышечная длина не изменяется, а сила мышцы проявляется в повышении ее напряжения. Типичным примером изометрического сокращения является статическая мышечная активность при поднимании тяжестей (удерживание штанги).
  • Чаще всего наблюдаются комбинированные варианты сокращения мышц. Например, комбинированное сокращение, при котором мышцы сначала сокращаются изометрически, а затем изотонически, как при поднятии тяжести, называют удерживающим сокращением .
  • Установочным (изготовочным) называют сокращение, при котором, наоборот, после начального изотонического сокращения следует изометрическое. Примером является ротационное движение руки с рычагом — затягивание винта с помощью гаечного ключа или отвертки.
  • Различные формы мышечных сокращений выделяют для их описания и систематизации. На самом деле в большинстве динамических спортивных движений происходит как укорочение мышцы, так и повышение напряжения (тонуса) мышц — ауксотонические сокращения .

Использованные здесь термины нетипичны для русской литературы по мышечной активности. В отечественной литературе принято выделять следующие типы сокращений.

  • Концентрическое сокращение — вызывающее укорачивание мышцы и перемещение места прикрепления ее к кости, при этом движение конечности, обеспечиваемое сокращением данной мышцы, направлено против преодолеваемого сопротивления, например силы тяжести.
  • Эксцентрическое сокращение — возникает при удлинении мышцы во время регулирования скорости движения, вызванного другой силой, или в ситуации, когда максимального усилия мышцы не хватает для преодоления противодействующей силы. В результате движение происходит в направлении воздействия внешней силы.
  • Изометрическое сокращение — усилие, противодействующее внешней силе, при котором длина мышцы не изменяется и движения в суставе не происходит.
  • Изокинетическое сокращение — сокращение мышцы с одинаковой скоростью.
  • Баллистическое движение — быстрое движение, включающее: а) концентрическое движение мышц-агонистов в начале движения; б) инерционное движение во время минимальной активности; в) эксцентрическое сокращение для замедления движения.

рис. 2.4. Электрическое раздражение и мышечный ответ. Сверху показаны электрические импульсы, снизу — ответ мышцы

Читайте также:  Кому проще всего накачать мышцы

Если стимулировать коротким электрическим импульсом, спустя небольшой латентный период происходит ее . Такое сокращение называется «одиночное сокращение мышцы». Одиночное мышечное сокращение длится около 10-50 мс, причем оно достигает максимальной силы через 5-30 мс.

Каждое отдельное мышечное волокно подчиняется закону «все или ничего», т. е. при силе раздражения выше порогового уровня происходит полное сокращение с максимальной для данного волокна силой, а ступенчатое повышение силы сокращения по мере увеличения силы раздражения невозможно. Поскольку смешанная мышца состоит из множества волокон с различным уровнем чувствительности к возбуждению, сокращение всей мышцы может быть ступенчатым в зависимости от силы раздражения, при этом при сильных раздражениях происходит активация глубжележащих мышечных волокон.

Однократное электрическое раздражение (рис. 2.4, вверху) ведет к единичному мышечному сокращению (рис. 2.4, внизу). Два близко друг за другом следующих раздражения накладываются друг на друга (это называется «суперпозиция», или суммация сокращений), что ведет к более сильному мышечному ответу, близкому к максимальному. Серия часто повторяющихся электрических раздражений вызывает возрастающие по силе мышечные сокращения, в результате чего не происходит должного расслабления мышцы. Если частота электрических импульсов выше частоты слияния, то единичные раздражения сливаются в одно и вызывают тетанус мышцы (тетаническое сокращение) — устойчивое достаточно длительное напряжение сокращенной мышцы.

Рис. 2.5. Формы мышечных сокращений. Слева схематически представлено укорочение саркомеров, в середине — изменения силы и длины, справа — пример сокращений

Выделяют различные функциональные формы мышечных сокращений (рис. 2.5).

  • При изотоническом сокращении мышца укорачивается, однако ее внутреннее напряжение (тонус!) остается неизменным во всех фазах рабочего цикла. Типичным примером изотонического мышечного сокращения является динамическая мышечная работа сгибателей и разгибателей без существенных изменений внутримышечного напряжения, например подтягивание.
  • При изометрическом сокращении мышечная длина не изменяется, а сила мышцы проявляется в повышении ее напряжения. Типичным примером изометрического сокращения является статическая мышечная активность при поднимании тяжестей (удерживание штанги).
  • Чаще всего наблюдаются комбинированные варианты сокращения мышц. Например, комбинированное сокращение, при котором мышцы сначала сокращаются изометрически, а затем изотонически, как при поднятии тяжести, называют удерживающим сокращением .
  • Установочным (изготовочным) называют сокращение, при котором, наоборот, после начального изотонического сокращения следует изометрическое. Примером является ротационное движение руки с рычагом — затягивание винта с помощью гаечного ключа или отвертки.
  • Различные формы мышечных сокращений выделяют для их описания и систематизации. На самом деле в большинстве динамических спортивных движений происходит как укорочение мышцы, так и повышение напряжения (тонуса) мышц — ауксотонические сокращения .

Использованные здесь термины нетипичны для русской литературы по мышечной активности. В отечественной литературе принято выделять следующие типы сокращений.

  • Концентрическое сокращение — вызывающее укорачивание мышцы и перемещение места прикрепления ее к кости, при этом движение конечности, обеспечиваемое сокращением данной мышцы, направлено против преодолеваемого сопротивления, например силы тяжести.
  • Эксцентрическое сокращение — возникает при удлинении мышцы во время регулирования скорости движения, вызванного другой силой, или в ситуации, когда максимального усилия мышцы не хватает для преодоления противодействующей силы. В результате движение происходит в направлении воздействия внешней силы.
  • Изометрическое сокращение — усилие, противодействующее внешней силе, при котором длина мышцы не изменяется и движения в суставе не происходит.
  • Изокинетическое сокращение — сокращение мышцы с одинаковой скоростью.
  • Баллистическое движение — быстрое движение, включающее: а) концентрическое движение мышц-агонистов в начале движения; б) инерционное движение во время минимальной активности; в) эксцентрическое сокращение для замедления движения.

рис. 2.6 Схема образования поперечных связей — молекулярной основы сокращения саркомера

Укорочение мышцы происходит за счет укорочения образующих ее саркомеров, которые, в свою очередь, укорачиваются за счет скольжения относительно друг друга актиновых и миозиновых филаментов (а не укорочения самих белков). Теория скольжения филаментов была предложена учеными Huxley и Hanson (Huxley, 1974; рис. 2.6). (В 1954 г. две группы исследователей — X. Хаксли с Дж. Хэнсон и А. Хаксли с Р. Нидергерке — сформулировали теорию, объясняющую мышечное сокращение скольжением нитей. Независимо друг от друга они обнаружили, что длина диска А оставалась постоянной в расслабленном и укороченном саркомере. Это позволило предположить, что есть два набора нитей — актиновые и миозиновые, причем одни входят в промежутки между другими, и при изменении длины саркомера эти нити каким-то образом скользят друг по другу. Сейчас эта гипотеза принята почти всеми.)

Актин и миозин — два сократительных белка, которые способны вступать в химическое взаимодействие, приводящее к изменению их взаимного расположения в мышечной клетке. При этом цепочка миозина прикрепляется к актиновой нити с помощью целого ряда особых «головок», каждая из которых сидит на длинной пружинистой «шее». Когда происходит сцепление между миозиновой головкой и актиновой нитью, конформация комплекса этих двух белков изменяется, миозиновые цепочки продвигаются между актиновыми нитями и мышца в целом укорачивается (сокращается). Однако, чтобы химическая связь между головкой миозина и активной нитью образовалась, необходимо подготовить этот процесс, поскольку в спокойном (расслабленном) состоянии мышцы активные зоны белка актина заняты другим белком — тропохмиозином, который не позволяет актину вступить во взаимодействие с миозином. Именно для того, чтобы убрать тропомиозиновый «чехол» с актиновой нити, требуется быстрое выливание ионов кальция из цистерн саркоплазматического ретикулума, что происходит в результате прохождения через мембрану мышечной клетки потенциала действия. Кальций изменяет конформацию молекулы тро-помиозина, в результате чего активные зоны молекулы актина открываются для присоединения головок миозина. Само это присоединение осуществляется с помощью так называемых водородных мостиков, которые очень прочно связывают две белковые молекулы — актин и миозин — и способны в таком связанном виде находиться очень долго.

Для отсоединения миозиновой головки от актина необходимо затратить энергию аденозинтрифосфа-та (АТФ), при этом миозин выступает в роли АТФазы (фермента, расщепляющего АТФ). Расщепление АТФ на аденозиндифосфат (АДФ) и неорганический фосфат (Ф) высвобождает энергию, разрушает связь между актином и миозином и возвращает головку миозина в исходное положение. В дальнейшем между актином и миозином могут снова образовываться поперечные связи.

При отсутствии АТФ актин-миозиновые связи не разрушаются. Это и является причиной трупного окоченения (rigor mortis) после смерти, т. к. останавливается выработка АТФ в организме — АТФ предотвращает мышечную ригидность.

Даже при мышечных сокращениях без видимого укорочения (изометрические сокращения, см. выше) активируется цикл формирования поперечных связей, мышца потребляет АТФ и выделяет тепло. Головка миозина многократно присоединяется на одно и то же место связывания актина, и вся система миофиламентов остается неподвижной.

Внимание : Сократительные элементы мышц актин и миозин сами по себе не способны к укорочению. Мышечное укорочение является следствием взаимного скольжения миофиламентов относительно друг друга (механизм скольжения филаментов).

Как же образование поперечных связей (водородных мостиков) переходит в движение? Одиночный саркомер за один цикл укорачивается приблизительно на 5-10 нм, т.е. примерно на 1 % своей общей длины. За счет быстрого повторения цикла поперечных связей возможно укорочение на 0,4 мкм, или 20% своей длины. Поскольку каждая миофибрилла состоит из множества саркомеров и во всех них одновременно (но не синхронно) образуются поперечные связи, суммарно их работа приводит к видимому укорочению всей мышцы. Передача силы этого укорочения происходит через Z-линии миофибрилл, а также концы сухожилий, прикрепленных к костям, в результате чего и возникает движение в суставах, через которые мышцы реализуют перемещение в пространстве частей тела или продвижение всего тела.

Рис. 2.7. Зависимость силы сокращений от длины саркомера

Наибольшую силу сокращений мышечные волокна развивают при длине 2-2,2 мкм. При сильном растяжении или укорочении саркомеров сила сокращений снижается (рис. 2.7). Эту зависимость можно объяснить механизмом скольжения филаментов: при указанной длине саркомеров наложение миозиновых и актиновых волокон оптимально; при большем укорочении миофиламенты перекрываются слишком сильно, а при растяжении наложение миофиламентов недостаточно для развития достаточной силы сокращений.

рис. 2.9 Влияние предварительного растяжения на силу сокращения мышцы. Предварительное растяжение повышает напряжение мышцы. Результирующая кривая, описывающая взаимоотношения длины мышцы и силы ее сокращения при воздействии активного и пассивного растяжения, демонстрирует более высокое изометрическое напряжение, чем в покое

Важным фактором, влияющим на силу сокращений, является величина растяжения мышцы. Тяга за конец мышцы и натяжение мышечных волокон называются пассивным растяжением. Мышца обладает эластическими свойствами, однако в отличие от стальной пружины зависимость напряжения от растяжения не линейна, а образует дугообразную кривую. С увеличением растяжения повышается и напряжение мышцы, но до определенного максимума. Кривая, описывающая эти взаимоотношения, называется кривой растяжения в покое .

Данный физиологический механизм объясняется эластическими элементами мышцы — эластичностью сарколеммы и соединительной ткани, располагающимися параллельно сократительным мышечным волокнам.

Также при растяжении изменяется и наложение друг на друга миофиламентов, однако это не оказывает влияния на кривую растяжения, т. к. в покое не образуются поперечные связи между актином и миозином. Предварительное растяжение (пассивное растяжение) суммируется с силой изометрических сокращений (активная сила сокращений).

Выделяют три режимы мышечного сокращения:

Изотонический режим мышечного сокращения характеризуется преимущественным изменением длины мышечного волокна, без существенного изменения напряжения. Указанный режим мышечного сокращения наблюдается, например, при поднятии легких и средних по массе грузов.

Изометрический режим мышечного сокращения характеризуется преимущественным изменением мышечного напряжения, без существенного изменения длины. Примером может служить изменения состояния мышц при попытке человека сдвинуть с места предмет большой массы (например, при попытке сдвинуть с места стену в комнате).

Смешанный (ауксометрический) тип мышечного сокращения, наиболее реальный, наиболее часто встречающийся вариант. Содержит в себе компоненты первого и второго вариантов в разных соотношениях в зависимости от реальных условий окружающей среды.

Выделяют три виды мышечного сокращения:

Одиночное мышечное сокращение;

Тетаническое мышечное сокращение (тетанус);

Тоническое мышечное сокращение.

Кроме того, тетаническое мышечное сокращение делят на зубчатый и гладкий тетанус.

Одиночное мышечное сокращение возникает в условиях действия на мышцу пороговых или надпороговых электрических стимулов, межимпульсный интервал которых равен или больше длительности одиночного мышечного сокращения. В одиночном мышечном сокращении выделяют три временных отрезка: латентный период, фазу укорочения и фазу расслабления (см. рис. 3).

Рис. 3 Одиночное мышечное сокращение и его характеристики.

ЛП – латентный период, ФУ – фаза укорочения, ФР – фаза расслабле-ния

Тетаническое мышечное сокращение (тетанус) возникает в условиях действия на скелетную мышцу порогового или надпорогового электрического раздражителя, межимпульсный интервал которого мень- ше длительности одиночного мышечного сокращения. В зависимости от длительности межстимульных интервалов электрического раздражителя при его воздействии может возникнуть либо зубчатый, либо гладкий тетанус. Если межимпульсный интервал электрического раздражителя меньше длительности одиночного мышечного сокращения, но больше или равен сумме латентного периода и фазы укорочения, возникает зубчатый тетанус. Указанное условие выполняется при повышении частоты импульсного электрического раздражителя в определенном диапазоне.

Если же длительность межимпульсного интервала электрического раздражителя меньше суммы латентного периода и фазы укорочения возникает гладкий тетанус. При этом амплитуда гладкого тетануса больше амплитуды и одиночного мышечного сокращения и зубчатого тетанического сокращения. При дальнейшем уменьшении межимпульсного интервала электрического раздражителя, а следовательно при увеличении частоты, амплитуда тетанических сокращений возрастает (см. рис. 4).

Рис. 4 Зависимость формы и амплитуды тетанических сокращений от частоты раздражителя. – начало действия раздражителя, — оконча-ние действия разражителя.

Однако, указанная закономерность не носит абсолютного характера: при определенном значении частоты вместо ожидаемого повышения амплитуды гладкого тетатнуса отмечается феномен ее снижения (см. рис. 5). Указанный феномен был впервые обнаружен Российским ученым Н.Е.Введенским и был назван пессимумом. В основе пессимальных явлений по мнению Н.Е.Введенского лежит механизм торможения.

Рис. 5. Зависимость амплитуды гладкого тетануса от частоты раздражителя. Обозначения те же, что и на рисунке 5.

Виды и режимы мышечного сокращения . Выделяют одиночные и тетанические виды сокращения мышц.

1. Одиночное сокращение мышцы – это сокращение, которое возникает при действии на мышцу одиночного электрического или нервного импульса. На кривой одиночного сокращения выделяют три основных фазы: 1. латентный период – время нанесения раздражения до начала сокращения. В этот период возникает возбуждение мышечных волокон и его распространение вдоль мембраны. Продолжительность варьирует до 10 мс; 2. фаза укорочения (или развитие напряжения) – около 50мс; 3. фаза расслабления — около 60 мс.

2. Тетаническое сокращение – это длительное укорочение мышцы, возникающее под действием ритмического раздражения. В его основе лежит суммация одиночных сокращений. При тетаническом сокращении амплитуда больше, чем при одиночном сокращении, так как повторные потенциалы действия возникают прежде, чем саркоплазматический ретикулум сможет удалить ранее высвобожденный кальций, поэтому уровень последнего в гиалоплазме повышается, активное состояние продлевается, увеличивается количество работающих мостиков и, как результат, усиливается сила сокращения. Для возникновения тетануса необходимо, чтобы интервал между стимулами был больше рефрактерного периода, но короче всей длительности сократительного ответа. Тетаническое сокращения имеет два вида: зубчатый тетанус и гладкий. Если повторить раздражение в фазу расслабления, то получится зубчатыйтетанус , если же в фазу укорочения – то гладкий . При некоторой достаточно высокой частоте раздражения нерва амплитуда гладкого тетануса становится наибольшей. Такой гладкий тетанус называется оптимумом . Для развития оптимума необходимо, чтобы повторные раздражители поступали к мышце после завершения периода рефрактерности, вызванного предыдущим раздражителем. Если повышать дальше частоту раздражения, то наступает состояние, которое называется пессимумом Введенского – формируется блок проведения возбуждения в нервно-мышечном синапсе и мышца вместо того, чтобы продолжать возбуждаться, расслабляется, сколько бы мы её не раздражали. В естественных условиях ввиду асинхронности работы мотонейронов сокращение мышцы напоминает гладкий тетанус.

В зависимости от условий (величины) нагрузки), при которых происходит мышечное сокращение, различают три его основных режима:

1. Изотонический режим – это сокращение мышцы, при котором её волокна укорачиваются, но напряжение остается постоянным. В реальных условиях чисто изотоническое сокращение отсутствует.

2. Изометрический режим – сокращение мышцы, при котором её длина не изменяется, но развиваемое ею напряжение возрастает. Например, поднятие груза, который больше силы мышцы.

3. Ауксотонический режим – это сокращение мышцы, при котором одновременно изменяется длина и напряжение. Этот режим характерен для натуральных двигательных актов.

Сила мышцы или общая сила мышцы , определяется максимальным напряжением в ньютонах, которое она может развить. Удельная сила мышцы – отношение общей силы в ньютонах к физиологическому поперечному сечению мышцы (Н/см 2). С помощью динамометров можно измерить «кистевую», «становую» силу, силу сгибателей и т.д. Сила мышцы зависит от

1. Анатомического строения – если волокна мышцы расположены под углом, то её сила больше (перистые мышцы).

2. Объема растяжения – при умеренном растяжении сократительный эффект мышцы увеличивается, при сильном – уменьшается.

3. Силы стимула : одиночное мышечное волокно реагирует на раздражение по правилу «все или ничего». Сокращение целой мышцы зависит от силы стимуляции до тех пор, пока не будут вовлечены в процесс все волокна мышцы. Затем мышца перестает выдавать увеличение амплитуды сокращения.

4. Удельная сила мышцы зависит от входящих в её состав белых и красных волокон . Чем больше быстрых (белых) волокон, тем выше удельная сила.

Δ Работа мышцы и утомление . В механике работа определяется как произведение силы, приложенной к телу, на расстояние его перемещения под действием этой силы: А=F*L (Дж). При мышечной работе у человека со временем развивается утомление, сила мышечных сокращений постепенно уменьшается, и в конце концов наступает момент, когда человек уже не в состоянии продолжать работу. Скорость развития утомления стоит в зависимости от ритма работы и величины груза. Причиной утомления является накопление калия в области трубочек, накопления молочной кислоты и расхода энергетического материала. Наибольшей бывает работа при некотором среднем, оптимальном для данного человека ритме работы и среднем, оптимальном грузе (правило средних нагрузок).

источник