Движение является результатом взаимодействия внутренних и внешних сил, развиваемых в опорно-двигательном аппарате: - активных (возникающих при сокращении или напряжении мышцы во время ее возбуждения) - пассивных (упругое напряжение при растяжении мышцы, сопротивление мышцы и ее сухожилия).
Сила мышцы зависит: от количества и свойств мышечных волокон в мышцe, исходной длины мышцы, характера нервных импульсов, механических условий действия мышцы на кости скелета.
1. Сила мышцы является суммой силы отдельных ее МВ. Например: 1 одиночное МВ (Мышечное Волокно) икроножной мышцы развивает напряжение 100-200 мг, 1 ДЕ (Двигательная Единица) икроножной мышцы человека содержит около 2000 МВ и развивает напряжение 200-400 г, 1 икроножная мышца содержит около 1000 ДЕ, т. е. развивает напряжение 200-400 кг.
2. Анатомическое строение мышцы. В параллельно-волокнистых и веретенообразных мышцах (камбаловидная мышца и др.) сила мышц тем больше, чем больше ее анатомический поперечник, т. е. площадь поперечного сечения целой мышцы. В перистых мышцах (двуглавая мышца и др.) физиологический поперечник, т. е. площадь поперечного сечения всех МВ гораздо больше, чем ее анатомический поперечник. В такой мышце упаковано значительно больше МВ и, соответственно, больше ее сила.
3. На силу сокращения мышцы влияет ее исходная длина, так как от нее зависит возможное количество поперечных мостиков между актином и миозином. В каждом цикле присоединения-отсоединения поперечных мостиков расходуется энергия 1 молекулы АТФ на 1 поперечный мостик. Следовательно, чем больше образуется в МВ актино-миозиновых мостиков, тем выше скорость расщепления АТФ, больше тяга сократительных белков и, соответственно, больше развиваемая мышцей сила.
4. Наибольшее количество актино-миозиновых контактов образуется при небольшом растяжении мышцы до некоторой оптимальной длины. При значительном растяжении саркомера нити актина далеко расходятся в стороны и не контактируют с расположенным в средней части саркомера миозином. Если резко уменьшается длина саркомера нити актина в центре перекрывают друг друга, препятствуя контактам с миозином и уменьшая число образуемых мостиков. Следовательно, наибольшая сила мышцы проявляется при некотором ее предварительном растяжении.
5. Одной из важнейших характеристик скелетных мышц, влияющих на силу сокращения, является соотношение (состав) МВ. Различают 3 типа МВ — медленные неутомляемые (I типа), быстрые неутомляемые или промежуточные (II-а типа) и быстрые утомляемые (II-б типа). Медленные волокна (I типа) – выносливые (неутомляемые) и легко возбудимые волокна, с богатым кровоснабжением, большим количеством митохондрий, запасов миоглобина и с использованием окислительных процессов энергообразования (аэробные). Их, в среднем, у человека 50%. Они легко включаются в работу при малейших напряжениях мышц, очень выносливы, но не обладают достаточной силой. Чаще всего они используются при поддержании ненагрузочной статической работы, например, при сохранении позы. Быстрые утомляемые волокна (II-б типа) используют анаэробные процессы энергообразования (гликолиз). Они менее возбудимы, включаются при больших нагрузках и обеспечивают быстрые и мощные сокращения мышц. Зато эти волокна быстро утомляются. Их примерно 30%. Волокна промежуточного типа (II-a) — быстрые неутомляемые, окислительные, их около 20%. Для разных мышц характерно различное соотношение медленных неутомляемых и быстрых утомляемых волокон. Н-р, в трехглавой мышце плеча преобладают быстрые волокна (67%) над медленными (33%), что обеспечивает скоростно-силовые возможности этой мышцы. Для более медленной и выносливой камбаловидной мышцы характерно наличие 84% медленных и всего 16% быстрых волокон. Однако, состав мышечных волокон в одной и той же мышце имеет огромные индивидуальные различия, зависящие от врожденных типологических особенностей человека. К моменту рождения человека его мышцы содержат лишь медленные волокна, но под влиянием нервной регуляции устанавливается в ходе онтогенеза генетически заданное индивидуальное соотношение МВ разного типа. По мере перехода от зрелого возраста к пожилому число быстрых волокон у человека заметно снижается и, соответственно, уменьшается мышечная сила. Например, наибольшее количество быстрых Волокон в наружной головке 4-х главой мышцы бедра мужчины (около 59-63%) отмечается в возрасте 20-40 лет, а в возрасте 60-65 лет их число почти на 1/3 меньше (45%). Количество тех или других МВ не изменяется в процессе тренировки. Возможно только нарастание толщины (гипертрофия) отдельных волокон, а также некоторое изменение свойств промежуточных волокон. При направленности тренировочного процесса на развитие силы происходит нарастание объема быстрых волокон, что и обеспечивает повышение силы тренируемых мышц.
6. Характер нервных импульсов изменяет силу сокращения мышц тремя способами: 1) увеличением числа активных ДЕ — это механизм вовлечения или рекрутирования ДЕ (сначала происходит вовлечение медленных и более возбудимых ДЕ, затем — высокопороговых быстрых ДЕ); 2) увеличением частоты нервных импульсов, в результате чего происходит переход от слабых одиночных сокращений к сильным тетаническим сокращениям МВ; 3) увеличением синхронизации ДЕ, при этом происходит увеличение силы сокращения целой мышцы за счет одновременной тяги всех активных мышечных волокон.
7. Существенное значение имеют механические условия работы мышцы — точка приложения ее силы и точка приложения сопротивления (поднимаемого груза). Например, при сгибании в локте вес поднимаемого груза может быть порядка 40 кг и более, при этом сила мышц-сгибателей достигает 250 кг, а тяга сухожилий — 500 кг.
8. Между силой и скоростью сокращения мышцы существует определенное соотношение, имеющее вид гиперболы. Чем выше сила, развиваемая мышцей, тем меньше скорость ее сокращения, и наоборот, с нарастанием скорости сокращения падает величина усилия. Наибольшую скорость развивает мышца, работающая без нагрузки. Скорость мышечного сокращения зависит от скорости передвижения поперечных мостиков, т. е. от частоты гребковых движений в единицу времени. В быстрых ДЕ эта частота выше, чем в медленных ДЕ, и, соответственно, потребляется больше энергии АТФ. Во время сокращения мышечных волокон в 1 с происходит примерно от 5 до 50 циклов прикрепления-отсоединения поперечных мостиков. При этом никаких колебаний силы в целой мышце не ощущается, так как ДЕ работают асинхронно. Лишь при утомлении возникает синхронная работа ДЕ, и в мышцах появляется дрожь (тремор утомления). Задание: написать план устного ответа «Мышечная Сила (МС) зависит от: …» по плану: 1. …, 2. чем…, тем ... МС больше (меньше), 3. т.к. … (дать обоснование).
