Меню

Механизм утомления скелетной мышцы

СИЛА, РАБОТА И УТОМЛЕНИЕ МЫШЦ

Основными показателями, характеризующими деятельность мышц, являются их сила и работоспособность.

Одиночное мышечное волокно развивает напряжение в 100-200 кг-сил во время сокращения.

Степень укорочения мышцы при сокращении зависит от силы раздражителя, морфологических свойств и физиологического состояния. Длинные мышцы сокращаются на большую величину, чем короткие.

Незначительное растяжение мышцы, когда напрягаются упругие компоненты, является дополнительным раздражителем, увеличивает сокращение мышцы, а при сильном растяжении сила сокращения мышцы уменьшается.

Напряжение, которое могут развивать миофибриллы, определяется числом поперечных мостиков миозиновых нитей, взаимодействующих с нитями актина, так как мостики служат местом взаимодействия и развития усилия между двумя типами нитей. В состоянии покоя довольно значительная часть поперечных мостиков взаимодействует с актиновыми нитями. При сильном растяжении мышцы актиновые и миозиновые нити почти перестают перекрываться и между ними образуются незначительные поперечные связи.

Величина сокращения снижается также при утомлении мышцы.

Изометрически сокращающаяся мышца развивает максимально возможное для нее напряжение в результате активации всех мышечных волокон. Такое напряжение мышцы называют максимальной силой. Максимальная сила мышцы зависит от числа мышечных волокон, составляющих мышцу, и их толщины. Они формируют анатомический поперечник мышцы, который определяется как площадь поперечного разреза мышцы, проведенного перпендикулярно ее длине. Отношение максимальной силы мышцы к ее анатомическому поперечнику называется относительной силой мышцы, измеряемой в кг/см2.

В мышцах с параллельным ходом волокон физиологический поперечник совпадает с анатомическим. У мышц с косыми волокнами он будет больше анатомического. Поэтому сила мышц с косыми волокнами всегда больше, чем мышц той же толщины, но с продольными волокнами. Большинство мышц домашних животных и особенно птиц с косыми волокнами перистого строения. Такие мышцы имеют больший физиологический поперечник и обладают большей силой (рис. 83 ).

Рис. 83. Анатомический (а-а) и физиологический (б-б) поперечники мышц с разным расположением волокон:

Наиболее сильными являются многоперистые мышцы, затем идут одноперистые, двухперистые, полуперистые, веретенообразные и продольноволокнистые.

Работа мышц. При изометрическом и изотоническом сокращении мышца совершает работу.

Оценивая деятельность мышц, обычно учитывают только производимую ими внешнюю работу.

Работа мышцы, при которой происходит перемещение груза и костей в суставах называется динамической.

Работа (W) может быть определена как произведение массы груза (Р) на высоту подъема (h)

Установлено, что величина работы зависит от величины нагрузки. Зависимость работы от величины нагрузки выражается законом средних нагрузок: наибольшая работа производится мышцей при умеренных (средних) нагрузках.

Максимальная работа мышцами выполняется и при среднем ритме сокращения (закон средних скоростей).

Мощность мышцы определяется как величина работы в единицу времени. Она достигает максимума у всех типов мышц так же при средних нагрузках и при среднем ритме сокращения. Наибольшая мощность у быстрых мышц.

При утомлении понижаются функциональные свойства мышцы: возбудимость, лабильность и сократимость. Высота сокращения мышцы при развитии утомления постепенно снижается. Это снижение может дойти до полного исчезновения сокращений. Понижаясь, сокращения делаются все более растянутыми, особенно за счет удлинения периода расслабления: по окончании сокращения мышца долго не возвращается к первоначальной длине, находясь в состоянии контрактуры (крайне замедленное расслабление мышцы). Скелетные мышцы утомляются раньше гладких. В скелетных мышцах сначала утомляются белые волокна, а потом красные.

Из различных представлений о механизме утомления одной из наиболее ранних теорий, объясняющих утомление, была теория истощения, предложенная К. Шиффом. Согласно этой теории причиной утомления служит исчезновение в мышце энергетических веществ, в частности гликогена. Однако, детальное изучение показало, что в утомленных до предела мышцах содержание гликогена еще значительно. В дальнейшем Е. Пфлюгером была выдвинута теория засорения органа продуктами рабочего распада (теория отравления). Согласно этой теории, утомление объясняется накоплением большого количества молочной, фосфорной кислот и недостатком кислорода, а так же других продуктов обмена, которые нарушают обмен веществ в работающем органе и его деятельность прекращается.

Обе эти теории сформулированы на основании данных, полученных в экспериментах на изолированной скелетной мышце и объясняют утомление односторонне и упрощенно.

Дальнейшим изучением утомления в условиях целого организма установлено, что в утомленной мышце появляются продукты обмена веществ, уменьшается содержание гликогена, АТФ, креатинофосфата. Изменения наступают в сократительных белках мышцы. Происходит связывание или уменьшение сульфгидрильных групп актомиозина, в результате чего нарушается процесс синтеза и распада АТФ. Нарушения в химическом составе мышцы, находящейся в целостном организме, выражены в меньшей степени, чем в изолированной благодаря транспортной функции крови.

Читайте также:  Миозит мышц ног симптомы лечение

Исследованиями Н.Е. Введенского установлено, что утомление прежде всего развивается в нервно-мышечном синапсе в связи с низкой его лабильностью.

Быстрая утомляемость синапсов обусловлена несколькими факторами.

Во-первых, при длительном раздражении в нервных окончаниях уменьшается запас медиатора, а его синтез не поспевает за расходованием.

Во-вторых, накапливающиеся продукты обмена в мышце понижают чувствительность постсинаптической мембраны к ацетилхолину, в результате чего уменьшается величина постсинаптического потенциала. Когда он понижается до критического уровня, в мышечном волокне не возникает возбуждения.

Таким образом, активный отдых, сопровождающийся умеренной работой других мышечных групп, оказывается более эффективным средством борьбы с утомлением двигательного аппарата, чем простой покой.

Причину наиболее эффективного восстановления работоспособности двигательного аппарата в условиях активного отдыха Сеченов с полным основанием связывал с действием на центральную нервную систему афферентных импульсов от мышечных, сухожильных рецепторов работающих мышц.

В организме в различных звеньях рефлекторной дуги утомление в первую очередь наступает в нервных центрах, особенно в клетках коры больших полушарий.

В настоящее время установлено, что функциональное состояние мышц находится под влиянием центральной нервной системы и прежде всего коры больших полушарий. Это влияние осуществляется через соматические нервы, вегетативную нервную систему и железы внутренней секреции.

По двигательным нервам к мышце поступают импульсы из спинного и головного мозга, вызывая ее возбуждение и сокращение, сопровождающиеся изменением физико-химических свойств и функционального состояния мышцы.

Однако единой теории, объясняющей причины утомления, сущность утомления до настоящего времени нет, т.к. в естественных условиях утомление двигательного аппарата организма является многофакторным процессом.

Наступление утомления мышц можно задержать с помощью тренировки. Она развивает и совершенствует функциональные возможности всех систем организма: нервной, дыхательной, кровообращения, выделения и т.д.

При тренировке увеличивается объем мышц в результате роста и утолщения мышечных волокон возрастает мышечная выносливость. В мышце повышается содержание гликогена, АТФ и креатинфосфата, ускоряется течение процессов распада и восстановления веществ, участвующих в обмене. В результате тренировки коэффициент использования кислорода при работе мышц повышается, усиливаются восстановительные процессы вследствие активизации всех ферментативных систем, уменьшается расход энергии. При тренировке совершенствуется регуляторная функция центральной нервной системы, и в первую очередь, коры больших полушарий.

Источник

Вопрос 5 Объясните механизмы физического утомления в скелетных мышцах у ребенка и взрослого человека.

Утомление — это временное функциональное состояние, наступающее вследствие выполнения продолжительной или интенсивной работы, проявляющееся в снижении работоспособности. Биологическая роль утомления состоит в своевременной защите организма от истощения при длительной или напряженной мышечной работе. Физиологические сдвиги при резко выраженном утомлении носят черты стрессовой реакции, сопровождающейся нарушением постоянства внутренней среды организма. В то же время повторное утомление, не доводимое до чрезмерного, является средством повышения функциональных возможностей организма. Острое утомление наступает при относительно кратковременной работе, если ее интенсивность не соответствует уровню физической подготовленности субъекта. Оно проявляется в резком падении сердечной производительности (сердечная недостаточность), расстройстве регуляторных влияний со стороны ЦНС и эндокринной системы, в увеличении потоотделения, нарушении водно-солевого баланса. Утомление у детей школьного возраста развивается быстрее, чем у взрослых людей, вследствие ряда особенностей деятельности ЦНС. У детей быстрее нарушаются процессы внутреннего торможения, в особенности дифференцировочного и запаздывающего. При этом ухудшается внимание, появляется двигательное беспокойство, сменяющееся резким спадом активности в результате развития охранительного торможения и понижения возбудимости корковых клеток. Дети отказываются от работы задолго до развития критического состояния, связанного с накоплением продуктов межуточного распада и тем более с истощением энергетических источников. В занятия с детьми не следует включать однообразную, монотонную работу. Необходимо чередовать различные виды работы, облегчающие восстановление по механизму активного отдыха. Учитывая, что работоспособность у детей падает от первого урока к последнему, от понедельника к субботе, в режиме дня следует предусмотреть соответствующее содержание физических и умственных нагрузок, а также средства и методы их активизации.

Вопр. 6.Первичные и вторичные половые признаки начинают развиваться еще до структурно – функционального созревания половых желез. Более того, встречаются случаи патологически раннего полового созревания у детей. При этом опять-таки половые железы функционально еще незрелые. В чем же тогда состоит причина указанных явлений?

Ответ. Если какое-либо явление наблюдается даже при отсутствии главного элемента системы, вызывающего это явление, значит имеется еще какой-то известный или неизвестный нам элемент, действующий в том же направлении. В данном случае – это кора надпочечников, которая также вырабатывает половые гормоны – андрогены и эстрогены. У взрослых роль надпочечников в этом отношении незначительна, потому что уже функционируют половые железы и половая система полностью сформирована. Но в детском возрасте гормоны надпочечников могут способствовать развитию половых органов. Преждевременное, патологически раннее половое развитие связано ^гиперфункцией коры надпочечников, вызванной чаще всего возникновением в ней опухоли.

Читайте также:  Как накачать мышцы рук на рельеф

Вопрос 7 Маувли вырос рреди зверей. При этом он был мыслящим существом:руководил животн., говор на их языках и обладал всеми елогвеческими кач-ми. Оценить реальность описаного Киплингом с позиции науки. Привести примеры подтверждающюю ващу точку зрения.

Маугли попал к волкам в возрасте 2 лет. Но сказка о Маугли – это лишь сказка, в реальности же воспитанного животными ребёнка абсолютно невозможно социально адаптировать и вернуть в человеческое общество. Удивительно и то, что дикие дети, воспитанные разными животными отличаются друг от друга. Например, ребёнка, которого воспитали обезьяны, легче «приручить», чем ребёнка-воспитанника стаи волков. человек – существо исключительно социальное, и вне социума человеческий ребёнок не может стать человеком, развиться психически, умственно и социально. Эти исследования говорят о том, что факторы психического развития ребёнка заключаются во влиянии внешней среды (конечно же, при условии нормальной роботы головного мозга). Ребёнок рождается с заданными свойствами, но эти свойства похожи на семена – они нуждаются в определенных условиях для развитияи, иначе семена не прорастут. Маленький человек психически формируется под влиянием среды обитания – он обучаем с самого рождения. Исследования детей с синдромом Маугли доказали: если условия психического развития ребёнка не соответствуют его потребностям, то восполнить пробелы во взрослой жизни он не сможет. Ваня Юдин. Один из

недавних случаев дикого ребенка стал Ваня Юдин. Информационные агентства прозвали его «Русский мальчик-птица». Когда социальные работники Волгограда нашли его в 2008 году, ему было 6 лет, и говорить он не мог. Мать ребенка забросила его. Мальчик практически ничего делать не мог, он просто щебетал и складывал руки, как крылья. Этому он научился у своих друзей-попугаев. Хотя физически Ваня никак и не пострадал, на человеческий контакт он оказался не способен. Его манеры поведения стали похожи на птичьи, эмоции он выражал, махая руками. Ваня находился долгое время в двухкомнатной квартире, в которой в клетках содержались десятки птиц его матери. Один из социальных работников, обнаруживших Ваню, Галина Вольская рассказала, что мальчик жил с мамой, но та никогда не говорила с ним, обращаясь, как с очередным пернатым питомцем. Когда люди попытались поговорить с Ваней, тот только щебетал в ответ. Сейчас мальчик переведен в центр психологической помощи, где с помощью специалистов пытаются вернуть его к нормальной жизни. Нехватка человеческих взаимоотношений привела ребенка в иной мир.

Вопр.8 Человек у кот. полностью поражен спинной мозг, парализовано туловище и конечности, продолжает жить и заниматься умственным трудом.Почемму сохраняется сознание, мышление и другие психические процессы?

У человека важнейшим отделом нервной системы является головной мозг покрытый корой больших полушарий. Она является материальной основой психической деятельности человека. Работа внутренних органов зависит от деятельности вегетативной нервной системы(блуждающий нерв). Головной мозг может работать автономно-независимо от других отделов нервной системы.

Вопр.9. При опухолевых заболеваниях у чел-ка нарушается проведение возбудимости из спинного мозга в головной; в обратном направлении возбуждение распространяется нормально. Сохраняется ли в этом случае коленный рефлекс?

Коленный рефлекс и укол кожи не почувствуешь.. блокирована передача от рецепторов в головной мозг. произвольные движения возможны-команда из головного мозга идет нормально, из коры гол. мозга. ничего этого происходить не будет, если есть нарушение передачи от головного к спинному мозгу. Коленный рефлекс должен сохраниться. Укол кожи вероятно не почувствуется, т. к. нарушена проводящая функция к головному мозгу. Но раз возбуждение от головного мозга сможет проходить, то человек будет шевелить ногами.

Вопр.10 При инсульте (кровоизлияние в определ. Область коры больших полушарий) чел-к потерял способность говорить, хотя понимал все сказанное и мог писать. В какую область коры у него было кровоизлияние? Какой вывод можно сделать из этого факта?

Её воспитали животные. человек – существо исключительно социальное, и вне социума человеческий ребёнок не может стать человеком, развиться психически, умственно и социально.У ребёнка страдает зоны головного мозга отвечающие за речь и мышление. Среди общих признаков «синдрома маугли» выделяют нарушения речи или неумение говорить, неспособность к прямохождению, десоциализацию, отсутствие навыков пользования столовыми приборами, боязнь людей. При этом, у них часто отменное здоровье и гораздо более устойчивый иммунитет, чем у людей, живущих в обществе. Часто психологи отмечали и то, что человек, который провел среди животных достаточно долгое время, начинает себя идентифицировать с «собратьями». Человек овладевает основным объёмом устной речи в течение первого десятилетия своей жизни. В дальнейшем, конечно, идет совершенствование речи за счёт расширения словарного запаса, обогащения интонационной окраски, повышения управляемости речи и прочих элементов. Но главное освоение происходит именно в первые годы жизни. Причем если самый решающий период (до 3 лет) для становления речи пропущен, то впоследствии овладеть речью человек уже не в состоянии. Во всех известных подобных случаях общим являлось то, что дети так и не смогли говорить на человеческом языке и, что еще трагичнее, довольно быстро погибали, несмотря на хорошие к ним отношение и уход.

Читайте также:  Укрепить внутренние мышцы ляшек

Вопр.12 В зоопарке на ветврача напал тур. Врач подбежал к забору подтянулся и перепрыгнул ч/з него несмотря на свои внушительные объемы. Когда друзья попросили повторить он не смог даже подтянуться. Объяснить миеханизм действия адреналина на организм человека.

Адреналин — так называемый «гормон стресса». Он подготавливает организм к противостоянию шоковым и стрессовым ситуациям. Повышение его концентрации в крови заставляет человека действовать более активно, быть бодрым и эмоциональным. Увеличивается двигательная активность мышц скелета. О пользе этого гормона можно говорить только в тех случаях, когда выброс больших порций происходит достаточно редко. В целом, гормон способствует:

Улучшению реакции. Человек быстрее реагирует на внешние раздражители, активизируется периферическое зрение.

Увеличению тонуса мышц. Это происходит из-за сужения сосудов и перенаправления крови к главным группам мускулов, сердцу, легким. В таком состоянии человеку по силам поднять большой вес, преодолеть дистанцию, увеличить скорость бега.

Улучшению умственных способностей. Под воздействием адреналина быстро принимаются решения, молниеносно работает логика, активизируется память.

Расширению дыхательных путей. Концентрация гормона в крови помогает кислороду поступать активней в легкие. Это помогает с легкостью переносить большие физические нагрузки, а также успокоиться при стрессовой ситуации. При этом снижается нагрузка на сердце.

Существенному увеличению болевого порога. Адреналин поможет пережить болевой шок, даже со значительными физическими травмами человек под влиянием гормона сможет продолжать некоторое время осуществлять ту или иную деятельность. Такой эффект также снижает нагрузку на сердце и ЦНС.

13. Почему человек может жить без желчного пузыря, с одним легким, с одной почкой, половиной печени, но умрет если удалить маленькую железу гипофиз, кот. весит всего лишь 0,5 г.

Гипофиз – это (железа) небольшое образование овальной формы, расположенное в полости черепа под промежуточным мозгом. Гипофиз, в свою очередь, путем секреции гормонов прямо или косвенно влияет на другие железы внутренней секреции. Деятельность всех желёз внутренней секреции контролируется двумя взаимосвязанными структурами головного мозга: гипоталамусом и гипофизом. Таким образом, нервная система оказывает непосредственное влияние на выработку гормонов железами внутренней секреции. Эта взаимосвязь двух важнейших систем регуляции состояния нашего организма особенно ярко проявляется при стрессе. Синтезирует несколько гормонов:

гормон роста. При его недостатке развивается карликовость. При избытке – гигантизм;

гормон, стимулирующий работу щитовидной железы;

гормон, который обеспечивает проявление реакций проявления родительских инстинктов;

гормон, стимулирующий образование пигмента меланина;

гормон (окситоцин), регулирующий у женщин маточную активность и образование молока.

Вопрос 14 При пересадке почки, например на шею животного, она продолжает нормально функционировать т.е. для почки главную роль играет гуморальная, а не нервная регуляция. Деятельность гипофиза также регулируется гуморальным путем, но при пересадке на шею он перестает выделять ряд гармонов. Почему?

Вещества, влияющие на работу почки (например, АДГ) поступают в нее «издалека». Эти сосудистые связи сохраняются и после пересадки. В гипофизе же выделение тропных гормонов регулируется либеринами и статинами, которые образуются в нейросекреторных клетках гипоталамуса и затем «стекают» в гипофиз через его портальную систему. При пересадке гипофиза эта его структурная связь с гипоталамусом нарушается и ничем компенсирована быть не может.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Источник

Adblock
detector