Мышцы и их функции

Виды мышечной ткани. В организме человека и позвоночных животных имеются 3 вида мышечной ткани: скелетная, сердечная и гладкая (рис. 56). Для каждого вида ткани свойственен определенный тип клеток мышечных волокон.

Виды мышечной ткани (схема)
Рис. 56. Виды мышечной ткани (схема)
Скелетные мышцы составляют основную массу мышц тела. Они образованы поперечнополосатой мышечной тканью, мышечные волокна которой собраны в пучки. Внутри волокон проходят белковые нити, благодаря которым мышцы способны укорачиваться — сокращаться. К каждой мышце подходят кровеносные сосуды и нервы (рис. 57). Мышца покрыта оболочкой из соединительной ткани и прикрепляется к кости при помощи сухожилия (рис. 58). Некоторые мышцы одним концом могут присоединяться к кости, а другим — к органам (глазу, коже). Основные мышцы тела человека показаны на рисунке (рис. 60 а, б).
 электронная сканирующая микроскопия — слева, схематическое изображение — справа
Рис. 57. Нервные окончания на мышечном волокне: электронная сканирующая микроскопия — слева, схематическое изображение — справа
Уровни организации системы движения
Рис. 58. Уровни организации системы движения: целый организм — мышцы тела (а), орган — мышца (б), ткань — мышечное волокно (в), клетки — сократительные белки (г)
Мышцы тела человека и их участие в различных движениях (вид спереди)
Рис. 60, а. Мышцы тела человека и их участие в различных движениях (вид спереди)
Мышцы тела человека и их участие в различных движениях (вид сзади)
Рис. 60, б. Мышцы тела человека и их участие в различных движениях (вид сзади)
Сердечная мышца также состоит из поперечнополосатых мышечных волокон, но отличается от скелетной. Ее волокна тесно связаны друг с другом, а в определенных участках они как бы сливаются (переплетаются). Благодаря этой особенности вся сердечная мышца способна быстро сокращаться.

В состав стенки внутренних органов (кишок, мочевого пузыря, кровеносных сосудов) входит гладкая мышечная ткань. Волокна этой ткани сокращаются очень медленно.

Роль нервной системы в регуляции деятельности мышц. К скелетным мышцам подходят нервы, содержащие чувствительные и двигательные волокна. По отросткам чувствительных нейронов нервные импульсы от рецепторов кожи, мышц, сухожилий, суставов передаются в центральную нервную систему. По отросткам двигательных нейронов импульсы проводятся из головного и спинного мозга к мышце. Нервные импульсы, пришедшие из спинного мозга, заставляют мышцу сокращаться. Таким образом, сокращение мышц в организме совершается рефлекторно. В то же время на двигательные нейроны спинного мозга влияют импульсы, приходящие к ним из головного мозга, в частности из коры больших полушарий. Таким образом возникают движения, происходящие пожеланию человека, их называют произвольными. Сокращение мышц приводит в движение определенную часть тела и обусловливает перемещение организма в пространстве или поддержание определенной позы тела.

Согласованная работа мышц сгибателей и разгибателей. В выполнении человеком любого движения принимают участие две группы противоположно действующих мышц: сгибатели и разгибатели суставов (рис. 59). Сгибание в суставе осуществляется при сокращении мышц сгибателей и одновременном расслаблении мышц разгибателей. Их согласованная деятельность возможна благодаря чередованию процессов возбуждения и торможения в нервных клетках спинного мозга. Например, сокращение мышц сгибателей руки вызывается возбуждением двигательных нейронов спинного мозга. Одновременно расслабляются мышцы разгибатели. Это связано с торможением других двигательных нейронов, связанных с мышцами разгибателями.

Мышцы сгибатели и разгибатели руки
Рис. 59. Мышцы сгибатели и разгибатели руки: вверху – рука согнута, внизу – опущена

Мышцы сгибатели и мышцы разгибатели сустава могут одновременно находиться в расслабленном состоянии. Так, мышцы свободно висящей вдоль тела руки находятся в состоянии расслабления. При удержании тяжелого предмета (гири или гантели) в горизонтально вытянутой руке наблюдается одновременное сокращение и сгибателей, и разгибателей сустава.

Работа мышц. Сокращаясь, мышца действует на кость как на рычаг и производит механическую работу. Для сокращения мышц необходимо определенное количество энергии. Источниками этой энергии служат вещества, образующиеся при окислении органических соединений, в основном углеводов и жиров. В результате химических превращений органических веществ, в которых участвует кислород, в мышечных волокнах образуются продукты окисления, главным образом углекислый газ и вода, и освобождается необходимая для сокращения энергия.

Питательные вещества и кислород приносят к мышцам кровь, которая и уносит из мышц продукты распада и углекислоту.

Утомление при мышечной работе. При длительной физической работе без отдыха постепенно уменьшается работоспособность мышц. Работоспособность — способность выполнять в течение определенного времени максимальное количество работы. Временное снижение работоспособности, наступающее по мере выполнения работы, называют утомлением. После отдыха работоспособность мышц восстанавливается.
При выполнении ритмических физических упражнений утомление наступает позднее. Это связано с тем, что во время расслабления мышца немного отдыхает и поэтому восстанавливается её работоспособность.

При высоком ритме сокращений утомление развивается быстрее. Утомление мышц зависит и от величины нагрузки: чем выше нагрузка, тем скорее развивается утомление.

Зависимость развития мышечного утомления от ритма выполняемой работы и величины нагрузки изучал великий русский физиолог И. М. Сеченов. Он показал, что производительность труда будет наибольшей, если ритм работы и величина груза будут оптимальными. При этом утомление развивается медленнее, и производительность труда будет выше. И. М. Сеченов сформулировал закон «средних нагрузок», основал новый раздел физиологической науки — физиологию труда.

Распространено мнение, что лучший способ восстановления работоспособности — это полный покой. И. М. Сеченов доказал ошибочность такого представления. Он сравнил время восстановления работоспособности в условиях полного пассивного отдыха и при смене одного вида деятельности другим, т. е. в условиях активного отдыха. Оказалось, что утомление проходит скорее и работоспособность восстанавливается раньше при активном отдыхе.

1. Какие виды мышечной ткани вам известны? Каковы особенности их строения и расположения в организме? Какие функции они выполняют? 2. Чем обусловлена согласованная деятельность сгибателей и разгибателей? 3. Какие вещества и процессы являются источником энергии при работе мышц? Что происходит с органическими соединениями в работающей мышце? 4. Как влияют ритм и нагрузка на работоспособность мышц и их утомление? 5. Что такое активный отдых? Кем были заложены основы физиологии труда? 6. Изобразите дугу рефлекса при сокращении мышц пальца руки.