Мышечная сила человека
Тяжелые физические упражнения при подготовке спортсмена к соревнованиям резко увеличивают потребность мышц в кислороде, а значит, мышцам требуется и больше химического топлива. Если это топливо расходуется быстрее, чем мышцы его производят, возникает «кислородная задолженность». Она должна быть ликвидирована, прежде чем мышцы снова смогут эффективно работать.
У скелетных мышц очень много функций, и это позволяет им производить самые разные действия.
С помощью мышечной силы поднять легкое перышко, перемыть гору посуды, выполнить комплекс гимнастических упражнений. Все это возможно отчасти потому, что мышечные волокна сгруппированы в моторные (двигательные) единицы, каждая из которых управляется одним моторным нейроном.
Когда нейрон посылает сигнал, все мышечные волокна в такой единице отвечают одновременно. В крупных мышцах в одной единице может быть до 2 тыс. волокон, тогда как в очень маленьких мышцах их всего 10—20. Сила мышечного сокращения зависит от того, сколько моторных единиц сокращается в ответ на импульсы от головного мозга, какие типы клеток вовлечены в сокращение и какое напряжение развивает каждая клетка. Изменяя число моторных единиц, вовлекаемых в работу данной мышцы, наше тело осуществляет тонкую настройку мышечной силы, требующейся ему в разных ситуациях постоянно меняющейся повседневной жизни.
Мышцы становятся больше, когда в результате определенных упражнений увеличиваются размеры быстрых мышечных волокон. Число волокон остается при этом прежним, но сами они становятся крупнее, потому что в них появляется больше миофибрилл. Слишком большая мышечная масса хороша не во всем: хотя мышцы у такого человека мощнее, они менее способны к длительной работе. К тому же и весят эти мышцы намного больше.
Контакт мышц с нервной системой осуществляется в местах, называемых мионевральными соединениями. Импульсы поступают по нитевидным нервам — пучкам аксонов (длинных отростков моторных нейронов). Каждая круглая бляшка на снимке — нервное окончание. При поступлении импульса от нейрона оно высвобождает вещество — химический нейромедиатор, — которое служит сигналом к сокращению моторной единицы.
КАК МЫШЦЫ МОГУТ ПЕРЕТРУДИТЬСЯ
Непрерывный поток нервных импульсов может вызвать в скелетной мышце долго длящееся, так называемое тетаническое, сокращение. Даже в расслабленной мышце некоторое сокращение обычно сохраняется. Это нормальное состояние — тонус мышцы. Токсин бактерии Clostridium tetani вызывает смертельно опасную болезнь — столбняк (особую форму паралича, при которой мышцы, сократившись, так и остаются в этом состоянии, не расслабляясь). Если мышца долго и много работает, ее потребность в химическом топливе — поставляемой кровью глюкозе — неизмеримо возрастает, и его оказывается уже недостаточно, чтобы обеспечить сокращение энергией. В то же время в мышечных волокнах накапливается молочная кислота — побочный продукт метаболизма, нарушающий химизм волокон. Мышца сокращается все хуже и хуже и, наконец, совсем утрачивает способность отвечать на нервные импульсы. Такое состояние называется утомлением. Даже после отдыха в перетрудившейся мышце может ощущаться боль. Это последствие накопления в мышце молочной кислоты.
Команды от головного и спинного мозга управляют работой наших скелетных мышц. Желание выполнить то или иное действие переводится в импульсы, зарождающиеся в головном мозге, передающиеся по спинному и поступающие в моторные единицы мышц, которые мы хотим заставить работать.
