ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.12.2023
Просмотров: 977
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Возбуждение — активный физиологический процесс, возникающий в тканях под действием раздражителей и характеризующийся некоторыми общими и специфическими признаками. К общим признакам возбуждения относят:
-
изменение уровня обменных процессов в тканях; -
выделение различных видов энергии: тепловой, электрической, лучистой.
Специфическим признаком возбуждения мышечной ткани считают сокращение; железистой — выделение секрета; нервной — генерацию нервного импульса.
Раздражитель — фактор, способный вызвать реакцию возбудимых тканей. Выделяют физические, химические и физико-химические раздражители. К физическим раздражителям относятся механические и температурные раздражители, электрический ток; химическими раздражителями являются кислоты, щёлочи и др.; осмотические раздражители принадлежат к физико-химическим.
По биологическому признаку различают специфические (адекватные) и неспецифические (неадекватные) раздражители. Специфические раздражители при минимальных энергетических затратах вызывают возникновение возбуждения только в определённых возбудимых образованиях. Так, адекватный раздражитель для фоторецепторов сетчатки глаза — световые лучи (кванты света). Неспецифические раздражители вызывают реакцию возбудимых тканей только при достаточной силе и продолжительности воздействия (например, обильное слюноотделение в ответ на раздражение кислотой рецепторов полости рта).
В условиях физиологического эксперимента в качестве раздражителя чаще всего используют электрический ток (его удобно дозировать). Он является адекватным раздражителем для возбудимых тканей, так как их функциональная активность всегда сопровождается электрическими явлениями.
В зависимости от силы воздействия, различают подпороговые, пороговые и надпороговые раздражители.
Подпороговый раздражитель — раздражитель такой силы, что его действие на возбудимые ткани не вызывает видимых изменений, но сопровождается определёнными физико-химическими сдвигами. Пороговый раздражитель — раздражитель минимальной силы, впервые вызывающий видимую реакцию возбудимой ткани. Пороговую силу раздражителя называют порогом раздражения или порогом возбуждения. Порог раздраже- нияи — мера возбудимости тканей. Между порогом раздражения и
156
возбудимостью существует обратная зависимость: чем выше порог раздражения, тем ниже возбудимость; чем ниже порог раздражения, тем возбудимость выше. Надпороговым называют раздражитель, сила которого превышает силу порогового раздражителя.
БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В НЕРВНОЙ И МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ
Мембранный потенциал (потенциал покоя) — разность потенциалов (около 60—90 мВ) между наружной и внутренней поверхностями мембраны живой клетки, мышечной или нервной. При этом наружная поверхность клетки заряжена положительно по отношению к внутренней поверхности, заряженной отрицательно.
Потенциал действия — быстрое кратковременное изменение потенциала на небольшом участке мембраны возбудимой клетки (нервного или мышечного волокна), возникающее под действием раздражения достаточной силы и длительности. При этом возникает волна возбуждения, перемещающаяся по клеточной мембране в процессе передачи нервного сигнала. Колебания мембранного потенциала — наиболее важный признак возбуждения. При этом наружная поверхность возбуждённого участка заряжается отрицательно по отношению к соседним участкам мембраны, а его внутренняя поверхность заряжается положительно Мембранный потенциал регистрируют с помощью электродов, введённых внутрь клетки. Потенциал действия можно зарегистрировать трансмембранным способом: с помощью микроэлектродов, один из которых приложен к поверхности волокна (внеклеточное отведение), а другой введён в цитоплазму (внутриклеточное отведение).
Происхождение потенциала покоя и потенциала действия
В основе биоэлектрических явлений лежат физико-химические процессы. Результат этих процессов — различие концентраций ионов Na+, K+ и Cl— в цитоплазме клетки и окружающей среде, поддерживаемое благодаря активному транспорту ионов против концентрационного градиента. Так, в цитоплазме нервных и мышечных клеток концентрация ионов К+ больше, а ионов Na+ и Cl— — меньше, чем во внеклеточной жидкости. Кроме того, в состав цитоплазмы клетки входят органические анионы (крупномолекулярные соединения, несущие положительный заряд), отсутствующие во внеклеточной среде.
Мембрана нервного и мышечного волокна проводит возбуждение. Как известно, в клеточной мембране существуют специальные ионные каналы (калиевые, натриевые и кальциевые), пропускающие только определённые ионы (см. раздел 2.1). В состоянии покоя мембрана обладает повышенной проницаемостью для ионов К+,
157
Учебный модуль 5. Анатомо-физиологические аспекты регуляции и саморегуляции функций организма
Анатомия и физиология
проницаемость же её для ионов Na+ резко снижена. Потенциал покоя мышечной и нервной клетки всегда отрицателен. Для клеток млекопитающих он составляет (—90—100 мВ), для гладкомышечных клеток — —30 мВ. Потенциал покоя поддерживается благодаря активному транспорту ионов против электрохимического градиента с помощью Na/K АТФазы, потребляющей энергию.
Импульсы, поступающие по нерву к мышце, вызывают потенциалы действия, которые, как и потенциал покоя, могут быть зарегистрированы в нервных и мышечных клетках с помощью внутриклеточных электродов. Потенциал действия положителен и равен примерно +30 мВ. Его длительность составляет 1 мс в нерве, 10 мс в скелетной мышце и 200 мс в миокарде. При возбуждении проницаемость клеточной мембраны для ионов Na+ резко возрастает и превышает проницаемость для ионов К+. Ионы Na+ лавинообразно устремляются в клетку, что приводит в перезарядке клеточной мембраны (деполяризации). Наружная поверхность мембраны заряжается отрицательно по отношению к внутренней поверхности. Восстановление исходного уровня мембранного потенциала покоя (реполяризация) происходит за счёт резкого снижения натриевой проницаемости и активного переноса ионов Na+ из цитоплазмы клетки в окружающую среду.
Таким образом, возникновение биопотенциалов — функция клеточной мембраны, обладающей избирательной проницаемостью для ионов. Величина потенциала покоя и потенциала действия обусловлена разницей концентраций ионов в клетке и окружающей среде.
ФАЗИЧЕСКИЕ И ТОНИЧЕСКИЕ МЫШЕЧНЫЕ ВОЛОКНА
Различают два типа скелетных мышечных волокон: медленные тонические и быстрые фазические. Некоторые мышцы состоят только из одного вида волокон: быстрых или медленных, другие включают оба вида волокон. Возможность поддержания позы и совершения различных движений — результат присутствия в организме двух видов мышечных волокон.
Тонические волокна отличаются большим количеством митохондрий. Кислородное (аэробное) дыхание — источник АТФ в митохондриях. Саркоплазматическая сеть развита слабо. В ответ на раздражение возникает медленное сокращение мышцы с постепенным расслаблением. Тонические волокна, расположенные в глубоких слоях мышц туловища и конечностей, обеспечивают длительное сокращение мышц, необходимое для поддержания позы.
Фазические волокна содержат меньше митохондрий. Источником энергии в них служит АТФ, синтезируемый в результате анаэробных
158
процессов, происходящих без кислорода. Саркоплазматическая сеть в фазических мышечных волокнах развита хорошо. В ответ на раздражение фазические волокна сокращаются гораздо быстрее, чем тонические мышцы. Утомление и кислородная недостаточность также развиваются быстрее. Фазические мышцы, расположенные ближе к поверхности тела, обеспечивают частые сокращения, необходимые для быстрых движений.
Быстрые (фазические) мышцы потребляют больше энергии в единицу времени и сохраняют меньше АТФ при тоническом сокращении, чем медленные (тонические). Именно поэтому в поддержании позы участвуют преимущественно тонические мышечные волокна, к тому же богатые дыхательным белком — миоглобином. Для быстрого сокращения используются бедные им фазические мышечные волокна.
РАБОТА МЫШЦ
Под влиянием нервных импульсов мышцы всегда напряжены, т. е. пребывают в состоянии длительного сокращения. Сокращаясь, мышцы совершают некоторую работу, даже если они не поднимают груза. Мышцы перемещают кости скелета и удерживают тело и органы в определённом положении (тоническая работа). Поднимая при сокращении груз, мышца выполняет физическую работу. Величину физической работы можно определить, умножив массу груза в килограммах на высоту подъёма груза в метрах (джоуль — единица измерения физической работы — 1 кг/м).
Величина мышечной работы зависит от силы сокращения мышцы и степени её укорочения. Сила, развиваемая мышцей или пучком мышечных волокон, соответствует сумме сил отдельных волокон. Чем толще мышца, тем она сильнее; чем длиннее мышца, тем выше она поднимает груз. Сила мышцы зависит от анатомических, физиологических и других факторов. Различают анатомический и физиологический поперечник мышцы. Анатомический поперечник — площадь поперечного сечения мышцы в её наиболее широком участке — характеризует толщину мышцы. Физиологический поперечник — сумма площадей поперечных сечений всех мышечных волокон — характеризует силу мышцы. Следовательно, мышца перистого строения сильнее мышцы с продольным расположением волокон.
Сила, развиваемая мышцей при укорочении, равна нагрузке; от нагрузки зависит и скорость сокращения. Быстро укорачиваясь, мышца развивает меньшую силу, чем при медленном укорочении или после предварительного растяжения. Быстрые, лёгкие движения возможны, если мышца не нагружена. Максимальная мышечная сила
159
Учебный модуль 5. Анатомо-физиологические аспекты регуляции и саморегуляции функций организма
Анатомия и физиология
(например, при перемещении крупных предметов) требует медленных движений.
При физической тренировке развивается рабочая гипертрофия — утолщение мышечных волокон и увеличение их энергетических ресурсов, что увеличивает массу и силу мышц. При этом в мышце ускоряются процессы биосинтеза нуклеиновых кислот, белков, гликогена и АТФ. В итоге сила и скорость сокращения мышцы возрастает. При отсутствии нагрузок и в случае длительного пребывания больного в постели возникает противоположное состояние — атрофия.
Мощность мышцы (измеряемая в ваттах) равна произведению развиваемой ею силы на скорость укорочения. Мощность больше при умеренных нагрузках и скорости сокращения, чем в экстремальных условиях. Этот принцип применяют на практике, когда при езде на велосипеде мы подбираем подходящую передачу или двигаемся зигзагами при подъёме в гору.
ЭНЕРГЕТИКА МЫШЦЫ
При стимуляции мышцы повышение внутриклеточной концентрации Са2+ приводит к сокращению мышцы и усиленному расщеплению АТФ. Интенсивность метаболизма мышцы при этом возрастает в 100—1000 раз. Согласно закону сохранения энергии, химическая энергия, высвобождаемая в мышце, равна сумме механической энергии (мышечной работы) и теплообразования. Расщепление АТФ и теплообразование происходят в организме непрерывно и в отсутствии активной деятельности. Недаром даже такая пассивная нагрузка, как длительная «стойка смирно», утомительна. Если мышца поднимает груз, совершая внешнюю работу, то расщепляется дополнительное количество АТФ, пропорциональное выполненной работе.
Коэффициент полезного действия
При гидролизе одного моля АТФ выделяется примерно 48 кДж энергии. Однако только около 40—50% этой энергии превращается в механическую энергию работы, а остальные 50—60% рассеиваются в виде тепла. Следует учесть, что в естественных условиях коэффициент полезного действия (КПД) мышц гораздо ниже — около 20—30%, так как энергия тратится на работу ионных насосов и окислительное восстановление АТФ. Чем больше совершённая работа, тем больше образуется тепла, и расходуется кислорода и энергоресурсов (углеводов, жиров). Такая закономерность, кстати, объясняет усталость, усиленное потоотделение и одышку при подъёме в гору.
160
Энергетический метаболизм
Незначительные запасы АТФ в мышечных клетках (5%) обеспечивают мышечную работу в течение 1—2 с. Для более продолжительной мышечной деятельности необходимо пополнение запасов АТФ — ресинтез АТФ, требующий затраты энергии. В зависимости от источника энергии, выделяют несколько путей ресинтеза АТФ.
Во время продолжительной мышечной работы происходит аэробное восстановление АТФ за счёт окислительных реакций, протекающих в митохондриях мышечных клеток. Этот путь — тканевое дыхание (окислительное фосфорилирование) — основной способ образования АТФ. Необходимая энергия получается при окислении углеводов и жиров.
Однако аэробный путь образования АТФ не может обеспечить необходимое количество энергии, особенно при тяжёлых физических нагрузках. Существуют дополнительные, анаэробные пути ресинтеза АТФ: креатинфосфатный и гликолитический. В первом случае АТФ образуется благодаря ферментативному фосфорилированию адено- зиндифосфорной кислоты (АДФ) и расщеплению креатинфосфата по формуле:
АДФ+креатинфосфат=АТФ+креатин.
Скорости образования и расщепления АТФ равны, поэтому внутриклеточные концентрации АТФ (
5 ммоль) и креатинфосфата (
30 ммоль) постоянны. Расщепление мышечного гликогена путём гликолиза также служит источником энергии, необходимой для образования АТФ.
156
возбудимостью существует обратная зависимость: чем выше порог раздражения, тем ниже возбудимость; чем ниже порог раздражения, тем возбудимость выше. Надпороговым называют раздражитель, сила которого превышает силу порогового раздражителя.
БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В НЕРВНОЙ И МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ
Мембранный потенциал (потенциал покоя) — разность потенциалов (около 60—90 мВ) между наружной и внутренней поверхностями мембраны живой клетки, мышечной или нервной. При этом наружная поверхность клетки заряжена положительно по отношению к внутренней поверхности, заряженной отрицательно.
Потенциал действия — быстрое кратковременное изменение потенциала на небольшом участке мембраны возбудимой клетки (нервного или мышечного волокна), возникающее под действием раздражения достаточной силы и длительности. При этом возникает волна возбуждения, перемещающаяся по клеточной мембране в процессе передачи нервного сигнала. Колебания мембранного потенциала — наиболее важный признак возбуждения. При этом наружная поверхность возбуждённого участка заряжается отрицательно по отношению к соседним участкам мембраны, а его внутренняя поверхность заряжается положительно Мембранный потенциал регистрируют с помощью электродов, введённых внутрь клетки. Потенциал действия можно зарегистрировать трансмембранным способом: с помощью микроэлектродов, один из которых приложен к поверхности волокна (внеклеточное отведение), а другой введён в цитоплазму (внутриклеточное отведение).
Происхождение потенциала покоя и потенциала действия
В основе биоэлектрических явлений лежат физико-химические процессы. Результат этих процессов — различие концентраций ионов Na+, K+ и Cl— в цитоплазме клетки и окружающей среде, поддерживаемое благодаря активному транспорту ионов против концентрационного градиента. Так, в цитоплазме нервных и мышечных клеток концентрация ионов К+ больше, а ионов Na+ и Cl— — меньше, чем во внеклеточной жидкости. Кроме того, в состав цитоплазмы клетки входят органические анионы (крупномолекулярные соединения, несущие положительный заряд), отсутствующие во внеклеточной среде.
Мембрана нервного и мышечного волокна проводит возбуждение. Как известно, в клеточной мембране существуют специальные ионные каналы (калиевые, натриевые и кальциевые), пропускающие только определённые ионы (см. раздел 2.1). В состоянии покоя мембрана обладает повышенной проницаемостью для ионов К+,
157
Учебный модуль 5. Анатомо-физиологические аспекты регуляции и саморегуляции функций организма
Анатомия и физиология
проницаемость же её для ионов Na+ резко снижена. Потенциал покоя мышечной и нервной клетки всегда отрицателен. Для клеток млекопитающих он составляет (—90—100 мВ), для гладкомышечных клеток — —30 мВ. Потенциал покоя поддерживается благодаря активному транспорту ионов против электрохимического градиента с помощью Na/K АТФазы, потребляющей энергию.
Импульсы, поступающие по нерву к мышце, вызывают потенциалы действия, которые, как и потенциал покоя, могут быть зарегистрированы в нервных и мышечных клетках с помощью внутриклеточных электродов. Потенциал действия положителен и равен примерно +30 мВ. Его длительность составляет 1 мс в нерве, 10 мс в скелетной мышце и 200 мс в миокарде. При возбуждении проницаемость клеточной мембраны для ионов Na+ резко возрастает и превышает проницаемость для ионов К+. Ионы Na+ лавинообразно устремляются в клетку, что приводит в перезарядке клеточной мембраны (деполяризации). Наружная поверхность мембраны заряжается отрицательно по отношению к внутренней поверхности. Восстановление исходного уровня мембранного потенциала покоя (реполяризация) происходит за счёт резкого снижения натриевой проницаемости и активного переноса ионов Na+ из цитоплазмы клетки в окружающую среду.
Таким образом, возникновение биопотенциалов — функция клеточной мембраны, обладающей избирательной проницаемостью для ионов. Величина потенциала покоя и потенциала действия обусловлена разницей концентраций ионов в клетке и окружающей среде.
ФАЗИЧЕСКИЕ И ТОНИЧЕСКИЕ МЫШЕЧНЫЕ ВОЛОКНА
Различают два типа скелетных мышечных волокон: медленные тонические и быстрые фазические. Некоторые мышцы состоят только из одного вида волокон: быстрых или медленных, другие включают оба вида волокон. Возможность поддержания позы и совершения различных движений — результат присутствия в организме двух видов мышечных волокон.
Тонические волокна отличаются большим количеством митохондрий. Кислородное (аэробное) дыхание — источник АТФ в митохондриях. Саркоплазматическая сеть развита слабо. В ответ на раздражение возникает медленное сокращение мышцы с постепенным расслаблением. Тонические волокна, расположенные в глубоких слоях мышц туловища и конечностей, обеспечивают длительное сокращение мышц, необходимое для поддержания позы.
Фазические волокна содержат меньше митохондрий. Источником энергии в них служит АТФ, синтезируемый в результате анаэробных
158
процессов, происходящих без кислорода. Саркоплазматическая сеть в фазических мышечных волокнах развита хорошо. В ответ на раздражение фазические волокна сокращаются гораздо быстрее, чем тонические мышцы. Утомление и кислородная недостаточность также развиваются быстрее. Фазические мышцы, расположенные ближе к поверхности тела, обеспечивают частые сокращения, необходимые для быстрых движений.
Быстрые (фазические) мышцы потребляют больше энергии в единицу времени и сохраняют меньше АТФ при тоническом сокращении, чем медленные (тонические). Именно поэтому в поддержании позы участвуют преимущественно тонические мышечные волокна, к тому же богатые дыхательным белком — миоглобином. Для быстрого сокращения используются бедные им фазические мышечные волокна.
РАБОТА МЫШЦ
Под влиянием нервных импульсов мышцы всегда напряжены, т. е. пребывают в состоянии длительного сокращения. Сокращаясь, мышцы совершают некоторую работу, даже если они не поднимают груза. Мышцы перемещают кости скелета и удерживают тело и органы в определённом положении (тоническая работа). Поднимая при сокращении груз, мышца выполняет физическую работу. Величину физической работы можно определить, умножив массу груза в килограммах на высоту подъёма груза в метрах (джоуль — единица измерения физической работы — 1 кг/м).
Величина мышечной работы зависит от силы сокращения мышцы и степени её укорочения. Сила, развиваемая мышцей или пучком мышечных волокон, соответствует сумме сил отдельных волокон. Чем толще мышца, тем она сильнее; чем длиннее мышца, тем выше она поднимает груз. Сила мышцы зависит от анатомических, физиологических и других факторов. Различают анатомический и физиологический поперечник мышцы. Анатомический поперечник — площадь поперечного сечения мышцы в её наиболее широком участке — характеризует толщину мышцы. Физиологический поперечник — сумма площадей поперечных сечений всех мышечных волокон — характеризует силу мышцы. Следовательно, мышца перистого строения сильнее мышцы с продольным расположением волокон.
Сила, развиваемая мышцей при укорочении, равна нагрузке; от нагрузки зависит и скорость сокращения. Быстро укорачиваясь, мышца развивает меньшую силу, чем при медленном укорочении или после предварительного растяжения. Быстрые, лёгкие движения возможны, если мышца не нагружена. Максимальная мышечная сила
159
Учебный модуль 5. Анатомо-физиологические аспекты регуляции и саморегуляции функций организма
Анатомия и физиология
(например, при перемещении крупных предметов) требует медленных движений.
При физической тренировке развивается рабочая гипертрофия — утолщение мышечных волокон и увеличение их энергетических ресурсов, что увеличивает массу и силу мышц. При этом в мышце ускоряются процессы биосинтеза нуклеиновых кислот, белков, гликогена и АТФ. В итоге сила и скорость сокращения мышцы возрастает. При отсутствии нагрузок и в случае длительного пребывания больного в постели возникает противоположное состояние — атрофия.
Мощность мышцы (измеряемая в ваттах) равна произведению развиваемой ею силы на скорость укорочения. Мощность больше при умеренных нагрузках и скорости сокращения, чем в экстремальных условиях. Этот принцип применяют на практике, когда при езде на велосипеде мы подбираем подходящую передачу или двигаемся зигзагами при подъёме в гору.
ЭНЕРГЕТИКА МЫШЦЫ
При стимуляции мышцы повышение внутриклеточной концентрации Са2+ приводит к сокращению мышцы и усиленному расщеплению АТФ. Интенсивность метаболизма мышцы при этом возрастает в 100—1000 раз. Согласно закону сохранения энергии, химическая энергия, высвобождаемая в мышце, равна сумме механической энергии (мышечной работы) и теплообразования. Расщепление АТФ и теплообразование происходят в организме непрерывно и в отсутствии активной деятельности. Недаром даже такая пассивная нагрузка, как длительная «стойка смирно», утомительна. Если мышца поднимает груз, совершая внешнюю работу, то расщепляется дополнительное количество АТФ, пропорциональное выполненной работе.
Коэффициент полезного действия
При гидролизе одного моля АТФ выделяется примерно 48 кДж энергии. Однако только около 40—50% этой энергии превращается в механическую энергию работы, а остальные 50—60% рассеиваются в виде тепла. Следует учесть, что в естественных условиях коэффициент полезного действия (КПД) мышц гораздо ниже — около 20—30%, так как энергия тратится на работу ионных насосов и окислительное восстановление АТФ. Чем больше совершённая работа, тем больше образуется тепла, и расходуется кислорода и энергоресурсов (углеводов, жиров). Такая закономерность, кстати, объясняет усталость, усиленное потоотделение и одышку при подъёме в гору.
160
Энергетический метаболизм
Незначительные запасы АТФ в мышечных клетках (5%) обеспечивают мышечную работу в течение 1—2 с. Для более продолжительной мышечной деятельности необходимо пополнение запасов АТФ — ресинтез АТФ, требующий затраты энергии. В зависимости от источника энергии, выделяют несколько путей ресинтеза АТФ.
Во время продолжительной мышечной работы происходит аэробное восстановление АТФ за счёт окислительных реакций, протекающих в митохондриях мышечных клеток. Этот путь — тканевое дыхание (окислительное фосфорилирование) — основной способ образования АТФ. Необходимая энергия получается при окислении углеводов и жиров.
Однако аэробный путь образования АТФ не может обеспечить необходимое количество энергии, особенно при тяжёлых физических нагрузках. Существуют дополнительные, анаэробные пути ресинтеза АТФ: креатинфосфатный и гликолитический. В первом случае АТФ образуется благодаря ферментативному фосфорилированию адено- зиндифосфорной кислоты (АДФ) и расщеплению креатинфосфата по формуле:
АДФ+креатинфосфат=АТФ+креатин.
Скорости образования и расщепления АТФ равны, поэтому внутриклеточные концентрации АТФ (
При продолжительных физических и спортивных нагрузках скорость расщепления АТФ в мышцах, от которой зависит их мощность, часто в 100—1000 раз больше, чем в состоянии покоя. При этом потребление О2 мышечной тканью увеличивается в 50—100 раз по сравнению с состоянием покоя. Ведь для образования моля АТФ необходимо 1/6 моля О2. Соответственно повышается и скорость расщепления гликогена в мышцах, однако интенсивность этого процесса ограничена. Дополнительная энергия для кратковременного усилия при необходимости получается благодаря расщеплению дополнительного количества гликогена уже анаэробным путём. Предельное время для такой нагрузки составляет примерно 30 с в связи с ограниченностью ресурсов анаэробного гликолиза и накопления в клетках и крови молочной кислоты, образуемой при гидролизе АТФ. Развивается метаболический ацидоз, снижающий работоспособность и вызывающий утомление.
161
Учебный модуль 5. Анатомо-физиологические аспекты регуляции и саморегуляции функций организма
Анатомия и физиология
УТОМЛЯЕМОСТЬ МЫШЦ
Мышцы не могут постоянно находиться в сокращённом состоянии и совершать работу, поскольку их работоспособность постепенно снижается. Временное понижение работоспособности мышц, наступающее после работы, называют утомлением.
Наибольшую работу мышца совершает при некоторых средних нагрузках, так как умеренное растяжение мышцы увеличивает её сокращение. При сильном растяжении мышцы её сокращение ослабляется, поэтому человек совершает наибольшую работу по поднятию или переносу тяжести, если груз не слишком тяжёл и не слишком лёгок. Большое значение имеет ритм работы: слишком быстрая и слишком медленная, а также монотонная работа быстро приводит к утомлению, а в итоге уменьшается количество выполненной работы.
Причины утомления:
-
истощение работоспособности мышцы в результате недостатка питательных веществ и кислорода; -
уменьшение количества энергетических запасов в мышце (запасы заканчиваются); -
накопление в мышце кислых продуктов распада (молочной и фосфорной кислоты, и др.).
Все указанные процессы приводят к утомлению, но главной его причиной считают возникновение охранительного тормозного процесса в двигательных центрах ЦНС, что доказали И.М. Сеченов и А.А. Ухтомский. Утомление быстро проходит после активного отдыха. Как установил И.М. Сеченов, восстановление работоспособности правой руки после длительной работы происходило полнее и лучше, если в период её отдыха человек выполнял работу левой рукой. Нервные центры левой руки «заряжают энергией» утомлённые нервные центры правой руки. Впоследствии учёные наметили пути снятия утомления и способы научной организации труда и отдыха.