6 курс / Медицинская реабилитация, ЛФК, Спортивная медицина / Биомеханика_мышц_Комиссарова_Е_Н_Самсонова_А_В_2008

74

Н.Е.Введенский обратил внимание на значительное усиление мышечного сокращения при нерегулярной стимуляции нерва. В последующих исследованиях было установлено, что если к мышце приходят импульсы с очень коротким первым межимпульсным интервалом (до 5 мс) – мышца отвечает сильным и быстрым сокращением. Увеличение скорости нарастания силы при этом может быть восьмикратным (В.С.Гурфинкель, Ю.С.Левик, 1985). В связи с этим, в настоящее время считается, что сила мышцы зависит не столько от частоты, сколько от паттерна межимпульсных интервалов, посылаемых мотонейроном к мышце.

Число активных ДЕ

Число ДЕ, активных в процессе сокращения мышцы, определяется

«принципом размера» или правилом Хенеманна. Установлено, что имеется стабильный порядок рекрутирования ДЕ: вначале рекрутируются ДЕ I типа, иннервируемые мотонейронами, имеющими небольшой диаметр аксона. По мере усиления сокращений начинают рекрутироваться ДЕ IIА типа, содержащие быстрые неутомляемые волокна, затем – ДЕ IIВ типа, содержащие быстрые утомляемые волокна, иннервируемые мотонейронами, имеющими самый большой диаметр аксона. С точки зрения механики этот принцип очень целесообразен, так как создается

возможность тонкой градации мышечной силы во всем физиологическом диапазоне.

Принцип размера позволяет объяснить факты, полученные эмпирическим путем. Все спортсмены, применяющие силовые упражнения хорошо знают, что, используя небольшие отягощения, невозможно эффективно наращивать силу мышц. Для развития силовых способностей необходимо применять отягощения, близкие к максимальным.

Эту закономерность можно объяснить следующим. При развитии силовых способностей, если применяются небольшие отягощения,

рекрутируются только мышечные волокна I типа, так как мышце нет необходимости развивать высокий уровень силы. Для преодоления

субмаксимальных или максимальных отягощений мышца должна развить максимально возможную силу. Поэтому в сокращение вовлекаются все типы мышечных волокон, особенно IIB типа, дающие в

процессе тренировочных воздействий максимальное увеличение поперечного сечения и как следствие – силы мышц.

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Из данных, представленных в таблице 4.6.следует, что антигравитационные мышцы (икроножная и камбаловидная) значительно дольше достигают максимума силы при одиночном сокращении, чем их антагонист (передняя большеберцовая мышца). При изометрическом

сокращении необходимо еще больше времени для достижения максимальных значений силы, чем при одиночном (табл.4.7).

Так, например, чтобы развить максимальную силу мышцам- сгибателям стопы нужно 295,1±43,8 мс. В быстропротекающих движениях, например, спринтерском беге, фаза опоры очень мала (80 – 120 мс). Поэтому в скоростно-силовых видах спорта возникает противоречие

между необходимым уровнем силы и имеющимся временем для ее развития. Как организм устраняет это противоречие? И.М.Козлов (1999) находит, что это происходит за счет активации мышц до опоры. При таком способе координации мышц времени их активности (240 мс) вполне

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

78

• значение внешней силы.

4111B .4.1. Длина мышцы

Еще в 1895 году М.Бликс показал, что при растягивании активной поперечно-полосатой мышцы под воздействием внешней нагрузки, ее сила вначале возрастает, а затем уменьшается. Максимум силы получил название максимума Бликса, а длина, при которой он достигался, получила название длины покоя. Последующие исследования показали, что появление максимума связано с особенностями строения мышцы (наличие сократительного и параллельного упругого компонентов). Если мышцу

двигательных задачах. Так было показано (рис. 3.9), что первоначально

при растягивании активной мышцы зависимость силы от длины определяется сократительным компонентом, затем – параллельным упругим компонентом.

Установлено, что у человека вид зависимости «длина–сила»

активных мышц определяется соотношением сократительного и упругого компонентов. У мышц, богатых соединительно-тканными образованиями (например, у мышц нижних конечностей человека, зависимость «длина– сила» является монотонно-возрастающей (рис.4.9а). Если соединительно- тканных образований мало, то кривая имеет минимум (рис.4.9б). Из этого следует, что при одной и той же длине мышцы нижних конечностей при

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

79

растягивании способны развить большую силу, чем мышцы верхних конечностей.

4112B .4.2. Характер работы мышц

80

Предшествующий режим сокращения мышцы

Работа мышц при выполнении движений человеком значительно отличается от таковой при имитации ее в лабораторных условиях. Это связано с тем, что обычно в движениях укорочению мышцы предшествует ее растяжение. Еще И.М.Сеченовым (1901) было отмечено, что мышца, сокращаясь в преодолевающем режиме, способна развить большую силу, если этому сокращению предшествовала работа в уступающем режиме (то есть мышца была предварительно растянута). Такой режим работы получил название «баллистический». Последующие исследования подтвердили этот факт. Следует отметить, что техника движений спортсменов учитывает этот фактор повышения силы мышц. Так, например, в метании копья, спортсмен перед выполнением финального усилия находится в позе «натянутого лука», то есть значительно растягивает основные мышцы, чтобы их сокращение в концентрическом режиме было более сильным (рис.4.10). Та же закономерность характерна для техники бега и ходьбы, толкания ядра, метания диска, прыжка в высоту, выпрыгивания вверх с места, приседания со штангой.

4.4.3. Значение внешней силы

Преодолевающий режим сокращения мышцы

Если мышца сокращается, преодолевая внешнюю силу (например, вес груза), то с увеличением веса груза наблюдаются три закономерности:

•увеличивается время от момента стимуляции мышцы до начала

ееукорочения;

•уменьшается высота подъема груза;

•скорость сокращения мышцы снижается.

Первыми зависимость между силой и скоростью (зависимость «сила- скорость») укорочения мышц лягушки получили В.Фенн и Б.Марч. Нобелевский лауреат Арчибальд Хилл (1961) посвятил много времени изучению энергетических процессов, протекающих в мышце. Ему удалось

получить соотношение между скоростью сокращения мышцы и силой (4.9), которое носит теперь его имя. Оно называется «характеристическое уравнение Хилла».

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

82

и силы при различных локомоциях. Он установил, что с ростом скорости

растяжения у большинства мышц проявляемая ими сила быстро уменьшается до нуля (рис.4.12).

Еще более убедительны исследования,

проведенные П.В.Коми (P.V.Komi, 1992). На рис. 4.13

представлено изменение усилий,

развиваемых в области ахиллова сухожилия во время

фазы опоры бега со

Рис.4.12. Зависимость «скорость сокращения – сила» для мышц нижней конечности человека при ходьбе в гору скоростью 5,8 м/с.

(по: J.B.Morrison, 1970)

Отрицательная скорость сокращения мышц соответствует эксцентрическому режиму, положительная – концентрическому.

Данные представленные на графике свидетельствуют о том, что в фазу

растяжения мышцы большие значения усилий, развиваемых мышцей,

соответствуют небольшим скоростям растяжения мышцы. В

концентрическом режиме большие значения силы также развиваются при небольших значениях скорости.

Таким образом, в настоящее время в мышечной механике достоверно установлена следующая закономерность: С увеличением значений внешней силы скорость сокращения мышц уменьшается. Зависимость нелинейная (гиперболическая).

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/