Мышцы

Движение является важнейшей функцией организма. Его осуществляет опорно-двигательный аппарат, в состав которого входят кости, служащие своеобразными рычагами, и мышцы, приводящие в действие эти рычаги. Мышцы сокращаются по команде из центральной нервной системы. При сокращении мышца укорачивается, в результате чего кости, к которым она прикрепляется, сближаются. Так изменяется положение частей тела относительно друг друга и относительно поверхности, на которую тело опирается.

В теле человека насчитывается около 400 скелетных мышц, участвующих благодаря способности к сокращению в выполнении различных движений. Мышцы составляют около 35–40% массы тела взрослого человека, однако у детей и людей старческого возраста этот показатель снижается до 25%, а у спортсменов достигает 50%. Рельеф человеческого тела определяется расположением и степенью развития мышц, в чем легко убедиться при сравнении тела атлета и обычного индивида.

Строение скелетной мышцы

Скелетная мышца построена из так называемой поперечнополосатой мышечной ткани. Основным рабочим элементом ее служит поперечнополосатое мышечное волокно, длина которого может составлять от нескольких миллиметров до 10–12 см при диаметре 12–100 мкм. Мышечное волокно содержит специальные образования – миофибриллы, которые и обусловливают его сокращение. Миофибриллы построены из правильно чередующихся темных и светлых дисков, что делает волокно «полосатым».

Мышечные волокна с помощью соединительной ткани объединяются в пучки, которые формируют сократимую часть мышцы, именуемую телом, или брюшком. Для прикрепления к костям у скелетной мышцы имеются сухожилия, построенные из плотной соединительной ткани, богатой коллагеном, и отличающиеся большой сопротивляемостью растяжению. В местах прикрепления сухожилий мышц на костях имеются различные отростки, шероховатости, бугорки и ямки, которые выражены тем лучше, чем крупнее и сильнее прикрепляющаяся к ним мышца. Снаружи каждая скелетная мышца покрыта плотным футляром – мышечной фасцией.

Нервы, по которым в скелетную мышцу приходит команда из центральной нервной системы, разделяются на тонкие веточки, достигающие каждого мышечного волокна. На мышечном волокне они образуют двигательное нервное окончание, которое служит для передачи нервного импульса, вызывающего сокращение волокна. Поскольку двигательное нервное окончание имеется на каждом мышечном волокне, сокращение скелетной мышцы происходит быстро, сильно и четко подчиняется воле человека. При этом потребляется много энергии, из которой только 1/4 преобразуется в механическую работу, а остальные 3/4 – в тепло. Именно сокращение мышц служит главным источником образования тепла в организме.

От нервной системы мышца получает также импульсы, регулирующие ее тонус, обмен веществ, рост и развитие. Информация о состоянии мышечных волокон воспринимается чувствительными нервными окончаниями, которые постоянно сигнализируют в центральную нервную систему о степени тонического напряжения мышц. В мелких мышцах, участвующих в выполнении тонких и точных движений, количество чувствительных нервных окончаний значительно больше, чем в крупных.

Строение мышечной ткани внутренних органов и сосудов

Помимо скелетных мышц мышечная ткань имеется в стенках внутренних органов и сосудов. Эта ткань отличается иным строением и называется гладкой мышечной тканью. Клетки этой ткани имеют веретеновидную форму и располагаются в стенках органов пластами. Специфической особенностью гладких мышц является их способность к автоматическим (не зависящим от воли человека) сокращениям, которые носят тонический характер (замедлены и распространяются на весь пласт клеток). Регулирует деятельность гладких мышц автономная (вегетативная) нервная система. Перистальтические движения кишечника, изменение просвета бронхов, протоков желез, увеличение тонуса сосудов и т. п. осуществляются при сокращении гладкой мышечной ткани в стенках этих органов. Особо выделяют мышечную ткань сердца, которая по строению сходна с поперечнополосатой, но сокращается автоматически и иннервируется автономной нервной системой.

Классификация скелетных мышц

Классификация скелетных мышц осуществляется по ряду признаков.

По форме и размерам
В зависимости от формы и размеров различают длинные и короткие, ромбовидные, квадратные, трапециевидные мышцы и т. п. Мышцы, расположенные на туловище, обычно имеют плоскую форму; они крупнее, занимают большие участки. Мышцы конечностей отличаются своей длиной, веретенообразной формой, нередко перистым строением, когда пучки мышечных волокон располагаются под углом к продольной оси мышцы (это увеличивает развиваемую мышцами силу). Мышцы с косым направлением волокон, прикрепляющихся к сухожилию с одной стороны, называются одноперистыми, с двух сторон – двухперистыми.

Различия мышц по форме тесно связаны с их функциональными особенностями. Длинные тонкие мышцы с малой площадью прикрепления к костям (например, мышцы, приводящие в движение пальцы кисти) участвуют в точных движениях с большой амплитудой. Короткие толстые мышцы могут преодолевать значительное сопротивление, но размах их движений невелик. Таких мышц много в области таза, позвоночника.

По направлению волокон
По направлению волокон различают прямые мышцы (мышечные волокна расположены параллельно продольной оси тела), косые, поперечные и круговые. Так, переднюю и боковые стенки живота образуют прямая мышца живота, наружная и внутренняя косые мышцы, а также поперечная мышца живота. Круговые мышцы образуют жомы (сфинктеры), располагающиеся вокруг естественных отверстий и каналов; при их сокращении отверстия закрываются. К таковым относятся, например, круговая мышца глаза, круговая мышца рта.

По выполняемой функции
По функции мышцы делят на сгибатели и разгибатели, отводящие и приводящие, вращатели кнаружи (супинаторы) и вращатели кнутри (пронаторы). По положению различают поверхностные и глубокие, наружные и внутренние мышцы и т. п. Указание на функцию и расположение мышцы часто входит в ее название: например, на передней поверхности предплечья располагаются круглый и квадратный пронаторы, лучевой и локтевой сгибатели запястья, поверхностный и глубокий сгибатели пальцев. Некоторые мышцы получили названия по их внешней форме (дельтовидная, ромбовидная, квадратная, зубчатая и т. п.), количеству головок (двуглавая, трехглавая, четырехглавая), положению (межреберные, подколенная), месту начала и прикрепления (плече-лучевая, грудино-ключично-сосцевидная).

По отношению к суставам
По отношению к суставам выделяют односуставные, двухсуставные и многосуставные мышцы – в зависимости от того, на сколько суставов они непосредственно действуют. Многосуставные мышцы обычно длиннее и располагаются более поверхностно, чем односуставные. По областям тела различают мышцы туловища, головы, шеи, верхних и нижних конечностей.

По взаимодействию с другими мышцами
Поскольку выполнение любого движения является результатом содружественного действия целого ряда мышц, принято выделять мышцы-синергисты и мышцы-антагонисты: первые совместно выполняют одно и то же движение в суставе (например, сгибают кисть), вторые участвуют в противоположных движениях (например, сгибают и разгибают кисть). Как правило, мышцы-синергисты расположены на одной поверхности конечности, а мышцы-антагонисты – на противоположных (например, сгибатели – на передней поверхности плеча и предплечья, разгибатели – на задней). Понятие синергизма и антагонизма мышц относится к их функциональной характеристике. Так, мышцы, работающие в одном движении как синергисты, в другом движении могут быть антагонистами. Согласование работы мышц достигается за счет координации их сокращений со стороны нервной системы.

Вспомогательные приспособления мышц

Для облегчения и повышения эффективности работы у мышц имеются вспомогательные приспособления: фасции, синовиальные сумки и мышечные блоки.

Фасции – это плотные соединительнотканные оболочки, которые в виде футляров покрывают отдельные мышцы или их группы. Фасции отграничивают мышцы, способствуя их независимому сокращению. Вместе с тем они служат местом прикрепления мышечных волокон и способствуют передаче мышечных усилий на костные рычаги. Синовиальные сумки представляют собой замкнутые полости, заполненные особой жидкостью. Расположены они между мышцами и костями в местах наибольшей механической подвижности тканей. Эти приспособления служат для облегчения скольжения мышц при их сокращении. Синовиальных сумок много в области коленного и плечевого суставов. В области суставов кисти и стопы синовиальные оболочки окружают многочисленные сухожилия, облегчая и направляя их движения. Блоки образуются в тех местах, где сухожилие мышцы меняет направление, перекидываясь через кость.

Сосуды и нервы в мышечных тканях

Сосуды и нервы обычно проникают в мышцу с внутренней стороны чаще в одном, реже – в нескольких местах, называемых воротами мышцы. В мышце кровеносные сосуды разветвляются до мельчайших капилляров, которые густой сетью оплетают каждое мышечное волокно. С кровью в мышцу поступают питательные вещества и кислород. В силу того, что мышцы обильно снабжаются кровью и легкодоступны для воздействия, они являются одним из наиболее распространенных путей введения лекарственных препаратов в организм человека. При внутримышечном введении лекарственное вещество быстро попадает в кровеносное русло и разносится по всему организму.

Биомеханические принципы работы мышц

Работу мышц рассматривают с позиций биомеханики. При сокращении мышца совершает механическую работу, определяемую как произведение силы мышцы на расстояние перемещения груза. Сила мышцы зависит от площади ее поперечного сечения и числа участвующих в сокращении мышечных волокон. Чем больше поперечник мышцы, тем она сильнее. Вспомните, как эффектно можно продемонстрировать натренированные бицепсы (то есть силу двуглавой мышцы плеча, от лат. musculus biceps brachii), согнув руку в локтевом суставе.

Для характеристики любого движения и участвующих в нем мышц используют принцип рычага. При этом рычаг первого рода называют рычагом равновесия (например, равновесие головы относительно позвоночника), а рычаг второго рода – рычагом силы (стопа во время подъема на цыпочки) или рычагом скорости (движения руки в локтевом суставе). Мышечная система постоянно работает против силы земного тяготения. В биомеханическом отношении любое перемещение тела в пространстве, а также сохранение его позы есть результат сложной координации сокращения отдельных мышц и согласования развиваемых мышечных усилий с силами тяготения, действующими на тело. Знание законов биомеханики особенно важно при изучении спортивных и других профессиональных движений.

Под действием физических тренировок увеличивается количество мышечных волокон, которые становятся толстыми и содержат большое количество миофибрилл, что свидетельствует о хорошем развитии их сократительного аппарата. Совершенствуется строение нервных окончаний, улучшается кровоснабжение мышцы. В результате тренировки увеличивается площадь поперечного сечения мышцы, что обусловливает рост ее силы. Специальные упражнения с использованием тренажеров позволяют развить определенные группы мышц. Таким образом, человек может изменять рельеф своего тела, моделируя его по собственному желанию.

Автор: Ольга Гурова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, доцент кафедры анатомии человека РУДН