Основы физиологии спорта: механизмы работы мышц

Диагностика

Прежде, чем определить, как лечить гиперкинез, необходимо провести точную и достоверную диагностику

При этом обращают внимание на клиническую картину заболевания, оценку психологического и интеллектуального состояния пациента

В диагностике гиперкинезов используются:

• общий и биохимический анализы крови – диагностируют патологию, возникающую вследствие токсического воздействия;
• КТ и МРТ головного мозга – выявляют опухоли, различные дегенеративные изменения;
• электроэнцефалография – определяет активность мозга, диагностирует эпилепсию;
• исследование мозгового кровотока, УЗДГ сосудов головного мозга и шеи;
• исследование цереброспинальной жидкости.

Некоторым пациентам назначают консультацию генетика. Она необходима, если есть подозрение о том, что гиперкинезы являются симптомами наследственных заболеваний.

Диагностика гиперкинезов – это длительный процесс, на который понадобится несколько недель. Определение причин патологии позволит лечить гиперкинез более эффективно.

Виды гиперкинезов

Существуют различные критерии, которые используются для классификации патологии. Благодаря им, можно выделить следующие виды гиперкинезов:

• детские формы – гиперкинезы до года, в возрастной категории от года до пяти, в период полового созревания;
• по типу возникновения – спонтанные, рефлекторные (реакция на внешние явления), акционные (провоцируемые определенным состоянием), индуцированные (могут контролироваться пациентом);
• по течению – постоянные (тремор) и эпизодические (тики);
• по скорости движений – быстрые и медленные;
• по локализации – гиперкинезы лица, конечностей, языка;
• по происхождению – различают первичные (врожденные) и вторичные гиперкинезы, приобретенные в результате травм или приема лекарственных средств.

Гиперкинезы при ДЦП у детей начинают проявляться в возрасте 1,5-2 года. Дети с такой патологией с трудом координируют свои движения, которые часто выглядят как толчки, рывки и скручивания. Повторяющиеся движения могут быть быстрыми и ритмичными или, наоборот, медленными и беспорядочными.

Гиперкинезы при ДЦП могут сопровождаться нарушениями глотания, задержкой и расстройствами речи, лабильностью эмоциональной системы.

Функции скелетных и гладких мышц

Скелетные мышцы составляют 40% от массы тела и выполняют ряд важных функций:

1 — передвижение тела в пространстве, 2 — перемещение частей тела относительно друг друга, 3 — поддержание позы, 4 — передвижение крови и лимфы, 5 — выработка тепла, 6 — участие в акте вдоха и выдоха, 7 — двигательная активность как важнейший антиэнтропийный и антистрессовый фактор (тезисы «движение — это жизнь» или «кто много двигается, тот много живет» — имеют реальную материальную основу), 8 — депонирование воды и солен, 9 — защита внутренних органов (например, органов брюшной полости).

Гладкие мышцы обеспечивают функцию полых органов, стенки которых они образуют. В частности, благодаря гладким мышцам осуществляется изгнание содержимого из мочевого пузыря, кишки, желудка, желчного пузыря, матки. Гладкие мышцы обеспечивают сфинктерную функцию — создают условия для хранения содержимого полого органа в этом органе, например, мочу в мочевом пузыре, плод в матке. Важнейшую роль выполняют гладкие мышцы в системе кровообращения и лимфообращения — изменяя просвет сосудов, гладкие мышцы тем самым адаптируют регионарный кровоток к местным потребностям в кислороде, питательных веществах. Гладкие мышцы могут существенно влиять на функцию связочного аппарата, т.к содержатся во многих связках и при своем сокращении меняют состояние данной связочной структуры. Например, ГМК (гладкомышечные клетки) содержатся в широкой связке матки.

Биохимические механизмы мышечной работы

В работе мышц участвует целая группа химических элементов, среди которых кальций и сократительные белки наподобие тропонина и тропомиозина. На базе этого энергетического обеспечения и выполняются рассмотренные выше физиологические процессы. Источником же этих элементов выступает аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), а также ее гидролиз. При этом запас АТФ в мышце способен обеспечивать сокращение мышцы лишь в течение доли секунды. Несмотря на это, волокна могут отвечать на нервные импульсы в постоянном режиме.

Дело в том, что биохимические механизмы мышечного сокращения и расслабления с поддержкой АТФ связаны с процессом выработки резервного запаса макроэрга в виде креатинфосфата. Объем этого резерва в несколько раз превышает запас АТФ и в то же время способствует его генерации. Также помимо АТФ энергетическим источником для мышцы может выступать гликоген. К слову, на мышечные волокна приходится около 75% всего запаса данного вещества в организме.

Структурная организация мышцы

Мышцы формируются множеством волокон ткани, которые имеют узлы крепления к костям скелета. Они располагаются параллельно и в процессе мышечной работы взаимодействуют между собой. Именно волокна при поступлении импульсов обеспечивают механизм мышечного сокращения. Кратко структуру мышцы можно представить как систему, состоящую из молекул саркомер и миофибрилла

Важно понимать, что каждое мышечное волокно образуется множеством субъединиц миофибрилл, располагающихся продольно по отношению друг к другу. Теперь стоит отдельно рассмотреть саркомеры и филаменты

Поскольку они играют важную роль в двигательных процессах.

Заменяет ли миостимуляция занятия спортом?

Миостимуляция сегодня очень популярна и многие пациенты клиник эстетической медицины часто спрашивают: можно ли только с ее помощью избавляться от лишнего веса, не посещая тренажерные залы и не занимаясь другими видами физической активности? Физическими упражнениями можно заниматься всю жизнь, уменьшая или увеличивая нагрузку в зависимости от состояния здоровья и возраста. Током же нельзя постоянно воздействовать на организм.

Миостимуляция – это все-таки временная процедура, которая поможет создать красивое тело без лишних килограммов, целлюлита и отеков. Она особенно хороша для тех людей, которые имеют лишние килограммы, но при этом не могут похудеть самостоятельно. Миостимуляция разгонит метаболизм, заставит жировые клетки расщепляться, подтянет потом ткани. Но вот если у человека жировая прослойка слишком сильно выражена, то импульсы тока просто не смогут достать до мышц и хорошенько их проработать. В этом случае нужно все-таки начать с программ по снижению общего веса. А они, как правило, включают диету и физическую активность.

Для достижения хорошего результата в похудении рекомендуется проводить комплексные процедуры, то есть совмещать миостимуляцию с различными другими вспомогательными видами похудения. Чаще всего миостимуляция сочетается с правильным питанием, которое поможет добиться желаемых результатов в более короткие сроки. Специалисты рекомендуют для поддержания результата в первые часы после проведения миостимуляции не принимать в пищу какие-либо тяжелые или жирные продукты, чтобы не останавливать процесс сжигания жировой ткани.

Изометрия в сочетании с динамическими упражнениями

Когда этот штангист завершит подъем, он будет сочетать динамическое движение ног с изометрическим удержанием штанги.

Изометрические тренировки редко используются сами по себе и обычно включаются в более широкий тренировочный режим. Например, изометрическая доска может быть включена в плиометрический режим. Кроме того, когда субъект выполняет динамическое движение, поддерживающие группы мышц могут работать изометрически. Например, если человек приседает, держа гантель перед грудью, то движение его рук будет относительно изометрическим, а движение ног — динамическим. Такая взаимосвязь между изометрическим удержанием и динамическим движением часто встречается в тяжелой атлетике: участники обычно держат штангу над головой прямыми руками, выпрямляя ноги, когда они встают из положения на корточках. Это позволяет ногам нести основную ответственность за поднятие веса.

Однако в большинстве спортивных состязаний чисто изометрическое действие используется редко. Например, при катании на лыжах лыжник постоянно находится в приседе. Хотя это можно рассматривать как изометрическую фиксацию, существует также некоторое динамическое движение, поскольку лыжник меняет глубину приседания во время движения. Таким образом, можно сказать, что изометрия участвует и поддерживает общее катание на лыжах, даже если она не является исключительно изометрической по своей природе.

В тренировках с отягощениями и художественной гимнастике часто бывает, что одну фазу упражнения выполнить труднее, чем другие. Если на этом этапе упражнение имеет тенденцию терпеть неудачу, это считается камнем преткновения. Можно включить изометрическую фиксацию, чтобы усилить действие спортсмена на этом этапе. Например, камнем преткновения в тяжелом приседании на спине обычно является крайнее нижнее положение. В этом положении можно использовать изометрическую фиксацию, чтобы усилить способность атлета удерживать вес в этом положении. В течение некоторого периода тренировки это может помочь им легче поднимать вес из этого положения и тем самым устранить точку преткновения.

Ответы на частые вопросы:

Это действительно эффективно?

Да! Процедуры EMSCULPT были клинически протестированы на безопасность и эффективность в 7 независимых клинических исследованиях, проведенных в США.

Когда я увижу РЕЗУЛЬТАТЫ?

Вы почувствуете определенный результат сразу же после первой процедуры. Значительные результаты появляются обычно через 2–4 недели после последнего сеанса полного курса и продолжают улучшаться на протяжении нескольких недель после окончания курса процедур.

Сколько необходимо процедур?

Минимальный курс — 4 процедуры. Например на ягодицы врач может назначить курс из 6 процедур.

Можно ли ходить на тренировки при прохождении курса?

Учитывая нагрузку на мышцы в 20 тыс сокращений, дополнительных физических нагрузок не нужно.Упражнения на ягодицы и/или пресс (в зависимости от того на какую часть тела проходите курс) тоже лучше исключить на время прохождения курса. Тренировки можно выполнять на другие части тела, можно делать растяжку.

За счет чего происходит потеря жира и увеличение мышечной массы?

В основе методики лежит принцип физиологической работы мышц. Увеличение мышечной массы происходит аналогично, как при физических интенсивных тренировках. Только в данном случае воздействие на мышцы интенсивнее и направленнее.

Остались вопросы? Задайте их нашим специалистам 

Активное сокращение мышцы в изометрическом и изотоническом режимах

Изометрические условия– длина мышцы фиксирована, так что когда мышца сокращается в тех местах, где она закреплена, развивается напряжение, записываемое измерителем напряжения.

Под изотоническими условиями понимают условия, в которых мышца имеет возможность укорачиваться под постоянной нагрузкой.

Изометрическое одиночное сокращение. В процессе изометрического одиночного сокращения активное напряжение возрастает очень быстро в конце латентного периода и достигает своей максимальной величины приблизительно через 170 мс после удара тока. Начиная с 200 мс оно уменьшается сначала с нарастающей скоростью, а затем, приблизительно через 450 мс по кривой, близкой к экспоненте. Даже через 900 мс в мышце остается некоторое активное напряжение. Такая способность мышцы поддерживать напряжение может быть обусловлено только активными физическими и химическими процессами, которые имеют место. Уменьшение напряжения может служить мерой затухания этих процессов, или, другими словами, затухания так называемого активного состояния.

Изотоническое одиночное сокращение. Укорочение в процессе изотонического одиночного сокращения начинается только тогда, когда в мышце развивается достаточное напряжение, равное по величине напряжению нагрузки. В результате одиночное сокращение начинается тем позднее, чем больше нагрузка. Укорочение, а значит и высота, на которую поднимается груз, вначале линейно зависят от времени, но они достигают своих максимальных значений тем раньше, чем больше груз. Например, при грузе 3г максимум достигается примерно через 375 мс, при грузе 5г– через 340 мс, при грузе 9г– менее через 300 мс. Затем наступает расслабление с возрастающей скоростью, причем, так же как и укорочение оно завершается тем раньше, чем больше груз. Даже после того как мышца расслабится до первоначальной длины, в ней сохраняется остаточное напряжение, даже при самом легком грузе

Исследование изотонического одиночного сокращения без измерений напряжения не дает никакой информации о затухании активного состояния Развитие и снижение напряжение в процессе изотонического сокращения показано на рис

На начальной стадии изотонического сокращения напряжение развивается во времени так, как и при изометрическом сокращении. Мышца начинает сокращаться, как только напряжение достигает величины, равной массе груза, действующего на мышцу, а затем напряжение остается постоянным до тех пор, пока расслабление полностью не закончится. В фазе расслабления нагрузка медленно возвращает мышцу к ее первоначальной длине. Напряжение в момент окончания расслабления (через 500-600 мс) все еще равняется массе груза, но далее она начинает быстро уменьшаться, хотя ни в одном случае не достигает нуля даже через 900 мс.

Другой особенностью этих кривых есть зависимость их формы от напряжения.  Только при самой большой нагрузке ход кривой практически совпадает со спадом напряжения при изометрическом сокращении Чем меньше нагрузка, тем больше укорочение мышцы, и тем скорее начинает падать напряжение в стадии расслабления.

Ионы кальция

Для лучшего понимания процесса активации волокна ионами кальция удобно рассмотреть структуру актиновой нити. Длина ее составляет порядка 1 мкм, толщина — от 5 до 7 нм. Это пара закрученных ниток, которые напоминают мономер актина. Примерно через каждые 40 нм здесь находятся сферические тропониновые молекулы, а между цепями — тропомиозиновые.

Когда ионы кальция отсутствуют, то есть миофибриллы расслабляются, длинные тропомиозиновые молекулы блокируют крепление актиновых цепей и мостиков миозина. Но при активизации ионов кальция тропомиозиновые молекулы опускаются глубже, и участки открываются.

Тогда миозиновые мостики прикрепляются к актиновым нитям, а АТФ расщепляется, и сила мышц развивается. Это становится возможным за счет воздействия кальция на тропонин. При этом молекула последнего деформируется, проталкивая тем самым тропомиозин.

Когда мышца расслаблена, в ней на 1 грамм сырого веса содержится больше 1 мкмоль кальция. Соли кальция изолированы и находятся в особых хранилищах. В противном случае мышцы бы все время сокращались.

Хранение кальция происходит следующим образом. На разных участках мембраны клетки мышцы внутри волокна имеются трубки, через которые происходит соединение со средой вне клеток. Это система поперечных трубочек. А перпендикулярно ей находится система продольных, на концах которых — пузырьки (терминальные цистерны), расположенные в непосредственной близости к мембранам поперечной системы. Вместе получается триада. Именно в пузырьках хранится кальций.

Так ПД распространяется внутрь клетки, и происходит электромеханическое сопряжение. Возбуждение проникает в волокно, переходит в продольную систему, высвобождает кальций. Таким образом осуществляется механизм сокращения мышечного волокна.

Эксцентрический тренинг – что это

Условно все упражнения делятся на два этапа – концентрический и эксцентрический. Оба этапа подразумевают сокращение мышц, только на концентрическом этапе происходит укорачивание мышцы, а на эксцентрическом удлинение.

Оба этапа призваны спровоцировать прирост мышечного объема, но эффект от эксцентрических нагрузок более продуктивный. Исследования показывают, что этому есть два объяснения:

• кислота фосфатидная – химическое соединение, вырабатываемое организмом при растяжении мышцы. Соединение активирует выработку мышечного протеина, это способствует набору мышечной массы;
• клетки-сателлиты – «дремлющие» клетки, находящиеся в наружной области мышц. В ходе эксцентрического упражнения ткани нередко повреждаются. Именно повреждения «пробуждают» сателлиты – клетки притягиваются в пораженную область и преобразовываются в мышечные волокна, становясь частью мускулатуры.

Общая симптоматика

К главным симптомам гиперкинезов относятся двигательные акты, совершаемые пациентами против их воли, так называемые насильственные. Сами пациенты описывают их как результат непреодолимого желания, которому они не могут противостоять.

В перечень симптомов, представляющих гиперкинезы, входят:

• частые моргания и зажмуривания глаз (тики);
• судорожные наклоны или повороты головы;
• тремор различных частей тела, чаще конечностей;
• миоклонии – резкие мышечные подергивания рук или шеи;
• хорея – аритмичные движения мимики, непроизвольные звуки, возникающие из-за быстрых сокращений мышц гортани;
• баллизм – резкое вращение бедра или плеча;
• блафароспазм – патологическое смыкание век, как один из признаков различных заболеваний.

Формы гиперкинезов могут варьировать от прерывисто частых до постоянных. Некоторым больным удается усилием воли контролировать определенные формы гиперкинезов (например, тики), но через некоторое время приступ насильственных движений снова проявляет себя с еще большей силой.

Функции лицевого нерва

Лицевой нерв иннервирует (обеспечивает связь с центральной нервной системой) мимические мышцы, отвечающих за движение мышц лица и выражение всех наших эмоций.Лицевых нервов всего 2: правый и левый, каждый из которых отвечает за соответствующую половину лица. Лицевой нерв имеет пять ветвей: 1-я ветвь иннервирует мышцы верхней трети лица, 2-я и 3-я иннервирует мышцы средней трети лица, 4-я ветвь отвечает за движения нижней трети лица и 5-я ветвь приводит в работу мимическую мышцу шеи – m. platysma. Лицевой нерв единным стволом выходит из черепа через шилососцевидное отверстие пирамиды височной кости. Деление на ветви происходит в области околоушной слюнной железы.Нарушение целостности нерва приведет к параличу мимической мускулатуры, которую он иннервирует. Соответственно, если повреждение нерва произошло в полости черепа, в канале височной кости и также до момента отхождения ветвей, то паралич проявится на всей половине лица, соответствующей стороне повреждения. Если же повреждена какая-то из ветвей или несколько ветвей лицевого нерва, то паралич возникнет только в тех зонах, где находятся мышцы, которые иннервируют данные ветви. Самая тяжелая степень паралича мимической мускулатуры – это повреждение лицевого нерва на уровне ствола.

Физиологические свойства работы мышц

Среди основных физиологических свойств мышечной работы выделяют сократимость и возбудимость. Эти качества, в свою очередь, обуславливаются проводимостью волокон, пластичностью и свойством автоматии. Что касается проводимости, то она обеспечивает распространение процесса возбудимости между миоцитами по нексусам – это специальные электропроводящие контуры, отвечающие за проведение импульса сокращения мышцы. Однако после сокращения или расслабления тоже совершается работа волокон.

За их спокойное состояние в определенной форме отвечает пластичность, определяющая сохранение постоянного тонуса, в котором на текущий момент находится механизм мышечного сокращения. Физиология пластичности может проявляться как в виде сохранения укороченного состояния волокон, так и в их растянутом виде. Интересно и свойство автоматии. Она определяет способность мышц входить в рабочую фазу без подключения нервной системы. То есть миоциты самостоятельно вырабатывают ритмически повторяющиеся импульсы для тех или иных действий волокон.

Достоинства тренинга

Эксцентрические тренировки – действенный инструмент для наращивания мускулатуры, профилактики и избавления от последствий травм. Основные преимущества упражнений:

• прирост мышечного объема. Для гипертрофии мышцам нужно сначала повреждаться. Во время интенсивной эксцентрической тренировки поврежденные участки восстанавливаются спутниковыми (сателлитовыми) клетками. Они отдают свое ядро, умножая концентрацию миозина и актина в саркомере. Таким образом, мышца растет в поперечнике;
• увеличение мускульной силы. В ходе эксцентрического тренинга увеличивается мощность, взрывная сила;
• улучшение гибкости. Регулярные эксцентрические нагрузки способны увеличивать диапазон движения сустава, а также длину мышцы;
• профилактика травм. Тренировки провоцируют мышцы адаптироваться к новым нагрузкам. Со временем мышцы достигают приемлемого растяжения, что снижает риск травмироваться;
• ускорение метаболизма. Эксцентрический тренинг разгоняет обмен веществ. Эта особенность тренинга будет полезна тем, кто хочет сбросить вес посредством силовых упражнений.

Строение мышц (мышечных волокон) человека

Мышцы человека состоят из мышечных волокон, которые в свою очередь состоят из мышечных клеток. Взятое в отдельности мышечное волокно представляет собой многоядерную мышечную клетку, диаметр которой варьируется от 10 до 100 мкм, которая имеет оболочку сарколемму (клеточная мембрана), заполненной саркоплазмой (содержимое клетки, основа которой — матрикс). Миофибриллы располагаться в саркоплазме, то есть саркоплазма заполняет пространство между миофибриллами и окружает ядра клеток. Миофибрилла представляет собой нитевидной формы образование, состоящее из саркомеров (сократительный аппарат мышцы).

Строение скелетной мышцы

В зависимости от количества миофибрилл, различают белые и красные мышечные волокна.

Белые мышечные волокна отличаются от красных, большим количеством миофибрилл, и меньшим саркоплазмы, такое соотношение обеспечивает быстроту сокращение белых волокон. Благодаря наличию миоглобина (кислородосвязывающий белок) в мышцах, который придает цвет, мышечные волокна называют красными.

Саркоплазма в мышечных клетках содержит помимо миофибрилл, еще и митохондрии (энергетические станции клеток, в которых синтезируются АТФ), рибосомы, комплекс Гольджи, жировые включения, и другие постоянные компоненты клетки, без которых существование ее не возможно (органоиды).

Актин – сократительный белок, на который приходиться около 15% от всего мышечного белка, содержится в тонких филаментах скелетных мышц, обеспечивая осуществление двигательных функций клеток.

Миозин – основной белок, из которого состоят мышечные волокна, благодаря которому мышцы имеют эластичность и способны сокращаться. Масса миозина составляет порядка 55% от всех сократительных белков, которые содержаться в мышечных волокнах.

Миозин сконцентрирован в поперечнополосатых мышцах (скелетной мускулатуре), которые отвечают за рефлексы и целенаправленность движений. Благодаря способности миозина расщеплять АТФ химическая энергия макроэргических связей АТФ переходит в механическую энергию мышечного сокращения.

Строение мышц человека

Актомиозин – комплекс, состоящий из белков актина и миозина, создает мышечные волокна, которые распределяются в определенном порядке. Сокращение актомиозина возможно, благодаря энергии, которая освобождается в результате взаимодействия АТФ с водой (гидролиз), таким образом, актомиозин определяет способность мышц к сокращению (мышечное сокращение).

История

Мюллер и Хеттингер

В 1950-х годах немецкие ученые доктор Эрих Альберт Мюллер и Теодор Хеттингер «наблюдали, что сокращения, составляющие менее одной трети максимальной силы, не тренируют мышцу. Если сокращение мышцы превышает одну треть от ее максимальной силы, ее масса увеличивается. а значит, и его сила «. Исследование в Институте Макса Планка состояло из более 200 экспериментов за десятилетний период. Теодор Хеттингер опубликовал свою книгу « Физиология силы» . Они оба разработали программу тренировок, основанную на изометрических упражнениях.

В 1960-х годах профессор Джеймс А. Бейли проверил изометрию в классе из 104 студентов колледжа Университета Коннектикута, чтобы изучить результаты тестов, измеряющих увеличение силы, выносливости, координации и ловкости. Исходная статья показала значительный прирост после 4-недельной программы изометрических упражнений

Изометрические упражнения впервые привлекли внимание современной американской общественности на заре физической культуры , предшественницы бодибилдинга. Многие бодибилдеры включили изометрические упражнения в свои тренировочные режимы.