Учебное пособие «биомеханика мышц»

Классификация мышц

Мышцы человека классифицируют по форме, положению на теле, направлению волокон, выполняемой функции, по отношению к суставам и др. (табл. 3).

Таблица 3

Форма мышц в зависимости от расположения мышечных волокон к сухожилию

По форме	По отношению к суставам	По расположению в теле человека	По направлению волокон	По выполняемой функции	По отношению к частям тела
Длинные Короткие Широкие	Односуставные Двусуставные Многосуставные Сгибатели Разгибатели Отводящие Приводящие Супинаторы Пронаторы Сфинктеры Расширители	Поверхностные Глубокие	Круговые Параллельные Лентовидные Веретенообразные Зубчатые Косые 1)одноперистые; 2)двуперистые; 3) многоперистые	Дыхательные Жевательные Мимические	Головы Шеи Туловища: 1) груди; 2) спины; 3) живота Конечностей: 1) верхних; 2)нижних

Форма мышц может быть очень разнообразной, она зависит от расположения мышечных волокон к сухожилию (рис. 54).

Рис. 54. Форма мышц:

А — веретенообразная; Б — двуглавая мышца; В — двубрюшная мышца; Г— мышца с сухожильными перемычками; Д — двухперистая мышца; Е— одноперистая мышца; 1— брюшко мышцы; 2, 3— сухожилия мышцы; 4 — сухожильная перемычка; 5 — промежуточное сухожилие

Чаще встречаются веретенообразные мышцы. В них пучки волокон ориентированы параллельно длинной оси мышцы, а брюшко, постепенно сужаясь, переходит в сухожилие. Мышцы, у которых мышечные волокна прикрепляются к сухожилию только с одной стороны, называются одноперистыми, а с двух сторон — двухперистыми. Мышцы могут иметь одну или несколько головок, отсюда и название: двуглавая, трехглавая, четырехглавая. Некоторые мышечные волокна расположены циркулярно и образуют мышцы сфинктеры, которые окружают ротовое и заднепроходное отверстия и др.

Название мышцы может отражать ее форму (ромбовидная, трапециевидная, квадратная), размер (длинная, короткая, большая, малая), направление мышечных пучков или самой мышцы (косая, поперечная), выполняемую ею функцию (сгибание, разгибание, вращение, поднимание).

По отношению к суставам мышцы располагаются неодинаково, что определяется их строением и функцией. Если мышцы действуют на один сустав, они называются односуставными, если же перекидываются через два сустава и больше — двусуставными и многосуставными. Некоторые мышцы могут брать начало от костей и прикрепляться к костям, не соединяясь при помощи суставов (например, подъязычная, челюстно-подъязычная, мимические мышцы, мышцы дна рта, мышцы промежности).

Типы мышц человека

В зависимости от строения, функций и расположения вся мышечная ткань в организме человека делится на три группы.

• Гладкие мышцы составляют стенки внутренних органов и кровеносных сосудов. Они работают автоматически, непрерывно, не зависимо от сознания. С их помощью передвигается пищевой комок по пищеварительной системе, работает мочевой пузырь, поднимается или опускается артериальное давление.
• Сердечные мышцы располагаются только в сердце, служат для перекачивания крови. Работают тоже непрерывно и ритмично.
• Скелетные мышцы или поперечнополосатые составляют каркас тела. Именно эти мышцы интересны нам, т.к. именно их мы пытаемся накачать. Они отвечают не только за различные движения, но и за поддержание равновесия, определенного положения. Даже в покое, когда человек сидит или лежит, многие из них работают. Усилием воли человек может заставить их сокращаться или расслабляться. Эти волокна активно реагируют на нервные импульсы, с помощью нагрузок можно увеличить их силу и объем. Но непрерывная работа приводит к их утомлению.

Физические тренировки направлены на укрепление скелетных мышц. Но в организме все взаимосвязано.

Крепкий мышечный корсет поддерживает правильную работу внутренних органов, что приводит к улучшению пищеварения. Благодаря этому мышечные волокна получают больше питательных веществ и могут выдерживать еще большие нагрузки.

Так же связаны скелетные мышцы и с работой сердца. Во время тренировки укрепляется сердечная мышца. Это приводит к улучшению кровообращения и обеспечения миоцитов кислородом.

Свойства скелетных мышц

Поперечнополосатые или скелетные мышцы человека имеют самое сложное строение. Именно они составляют часть опорно-двигательного аппарата, на них направлены физические тренировки. Эти мышцы выполняют множество важных функций:

• поддерживают позу;
• участвуют в передвижении;
• в перемещении частей тела;
• защищают внутренние органы;
• регулируют дыхание, кровообращение, температуру тела.

Они способны проводить нервные импульсы и под их влиянием сокращаться

Важной также является способность этих волокон к расслаблению и сохранению состояния покоя. Характеризуются они такими свойствами:

• растяжимость – увеличение длины под действием силы, большинство волокон способно растягиваться на 150%;
• эластичность – восстановление первоначального вида после прекращения действия силы;
• сократимость – способность сжиматься, обычно на 30-50% длины;
• сила – удержание определенного груза

Скелетные мышцы могут функционировать в динамическом режиме, когда происходит их активное сокращение и растяжение, а также в изометрическом режиме. Это статическое напряжение, не приводящее к изменению длины волокон.

Так работают мышцы, поддерживающие вертикальное положение тела и работающие на преодоление силы тяжести.

Особенность скелетных мышц также зависит от типа и строения волокон.

• Красные или медленные волокна содержат много митохондрий. Расположены глубоко, в основном это отводящие мышцы и разгибатели. Возбуждаются медленно, требуют внешней стимуляции. Скорость проведения нервного импульса – до 8 м/с. Активно используют кислород, окисляют углеводы и жиры, участвуют в теплообмене.
• Быстрые или белые мышечные волокна расположены поверхностно. Это сгибатели и приводящие. Способны работать при дефиците кислорода. Сокращаются быстро, скорость проведения импульса до 40 м/с. Но то, какие волокна участвуют в движении, зависит не от скорости, а от приложенного усилия.

Считается, что соотношение разных мышечных волокон определяется генетически. Этим можно объяснить природную склонность людей к определенным видам спорта. Но при правильном распределении нагрузки можно заставить мышцы приспособиться и выполнять любую работу.

Функции мышц

В зависимости от вида, мышцы обладают рядом функций:

• Двигательная. Обеспечивает способность организма перемещаться в пространстве и управлять движением конечностей.
• Опорная. Помогает поддерживать скелет человека.
• Стабилизация суставов. Сохраняет подвижность конечностей, снижает риск повреждения сустава.
• Тепловыделение. Позволяет организму не перегреваться при физических нагрузках, поддерживая оптимальную температуру тела.
• Реакция на раздражители. Мышцы позволяют человеку закрывать глаза, щуриться при ярком свете, выражать эмоции и взаимодействовать с другими людьми с помощью мимики.
• Обеспечение жизненно важных процессов организма. Работа сердца, дыхание, пережевывание и усвоение пищи — за все эти процессы отвечает мускулатура человека.

Мускульная ткань различается по внешнему виду и функциям, в зависимости от местоположения в организме, а также от строения, размера и формы миоцитов. Все миотические волокна можно разделить на группы и типы для более понятного и подробного изучения.
Рис. 2. Типы мышц по структуре

Динамическая работа мышц

Под динамической работой мышц подразумевается двигательная активность, при которой происходит попеременное расслабление и сокращение мышц для перемещения тела в пространстве или выполнения определенного движения.

При выполнении динамической работы происходят физиологические реакции организма, которых не возникает во время статической мышечной работы. Примером таких реакций служит увеличение пульса и артериального давления во время активности. Интенсивность проявления реакций зависит от разных факторов: тренированности человека, силы и частоты мышечного сокращения, и даже от того, в каком положении находилось тело до начала активности.

Динамическую работу классифицируют по количеству работающих мышц:

• Глобальная – если в движении принимают участие более двух третей от всех мышц тела;
• Региональная – если в движении задействовано менее двух третей от общего количества мышц;
• Локальная – если в движение участвует менее трети от всех мышц.

Например, базовые упражнения, вроде приседаний, становой тяги, прыжков задействуют огромное количество мышц, в результате чего происходит глобальная или региональная динамическая работа. Изолированные упражнения, например, подъем штанги на бицепс, разгибания на трицепс подключают в работу не слишком много мышц, а потому происходит локальная динамическая работа.

Динамическая работа мышц может быть преодолевающей и уступающей, что значит преодоление сопротивления и непротиводействие. Рассмотрим на примере мышц рук: при отведении выполняется преодолевающая динамическая работа, при приведении – уступающая. А при удержании руки в определенном положении выполняется статическая или удерживающая работа мышц.

Типы мышц по структуре

Наиболее популярным является деление мышц по структуре на:

• Гладкие
• Скелетные
• Миокард

Гладкие

Гладкие мышцы формируют ткани внутренних органов и кожу человека. Их структура более однородная, чем у скелетных мускул, а сокращения происходят с медленной скоростью. Кроме того, гладкие ткани могут подолгу находиться в напряженном состоянии, не затрачивая много энергии и не утомляясь.

Скелетные

Скелетные мышцы образуют опорно-двигательную систему тела и мимику лица. Свое название получили вследствие крепления непосредственно к костям скелета человека. Они отличаются высокой эластичностью, способностью к быстрой регенерации поврежденных участков и высокой проводимостью нервных импульсов.
Рис. 3. Мышцы синергисты и антагонистыЭто — самая большая и часто изучаемая группа мышц, состоящих из поперечно-полосатой ткани. Структуру мускул образуют чередующиеся светлые и темные волокна, цвет которых зависит от скорости сокращений и уровня выносливости клеточной ткани. Из-за внешнего вида скелетные мышцы называют поперечно-полосатыми, а из-за функции передвижения и сгибания конечностей — двигательными.
Скелетные мышцы обычно делят на группы, исходя из расположения в теле:

1. Голова и лицо. Здесь находится огромное количество маленьких мускул, например, мимические, жевательные, височные и круговая мышца, отвечающая за подвижность глаз.
2. Шея. Ее поддерживают кивательная, длинная и лестничная мышцы, отвечающие за вращения головы.
3. Плечи и руки. За их движение отвечают двуглавая, трехглавая, дельтовидная мышцы и лучевой сгибатель запястья.
4. Грудь и спина. Торс человека формируют большая и малая мышцы груди, а также трапециевидная, широчайшая, ромбовидная и многие другие группы спинного отдела.
5. Пресс. Позволяет дополнительно поддерживать, наклонять и поворачивать тело благодаря внутренним и наружным связкам косых и прямых волокон.
6. Бедра и ноги. В нижнем отделе туловища сосредоточены самые сильные и выносливые мышцы. Они позволяют человеку ходить, приседать, сгибать и разгибать ноги, поднимать большую нагрузку. В этой группе самыми известными являются ягодичные, берцовые, икроножные и тонкая мышцы бедра.

Рис. 4. Строение миокарда

Миокард

Миокард — мускульный участок сердца, отвечающий за создание ритмичных сокращений, или сердцебиения. Основную массу сердца человека занимает именно миокард, состоящий из поперечно-полосатой ткани. Благодаря наличию мышечной ткани в сердце, этот важный орган непрерывно обрабатывает нервные импульсы, транспортирует по организму кислород и другие полезные вещества, а также быстро реагирует на любые внешние изменения и нагрузки. Неправильная частота и сила сокращений миокарда приводит к болезням сердца и даже к летальному исходу.

Структура мышц и принципы их работы

Каждая мышца – это не отдельный орган, а часть единой системы. Она состоит из множества взаимосвязанных клеток – миоцитов, они покрыты рыхлой и плотной соединительной тканью – фасцией.

В структуре каждой мышцы выделяют две зоны:

1. Брюшко.
2. Сухожилие.

Основная работа выполняется первой частью. Брюшко состоит из миоцитов, которые способны сокращаться. Поэтому функция этой зоны активная, сократительная.

Сухожилие выполняет пассивную работу – это плотная соединительная ткань, с помощью которой мышца прикрепляется к костям или суставам.

Костно-мышечная система человека работает в тесной взаимосвязи. Кости – это не только место прикрепления мышц, но источник кальция для их сокращения.

В свою очередь мышцы во время работы улучшают питание костей, ускоряя кровообращение и обменные процессы в области надкостницы.

Механизм работы мышечных волокон был открыт в середине XX века. Его назвали теорией скользящих нитей.

Сокращение и расслабление регулируется нервными импульсами с помощью ионов кальция и магния.

Магний – это как тормозная жидкость, позволяющая мышечным волокнам в покое не растрачивать энергию.

При прохождении нервного импульса высвобождаются ионы кальция, которые стимулируют сокращение волокон.

Питание осуществляется через тонкие капилляры, которые проходят между волокнами. Там же располагаются нервные пучки, через которые подается сигнал. Источником энергии служит глюкоза или жирные кислоты.

Обязательно также присутствие ионов кислорода. Причем, эти вещества постоянно должны поступать в организм извне. Мышцы не способны накапливать много АТФ. При недостатке энергии быстро начинается их истощение, утомление, накапливается молочная кислота.

Строение мышц человека

Мышечное волокно – это единая клетка, состоящая из нитей разной толщины.

Она многоядерная, но взаимодействуют волокна только на определенном участке. Он называется саркомером и составляет обычно 30% от длины мышцы. Именно на этом участке она сокращается или растягивается. Эластичность обеспечивается белками коллагеном и эластином.

Обязательно прочитайте мою подробнейшую статью про коллаген для суставов. Уверен, вам понравится.

Оболочка мышечных волокон покрыта миофибриллами. От их количества зависит скорость сокращения мышц и их сила. Тренировки приводят к увеличению толщины и количества миофибрилл. При росте их в 2 раза сила мышцы возрастает в 3 раза.

Сами миоциты состоят по большей части из воды, ее в составе мышечных клеток 70-80%. Есть также в них белки, гликоген, минеральные соли. А оболочка, от которой зависит работа волокон, имеет более сложное строение. В ней выделяют несколько веществ:

• актин – аминокислота, составляющая тонкие нити, отвечает за сокращение;
• миозин составляет толстые нити, представляет собой полипептидные цепочки из 2 тысяч аминокислот;
• актиномиозин – комплекс белков, образующийся при их взаимодействии.

Благодаря такому сложному строению каждое мышечное волокно способно выдерживать серьезные нагрузки. Сила мышц зависит от количества миоцитов, а также от входящих в их состав микроэлементов.

Если их клетки не будут получать белки, глюкозу, жирные кислоты и кислород, способность к сокращению снизится, они будут уменьшаться в размерах.

Мышечные волокна

Мышечные клетки (волокна) имеют очень вытянутую форму (словно нити) и бывают двух типов: быстрые (белые) и медленные (красные). Часто встречаются данные и о третьем промежуточном типе мышечных волокон. Обсудим более детально типы мышечных волокон в отдельной статье, а здесь ограничимся лишь общими сведениями. В некоторых крупных мышцах длина мышечных волокон может достигать десятка сантиметров (например, в квадрицепсе).

Медленные мышечные волокна

Эти волокна не способны к быстрым и мощным сокращениям, но зато способны сокращаться долго (часами) и связаны с выносливостью. Волокна этого типа имеют много митохондрий (органоиды клетки, в которых происходят главные энергетические процессы), значительный запас кислорода в соединении с миоглобином. Преобладающим  энергетическим процессом в этих волокнах является аэробное окисление питательных веществ. Клетки этого типа опутаны густой сетью капилляров. Хорошие марафонцы, как правило, имеют в своих мышцах больше волокон именно этого типа. Отчасти это имеет генетические причины, а отчасти объясняется особенностями тренировок. Известно, что при специальных тренировках на выносливость в течение длительного времени в мышцах начинает преобладать именно такая (медленная) разновидность волокон.

В статье основы кардиотренинга я рассказал об энергетических процессах, происходящих в мышечных волокнах.

Быстрые мышечные волокна

Эти волокна способны к очень мощным и быстрым сокращениям, однако, они не могут сокращаться продолжительное время. Этот тип волокон имеет меньшее количество митохондрий. Быстрые волокна опутаны меньшим количеством капилляров по сравнению с медленными волокнами. Большинство тяжелоатлетов и спринтеров, как правило, имеют больше белых мышечных волокон. И это вполне закономерно. При специальных тренировках силовой и скоростной направленности в мышцах возрастает процент белых мышечных волокон.

Когда говорят о приёме таких препаратов спортивного питания, как креатин, речь идёт как раз о развитии белых мышечных волокон.

Мышечные волокна тянутся от одного сухожилия до другого, поэтому зачастую длина их равна длине мышцы. В месте соединения с сухожилием оболочки мышечных волокон прочно связываются с коллагеновыми волокнами сухожилия.

Каждая мышца обильно снабжена капиллярами и нервными окончаниями, идущими от мотонейронов (нервных клеток, отвечающих за движение). Причём, чем тоньше работа, совершаемая мышцей, тем меньшее количество мышечных клеток приходится на один мотонейрон. Например, в мышцах глаза на одно нервное волокно мотонейрона приходится 3-6 мышечных клеток. А в трёхглавой мышце голени (икроножная и камбаловидная) на одно нервное волокно приходится 120-160 и даже более мышечных клеток. Отросток мотонейрона соединяется с каждой отдельной клеткой тонкими нервными окончаниями, образуя синапсы. Мышечные клетки, иннервируемые одним мотонейроном, называются двигательной единицей. По сигналу мотонейрона они сокращаются одновременно.

По капиллярам, опутывающим каждую мышечную клетку поступает кислород и другие вещества. Через капилляры же в кровь выводится молочная кислота, когда она образуется в избытке при интенсивных нагрузках, а также углекислый газ, продукты метаболизма. В норме у человека на 1 кубический миллиметр мышц приходится около 2000 капилляров.

Усилие, развиваемое одной мышечной клеткой, может достигать 200 мг. То есть при сокращении одна мышечная клетка может поднять вес в 200 мг. При сокращении мышечная клетка способна укоротиться более, чем в 2 раза, увеличиваясь в толщину. Поэтому мы имеем возможность демонстрировать свои мышцы, например, бицепс, сгибая руку. Он, как известно, приобретает форму шара, увеличиваясь в толщину.

Посмотрите на рисунок. Здесь хорошо видно, как именно расположены в мышцах мышечные волокна. Мышца в целом находится в соединительнотканной оболочке, называемой эпимизием. Пучки мышечных клеток также разделены между собой слоями соединительной ткани, в которых проходят многочисленные капилляры и нервные окончания.

Кстати говоря, мышечные клетки, принадлежащие одной двигательной единице могут лежать в разных пучках.

Далее, переходим к отдельно взятой мышечной клетке.

В цитоплазме мышечной клетки присутствует гликоген (в виде гранул). Интересно, что мышечного гликогена в организме может быть даже больше, чем гликогена в печени в силу того, что мышц в организме много. Однако, мышечный гликоген может быть использован только локально, в данной мышечной клетке. А гликоген печени используется всем организмом, в том числе и мышцами. О гликогене мы ещё поговорим отдельно.

Возрастные особенности

К моменту рождения анатомическое формирование М. с. в основном завершается, однако на протяжении всего постнатального онтогенеза продолжается внутренняя перестройка мышц и увеличение их массы. Так, у новорожденного вес (масса) мышц составляет 20—22% от общего веса тела; в 6-летнем возрасте —21,7%; у взрослых — 35%. Изменение массы мышц по областям тела происходит неодинаково: у новорожденных мышцы туловища составляют 40% от всей мускулатуры, а в период полового созревания — только 25— 30%, мускулатура верхних конечностей у новорожденного — 27%, у взрослого — 28%; мускулатура нижних конечностей — у новорожденного — 38%, у взрослого — 54%.

Характерно изменение с возрастом мышечно-сухожильного отношения в сторону интенсивного нарастания сухожильной части мышц (см. Сухожилия). Лишь к 12 — 14 годам устанавливаются мышечно-сухожильные отношения, свойственные взрослому.

С возрастом изменяются не только мышечно-сухожильные отношения, но и вес мышц, а также происходит их внутренняя перестройка.

Так, глубокие мышцы спины у детей первых лет жизни развиты сравнительно слабо; в 6 — 7-летнем возрасте выраженность сухожильных частей этих мышц мала, недостаточно развиты соединительнотканные компоненты мышц. Только в возрасте 12—14 лет соотношения между мышечными и соединительнотканными компонентами этих мышц приобретают особенности, свойственные взрослому.

Мышцы брюшного пресса и различные их отделы растут неодинаково быстро. Так, физиол, поперечник верхних пучков поперечной мышцы живота к 7—9 годам увеличивается в 25 раз, средних пучков — в 12 раз, а нижних (наиболее функционально нагруженных) — в 37,4 раза. Прирост мышц—сгибателей руки у мальчиков в возрасте 6 —10 лет еще не велик, но уже с И лет он значительно повышается. В возрасте 8—10 лет наиболее значите л ьные изменения веса и физиол, поперечника мышц отмечаются в пальцах кисти. Аналогичные изменения протекают в мышцах нижней конечности.

Увеличивается количество и толщина мышечных волокон, совершенствуется строение внутримышечной соединительной ткани, нарастает васкуляризация мышечных волокон, усложняется строение иннервационно-го аппарата мытпц. В значительной мере изменяется качественный состав мышечных волокон. Так, если у зародыша скелетные мышцы гистохимически однородны, то после рождения мышечные волокна отличаются друг от друга по составу ферментов и содержанию миоглобина (см. Мышечная ткань, биохимия). В зависимости от функц, специфики мышц их волокна представлены в различных количественных соотношениях. По мере онтогенетического созревания М. с. увеличивается скорость сокращения мышц.

Мышцы взрослого человека отличаются хорошим развитием сократительного аппарата и соединительнотканного каркаса, широкой сетью внутримышечных сосудов и тонкой дифференцировкой двигательных и чувствительных окончаний. Многие особенности строения и функций М.С. обусловлены профессиональной деятельностью человека; физические упражнения, интенсивная мышечная работа вызывает рабочую гипертрофию тех мышц, на к-рые приходится большая нагрузка.

В пожилом и старческом возрасте инволютивные изменения в М. с. сводятся к нек-рому уменьшению поперечника мышечных волокон, нарастанию коллагеновых и эластических волокон во внутримышечной соединительной ткани, разрастанию жировой ткани. Начиная с 75 лет наблюдаются признаки атрофии мышечных волокон и деструктивных изменений в иннервационном аппарате.

Морфологическая и функциональная характеристика отдельных звеньев мышечной системы — см. Мышцы.

Патология — см. статьи, посвященные отдельным заболеваниям и патол, процессам, напр. Амиотрофия, Атрофия мышечная, Миатония, Миозит, Миомаляция, Миопатия.

Библиография: Воробьев В. П. Анатомия человека, т. 1, М., 1932; Гранит Р. Основы регуляции движений, пер. с англ., М., 1973; Жуков Е. К. и др. Развитие сократительной функции мышц двигательного аппарата, Л., 1974; Основы морфологии и физиологии организма детей и подростков, под ред.А. А. Маркосяна, М., 1969; Пэттен Б. М. Эмбриология человека, пер. с англ., М., 1959; Станек Й. Эмбриология человека, пер. со словацк., Братислава, 1977; Шмальгаузен И. И. Основы сравнительной анатомии позвоночных животных, М., 1935.

В. И. Козлов.

Классификация мышц тела человека

Классифицируют в анатомии все скелетные мышцы по форме, положению в теле, функциям, направлению волокон и типу взаимодействия друг с другом. По форме различают короткие, длинные, широкие. По расположению – наружные или поверхностные, глубокие, внутренние, а также латеральные и медиальные. Такие виды различаются по направлению волокон:

• параллельные;
• косые;
• поперечные;
• круговые;
• одно, -двух и многоперистые;
• полусухожильные;
• полуперепончатые.

В этой классификации выделяют прямые, лентовидные, веретенообразные. Это простые мышцы.

Есть также двуглавые, трехглавые и 4-главые мышцы. Они относятся к сложным. В эту группу входят гребенчатые, зубчатые, квадратные, дельтовидные, трапециевидные.

Но наиболее известно разделение всех мышц по их функциям. Группы определяются в зависимости от типа выполняемого движения:

• сгибатели и разгибатели;
• отводящие и приводящие;
• наклоняющие вправо-влево;
• пронаторы и супинаторы;
• поднимающие – опускающие.

Есть также несколько видов в зависимости от того, как они взаимодействуют друг с другом.

• Так мышца, которая берет на себя основную нагрузку, называется агонистом.
• Все, которые помогают ей совершить это действие, работающие вместе – это синергисты.
• Те, которые противодействуют движению, работающие в другом направлении – это антагонисты.
• Есть еще стабилизаторы или фиксаторы. Они нужны, чтобы удерживать суставы в правильном положении во время нагрузки.

Анатомический и физиологический поперечник

Вопрос об анатомическом и физиологическом поперечнике скелетных мышц достаточно сложен для понимания.

История

Чтобы в нем разобраться начнем с истоков. Еще в начале XIX века Эдуардом Вебером был сформулирован принцип: «Сила мышц, при прочих равных условиях, пропорциональна ее поперечному сечению». Что это означает? Это означает, что нужно найти самое «толстое» место в мышце и разрезать ее в этом месте поперек. Если мы это сделаем для веретенообразных мышц, то поперечное сечение мышц, которое проводится поперек длинника мышцы (прямой линии, соединяющей начало и конец мышцы), проводится и поперек мышечных волокон.

Было установлено, что перистые мышцы проявляли большую силу чем веретенообразные мышцы, хотя площадь поперечного сечения у этих мышц была примерно одинаковой.  В связи с этим было выдвинуто предположение, что различия в силе мышц  связаны с более плотной «упаковкой» мышечных волокон в перистых мышцах. Потому что при одном и том же объеме перистые мышцы содержали больше мышечных волокон. Возник вопрос: «Как сопоставить площадь поперечного сечения скелетных мышц, имеющих разную архитектуру?» Для этого было решено у перистых мышц оценивать не анатомический, а физиологический поперечник.

Анатомический поперечник

Если провести разрез мышцы в плоскости, перпендикулярной линии, соединяющей ее начало и конец и измерить площадь полученной фигуры (площадь поперечного сечения мышцы), то получится значение анатомического поперечника мышцы (рис.1  слева).

Рис.1. Оценка анатомического (слева) и физиологического (справа) поперечника мышц

Физиологический поперечник

Если провести разрез мышцы в плоскости, перпендикулярной ходу мышечных волокон и измерить площадь полученных фигур, то сумма площадей будет характеризовать значение физиологического поперечника мышцы (рис.1 справа).

Из этих определений следует, что у мышцы, имеющей параллельный ход мышечных волокон (например, веретенообразной), анатомический и физиологический поперечники равны. А вот у перистых мышц физиологический поперечник больше анатомического. Так, например, у мужчин, не занимающихся физической культурой и спортом, анатомический и физиологический поперечник двуглавой мышцы плеча (веретенообразная мышца) равны 15 см2, а у широкой латеральной мышцы (перистая мышца) анатомический поперечник равен 24,5 см2, а физиологический – 30, 6 см2.

Оценка анатомического и физиологического поперечников

Значение анатомического поперечника мышцы (то есть площади ее поперечного сечения) оценивается посредством компьютерной (КТ) или магнитнорезонансной томографии (МРТ), рис.2.

Рис.2. Компьютерная томограмма мышц верхней конечности. ВВ — площадь поперечного сечения двуглавой мышцы плеча (анатомический поперечник)

Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах «Гипертрофия скелетных мышц человека» и «Биомеханика мышц«

Для определения физиологического поперечника нужно знать объем мышцы. Объем мышцы определяют на основе КТ или МРТ, однако делают не один срез как в случае оценки анатомического поперечника, а несколько, иногда 8-10, проводя сканирование через равные промежутки вдоль длинника мышцы. То есть объем мышцы определить значительно труднее, чем площадь поперечного сечения мышцы. Затем по формуле приведенной ниже определяют физиологический поперечник мышцы:

Физиологический поперечник = / длина волокна.

В заключении могу добавить, что при оценке гипертрофии мышц чаще всего прибегают к определению анатомического поперечника. Физиологический поперечник оценивается крайне редко.

Литература

1. Самсонова, А.В. Биомеханика мышц: учебно-методическое пособие /А.В. Самсонова Е.Н. Комиссарова /Под ред. А.В. Самсоновой /Санкт-Петербургский гос. Ун-т физической культуры им. П.Ф. Лесгафта.- СПб,: , 2008.– 127 с.
2. Самсонова, А.В. Гипертрофия скелетных мышц человека: Учебное пособие.- 5-е изд. – СПб.: Кинетика, 2018.– 159 с.
3. Самсонова, А.В. Некоторые факторы, влияющие на площадь  поперечного сечения мышц / А.В. Самсонова // Вестник Петровской академии,  СПб, 2010.– 2(16).– С.52-55.

Односуставные и двусуставные мышцы

Теперь поговорим еще об одной классификации скелетных мышц. А именно по их отношению к суставам.

Определения

Односуставные мышцы «пересекают» один сустав, то есть осуществляют движения только в одном суставе.

Двусуставные мышцы пересекают два сустава, то есть осуществляют движения в двух суставах.

Многосуставные  мышцы пересекают несколько суставов.

Двусуставные и многосуставные мышцы располагаются в основном на верхних и нижних конечностях.

Примеры

1. Односуставные мышцы: латеральная широкая мышца бедра; медиальная широкая мышца бедра, промежуточная широкая мышца бедра. Эти мышцы осуществляют разгибание голени. Пересекают коленный сустав. Крепятся на бедренной и большеберцовой кости.

2. Двусуставная мышца: прямая мышца бедра. Осуществляет сгибание бедра и разгибание голени. Пересекает два сустава: тазобедренный  и коленный. Крепится на подвздошной кости (таз) и большеберцовой кости.

3. Односуставные мышцы: плечевая, плечелучевая, круглый пронатор. Осуществляют сгибание предплечья. Пересекают локтевой сустав.

4. Двусуставная мышца: длинная головка двуглавой мышцы плеча. Сгибает плечо и сгибает предплечье. Пересекает два сустава. плечевой и локтевой.

5. Многосуставные мышцы: лучевой сгибатель запястья, поверхностный сгибатель пальцев, глубокий сгибатель пальцев. Осуществляют: сгибание кисти и  пальцев. Пересекают локтевой сустав, лучезапястный сустав, суставы пальцев.

Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах «Гипертрофия скелетных мышц человека» и «Биомеханика мышц«

Особенности строения и функции мышц

1.В составе одной мышцы могут быть как односуставные, так и двусуставные мышцы. Так четырехглавая мышца бедра состоит из трех односуставных мышц (латеральной широкой мышцы бедра, медиальной широкой мышцы бедра и промежуточной широкой мышцы бедра) и одной двусуставной (прямой мышцы бедра). Трехглавая мышца голени состоит из двух двусуставных мышц (латеральной и медиальной головок икроножной мышцы) и одной односуставной – камбаловидной мышцы. Мышцы, обеспечивающие движения пальцев рук и ног – многосуставные.

2. Посредством односуставных мышц происходит управление межзвенным углом, поскольку только односуставные мышцы могут задать определенное значение межзвенного угла. Двусуставные мышцы из-за того, что они «пересекают» два сустава не могут обеспечить определенное значение межзвенного угла в конкретном суставе. Однако при движениях человека они выполняют ряд других функций.

3. В. М. Зациорский, А. С. Аруин и В. Н. Селуянов, (1981) указывают что:

1. Все двусуставные мышцы создают в суставах, через которые они проходят, противоположные моменты силы (например, сгибают коленный сустав и разгибают тазобедренный). Поэтому в естественных движениях, таких как ходьба и бег активность этих мышц наблюдается в тех фазах движения, когда необходимы именно такие разнонаправленные усилия.
2. При одновременном сгибании или разгибании в двух смежных суставах длина двусуставных мышц меняется очень мало на (на 6-8% от исходной длины). Поэтому можно считать, что эти мышцы работают практически в изометрическом режиме.
3. Активность двусуставных мышц уменьшает механическую работу, затрачиваемую на выполнение движения, и, следовательно, снижает энерготраты. При этом механическая энергия может передаваться от одного звена к другому.

Под морфометрическими характеристиками понимаются: особенности прикрепления мышц к костям, их длина, плечо силы тяги (кратчайшее расстояние от оси вращения в суставе до линии действия силы тяги мышцы), момент силы тяги мышцы.

И.М.Козлов (1984) показал, что при выполнении двигательных действий у односуставных мышц уменьшение длины мышцы, следствием которого является падение силы тяги мышцы, компенсируется увеличением плеча силы тяги. Это позволяет сохранить значение  момента силы тяги мышцы относительно оси вращения постоянным на протяжении значительного диапазона движения. Для двусуставных мышц уменьшение плеча силы тяги в одном суставе сопровождается увеличением этого параметра относительно другого сустава.

Литература

1. Зациорский В.М. Биомеханика опорно-двигательного аппарата человека / В. М. Зациорский, А. С. Аруин, В. Н. Селуянов. – М.: Физкультура и спорт, 1981.– 143 с. ил.
2. Самсонова, А.В. Биомеханика мышц: учебно-методическое пособие / А.В.Самсонова, Е.Н. Комисарова; Под ред. А.В.Самсоновой; СПбГУФК им. П.Ф.Лесгафта. – СПб.: , 2008. – 127 с.