 |
Строение, форма и работа мышц
|
|
|
|
Мышечная система человека
1. Общие сведения о строении мышечной системы человека.
2. Строение, форма и работа мышц.
3. Мышечные группы верхних и нижних конечностей, плечевого пояса, туловища, шеи, черепа.
4. Особенности развития мышечной системы у детей.
Общие сведения о строении мышечной системы человека
Какие бы действия ни совершал человек, он практически всегда задействует свою мышечную систему. Мышцы – это одна из основных частей нашего опорно-двигательного аппарата. Именно за счет их усилий мы можем принимать вертикальное положение и другие позы. Мышцы же брюшной стенки не только поддерживают внутренние органы, но и защищают их от механических повреждений и прочих неблагоприятных факторов среды. За счет их работы мы глотаем, дышим и передвигаемся в пространстве. В конце концов, даже наше сердце является мышцей, а уж о его-то важности знает каждый!
Мышцами называют специальные органы животных и человека, за счет сокращения которых мы можем двигаться. Образованы они специальными белковыми структурами, которые обладают способностью к сокращению. Нужно сказать, что мышечная система образует комплект вместе с компонентами соединительной ткани, нервами и кровеносными сосудами.
В человеческом теле имеется порядка 600 мышц. Большая часть из них образуют строго симметричные образования по обеим сторонам тела. У среднестатистического мужчины мышечная ткань составляет порядка 42% от общего веса тела, а у женщин эта доля составляет 35% (в среднем). Если же речь идет о пожилых людях, то у них это количество снижается до 30% или менее. У профессиональных спортсменов доля мышечной массы может увеличиваться до 52%, а у атлетов – до 63% и более.
|
|
|
Как мышечная ткань распределяется по конечностям
На нижних конечностях располагается вплоть до 50% всей мышечной ткани. Около 25-30% от ее общего количества крепится к плечевому поясу, и только 20-25% закреплено в области туловища и головы.
От чего зависит степень их развития
Конечно же, мышечная система развита у разных людей по-своему. Зависит она от многих факторов: пол, природная конституция и род деятельности – все имеет значение. Даже у спортсменов мышцы далеко не всегда бывают развиты одинаково хорошо. Заметим, что систематические физические нагрузки всегда приводят к перестройке этой системы. Ученые назвали это явление функциональной гипертрофией.
Названия присваивались мышцам и целым их группам на протяжении веков. Чаще всего термины обозначают размер, форму, месторасположение или же иную характеристику того или иного органа. К примеру, большая ромбовидная (форма, размер), квадратный пронатор (функция и внешний вид), ягодичная (месторасположение) мышцы получили свое название именно по этим причинам.
Не следует считать, что их размеры всегда довольно велики. К примеру, существуют мышцы, которые управляют движениями хрусталика глаза. Они весьма миниатюрны и состоят буквально из нескольких мышечных волокон.
Строение, форма и работа мышц
Строение мышц. Мышцы – это органы движения; они имеют среднюю, активную часть – брюшко, состоящее главным образом из мышечной ткани, и сухожильные концы (сухожилия), образованные плотной соединительной тканью и служащие для прикрепления. Сухожилия отличаются характерным блеском и беловато-желтоватым цветом. Они обладают значительной крепостью: некоторые из них выдерживают груз до нескольких сотен килограммов.
Обычно мышцы своими сухожильными концами прикрепляются к подвижно соединенным звеньям скелета – костям. Однако некоторые мышцы могут прикрепляться и к фасциям, к различным органам (глазному яблоку, хрящам гортани и др.), к коже (на лице) и т.д.
|
|
|
Каждая мышца состоит из многих тысяч поперечно-полосатых мышечных волокон, расположенных параллельно и связанных между собой прослойками рыхлой соединительной ткани в пучки. Вся мышца снаружи покрыта тонкой соединительнотканной оболочкой – фасцией. Иногда (например, в дельтовидной и большой ягодичной мышцах) пучки настолько велики, что различаются простым глазом и обусловливают грубоволокнистое строение мышцы.
Мышцы выполняют большую работу и, будучи органами активными, характеризуются интенсивным обменом веществ. Поэтому мышцы пронизаны большим количеством кровеносных сосудов, по которым кровь доставляет к ним питательные вещества и кислород, а выносит продукты распада. Кровоснабжение мышц различается в зависимости от нагрузки. Те из них, которые работают почти постоянно, например диафрагма, имеют богатую кровеносную сеть. Мышцы, функционирующие лишь в течение непродолжительного периода времени, беднее сосудами (двуглавая мышца плеча, прямая мышца живота и др.). Кроме кровеносных, в мышце имеются и лимфатические сосуды, по которым происходит отток лимфы.
Работа мышц, как и других органов, регулируется нервной системой. Нервные волокна оканчиваются в мышцах рецепторами или эффекторами. Рецепторы в виде концевых разветвлений чувствительного нерва или сложно устроенного нервно-мышечного веретена расположены как в мышце, так и в сухожилиях. Рецепторы воспринимают степень сокращения и растяжения мышцы, и у человека возникают ощущения, известные под названием мышечного чувства. Это чувство позволяет определить, в частности, положение частей тела. Эффекторные нервные окончания, или моторные бляшки, представляют собой специализированные окончания двигательного нерва на мышечных волокнах. Они передают мышце возбуждение, пришедшее от нервного центра в ответ на изменение состояния мышцы, воспринятое рецепторами.
Кроме того, в мышцах оканчиваются волокна вегетативной нервной системы (симпатические). Проводимые ими импульсы повышают восприимчивость мышечной ткани к возбуждениям, поступающим от двигательных центров мозга.
|
|
|
В каждой мышце один из ее концов принято называть началом, другой – прикреплением. Началом считается проксимальный конец мышцы, обычно остающийся неподвижным при ее сокращении; это место на кости называется укрепленной точкой (punctum fixum). Место прикрепления, находящееся на другой кости, приводимой сокращающейся мышцей в движение, называется подвижной точкой (punctum mobile). Но понятие об укрепленной и подвижной точках относительно. Очень часто значение их взаимно меняется. Так, например, двуглавая мышца плеча при сокращении обычно приближает предплечье к туловищу, а вернее, к неподвижной точке, расположенной на лопатке. Но при подтягивании на трапеции сокращение этой же мышцы приближает лопатку с туловищем к предплечью на нем в это время будет укрепленная точка, а подвижная переместится на туловище (точнее на лопатку).
Форма и величина мышцы, так же как и направление ее волокон, зависит от выполняемой ею работы.
Различают мышцы длинные, короткие, широкие и круговые.
Длинные мышцы встречаются там, где размах движения велик, например на конечностях.
Короткие мышцы залегают там, где размах движения мал, например между отдельными позвонками.
Широкие мышцы располагаются преимущественно на туловище, в стенках полостей тела, например мышцы живота, поверхностные мышцы спины и груди. При многослойном расположении широких мышц их волокна обычно идут в разных направлениях, и мышцы не только обеспечивают большое разнообразие движений, но и способствуют укреплению стенок полостей тела. Сухожилия широких мышц плоские, занимают большую поверхность и называются сухожильными растяжениями или апоневрозами.
Круговые мышцы располагаются вокруг отверстий тела (например, круговая мышца рта) и своим сокращением суживают их, почему и называются еще сжимателями или сфинктерами.
Помимо простых мышц, встречаются сложные.
Сложные мышцы отличаются от простых тем, что их начало бывает не одинарным, а разделенным на две, три, четыре части – головки. Начинаясь от разных костных точек, головки затем сдвигаются в общее брюшко. Соответственно своему строению подобные мышцы называются двуглавыми, трехглавыми и четырехглавыми. Поделенным может быть и прикрепленный конец мышцы. Тогда общее брюшко, делясь, оканчивается несколькими сухожилиями, которые прикрепляются к различным костям. Такие мышцы, например, приводят в движение пальцы (длинный разгибатель пальцев). Брюшко мышцы также может быть поделено поперек промежуточным сухожилием – двубрюшная мышца. Иногда брюшко поделено не одним, а несколькими сухожилиями или перемычками, как например в прямой мышце живота.
|
|
|
Направление волокон в мышце может быть параллельным ее длинной оси, либо находиться под острым углом к ней. В первом, чаще встречающемся, случае, длинные волокна позволяют мышце значительно укорачиваться при сокращении, что обеспечивает большой размах движения. Во втором – волокна, расположенные под углом к оси мышцы, короткие, но более многочисленные, поэтому мышца, сокращаясь, укорачивается незначительно, но развивает большую силу. Если короткие волокна подходят к сухожилию с одной стороны, то мышцу называют одноперистой, если с двух, – двуперистой. Бывают мышцы (например, дельтовидная), представляющие собой как бы сращение нескольких одноперистых мышц, благодаря чему направление их волокон получает винтообразный вид. Такие мышцы встречаются обычно в области шаровидных суставов, их волокна пересекают различные оси сустава и обеспечивают наибольшее разнообразие и силу движений.
Вспомогательные аппараты мышц. К вспомогательным аппаратам мышц относятся: фасции, синовиальные сумки, синовиальные влагалища и сесамовидные кости. Все они развиваются под влиянием работы мышц из окружающей их соединительной ткани.
Фасции – оболочки из плотной волокнистой соединительной ткани (фиброзной). Они покрывают отдельные мышцы или их группы, а также и некоторые другие органы, например сосудисто-нервные пучки, почки. Окружая группу мышц, фасции влияют на направление мышечной тяги во время сокращения и не дают мышцам смещаться в стороны. В различных частях тела фасции имеют неодинаковую плотность и крепость, что зависит от силы окружаемых ими мышц. В ряде мест, особенно на конечностях, фасции дают отростки, проникающие между мышцами до надкостницы, с которой они срастаются. Таким образом, из фасций возникают межмышечные перегородки и каналы – фиброзные, образованные исключительно фасцией, и костно-фиброзные, в образовании которых, помимо фасции, участвует надкостница. В тех местах, где имеется богато дифференцированная мускулатура, а площадь ее возможного прикрепления к скелету невелика, как, например, на предплечье и голени, пучки мышечных волокон берут начало от сильно утолщенных здесь фасций или прикрепляются к ним. Поэтому фасции имеют еще значение и так называемого мягкого скелета.
|
|
|
Синовиальные сумки – тонкостенные соединительнотканные мешки, наполненные жидкостью типа синовии. Они образуются обычно там, где сухожилие при сокращении мышцы испытывает большое трение о кости, или там, где два сухожилия плотно соприкасаются друг с другом, а также в местах трения кожного покрова о кости (например, в области локтя). Благодаря синовиальной сумке, расположенной между двумя движущимися органами, трение между ними уменьшается, т.е. стенки сумки, смазанные синовиальной жидкостью, легче скользят друг относительно друга. Синовиальные сумки в основном развиваются после рождения с возрастом полость их увеличивается.
Синовиальные влагалища развиваются внутри фиброзных или костно-фиброзных каналов, окружающих длинные сухожилия мышц в местах скольжения по кости (например, в канале кисти, под ее поперечной связкой). Синовиальное влагалище состоит из двух листков: внутренний покрывает со всех сторон сухожилие, а наружный выстилает стенки фиброзного канала. Оба листка переходят друг в друга на всем протяжении сухожилия, образуя удвоение – брыжейку, по которой к сухожилию подходят кровеносные сосуды. Обращенные друг к другу поверхности листов выделяют в замкнутую со всех сторон щелевидную полость влагалища синовиальную жидкость. Синовиальные влагалища предотвращают трение сухожилий о кость.
Сесамовидные кости в большинстве случаев окостеневают внутри сухожилий или связок, укрепляя последние и служа блоком, через который перекидываются сухожилия. Это увеличивает плечо приложения силы мышцы и облегчает ее работу.
Работа мышц. Мышца представляет собой эластичное, вязкое тело, которое под воздействием внешних сил может растягиваться. При растяжении мышцы в ее рецепторах возникает возбуждение. По афферентным нервным волокнам оно достигает центральной нервной системы и возвращается в мышцу по эфферентным путям, вызывая ее напряжение, которое противодействует растяжению.
Если мышца прикрепляется к костям, изменения в ее напряжении вызывают движения в суставе или, наоборот, закрепляют его. В тех более редких случаях, когда поперечно-полосатые мышцы прикрепляются к легко смещаемым образованиям (коже, фасции, капсуле суставов), изменение напряжения мышцы приводит к образованию кожных складок, натяжению фасции, стягиванию капсулы, что предохраняет ее от ущемления при движении в суставе. Работа мышц характеризуется силой мышечной тяги и размахом движения.
Сила тяги – это величина напряжения, которое способна развить мышца при возбуждении. Сила тяги зависит от количества и направления волокон мышцы. Мышца тем сильнее, чем больше в ней мышечных волокон. Но сосчитать их практически очень трудно. Поэтому силу определяют по физиологическому поперечнику мышцы, под которым понимают площадь ее сечения в плоскости, перпендикулярной длине всех ее волокон. Если волокна параллельны длинной оси мышцы, то ее физиологический поперечник равен анатомическому. При косом ходе волокон, например в двуперистой мышце, физиологический поперечник больше анатомического. Каждый квадратный сантиметр физиологического поперечника мышцы выдерживает в среднем 10 кг груза.
Сила тяги мышцы тем больше, чем ближе к прямому угол, под которым прикрепляются ее волокна.
Большое значение для проявления силы тяги имеет степень возбуждения мышцы. Чем сильнее стимулирующее действие нервной системы, тем больше количество мышечных волокон захватывает возбуждение, тем больше сила тяги. Влияние нервной системы зависит от общего функционального состояния организма, типа высшей нервной деятельности и т.д.
Приводя в движение кость, мышца действует на нее, как рычаг. В механике рычагом называют твердое тело, имеющее точку опоры, около которой оно может вращаться под влиянием противодействующих друг другу сил. По отношению точки приложения силы мышцы и точки сопротивления к точке опоры различают рычаги первого и второго рода.
Рычагом первого рода, двуплечим, или рычагом равновесия, в теле человека является голова. Подвижная опора черепа находится в атланто-затылочном сочленении. Неодинаковые по величине плечи рычага располагаются спереди и сзади от него. На переднее плечо действует тяжесть лицевой части головы, а на заднее – сила мышц, прикрепляющихся к затылочной кости. При вертикальном положении головы силы действия и противодействия, направленные на плечи рычага, уравновешиваются. Таз, балансирующий на головках бедренных костей, тоже рычаг первого рода.
Рычаг второго рода – одноплечий. Здесь точки сопротивления и приложения силы находится по одну сторону от опоры. В теле человека он имеет две разновидности. Для примера возьмем руку при опоре на локтевой сустав. На плечо рычага действует тяжесть предплечья с кистью. В случае напряжения плечелучевой мышцы, прикрепляющейся вблизи кисти и следовательно, вблизи приложения тяжести, создаются выгодные условия для работы, увеличивается ее эффективность. Эта разновидность одноплечего рычага носит название рычага силы. В случае напряжения двуглавой мышцы, прикрепляющейся вблизи точки опоры, получается меньший эффект двуглавой мышцы, прикрепляющейся вблизи точки опоры, получается меньший эффект при преодолении тяжести, но зато работа совершается с большей быстротой. Эта разновидность рычага второго рода называется рычагом скорости. По принципу рычага второго рода в теле работает большинство мышц.
Размах движения зависит от длины мышечного брюшка и плеча рычага. Наибольшим размахом движения обладают длинные кости конечностей, которые описывают дугу с радиусом, равным своей длине. На размах движения влияют степень соответствия друг другу суставных поверхностей, наличие внутрисуставных хрящей, натяжение суставных сумок и сопротивление, оказываемое другими мышцами.
Чем больше соответствие между суставными поверхностями, тем меньше размах движения. Так, например, в крестцово-подвздошном сочленении пригнантность суставных поверхностей полная, и размах движения не превышает 4–6°. В плечевом суставе, где резко выражено несоответствие между суставными поверхностями лопатки и головки плечевой кости, размах движения достигает 70°. Внутрисуставные хрящи и хрящевые губы, увеличивая соответствие суставных поверхностей, уменьшают размах движений. Свободные суставные сумки, например в плечевом суставе, не препятствуют размаху, в то время как туго втянутые, например в межпозвоночных суставах, ограничивают его. Основное влияние на размах движения оказывают мышцы. Так, например, размах движения вызванный сокращением мышц-сгибателей, ограничивается напряжением мышц-разгибателей.
Мышца никогда не работает изолированно. Выполнение многообразных движений тела достигается согласованным действием многих мышц. Различают мышцы-синергисты, выполняющие общую работу (например, лучевой и локтевой сгибатели кисти), и мышцы-антагонисты, напряжение которых вызывает противоположные действия. Так, при сгибании кисти лучевой и локтевой разгибатели действуют как антагонисты локтевого и лучевого сгибателей. Антагонистическое действие мышц – существенно важное приспособление в работе двигательного аппарата. При каждом движении напрягаются не только мышцы, совершающие его, но и их антагонисты, противодействующие тяге и придающие движению точность и плавность.
Мышца, приводящая в движение сустав, производит определенную работу. Характер работы зависит от того, как расположена ось сустава и какое положение в отношении этой оси занимает мышца. В связи с этим различают следующие мышцы: сгибатели и разгибатели (лежат впереди или позади поперечной оси сустава), приводящие и отводящие (изнутри или снаружи сагиттальной оси сустава), вращающие внутрь и вращающие наружу (изнутри или снаружи от продольной оси сустава).
В том случае, если все мышечные пучки, входящие в состав мышцы имеют одинаковое направление, работа мышцы ограничивается одним из указанных действий. Но если мышца состоит из пучков разного направления, и отдельные группы их перекидываются через различные оси сустава, то такая мышца совершает несколько движений, иногда антагонистических. В качестве примера может служить дельтовидная мышца. Ее передние пучки перекидываются через фронтальную ось плечевого сустава спереди и, следовательно, сгибают руку, а задние, перекидываясь сзади, разгибают руку. Средние пучки мышцы пересекают снаружи сагиттальную ось сустава, действуя изолированно или вместе с передними и задними пучками, они отводят руку в плечевом суставе. Одни и те же мышцы могут совершать противоположные движения в зависимости от исходного положения органа. Так, плечелучевая мышца приводит в нейтральное положение как супинированное, так и пронированное предплечье. Одни и те же мышцы могут быть синергистами или антагонистами в зависимости от работы по той или иной оси многоосного сустава. Так, сгибатели лучезапястного сустава являются синергистами при движениях вокруг поперечной оси и антагонистами при движениях вокруг сагиттальной. Таким образом, комбинации в работе мышц весьма разнообразны.
Большинство мышц приводит в движение смежные части тела, так как прикрепляется к соседним костям, входящим в образование сустава. Такие мышцы называются односуставными. Но встречаются мышцы, пересекающие не один, а два или даже несколько суставов, их называют двусуставными и многосуставными. Действие таких мышц оказывается очень сложным, так как они приводят в движение не только те части тела, к скелету которых прикрепляются, но и все промежуточные звенья, которые они минуют, не прикрепляясь к ним.
Величина механической работы, совершаемой сокращающейся мышцей, определяется произведением массы поднимаемого груза на высоту подъема. Еще в 80-х годах XIX столетия П.Ф. Лесгафт открыл, что по характеру работы поперечно-полосатые мышцы можно разделить на две группы: сильные и ловкие. Сильные мышцы способны легче производить работу статического характера. Такие мышцы, например, камбаловидная, характеризуются косым направлением коротких (до 5 см) мышечных волокон (т.е. по форме принадлежат к перистым), большой поверхностью своего начала и расположением места прикрепления близко от точки приложения тяжести. Сильные мышцы богаче кровеносными сосудами и мышечным пигментом (миоглобином), цвет их темнее благодаря чему их называют красными мышцами. Во время работы они проявляют большую силу при незначительном напряжении, долго не утомляются. Зато скорость и размах движения при их сокращениях невелики. Работой этих мышц, противодействующих силе тяжести, сохраняется вертикальное положение туловища, осуществляется стояние на ногах, удерживаются в определенном положении отдельные части тела, сохраняется та или иная поза тела.
В подобной статической работе мышц проявляется опорная функция мускулатуры.
Ловкие мышцы, по Лесгафту, легче совершают динамическую работу. Они, например, двуглавая мышца бедра, характеризуются длинными, обычно параллельно расположенными волокнами, небольшой площадью начала и прикрепления, расположением последнего недалеко от опоры рычага, а также меньшим количеством кровеносных сосудов, от чего их называют белыми мышцами. Эти мышцы отличаются быстротой сокращения и, работая с большим напряжением, скоро утомляются. Уступая в силе, ловкие мышцы способны производить мелкие, разнообразные движения. Эта способность усиливается благодаря тому, что они часто имеют несколько головок, сокращающихся изолированно.
У высших животных и человека каждая мышца содержит обычно как красные волокна статического типа, так и белые – динамического типа. Значительная подвижность ребенка и небольшая его сила объясняются относительно большим количеством в его мышцах белых волокон. С возрастом и в зависимости от нагрузки соотношение между белыми и красными волокнами меняются.
Помимо механической работы, мышцы выполняют и другие функции: участвуют в теплопродукции, обеспечивают работу речедвигательного аппарата. Сокращение мышц гортани, глотки, языка и других частей речевого аппарата обеспечивает произношение слов.
В основе мышечной деятельности лежат сложные химические превращения органических веществ. Распад последних в мышце сопровождается освобождением энергии, которая идет не только на механическую работу; в значительном количестве она выделяется в виде тепла. Это тепло согревает тело.
При всяком изменении состояния мышцы происходит раздражение находящихся в ней рецепторов, которые представляют собой периферический отдел сенсомоторной системы, которая позволяет судить о положении тела и его частей в пространстве.
Работа мышц – необходимое условие их существования. Длительная бездеятельность мышц ведет к их атрофии и потере работоспособности. Тренировка, т.е. систематическая, достаточно сильная, но не чрезмерная работа мышц, приводит к увеличению их объема, возрастанию силы и работоспособности, что способствует физическому развитию всего организма.
|
|
|
