Мышцы, их строение и значение
Сокращение мышц обеспечивает движение тела и удержание его в вертикальном положении. Вместе со скелетом мышцы придают телу форму. С деятельностью мышц связана функция отдельных органов: дыхания, пищеварения, кровообращения; мышцы гортани и языка участвуют в воспроизведении членораздельной речи.
В зависимости от строения мышцы делятся на гладкие (непроизвольные) и поперечно-полосатые (произвольные). Сокращение поперечно-полосатой мышечной ткани подчинено сознанию. В теле человека насчитывается около 600 скелетных мышц, что составляет 2/5 общей массы тела. Особый вид мышечной ткани - сердечная мышца, образованная поперечно-полосатыми мышечными волокнами, но сокращается она непроизвольно. Следовательно, функциональные особенности, строение и происхождение отличают мышцу сердца от других групп мышц.
Скелетная мышца покрыта плотной соединительно-тканной оболочкой. Она плотно соединена с мышечной тканью и препятствует ее чрезмерному растяжению. Между пучками волокон в мышце расположены кровеносные сосуды и нервы. На концах мышца переходит в сухожилие, обладающее большой прочностью, но в отличие от мышц не способное к сокращению. Сухожилия прикрепляются к двум соседним костям, соединенным суставом. При сокращении мышца приближает свободные концы костей друг к другу. Различают мышцы: короткие и толстые, находящиеся преимущественно в глубоких слоях около позвоночного столба; длинные и тонкие, расположенные на конечностях; широкие и плоские, сосредоточенные в основном на туловище.
По функции мышцы делятся на сгибатели, разгибатели, приводящие, отводящие, вращатели. Мышцы, движения которых сочетаются, например при сгибании, называются синергистами или содружественными, а мышцы, участвующие в противоположных действиях, - антагонистами. Мышцы-антагонисты не препятствуют деятельности мышц-синергистов: при сокращении сгибателей одновременно расслабляются разгибатели, что обеспечивает согласованность движений. Мышцы, сокращение которых вызывает движение конечности от тела, называются отводящими, а их антагонисты, приближающие конечность к телу, - приводящими. Мышцы-вращатели при своем сокращении вращают ту или иную часть тела (голову, плечо, предплечье).
В ответ на механические, химические и физические раздражения в мышцах возникает возбуждение, и они сокращаются. В целостном организме одиночного сокращения не наблюдается, так как к мышцам из центральной нервной системы поступает поток импульсов, раздражения следуют одно за другим, поэтому мышца отвечает длительным сокращением, которое называется тетаническим. При этом интервал между импульсами короче времени одиночного сокращения, и новое возбуждение в мышцах возникает раньше, чем закончилось предыдущее сокращение.
В живом организме мышцы никогда не бывают полностью расслаблены, даже в состоянии покоя они всегда находятся в некотором напряжении - тонусе. Тонус вызывается редкими импульсами, поступающими в мышцы из центральной нервной системы. Благодаря мышечному тонусу поддерживается устойчивость тела и его равновесие. В работающих мышцах интенсивный обмен веществ сопровождается освобождением и расходованием большого количества энергии. Только получая энергию, мышцы способны сокращаться. Энергия доставляется в результате происходящего в мышцах распада гликогена на глюкозу, а глюкозы - на молочную кислоту. Конечные продукты распада - диоксид углерода и вода, а также выделяющаяся энергия. В процессе расщепления глюкозы в мышечной ткани поглощается кислород и накапливается аденозинтрифосфат (АТФ), а его энергия служит источником энергии мышц. Транспортирует все эти вещества кровеносная система. При раздражении мышцы повышается проницаемость ее клеточной мембраны для ионов кальция (Са2+), которые устремляются внутрь мышечных волокон и активируют мышечный белок миозин. Последний представляет собой фермент, при его участии от АТФ отщепляется одна молекула фосфорной кислоты и освобождается энергия, идущая на сокращение мышцы. По окончании мышечного сокращения ионы кальция выводятся наружу и концентрация этого элемента выравнивается до исходной. Наряду с распадом АТФ в мышцах идет непрерывный процесс ресинтеза этого вещества.
Работа мышц носит рефлекторный характер. К мышцам подходят два вида нервных волокон: центростремительные, по которым возбуждение идет от рецепторов мышц в центральную нервную систему, и центробежные, проводящие возбуждение от нервной системы к мышце, в результате чего она сокращается в ответ на полученное раздражение. При напряженной мышечной работе посредством нервной регуляции усиливается функция дыхания и кровообращения, улучшается питание мышц и снабжение их кислородом.
Мышцы не могут работать беспрерывно. Длительная работа приводит к снижению работоспособности, что проявляется в мышечном утомлении. Процесс утомления прежде всего связан с нарушением передачи нервных импульсов, идущих от головного мозга: между нейронами, между двигательным нервом и мышцей, которая, не получая возбуждения, перестает сокращаться. При быстрых сокращениях в мышцах накапливаются продукты распада, препятствующие переходу нервного .возбуждения с нервного волокна на мышцу и затрудняющие их работу.
Большое значение в работе мышц имеет ритм: если перерывы между напряжением достаточны для отдыха мышц, утомление мало заметно, и, напротив, оно наступает быстро, если перерывы недостаточны для восстановления функции мышц. Во время отдыха продукты распада окисляются кислородом и удаляются из мышц вместе с кровью, их сократительная способность возобновляется. Мышечное утомление - нормальный физиологический процесс: с окончанием напряжения работоспособность мышц восстанавливается. В отличие от этого переутомление мышц является следствием глубокого нарушения функций организма, вызванного хроническим утомлением. Оно возникает при отсутствии условий для восстановления работоспособности организма, чему способствуют антигигиенические условия труда, нарушение питания и рационального режима труда и отдыха. И.М.Сеченов показал, что наиболее быстрое восстановление работоспособности мышц наступает не при полном покое, а при активном отдыхе.
В организме человека различают мышцы туловища, головы, верхних и нижних конечностей.
В области груди располагаются сильные мышцы, приводящие в движение плечевой пояс и верхние конечности. Другая группа коротких мышц принимает участие в движении грудной клетки при дыхании, поэтому эта группа мышц называется дыхательной мускулатурой. В области груди располагается большая грудная мышца. Сокращаясь, она вращает плечо, опускает поднятую руку. К группе дыхательных мышц относят наружные и внутренние межреберные мышцы. Наружные межреберные мышцы при сокращении поднимают ребра, а внутренние опускают их, и таким образом они участвуют в акте вдоха и выдоха. Куполообразная мышца - диафрагма - отделяет грудную полость от брюшной. Сокращаясь, диафрагмальная пластина опускается, и вертикальный размер грудной полости увеличивается, что способствует акту вдоха.
На задней стороне туловища располагаются мышцы спины, образующие две группы: поверхностные и глубокие. Первые, плоские и широкие, лежат под кожей. К ним относятся трапециевидная, широчайшая мышца спины, мышца, поднимающая лопатку, и др. Глубокие мышцы занимают все пространство между позвонками и углами ребер. Одни из них способствуют выпрямлению позвоночника, другие - повороту шеи, наклону го-ловы назад. Брюшную стенку составляют широкие мышцы: наружная и внутренняя косые, поперечная и прямая. Они образуют брюшной пресс. Одновременное сокращение всех мышц стенки живота обеспечивает напряжение брюшного пресса, что сопровождается надавливанием на внутренние органы брюшной полости и сжатием их, словно прессом.
Самая крупная мышца шеи - грудино-ключично-сосцевидная.
Мышцы головы подразделяются на две группы: жевательные и мимические. Собственно жевательная мышца начинается от нижнего края скуловой кости и прикрепляется к нижней челюсти; сокращаясь, она поднимает нижнюю челюсть, участвуя в пережевывании пищи. Мимические мышцы прикрепляются одним концом к костям черепа, другим - к коже лица. Благодаря им лицо человека выражает те или иные эмоции: гнев, горе, радость. Кроме того, они участвуют в акте речи, дыхания. На лбу расположены лобные мышцы, вокруг глазницы - круговая мышца глаз (способствует закрыванию век). Вокруг ротового отверстия находится круговая мышца рта.
Мускулатура верхних конечностей подразделяется на мышцы плечевого пояса (дельтовидная, большая и малая грудная), которые обеспечивают его подвижность, и мышцы свободной конечности. Они располагаются как на передней, так и на задней поверхности скелета руки. Мышцы передней группы при сокращении сгибают плечевой и локтевой суставы, а мышцы задней группы - разгибают эти суставы. Важнейшие мышцы свободной конечности - двуглавая мышца (сгибает предплечье) и трехглавая мышца (на задней поверхности плечевой кости), разгибающая плечо и предплечье. На передней поверхности предплечья находятся мышцы-сгибатели предплечья, кисти и пальцев, на задней - мышцы-разгибатели предплечья, кисти и пальцев.
Мышцы нижних конечностей подразделяются на мышцы тазового пояса и свободной конечности. К мышцам таза относятся подвздошно-поясничная мышца и три ягодичные. Подвздошно-поясничная мышца сгибает бедро, а при неподвижной конечности - позвоночник в поясничном отделе. Самая крупная из ягодичных мышц - большая ягодичная (разгибает бедро). На задней поверхности бедра выделяются полусухожильная, полуперепончатая и двуглавая мышцы. Они перекидываются через тазобедренный и коленный суставы и, совместно сокращаясь, сгибают голень в коленном суставе, разгибая при этом бедро.
На передней поверхности бедра лежит четырехглавая мышца бедра. Начинается она четырьмя головками и прикрепляется к передней поверхности большой берцовой кости. Сокращаясь, эта мышца разгибает голень. На передней поверхности голени находятся мышцы-разгибатели стопы и пальцев, на задней стороне - их сгибатели. Важнейшие из них - икроножная и камбалообразная. Обе мышцы заканчиваются ахилловым сухожилием, которое прикрепляется к пяточному бугру. Икроножная мышца поднимает пятку при ходьбе и принимает участие в поддержании тела в вертикальном положении.