Функциональные свойства

Как мы знаем, опорно двигательный аппарат представля­ет систему взаимосвязанных, подвижных кинематических звеньев, которые образуют кинематические цепи; последние могут быть замкнутыми и открытыми. Роль мышц заключа­ется в перемещении кинематических звеньев относительно друг друга или в их удержании в определенном положении. В зависимости от этого различают динамическую и статиче­скую работу мышц.

В основе работы мышц лежит способность мышечных волокон к сокращению. Поперечнополосатые волокна при сок­ращении укорачиваются в среднем на 30—40% своей первоначальной длины. При этом одиночное волокно развивает напряжение, равное 0,0001—/0,0002 кгс. Все скелетные мышцы человека содержат около 300 млн волокон. Отсюда можно подсчитать, что суммарная сила всех мышц составила бы 30000 кгс. В действительности мускулатура развивает лишь небольшую часть этой громадной силы, так как обычно сокращаются не все мышцы и в каждой сократившейся мышце бывает активной лишь часть мионов. Соответственно числу сократившихся мионов различают парциальное и тотальное сокращение мышцы. Разницу между тем и другим можно по­казать на 'примере большой грудной мышцы. При сгибании в плечевом суставе ненагруженной руки сокращается лишь часть мионов ключичной головки мышцы, при боксерском ударе происходит тотальное сокращение большой грудной мышцы. При некоторых заболеваниях, сопровождающихся судорогами (столбняк), мышцы развивают максимальное напряжение, и это может приводить даже к переломам костей.

Сила мышцы определяется ее физиологическим поперечником, то есть площадью сечения, проведенного перпендику­лярно направлению мышечных волокон. Сила, (приходящаяся на 1 см² поперечного сечения, составляет у разных мышц от 6 до 16 кгс, в среднем ее величину можно принять равной 10 иге/см². В прошлой лекции отмечалось, что перистые мышцы при одинаковом объеме имеют большую подъемную силу, чем веретенообразные мышцы с параллельным ходом волокон. Считается, что подъемная сила мышц предплечья составляет приблизительно 160 кгс, а сила задних мышц бедра достигает 480 кгс. В действительности человек может поднять и удер­жать гораздо меньший груз. Таким образом» мышечная систе­ма обладает значительным резервом силы. Это — один из факторов, определяющих надежность опорно-двигательного аппарата.

Быстрота сокращений мышц зависит от преобладания в их составе красных или белых волокон, о 'свойствах' которых говорилось в предыдущей лекции. У ряда животных довольно отчетливо различаются «красные» ,и «белые» мышцы. Первые состоят преимущественно ив более темных и медленно сокращающихся волокон, в состав вторых входят в основном светлые, быстро сокращающиеся волокна. В соответствии с этим П.Ф. Лесгафт в свое время делил мышцы на два типа — сильные и ловкие и отмечал ряд анатомических особенностей каждого из этих типов. Дальнейшие наследования показали, что у большей части мышц медленные волокна перемешаны с быстрыми. Все же отмечается тенденция красных волокон концентрироваться в глубоко лежащих частях мышц, способных к длительному сокращению, связанному с поддержанием позы (например, в камбаловидной мышце),

Такие функциональные особенности мышц, как амплитуда и направление производимых движений, тесно связаны с их формой и строением.

· Длинные и тонкие мышцы, имеющие небольшую площадь прикрепления к костям, как, например, длинные сгибатели- пальцев, дают большую амплитуду движений.

· *Короткие толстые мышцы, напротив, осуществляют движения, имеющие небольшой размах; в качестве примера можно назвать квадратную мышцу поясницы.

· *Мышцы с па­раллельным ходом волокон производят тягу в одном направ­лении.

· *Перистые мышцы осуществляют более разнообразные движения. Веерообразные и широкие мышцы, сокращаясь отдельными частями, могут осуществлять тягу в нескольких на­правлениях.

Все крупные" мышцы состоят из относительно самостоятельных в функциональном отношении частей. Так, трапециевидная, большая грудная, дельтовидная, передняя- зубчатая мышцы обычно сокращаются отдельными путями, которые производят различное действие. Лишь сравнительно мелкие мышцы, перекидывающиеся через один сустав, представляют анатомически и функционально единое целое.

Живая мышца характеризуется состоянием некоторого не­произвольного напряжения. Это напряжение называется тонусом мышцы. Тонус регулируется центральными нервными механизмами и при перерезке нервов, идущих к мышце, рез­ко .снижается или совсем пропадает. От тонуса мышц зависят поза человека, его осанка, весь его внешний облик.

Кинематическим действием мышцы называют эффект, производимый ее неограничиваемым сокращением. Мак-Конейл и Басмаян выделяют два общих закона кинематики мышц — закон сближения и закон раскручивания.

Закон сближениявыражает тот общеизвестный факт, что при сокращении мышцы происходит взаимное сближение обо­их ее концов¹—начала и прикрепления. B большей части случаев один конец мышцы остается неподвижным, а другой перемещается ib пространстве вместе с той костью, к которой он прикрепляется. Соответственно этому различают фиксирован­ную и подвижную точки мышцы, punctum fixum et mobile. Один и тот же конец мышцы в зависимости от характера движения может являться то фиксированным, то подвижным. Так, плечевая мышца обычно работает как сгибатель предплечья, ее фиксированная точка находится на плечевой кости, а подвижная точка—на локтевой кости. Но если предплечье и кисть стабилизированы, как это бывает при подтягивании на перекладине, то плечевая мышца производит сгибание плеча. Фиксированная и подвижная точки теперь меняются местами. Таким образом, подвижная точка может соответствовать то прикреплению, то началу мышцы, в зависимости от .взаимной "подвижности звеньев кинематической цепи.

Закон раскручиваниязаключается в том, что мышца при своем сокращении стремится привести в одну плоскость линию своего начала и линию прикрепления. Этот закон -относится только к тем мышцам, которые в начале своего сокращения являются окрученными. Сюда относятся, в частности, мышцы с перекрещивающимися пучками.

Эффект раскручивания можно показать на ключичной части большой грудной мышцы. Линия начала этой мышцы на ключице проходит горизонтально, а линия прикрепления на плечевой кости имеет вертикальное направление. Сгибанием плеча обе линии проводятся в одну плоскость. Отсюда следует, что большая грудная мышца является сгибателем плеча.

Продемонстрируем действие обоих законов на примере грудино-ключично-сосцевидной мышцы. Эта мышца, как и большая грудная, является окрученной. Линия ее начала проходит фронтально, а линия прикрепления к черепу идет в передне-заднем направлении. Когда мышца сокращается, то по закону сближения концов она наклоняет голову в свою сторону, а по закону раскручивания поворачивает лицо в противоположную сторону.