CZwST_w12 - simt.wt.pw.edu.pl

Wykład 13
Mięśnie
Prawie połowa masy ciała człowieka składa się z mięśni,
których człowiek ma ok. 640 /Fidelus i inni./
Układ ruchu napędzany jest mięśniami szkieletowymi,
których człowiek ma ponad 440 /zawierają ok. 250
milionów włókien mięśniowych/.
Wszystkie nasze czynności zewnętrzne są wykonywane
za ich pomocą.
Mięśnie są zbudowane z komórek mięśniowych zwanych
włóknami mięśniowymi lub miocytami, które stanowią
tkankę kurczliwą, czyli reagują pobudzeniem zewnętrznej
błony komórkowej (sarkolemy) na działające bodźce.
Wyróżnia się dwa rodzaje mięśni:
• gładkie
• poprzeczne prążkowane, które dzielą się na mięśnie
szkieletowe i mięsień sercowy.
Komórki mięśniowe, podobnie jak komórki nerwowe,
reagują na działanie bodźców pobudzeniem zewnętrznej
błony komórkowej (sarkolemy).
Prowadzi to do aktywacji ich układów kurczliwych, w
wyniku czego zachodzą w nich zmiany napięcia i
długości.
Są
one
podstawą
wszelkich
ruchów
czynnych,
zarówno całego organizmu w stosunku do jego
środowiska, jak i skurczów serca, napięcia ścian
naczyń krwionośnych, ruchu powietrza w drogach
oddechowych.
Tak więc czynność wszystkich rodzajów mięśni jest
niezbędna do zachowania życia.
Mięśnie szkieletowe
Mięśnie są zbudowane z wydłużonych, cylindrycznych komórek z
licznymi
jądrami
na
obwodzie.
Wnętrze
włókna
wypełnia
sarkoplazma, w której przebiegają elementy kurczliwe.
Elementy kurczliwe (miofibryle) są to włókienka składające się z
cienkich nici dwóch rodzajów białek: aktyny oraz miozyny i
stanowią około 80% masy włókna.
Nitki aktyny i miozyny są ułożone równolegle w stosunku do siebie
i do długiej osi włókna, tak że każdą nitkę miozyny otacza w
takich samych odległościach sześć prawie dwukrotnie cieńszych
nitek aktyny (układ heksagonalny).
Sarkomer stanowi jednostkę morfologiczno-czynnościową
miocytu (włókno mięśniowe).
Mechanizm skurczu mięśnia
W komórce mięśnia szkieletowego potencjał spoczynkowy wynosi
-85 mV. Potencjał czynnościowy pojawia się wskutek pobudzenia
sarkolemy, w jego powstawaniu biorą udział jony Na+
i K+ .
Potencjał czynnościowy zaczyna się nieco wcześniej niż skurcz i
prowadzi do aktywacji układów kurczliwych – jest tzw. sprzężenie
elektromechaniczne.
Pojedyncze
pobudzenie
/sarkolemy/
przejawia
błony
się
komórkowej
potencjałem
mięśniowej
czynnościowym
trwającym kilka ms. To pobudzenie wyzwala pojedynczy skurcz,
na którego wykresie można wyróżnić:
• ramię wstępujące,
• szczyt,
• ramię zstępujące.
Jeżeli przerwy pomiędzy pobudzeniami sarkolemy są krótsze od
czasu trwania pojedynczego skurczu, to każde następne
pobudzenie
podtrzymuje
aktywację
wywołaną pobudzeniem poprzedzającym.
układów
kurczliwych
Rodzaje skurczów mięśnia szkieletowego
 Pojedynczy powstaje po pobudzeniu bodźcem pojedynczym.
Skurcze pojedyncze występują wówczas, gdy kolejne bodźce
działają w odstępach dłuższych niż cały okres skurczu i rozkurczu
mięśnia /a/
 Tężcowy
niezupełny
występuje
wówczas,
gdy
przerwy pomiędzy kolejnym pobudzeniem są krótsze
niż czas trwania całego skurczu, ale dłuższe niż jego
połowa – szczyt wykresu jest linią falistą /b/;
 Tężcowy zupełny pojawia się wtedy, gdy przerwy
między kolejnym pobudzeniem są krótsze niż połowa
okresu skurczu – szczyt wykresu jest zbliżony do linii
prostej /c/,
 Izometryczny pojawia się wówczas, gdy obciążenie mięśnia jest
większe niż siła, jaką może on rozwinąć: skracanie nie występuje
wcale, zmienia się jego napięcie;
 Izotoniczny występuje wówczas, gdy w czasie pobudzenia
mięsień może się skracać, tj. przynajmniej jego jeden koniec jest
ruchomy. Oznacza to, że długość mięśnia zmniejsza się, ale jego
napięcie pozostaje niezmienione.
Jeśli mięsień nie jest w ogóle obciążony, czyli na jego przyczepy nie
działa żadna siła, to jest to skurcz izotoniczny nieobciążony.
 Auksotoniczny występuje wtedy, gdy na przyczepy
mięśnia działa jakaś siła (obciążenie). W początkowej fazie
tego skurczu rośnie napięcie w mięśniu, a jego długość nie
zmienia
się
(faza
izometryczna),
następnie
z
chwilą
zrównoważenia przez napięcie siły działającej na przyczepy
mięśnia zaczyna się on skracać, a jego napięcie już nie rośnie
(faza izotoniczna). W miarę zwiększania obciążenia szybkość i
zakres skracania maleją.
Istnieją dwa mechanizmy nerwowe, za których
pośrednictwem siła skurczu może być zwiększana.
Pierwszym i najważniejszym mechanizmem jest
zwiększanie liczby jednocześnie pobudzonych jednostek
motorycznych, drugim – zwiększenie częstotliwości
pobudzeń.
Siła skurczu zależy ponadto od wyjściowej długości i
pozycji ciała lub kończyn.
W warunkach naturalnych, w których zakres rozciągania
mięśnia
jest
ograniczony
przez
strukturę
połączeń
stawowych, maksymalną siłę osiąga się przy prawie
całkowitym, możliwym do osiągnięcia rozciągnięciu mięśni.
Duży wpływ na wielkość momentów siły ma układ dźwigni
kostnych, za pośrednictwem których mięsień pokonuje opór
zewnętrzny. Układ ten zależy od pozycji ciała i kończyn.
Zagadnieniami tymi zajmuje się biomechanika.
Na wielkość maksymalną siły i szybkość skracania się mięśni mają
wpływ właściwości morfologiczne mięśni.
Maksymalna siła jest sumą sił generowanych przez poszczególne
włókna mięśniowe, zależy więc ona od ich liczby.
Natomiast siła skurczu pojedynczych włókien zależy od zawartości
w
nich
białek
kurczliwych.
Zwiększenie
zawartości
białek
kurczliwych w komórkach mięśniowych następuje w wyniku
treningu.
Skutek odwrotny, czyli zanik mięśni z jednoczesnym ubytkiem ich
siły wywołuje unieruchomienie, a także proces starzenia się i
niedożywienie organizmu.
Siła maksymalna mięśni kończyn
górnych i dolnych człowieka
przypadająca na jednostkę powierzchni przekroju mięśnia wynosi w
przybliżeniu 40 N/cm2 i nie różni się istotnie u kobiet i mężczyzn.
Natomiast liczba włókien i ich grubość różnią się znacznie zależnie od
cech konstytucyjnych, płci, wieku i stopnia wytrenowania.
Szybkość skracania się mięśni zależy od innych cech morfologicznych
mięśnia niż siła. Największą szybkość osiągają mięśnie długie o dużej
liczbie sarkomerów i równoległym ułożeniu włókien do długiej osi
mięśnia, których przyczepy są umieszczone blisko środka obrotu w
stawie.
Elektromiografia (EMG) zajmuje się pomiarem i analizą czynności
elektrycznej mięśni szkieletowych.
Pobudzenie komórki mięśniowej wywołuje zmianę jej potencjału
elektrycznego
(który
możemy
zarejestrować
techniką
elektromiograficzną), a następstwem tego jest praca mechaniczna
mięśnia – jego kurczenie.
W badaniach EMG mogą być stosowane elektrody wkłuwane
bezpośrednio w mięsień lub elektrody powierzchniowe.
Pomiar elektromiograficzny dostarcza wielu informacji o procesach,
które trudno byłoby uchwycić innymi metodami:
1. Pomiar EMG umożliwia precyzyjną, ilościową ocenę aktywności
mięśni, daje możliwość jej monitorowania w sposób ciągły, a także
pozwala rejestrować zmiany o szybkim przebiegu i niewielkiej
amplitudzie.
2. Niektóre procesy psychiczne (na przykład stany emocjonalne) mogą
nie ujawniać się w obserwowalnym zachowaniu, lub też ujawniać się
w sposób trudno zauważalny, dają się rejestrować za pomocą EMG