Строение, форма и классификация скелетных мышц

Активной частью опорно-двигательного аппарата является скелетная мышца. Ске­летная мышца — это орган, образованный поперечно-полосатой мышечной тка­нью и содержащий соединительную ткань, нервы и сосуды.

Каждая скелетная мышца или группа мышц окружена своеобразным «фут­ляром» из соединительной ткани — фасцией. На поперечном срезе мышцы легко

3 Возрастная анатомия

различаются скопления мышечных волокон (пучки), которые также окружены со­единительной тканью.

Во внешнем строении мышцы различают:

■ сухожильную головку, соответствующую началу мышцы;

■ брюшко мышцы, или тело, образованное мышечными волокнами;

■ сухожильный конец мышцы, или хвост, с помощью которого мышца при­крепляется к другой кости.

Как правило, хвост мышцы является подвижной точкой прикрепления, а нача­ло неподвижной. В процессе движения их функции могут меняться: подвижные точки становятся неподвижными и наоборот. Если мышца имеет одну головку, ее называют простой, если две или больше — сложной (например, двуглавая, трех­главая и четырехглавая мышцы).

Общепринятой классификации мышц нет. Мышцы подразделяются по их по­ложению в теле человека, форме, функции и т. д.

По форме различают длинные, короткие, широкие, ромбовидные, квадрат­ные, трапециевидные и другие мышцы.

По расположению мышечных волокон различают параллельные, косые, по­перечные и круговые (сфинктеры*) мышцы. Если мышечные волокна присоеди­няются сухожилиями только с одной стороны, то мышцы называют одноперисты-ми, если с двух сторон — двуперистыми.

По функциональному назначению мышцы можно разделить на сгибатели и разгибатели, вращатели кнаружи (супинаторы) и вращатели кнутри (пронаторы), приводящие мышцы и отводящие. Выделяют также мышцы-синергисты и мышцы-антагонисты. Сокращение мышц-синергистов вызывает совместные движения, со­кращение мышц-антагонистов — противоположные движения.

По месту расположения мышц, т. е. по их топографо-анатомическому при­знаку, выделяют мышцы спины, груди, живота, головы, шеи, верхних и нижних ко­нечностей. Всего различают 327 парных скелетных мышц и 2 непарных. Все вместе они составляют около 40 % массы тела человека.

Основные свойства мышц

Основными свойствами мышц являются сократимость, возбудимость и лабиль­ность.

Сократимость заключается в способности мышцы укорачивать или раз­вивать мышечное напряжение. Напряжение или сокращение происходит под влиянием нервного импульса, приходящего в мышцу через нервно-мышечный синапс**.

* Сфинктер — мышца в виде кольца, функция которой заключается в перекрытии про­света полого органа

** Синапсы (греч. synapsis — соединение, связь) — специализированные функцио­нальные контакты между возбудимыми клетками, служащие для передачи и преобразо­вания сигналов

Мышечные сокращения могут быть изотоническими и изометрическими.

Изотоническое сокращение при неизменном напряжении мышцы выражает­ся в уменьшении ее длины и увеличении поперечного сечения. Изометрическое мышечное сокращение заключается в усилении напряженности мышцы при не­изменной длине, например, сокращение мышцы конечности, оба конца которой закреплены неподвижно.

В естественных условиях в организме к мышце посылается всегда серия им­пульсов, мышечные сокращения носят смешанный характер, и движения человека сопровождаются как изотоническими, так и, изометрическими сокращениями.

В экспериментальных условиях для мышечного сокращения достаточно одно­го нервного импульса. Такое сокращение мышцы называют одиночным, оно про­текает очень быстро, в пределах нескольких десятков миллисекунд. Одиночные сокращения суммируются в одно более продолжительное сокращение, которое называется тетаническим сокращением, или тетанусом. Именно тетанус обес­печивает длительность и плавность мышечных сокращений.

В ответ на раздражение в мышце развивается процесс возбуждения. Уровень возбудимости мышцы является одним из важнейших функциональных показате­лей, характеризующих функциональное состоящие всего нервно-мышечного аппа­рата. Процесс возбуждения мышцы сопровождается изменением обмена веществ в клетках мышечной ткани и соответственно изменением ее биоэлектрических особенностей.

Лабильность — скорость или длительность протекания процесса возбужде­ния в возбудимой ткани. Этот термин был впервые предложен российским фи­зиологом Н. Е. Введенским. Мышечные волокна обладают значительно меньшей лабильностью в сравнении с нервными волокнами, но большей, чем лабильность' синапсов.

Уровни возбудимости и лабильности мышцы не являются постоянными и ме­няются при действии различных факторов. Например," небольшая физическая на­грузка (утренняя зарядка) повышает возбудимость и лабильность нервно-мышеч­ного аппарата, а значительные физические и умственные нагрузки понижают.

Сила мышц

Сила мышц измеряется тем максимальным напряжением, которое она способна развить в условиях изометрического сокращения. Величина напряжения зависит от количества и толщины мышечных волокон, образующих мышцу.

Количество и толщина мышечных волокон определяются по физиологическо­му поперечнику мышцы, под которым понимается площадь поперечного разреза мышцы (см²), проходящего через все мышечные волокна. Толщина мышцы не всег­да совпадает с ее физиологическим поперечником. Например, при равной толщине мышцы с параллельным и перистым расположением волокон значительно отлича­ются по физиологическому поперечнику. Перистые мышцы имеют больший попе­речник и обладают большей силой сокращения. Характеризует силу мышц также ее анатомическая толщина (анатомический поперечник), представляющая собой площадь поперечного сечения мышцы. Чем толще мышца, тем она сильнее.

Влияние мышечной работы на функциональное состояние физиологических систем организма

Мышечная работа влияет на все стороны жизнедеятельности организма, по­скольку она связана с большими энергетическими затратами организма: уве­личивается интенсивность обмена веществ и энергии, приток кислорода в ор­ганизм, более напряженно функционирует сердечно-сосудистая система и т. д. Например, энергетические затраты организма в покое в среднем составляют 4,18 кДж/кг массы, при легкой работе (учителя, канцелярские служащие и др.) требуется уже более 8,36 кДж/кг массы, работа средней тяжести (маляры, тока­ри, слесари и др.) — 16,74 Дж/кг. Тяжелая физическая работа увеличивает расход энергии до 29,29 Дж/кг. В покое объем воздуха, прошедший легкие за 1 мин, со­ставляет 5-8 л, при физических нагрузках он может увеличиваться до 50-100 л. Мышечная работа увеличивает также нагрузку на сердце. В покое оно при каж­дом сокращении выбрасывает в аорту до 60-80 мл крови, при усиленной работе количество крови возрастает до 200 мл.

Таким образом, мышечная работа оказывает широкое активизирующее вли­яние на все стороны жизнедеятельности организма, что имеет большое физио­логическое значение: поддерживается высокая функциональная активность всех физиологических систем, значительно повышается общая реактивность организ­ма и его иммунные качества, увеличиваются адаптационные резервы.

Физическое утомление

Длительные и интенсивные мышечные нагрузки приводят к временному сниже­нию физической работоспособности организма — утомлению. Процесс утомле­ния затрагивает изначально ЦНС, затем нервно-мышечный синапс и в послед­нюю очередь мышцу. Так, люди, которые недавно лишились руки или ноги, еще долгое время ощущают их наличие. Если им дать задание мысленно работать от­сутствующей конечностью, то они вскоре заявят о своей усталости. Следователь­но, процессы утомления у таких людей развиваются в ЦНС, поскольку никакой мышечной работы не производилось.

Утомление — это нормальный физиологический процесс, выработанный для защиты физиологических систем от систематического переутомления, которое яв­ляется патологическим процессом и ведет к расстройству деятельности нервной и других физиологических систем организма. Рациональный отдых быстро способ­ствует восстановлению работоспособности. После физической работы полезно сме­нить род деятельности, так как полный покой медленнее восстанавливает силы.

Развитие мышечной системы

Мышечная система ребенка в процессе онтогенеза претерпевает значительные структурные и функциональные изменения. Формирование мышечных клеток и образование мышц как структурных единиц мышечной системы происходит ге-терохронно, т. е. сначала образуются те скелетные мышцы, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности организма ребенка на данном возрастном этапе. Процесс «чернового» формирования мышц заканчивается к 7-8 неделе пренатального развития. На этом этапе раздражение кожных рецепторов уже вы-

зывает ответные двигательные реакции плода, что свидетельствует об установле­
нии функциональной связи между тактильной рецепцией и мышечной системой.
В последующие месяцы у плода интенсивно идет функциональное созревание
мышечных клеток, связанное с увеличением количества миофибрилл и их тол­
щины. После рождения созревание мышечной ткани продолжается. В частности,
интенсивный рост волокон наблюдается до 7 лет и в пубертатном периоде. На­
чиная с 14-15 лет, микроструктура мышечной ткани практически не отличается
от микроструктуры взрослого человека. Однако утолщение мышечных волокон
можс продолжаться до 30-35 лет. <

Более крупные мышцы формируются всегда раньше мелких. Например, мыш­цы плеча и предплечья формируются быстрее;мелких мышц кисти. Развитие мышц верхних конечностей, как правило, предшествует развитию мышц нижних конеч­ностей. У годовалого малыша мышцы рук и плечевого пояса развиты лучше, чем мышцы таза и ног. Особенно интенсивно развиваются мышцы рук в 6-7 лет.

Общая масса мышц быстро нарастаетв период полового созревания: у маль­чиков — в 13-14 лет, а у девочек — в 11-4.2. Г

Значительно меняются в процессе Онтогенеза и функциональные свойства мышц. Увеличивается возбудимость и лабильность мышечной ткани. Изменяет­ся мышечный тонус. У новорожденного мышечный тонус повышен, а мышцы, вызывающие сгибание конечностей, преобладают над мышцами-разгибателями, поэтому их движения достаточно скованны. С возрастом увеличивается тонус мышц-разгибателей, формируется их баланс с мышцами-сгибателями.

В 15-17 лет заканчивается формирование опорно-двигательного аппарата. В про­цессе развития опорно-двигательного аппарата изменяются двигательные качества мышц: быстрота (скорость), си;;а, ловкость и выносливость. Их развитие происходит неравномерно. Прежде всего развиваются быстрота и ловкость движений.

Быстрота движений характеризуется числом движений, которое ребенок в со­стоянии произвести за единицу времени. Быстрота определяется тремя показате­лями: скоростью одиночного движения, временем двигательной реакции и часто­той движений. Скорость одиночного движения значительно возрастает у детей с 4-5 лет и к 13-14 годам достигает уровня взрослого. К 13-14 годам уровня взрослого достигает и время двигательной реакции, которая обусловлена скоростью физио­логических процессов в нервно-мышечном аппарате. Максимальная произвольная частота движений увеличивается с 7 до 13 лет, причем у мальчиков в 7-10 лет она выше, чем у девочек, а с 13-14 лет частота движений девочек превышает этот по­казатель у мальчиков. Максимальная частота движений в заданном ритме резко увеличивается в 7-9 лет.

В 13-14 лет завершается развитие ловкости, которая связана со способнос­тью детей и подростков осуществлять точные, координированные и быстрые дви­жения, т. е. дети должны с пространственной и временной точностью выполнять сложные двигательные задачи. Наиболее важен для развития ловкости дошколь­ный и младший школьный периоды.

Таким образом, дети до 6-7 лет не в состоянии совершать тонкие точные дви­жения в предельно короткое время, Постепенно развивается пространственная

точность движений, далее — временная, в последнюю очередь — способность быстро решать двигательные задачи в различных ситуациях. Ловкость совершен­ствуется до 17 лет.

Наибольший прирост силы наблюдается в среднем и старшем школьном воз­расте, интенсивно сила увеличивается с 10-12 до 13-15 лет. У девочек прирост силы происходит с 10-12 лет, а у мальчиков — с 13-14. Тем не менее мальчики по силовому показателю во всех возрастных группах превосходят девочек, особенно четко это различие проявляется в 13-14 лет.

Позже других физических качеств развивается выносливость — способность человека противостоять утомлению и воздействию различных факторов внешней среды при длительном выполнении какого-либо вида деятельности без сниже­ния ее эффективности и при сохранении оптимальной работоспособности. Су­ществуют возрастные, половые и индивидуальные отличия в выносливости. Вы­носливость детей дошкольного возраста находится на низком уровне, особенно к статической работе. Интенсивный прирост выносливости к динамической ра­боте наблюдается в 11-12 лет. Своего максимального уровня она достигает к 25-30 годам.

Развитие двигательной активности и координации движений

Двигательная активность и координация движений у новорожденного ограниче­ны и имеют безусловно-рефлекторную основу. Безусловно-рефлекторную приро­ду имеет плавательный рефлекс, максимальное проявление которого наблюдается к 40 дню постнатального развития. В этом возрасте ребенок способен совершать в воде плавательные движения и держаться на ней до 15 мин. Естественно, что голову ребенка следует поддерживать, так как его мышцы шеи еще очень слабы. В дальнейшем рефлекс плавания и другие безусловные двигательные рефлексы угасают, а им на смену формируются различные двигательные навыки.

Развитие движений ребенка зависит не только от формирования опорно-двигательной и нервной системы, но и от условий воспитания.

Все основные естественные движения, свойственные человеку (ходьба, лазанье, бег, прыжки и т. д.), и их координация формируются у ребенка до 3-5 лет. При этом большую роль для нормального развития движений играют первые недели жизни.

Координационные механизмы в дошкольном возрасте еще несовершенны. Известный советский физиолог Н. А. Бернштейн охарактеризовал моторику до­школьного возраста как «грациозную неуклюжесть». Несмотря на то, что движе­ния дошкольника плохо скоординированы и неловки, дети способны овладевать относительно сложными движениями. В частности, именно в дошкольном воз­расте дети учатся орудийным движениям, т. е. двигательным умениям и навыкам пользоваться различными инструментами (молоточком, ножницами и т. д.). С 6-7 лет дети овладевают письмом и другими движениями, требующими тонкой коор­динации. Формирование координационных механизмов движений заканчивается к подростковому возрасту. Конечно, совершенствование движений и их координа­ция при систематических упражнениях могут продолжаться и в зрелом возрасте, например, у музыкантов, спортсменов, артистов цирка и др.

Таким образом, развитие движений и механизмов их координации наиболее интенсивно идет в первые годы жизни и до подросткового возраста. Их совер­шенствование всегда тесно связано с развитием нервной системы ребенка, по­этому всякая задержка в развитии движений должна насторожить воспитателя. В таких случаях необходимо обратиться за помощью к врачам и проверить функ­циональное состояние нервной системы детей. В подростковом возрасте коорди­нация движений вследствие гормональных изменений в организме ребенка не­сколько нарушается. Однако это временное явление, которое, как правило, после 15 лет исчезает. Общее формирование всех координационных механизмов закан­чивается в подростковом возрасте, а к 18-25 гидам они полностью соответствуют уровню взрослого человека. Возраст 18-30 лет- — это возраст расцвета двигатель­ных способностей человека.