Сила мышц. Виды силы и её измерение. Факторы, определяющие силу мышц

Удельная сила мышц, скелетных и гладких (в расчете на 1 см² площади поперечного сечения), почти одинакова и, в среднем, составляет 4—3 кг/см² или 40—30 Н/см².

Сила есть способность преодолевать внешнее сопротивление или противодействовать ему за счёт мышечного сокращения или напряжения.

В физиологии принято выделять следующие виды силы:

1. Максимальная сила (МС);

2. Максимальная произвольная сила (МПС);

3. Относительная сила (ОС) –это МС делённая на анатомический поперечник (перпендикулярно длиннику мышцы) мышцы (S) или массу тела (P): ОС = МС / S (P) кг/см²;

4. Абсолютная сила (АС) –это МС делённая на физиологический поперечник (сумма поперечных сечений всех её волокон) мышцы S’’:

АС=МС/ S’’

Мышцы (по А.А. Ухтомскому) имеют следующие типы строения:

- мышцы с параллельным ходом волокон (портняжная мышца);

- мышцы с веретенообразным ходом волокон (бицепс);

- мышцы с перистым расположением волокон (жевательная, трапецивыдная, межреберные мышцы).

Так абсолютная сила портняжной мышцы 6,24 кг/см², двуглавой мышцы плеча 8,1 кг/см², жевательной 10 кг/см².

Максимальную силу возможно определить лишь при следующих условиях:

1. одновременная активация всех двигательных единиц, входящих в данную мышцу,

2. режим полного тетануса всех ДЕ,

3. сокращение мышцы при длине покоя (изометрический режим),

4. наличие электростимуляции.

Максимальная произвольная сила – это суммарная величина изометрического напряжения группы мышц при максимальном произвольном усилии испытуемого.

Разница между показателями МС и МПС называется силовой дефицит (СД): СД=МС-МПС.

Силовой дефицит – это интегральный показатель степени координационных способностей нервно-мышечного аппарата.

Силовой дефицит зависит от:

1. эмоционального (психологического) состояния человека (его настрой);

2. числа активных ДЕ (особенно больших);

3. совершенствования управления двигательными единицами центральной нервной системой.

Величина максимального мышечного напряжения зависит от следующих факторов:

А – Периферические (структурные, внутримышечные) факторы:

Количество мышечных волокон в мышце,

Величина двигательных единиц, степень рекрутирования (вовлечения в сокращение) мышечных волокон.

3. длина мышечных волокон(Существует некоторая средняя длина Л₀ (это длина мышцы при покое в условиях целостного организма), при которой мышца развивает максимальное сокращение. Если длина будет меньше Л₀, или, наоборот, больше Л₀ (перерастянута), то сила, развиваемая мышцей в момент ее возбуждения, будет значительно меньше. Оказалось, что максималь­ная сила развивается мышцей в том случае, когда длина саркомера составляет 2,2—2,5 мкм. Зависимость силы мышцы от ее длины очень важна — особенно для сердечной мышцы (закон Франка-Старлинга) в практическом и теоретическом отношениях (она доказывает гипотезу скольжения протофибрилл, объясняющую механизм сокращения);

4. тип строения мышцы (степень наклона мышечных волокон к оси движения – физиологический поперечник мышцы),

5. композиция мышцы(из каких волокон состоит – белых гликолитических или красных оксидативных),

6. функциональные (энергетические – содержание химических потенциалов АТФ, КрФ, гликоген, миоглобин и сократительных белков).

Б – Центральные факторы:

Факторы внутримышечной координации (частота и характер нервных импульсов в ДЕ.

В 1885 г. Н.Е. Введенский ввел понятие оптимума и пессимума частоты и силы раздражения, т.е. зависимости амплитуды ответной реакции мышцы от частоты и силы раздражения. Например, импульсы с частотой 30 Гц (30 имп/с) вызывают тетанус высотой 10 мм миографической записи, 50 Гц – 15 мм, 200 Гц – 3 мм. В этом примере 50 Гц - оптимальная частота (оптимум), 200 Гц – пессимальная частота (пессимум). Таким образом, меняя частоту посылки импульсов к мышечным волокнам, альфа-мотонейрон может регулировать величину сократительного ответа своего мышечного аппарата.

К факторам внутримышечной координации также относится регуляция числа активных, возбуждаемых в данный момент времени ДЕ (Хенеманн). Так, если мышца представлена 10 ДЕ, а в данный момент активна 1ДБ, то мышца способна развить силу, равную 1/10 от ее максимальной силы. Если 5 ДЕ активны, то соответственно, мышца развивает 50% от мак­симума и т. д., а 100% силы она разовьет в том случае, если все 10 ДЕ одновременно будут возбуждены.

2. Режим сократительной деятельности (от одиночного до полного тетануса).

Синхронизация работы ДЕ.

Так, если все 10 ДЕ начнут одновременно возбуждаться, то сила будет, например, 4 кгс/см², а если они возбуждаются асинхронно, то максимальная сила составит 3 кгс/см².

4. Факторы межмышечной координации(мобилизация агонистов, торможение антагонистов, адаптационно-трофические влияния симпатической нервной системы (феномен Орбели-Генецинского).

5. Гормональные влияния (гормоны с анаболическим эффектом: половые, гормон роста и др.)