анатомия, строение, функции – Российский учебник
- Интернет-магазин
- Где купить
- Аудио
- Новости
- LECTA
- Программа лояльности
- Главная
- Биология
- Статьи
- Мышцы человека
2.5. Строение и функции мышечной системы человека
2.5.1. Строение и основные свойства мышечной ткани
Мышцы тела человека образованы в основном мышечной тканью, состоящей из мышечных клеток. Различают гладкую и поперечнополосатую мышечную ткань. Гладкая мышечная ткань образует гладкую мускулатуру, которая входит в состав некоторых внутренних органов, а поперечнополосатая образует скелетные мышцы. Общим свойством мышечной ткани является ее возбудимость, проводимость и сократимость (способность сокращаться).
Поперечнополосатая мышечная ткань отличается от гладкой более высокой возбудимостью, проводимостью и сократимостью. Клетки поперечнополосатой мускулатуры имеют очень малый диаметр и большую длину (до 10–12 см). В связи с этим их называют волокнами.
В состав мышечных волокон входит большое количество еще более тонких волоконец – миофибрилл, которые, в свою очередь, состоят из тончайших нитей – протофибрилл. Протофибриллы – это сократительный аппарат мышечной клетки, они представляют собой специальные сократительные белки миозин и актин. Механизм мышечных сокращений представляет собой сложный процесс физических и химических превращений, протекающий в мышечном волокне при обязательном участии сократительного аппарата. Запуск этого механизма осуществляется нервным импульсом, а энергия для процесса сокращения поставляется аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ). В этой связи особенностью строения мышечных волокон является также большое количество митохондрий, обеспечивающих мышечное волокно необходимой энергией. Расслабление мышечного волокна, по предположению многих ученых, осуществляется пассивно, благодаря эластичности мембраны и внутримышечной соединительной ткани.
2.5.2. Строение, форма и классификация скелетных мышц
Анатомической единицей самой активной части мышечной системы человека скелетной, или поперечно-полосатой, мускулатуры является скелетная мышца. Скелетная мышца – это орган, образованный поперечно-полосатой мышечной тканью и содержащий, кроме того, соединительную ткань, нервы и сосуды.
Каждая мышца или группа мышц окружена своеобразным «футляром» из соединительной ткани – фасцией. На поперечном срезе мышцы легко различаются скопления мышечных волокон (пучки), также окруженные соединительной тканью.
Во внешнем строении мышцы различают сухожильную головку, соответствующую началу мышцы, брюшко мышцы, или тело, образованное мышечными волокнами, и сухожильный конец мышцы, или хвост, с помощью которого мышца прикрепляется к другой кости. Обычно хвост мышцы является подвижной точкой прикрепления, а начало неподвижной. В процессе движение их функции могут меняться: подвижные точки становятся неподвижными и наоборот.
Помимо указанных выше основных компонентов скелетной мышцы существуют различные вспомогательные образования, способствующие оптимальному осуществлению движений.
Форма мышц очень разнообразна и в значительной степени зависит от функционального назначения мышцы. Различают длинные, короткие, широкие, ромбовидные, квадратные, трапециевидные и другие мышцы. Если мышца имеет одну головку, ее называют простой, если две или больше – сложной (например, двуглавая, трехглавая и четырехглавая мышца).
Мышцы могут иметь две или несколько срединных частей, например, прямая мышца живота; несколько концевых частей, например, сгибатель пальцев кисти имеет четыре сухожильных хвоста.
Функционально 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. Первые образуют группу мышц, содружественно выполняющих какое-либо движение, сокращение вторых вызывает 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 анатомы различают 327 парных скелетных мышц и 2 непарных. Все вместе они в среднем составляют около 40% массы тела человека (рис. 2.6, 2.7).
Мышечная система человека — презентация онлайн
1. Мышечная система человека
Мышцы – активная частьдвигательного аппарата (более
640 мышц в теле человека).
Благодаря им, возможны:
все многообразие движений
между звеньями скелета
(туловищем, головой,
конечностями),
перемещение тела человека
в пространстве
(ходьба, бег, прыжки,
вращения и т. п.),
фиксация частей тела в
определенных положениях,
в частности сохранение
вертикального положения тела.
По форме мышцы делятся на
длинные,
короткие,
широкие.
В длинных мышцах продольный размер превалирует над поперечным. Они
всегда сокращаются целиком, имеют незначительную площадь прикрепления к
костям, расположены в основном на конечностях и обеспечивают значительную
амплитуду их движений.
У коротких мышц продольный размер лишь немного больше поперечного. Они
встречаются на тех участках тела, где размах движений невелик (например, между
отдельными позвонками, между затылочной костью, атлантом и осевым
позвонком).
Широкие мышцы находятся преимущественно в области туловища и поясов
конечностей. Эти мышцы имеют пучки мышечных волокон, идущих в разных
направлениях, сокращаются как целиком, так и своими отдельными частями; у них
значительная площадь прикрепления к костям. В отличие от других мышц они
обладают не только двигательной функцией, но также опорной и защитной. Так,
мышцы живота помимо участия в движениях туловища, актах дыхания,
натуживания укрепляют стенку живота, способствуя удержанию внутренних
органов.
По направлению волокон выделяют
мышцы с параллельными волокнами, идущими вдоль брюшка
мышцы (длинные, веретенообразные и лентовидные мышцы),
с поперечными волокнами
с косыми волокнами. Если косые волокна присоединяются к
сухожилию под углом к длине брюшка с одной стороны, то такие
мышцы называются одноперистыми, если же с двух сторон –
двуперистыми. Одноперистые и двуперистые мышцы имеют короткие многочисленные волокна и при своем сокращении могут развивать значительную силу
Мышцы, имеющие круговые волокна, располагаются вокруг отверстий и при своем сокращении суживают их (например, круговая
мышца глаза, круговая мышца рта). Эти мышцы называются
сжимателями или сфинктерами. Иногда мышцы имеют
веерообразный ход волокон. Чаще это широкие мышцы,
располагающиеся в области шаровидных суставов и обеспечивающие
разнообразие движений.
Мышцы включаются в функциональные группы по
направлению движения в суставе, по направлению движения
части тела, по изменению объема полости и по изменению
размера отверстия.
При движениях конечностей и их звеньев выделяют
функциональные группы мышц
сгибающие, разгибающие,
отводящие, приводящие,
пронирующие , супинирующие.
При движении туловища различают функциональные группы
мышц –
сгибающие и разгибающие,
наклоняющие вправо или влево,
скручивающие вправо или влево.
По отношению к движению отдельных частей тела
выделяют функциональные группы мышц,
•поднимающие и опускающие,
•осуществляющие движение вперед и назад;
по изменению объема полости –
oувеличивающие, например, внутригрудное или
внутрибрюшное давление
oуменьшающие его;
по изменению размера отверстия –
Суживающие
расширяющие его.
Синергизм и антагонизм в действиях мышц.
Мышцы, совместно действующие в одной функциональной
группе, называются синергистами. Синергизм проявляется не
только при движениях, но и при фиксации частей тела и их
отпускании.
Мышцы противоположных по действию функциональных
групп мышц называются антагонистами. Так, мышцысгибатели будут антагонистами мышц-разгибателей,
пронаторы – антагонистами супинаторов и т. п. Однако
истинного антагонизма между ними нет. Он проявляется лишь
в отношении определенного движения или определенной оси
вращения.
o Брюшко мышцы содержит различной толщины пучки мышечных
волокон. Каждое мышечное волокно, кнаружи от сарколеммы,
окутано соединительнотканной оболочкой – эндомизием,
содержащей сосуды и нервы.
o Группы мышечных волокон, объединяясь между собой, образуют
мышечные пучки, окруженные уже более толстой
соединительнотканной оболочкой, называемой перимизием.
o Снаружи брюшко мышцы одето еще более плотным и прочным
покровом, который называется фасцией.
Все соединительнотканные образования мышцы с мышечного
брюшка переходят на сухожильные концы. Они состоят из плотной
волокнистой соединительной ткани, коллагеновые волокна
которой лежат между мышечными волокнами, плотно соединяясь
с их сарколеммой.
Сухожилие в организме человека формируется под влиянием
величины мышечной силы и направления ее действия. Чем
больше эта сила, тем сильнее разрастается сухожилие. Таким
образом, у каждой мышцы характерное для нее (как по
величине, так и по форме) сухожилие.
В состав мышцы как органа входят:
поперечно-полосатая скелетная мышечная
ткань, составляющая ее основу,
рыхлая соединительная ткань,
плотная соединительная ткань,
сосуды, нервы.
Основные свойства мышечной ткани –
возбудимость,
сократимость,
Эластичность
Сократимость мышц регулируется нервной
системой.
Мышцы головы делятся на мимические и жевательные.
МИМИЧЕСКИЕ МЫШЦЫ. Эта группа мышц отличается от других
отсутствием фасций. Сокращаясь, они вызывают сдвиг кожи, образование
складок, морщин и определяют мимику лица.
Жевательные представлены четырьмя парами сильных мышц, две из
которых — поверхностными мышцами (жевательная и височная) и две —
глубокими (латеральная и медиальная крыловидные мышцы). Все
жевательные мышцы начинаются на костях черепа и прикрепляются к
разным участкам нижней челюсти.
Все фасции шеи объединяются в общую фасцию, которая делится на три
пластинки:
поверхностную,
предтрахеальную и предпозвоночную. Первая
Мышцы и фасции
головы и шеи
формирует
влагалище
для
грудино-ключично-сосцевидных
и
трапециевидной мышц, вторая образует влагалища для надподъязычных и
других мышц, третья покрывает пред-позвоночные и лестничные мышцы.
Между пластинками фасции и органами шеи образуются надгрудинные,
пред-висцеральные и позадивисцеральные пространства, заполненные
рыхлой клетчаткой.
Мышцы верхних конечностей
Мышцы верхних конечностей делят на два типа мышц: мышцы плечевого
пояса и мышцы свободной части верхней конечности.
Мышцы свободной части верхних конечностей подразделяют на мышцы
предплечья, мышцы плеча и мышцы кисти.
Мышцы плеча делят на две группы: переднюю и заднюю. Передняя группа
осуществляет сгибание, задняя разгибание предплечья и плеча.
Мышцы предплечья на переднюю и заднюю группы. Каждая группа
соответственно делится на мышцы поверхностного слоя и глубокого слоя.
Мышцы кисти
Как правило кистевые мышцы находятся на поверхности ладони кисти. Такие
мышцы разделяют на несколько групп: латеральную(большой палец) группу,
медиальную группу (мизинец) и среднюю группу. На тыльной же кистевой
поверхности обнаруживают себя тыльные межкостные мышцы.
Фасции делят на несколько групп: фасции плечевого пояса, фасции плеча,
фасции предплечья и фасции кисти.
Подмышечная ямка, представляет собой углубление, располагается в
подмышечной области, между латеральной поверхностью стенки грудной
клетки и медиальной поверхностью плеча.
Мышцы грудной клетки
Мышцы грудной клетки разделяют на два слоя: поверхностный слой,
прикрывающий грудную клетку снаружи, и глубокий слой, представляющий собой
собственно мышцы грудной клетки.
Поверхностный слой мышц грудной клетки
Мышцы поверхностного слоя крепятся к плечевой кости и костям пояса верхней
конечности.
В состав глубокого слоя входят наружные межреберные мышцы, внутренние
межреберные мышцы, подреберные мышцы, поперечная мышца груди, мышцы,
поднимающие ребра.
Наружные межреберные мышцы нужны для поднимания ребер, таким образом
они участвуют в дыхательных движениях груди (вдох).
Внутренние межреберные мышцы принимают непосредственное участие в
дыхательных движениях грудной клетки, опуская ребра (выдох).
Подреберные мышцы необходимы для проведения акта выдоха. Начало мышц
расположено аналогично началу внутренних межреберных мышц, за
исключением того, что крепление ведется не к смежным ребрам, вместо этого –
перекидывание через одно ребро.
Грудная фасция состоит из двух листков: поверхностного и
глубокого. Внутригрудная фасция служит настилом во внутренней поверхности
стенок грудной клетки.
Диафрагма представляет
плоскую тонкую мышцу,
куполообразно изогнутую,
покрытую сверху и снизу
фасциями и серозными
оболочками. Мышечные ее
волокна, начавшись по всей
окружности нижней апертуры
грудной клетки, переходят в
сухожильное растяжение,
занимающее середину
диафрагмы.
По месту отхождения волокон
в мышечном отделе
грудобрюшной преграды
различают поясничную,
реберную и грудинную части.
1 — аорта; 9 — грудинная часть диафрагмы; 10 — реберная часть диафрагмы; 11 —
поясничная часть диафрагмы; 12 — нижняя полая вена; 14 — пищевод
К мышцам живота относятся наружная косая, внутренняя косая, поперечная и прямая
мышца живота и квадратная мышца поясницы. Они располагаются между костями
грудной клетки и таза и участвуют в образовании стенок брюшной полости. Наружная и
внутренняя косые и поперечная мышцы живота являются широкими плоскими
мышцами с соответствующими сухожилиями – апоневрозами
(широкая сухожильная пластинка, сформированная из плотных коллагеновых и
эластических волокон). Наиболее значимы апоневрозы передней брюшной стенки,
заднепоясничной области и ладонные апоневрозы. .
Фасции живота. Наружная косая мышца живота покрыта тонкой фасцией. Стенки
брюшной полости изнутри выстланы фасцией, которая называется внутрибрюшной
(или поперечной), и серозной оболочкой — брюшиной.
В стенках живота имеются участки, через которые иногда проникают из брюшной
полости под кожу внутренние органы (например, петли кишок), т. е. образуются грыжи. К
таким местам относится паховый канал, белая линия живота, пупок и др.
Белая линия живота — перекрест сухожильных волокон апоневрозов наружной косой,
внутренней косой и поперечной мышцы живота правой и левой стороны по срединной
линии передней брюшной стенки. Белая линия живота тянется от мечевидного отростка
грудины до лонного сращения.
Пупок располагается приблизительно на середине белой линии живота. Он представляет
собой рубец, образовавшийся при зарастании пупочного кольца у ребенка после
рождения. Через пупочное кольцо у плода проходит пупочный канатик.
В зависимости от местонахождения и выполняемых функций мышцы нижней
конечности делятся на мышцы тазового пояса и свободной части нижней
конечности — бедра, голени и стопы.
Мышцы таза. Они делятся на две группы — внутреннюю и наружную. Берут
начало от костей таза, позвоночника, охватывают тазобедренный сустав и
прикрепляются к верхней части бедра.
МЫШЦЫ СВОБОДНОЙ ЧАСТИ НИЖНЕЙ КОНЕЧНОСТИ. Мышцы бедра
охватывают бедренную кость и образуют три группы: переднюю (сгибатели
бедра), медиальную (приводящие бедро) и заднюю (разгибатели бедра).
МЫШЦЫ ГОЛЕНИ. Они образуют переднюю, латеральную и заднюю группу.
МЫШЦЫ СТОПЫ. На стопе выделяют тыльную и подошвенные мышцы.
ФАСЦИИ НИЖНЕЙ КОНЕЧНОСТИ. Поскольку ряд мышц нижних конечностей
Мышцы и фасции нижней конечности
начинается
от позвоночника и костей таза, фасции, которые их покрывают,
тесно связаны с фасциями, выстилающими стенки брюшной полости и
таза. Внизу фасция бедра переходит в фасцию голени, которая покрывает мышцы,
отдает межмышечные перегородки, которые разделяют переднюю, заднюю и
латеральные группы мышц голени. Фасция стопы является продолжением фасции
голени, делится на тыльную и подошвенную части.
В организме каждая скелетная мышца всегда находится в
состоянии определенного напряжения, готовности к
действию. Минимальное непроизвольное рефлекторное
напряжение мышцы называется тонусом мышцы.
Тело человека имеет свои живые рычаги, в которых
твердым телом оказывается кость, точкой опоры кости
служит контактная суставная поверхность со своей осью
вращения, на кость действуют силы сопротивления
(например, сила тяжести части тела, вес спортивного
снаряда, сила действия партнера и т. п.) и сила тяги
мышц.
Функции мышц
С помощью мышц осуществляются :
механизмы дыхания,
жевания,
глотания,
речи,
мышцы влияют на положение и функцию внутренних
органов,
способствуют току крови и лимфы,
участвуют в обмене веществ, в частности теплообмене.
Кроме того, мышцы – один из важнейших анализаторов,
воспринимающих положение тела человека в пространстве и
взаиморасположение его частей.
В теле человека насчитывается около 640 мышц.
Чем дальше от места опоры будут
прикрепляться мышцы, тем
выгоднее, ибо благодаря
увеличению плеча рычага лучше
может быть использована их сила
Вспомогательный аппарат мышц.
фасции,
фиброзные
костно-фиброзные каналы,
удерживатели,
синовиальные сумки и влагалища,
сесамовидные кости.
Синовиальные сумки, тонкостенные соединительнотканные
мешочки, заполненные жидкостью, похожей на синовию, и
расположенные под мышцами, между мышцами и
сухожилиями или костью, уменьшают трение. Синовиальные
влагалища развиваются в тех местах, где сухожилия прилегают
к кости (т. е. в костно-фиброзных каналах). Это замкнутые
образования, в виде муфты или цилиндра охватывающие
сухожилие.
Сесамовидные кости развиваются в толще
сухожилий, ближе к месту их прикрепления. Они
изменяют угол подхода мышцы к кости и увеличивают
плечо силы мышцы.
Самой крупной сесамовидной костью является
надколенник.
Вспомогательные аппараты мышц образуют
дополнительную опору для мышц – мягкий скелет,
обусловливают направление тяги мышц, способствуют
их изолированному сокращению, не дают смещаться
при сокращении, увеличивают их силу и способствуют
кровообращению и лимфотоку.
В теле человека 640 мышц (в зависимости от метода
подсчёта дифференцированных групп мышц их
общее число определяют от 639 до 850).
Самые маленькие прикреплены к мельчайшим
косточкам, расположенным в ухе (наковальня,
молоточек, стремечко).
Самые крупные — большие ягодичные мышцы,
они приводят в движение ноги.
Самые сильные мышцы — икроножные и
жевательные, язык.
Мышцы и скелет определяют форму человеческого
тела. Активный образ жизни, сбалансированное
питание и занятие спортом способствуют развитию
мышц и уменьшению объёма жировой ткани.
Первая группа мышц — скелетные, или поперечнополосатые мышцы.
Скелетных мышц у каждого из нас более 600.
Мышцы этого типа способны произвольно, по желанию человека,
сокращаться и вместе со скелетом образуют опорно-двигательную систему.
Общая масса этих мышц составляет около 40 % веса тела, а у людей,
активно развивающих свои мышцы, может быть ещё больше.
Второй тип мышц, который входит в состав клеток
внутренних органов, кровеносных сосудов и кожи, —
гладкая мышечная ткань, состоящая из характерных
мышечных клеток (миоцитов). Короткие
веретеновидные клетки гладких мышц образуют
пластины. Сокращаются они медленно и ритмично,
подчиняясь сигналам вегетативной нервной системы.
Медленные и длительные их сокращения происходят
непроизвольно, то есть независимо от желания
человека.
Гладкие мышцы, или мышцы непроизвольных
движений, находятся главным образом в стенках полых
внутренних органов, например пищевода или мочевого
пузыря. Они играют важную роль в процессах, не
зависящих от нашего сознания, например в
перемещении пищи по пищеварительному тракту.
Б — артериолы (гистологический препарат), Б — артериолы
(гистологический препарат), В — коронарная артерия в
поперечном разрезе
Отдельную (третью) группу мышц составляет
сердечная поперечнополосатая (исчерченная)
мышечная ткань (миокард). Она состоит из
кардиомиоцитов. Сокращения сердечной
мышцы не подконтрольны сознанию человека,
она иннервируется вегетативной нервной
системой.
Миокард, myocardium, или мышечная ткань
сердца, хотя имеет поперечную исчерченность,
но отличается от скелетных мышц тем, что
состоит не из отдельных многоядерных волокон,
а представляет собой сеть одноядерных клеток кардиомиоцитов.
В мускулатуре сердца
различают два отдела:
мышечные слои предсердия
и мышечные слои
желудочков.
В предсердиях различают
поверхностный и глубокий
мышечные слои:
поверхностный состоит из
циркулярно или поперечно
расположенных волокон,
глубокий — из продольных,
которые своими концами
начинаются от фиброзных
колец и петлеобразно
охватывают предсердие.
Мускулатура желудочков очень сложная. В ней можно различить три слоя:
тонкий поверхностный слой слагается из продольных волокон, волокна идут косо вниз,
на верхушке сердца они образуют завиток, загибаясь здесь петлеобразно в глубину
и составляя внутренний продольный слой. Волокна среднего слоя, расположенные
между продольными наружным и внутренним, идут более или менее циркулярно,
причем в отличие от поверхностного слоя не переходят с одного желудочка на другой,
а являются самостоятельными для каждого желудочка.
Мембрана миокардиальных клеток называется сарколеммой. Особый участок
мембраны представлен вставочным диском — это отличительная
характеристика ткани сердечной мышцы. Вставочные диски через обычный
микроскоп видны как темно окрашенные поперечные линии, которые через
неравномерные промежутки пересекают цепочки сердечных клеток. Диски
представляют сложные мостики, соединяющие соседние волокна сердца,
образуя структурную и электрическую непрерывную связь между клетками
миокарда.
Другой функциональной особенностью мембраны клеток является система
поперечных канальцев (или Т-канальцы). Это сложная система, которая
характеризуется глубокими, пальцевидными впячиваниями сарколеммы.
Подобно вставочным дискам, мембраны поперечных канальцев образуют
пути быстрой передачи импульсов электрического возбуждения, которые
инициируют сокращение. Система Т-канальцев увеличивает область
поверхности сарколеммы для контакта с внеклеточной средой, обеспечивая
быстрый и синхронный трансмембранный транспорт ионов в процессе
возбуждения и сокращения.
Для обслуживания огромных метаболических потребностей сердца и обеспечения
высокоэнергетическими фосфатами, миокардиальные клетки снабжены изобилием
митохондрий. Эти органеллы расположены между отдельными миофибриллами и
занимают приблизительно 35% объема клетки .
Сердце обычного взрослого человека бьется 72 раза в минуту; 100 тысяч раз в сутки;
36 миллионов раз в год, и 2,5 миллиарда раз в течение всей жизни.
Каждый день, в самом сердце тратится столько полезной энергии на перекачивание
крови, что её вполне бы хватило, чтобы проехать на грузовике 32 километра. А за всю
жизнь – это эквивалентно полёту на Луну и обратно.
Мышечная система. Строение и функции мышц
Мышечная система. Строение и функции мышц
О мышцах человека
Сколько всего мышц?
Мышцы человека
- Мышцы связывают все части скелета;
- Приводят их в движение;
- В мышцах происходит превращение химической энергии в механическую и тепловую
Функциональное деление мышц
Произвольные мышцы
Непроизвольные мышцы
Скелетные мышцы
Стенки внутренних органов и кровеносных сосудов
Мышцы внутренних органов
Мышцы сердца
Скелетные мышцы
Мышцы внутренних органов
Мышцы, образующие стенки кровеносных сосудов и внутренних органов
Мышцы сердца
Поперечно-полосатая мышечная ткань
Строение скелетных мышц
- Основу мышцы составляют пучки волокон , образованные поперечно-полосатой мышечной тканью;
- Внутри волокна расположены сократительные нити – миофибриллы;
- Каждый пучок покрыт пленкой из соединительной ткани;
- А вся мышца оболочкой — фасцией;
- В мышце находятся кровеносные и лимфатические сосуды, нервы;
- К костям мышцы крепятся с помощью сухожилий .
Гладкая мышечной ткани
Органы, образованные гладкой мышечной тканью
Сердечная мышца
- Состоит из коротких переплетенных волокон, способных поддерживать ритмичные движения
Мышцы сгибатели и разгибатели
- Скелетные мышцы прикрепляются к двум костям.
- При сокращении мышцы укорачиваются, становятся толще, кости сближаются.
- Затем мышца расслабляется и принимает прежние размеры
(См. Электронное приложение)
Мышечная координация
РАБОТА МЫШЦ
Статическая
работа мышц
(в удерживании частей тела в определенном положении, сохранении позы, удержание груза)
Динамическая работа мышц
(перемещение тела, груза в пространстве )
Утомление при мышечной работе
Утомление – временное снижение
работоспособности организма.
Вызвано торможением нервных центров.
Иван Михайлович Сеченов (1829 – 1905).
Работоспособность мышц зависит и от величины нагрузки: чем больше нагрузка, тем скорее развивается утомление.
Биологическое исследование
- Выполните задание «Мои биологические исследования» с. 53 учебника
Динамические нагрузки умеренной интенсивности на открытом воздухе (прогулка, ходьба, бег, плавание) улучшают приток питательных веществ и кислорода к мышцам, оказывают оздоровительное влияние на весь организм
Гиподинамия – снижение физических нагрузок
- И.М.Сеченов доказал, что восстановление работоспособности утомленных мышц правой руки происходит быстрее, если в период отдыха производить работу левой рукой.
- Такой отдых был назван активным.
Регуляция деятельности мышц
Сокращение мышц происходит рефлекторно.
Непроизвольные рефлексы
Произвольные рефлексы
Рецепторы кожи, мышц — ч.н.- ЦНС- д.н. — мышца
Регулируются головным мозгом
Мышца сокращается
Высшие двигательные центры находятся в коре больших полушарий
Тетрадь -тренажер
- С.28 –задания 4,5
Домашнее задание
- Параграф 19;
- Вопросы с.53
Нервно-мышечный аппарат — Департамент физической культуры и спорта
В. Н. Селуянов, В. А. Рыбаков, М. П. Шестаков
Глава 1. Модели систем организма
1.1.2. Нервно-мышечный аппарат
Человек выполняет физические упражнения и тратит энергию с помощью нервно мышечного аппарата.
Нервно-мышечный аппарат — это совокупность двигательных единиц. Каждая ДЕ включает мотонейрон, аксон и совокупность мышечных волокон. Количество ДЕ остается неизменным у человека (Физиология человека, 1998). Количество МВ в мышце возможно и поддается изменению в ходе тренировки, однако, не более чем на 5 % (Хоппелер, 1987). Поэтому этот фактор роста функциональных возможностей мышцы не имеет практического значения. Внутри МВ происходит гиперплазия (рост количества элементов) многих органелл: миофибрилл, митохондрий, саркоплазматического ретикулума (СПР), глобул гликогена, миоглобина, рибосом, ДНК и др. Изменяется также количество капилляров, обслуживающих МВ (Физиология мышечной деятельности, 1982).
Миофибрилла является специализированной органеллой мышечного волокна (клетки). Она у всех животных имеет примерно равное поперечное сечение. Состоит из последовательно соединенных саркомеров, каждый из которых включает нити актина и миозина. Между нитями актина и миозина могут образовываться мостики и при затрате энергии, заключенной в АТФ, может происходить поворот мостиков, т. е. сокращение миофибриллы, сокращение мышечного волокна, сокращение мышцы. Мостики образуются в присутствии в саркоплазме ионов кальция и молекул АТФ, в расслабленном мышечном волокне концентрация ионов кальция очень низкая. Увеличение количества миофибрилл в мышечном волокне приводит к увеличению его силы, скорости сокращения и размера. Вместе с ростом миофибрилл происходит разрастание и других обслуживающих миофибриллы органелл, например, саркоплазматического ретикулума.
Саркоплазматический ретикулум — это сеть внутренних мембран, которая образует пузырьки, канальцы, цистерны. В МВ СПР образует цистерны, в этих цистернах скапли-ваются ионы кальция (Са). Предполагается, что к мембранам СПР прикреплены ферменты гликолиза, поэтому при прекращении доступа кислорода происходит значительное разбухание каналов. Это явление связано с накоплением ионов водорода (Н), которые вызывают частичное разрушение (денатурацию) белковых структур, присоединение воды к радикалам белковых молекул (Меерсон Ф. З., 1965, 1975, 1981, 1988; Панин Л. Е., 1983; Hoppeler H., 1985, 1986). Для механизма мышечного сокращения принципиальное значение имеет скорость откачивания Са из саркоплазмы, поскольку это обеспечивает процесс расслабления мышцы. В мембраны СПР встроены натрий калиевые и кальциевые насосы, поэтому можно предположить, что увеличение поверхности мембран СПР по отношению к массе миофибрилл должно вести к росту скорости расслабления МВ. Следовательно, увеличение максимального темпа или скорости расслабления мышцы (интервала времени от конца электрической активации мышцы до падения механического напряжения в ней до нуля) должно говорить об относительном приросте мембран СПР.
Поддержание максимального темпа обеспечивается запасами в МВ АТФ, КрФ, массой миофибриллярных митохондрий, массой саркоплазматических митохондрий, массой гликолитических ферментов и буферной емкостью содержимого мышечного волокна и крови. Все эти факторы влияют на процесс энергообеспечения мышечного сокращения, однако, способность поддерживать максимальный темп должна зависеть преимущественно от митохондрий СПР. Увеличивая количество окислительных МВ или, другими словами, аэробных возможностей мышцы, продолжительность упражнения с максимальной мощностью растет. Обусловлено это тем, что поддержание концентрации КрФ в ходе гликолиза ведет к закислению МВ, торможению процессов расхода АТФ из за конкурирования ионов Н с ионами Са на активных центрах головок миозина (Hermansen, 1981). Поэтому процесс поддержания концентрации КрФ при преобладании в мышце аэробных процессов идет по мере выполнения упражнения все более эффективнее. Важно также то, что митохондрии активно поглощают ионы водорода (Hermansen, 1981; Holloshzy, 1971. 1975; Hoppeler, 1986), поэтому при выполнении кратковременных предельных упражнений (10-30 с) их роль больше сводится к буферированию закисления клетки.
Митохондрии располагаются везде, где требуется в большом количестве энергия АТФ. В мышечных волокнах энергия требуется для сокращения миофибрилл, поэтому вокруг них образуются миофибриллярные митохондрии (Лениджер, 1966; Лузиков, 1980).
Система мышц человека Анатомия, строение и функции
[Начало сверху] …Типы мышечных тканей
Есть три вида мышечной ткани: висцеральные, мышцы сердца и скелета.
Висцеральные — находятся внутри органов, таких как желудок, кишечник и кровеносные сосуды. Самые слабые из всех мышц внутренних органов, служат для перемещения веществ. Висцеральные мышцы не могут непосредственно контролироваться сознанием. Термин «гладкая» используется для висцеральной мышцы, так как она имеет гладкую структуру, однородный вид (если смотреть под микроскопом). Её внешний вид резко контрастирует с сердечной и скелетными мышцами.
Сердечная мышца расположена только в сердце, она отвечает за перекачивание крови по всему телу. Сердечная мышца не контролируется сознательно. В то время как гормоны и сигналы мозга могут регулировать скорость сжатия сердечной мышцы, стимулируя сокращение. Естественный стимулятор биения сердца — сердечная мышечная ткань, которая заставляет другие клетки сокращаться.
Клетки сердечной мышечной ткани являются поперечно — полосатыми, то есть, они представляют из себя светлые и темные полосы, если смотреть под световым микроскопом. Расположение белковых волокон внутри клеток вызывает эти светлые и темные полосы. Мышечная клетка очень сильна, в отличие от висцеральной.
Клетки сердечной мышцы являются разветвленными или X Y формы, клетки плотно соединены между собой специальными переходами, называемыми интеркалированными дисками. Интеркалированные диски состоят из пальцевидной проекции двух соседних ячеек, которые сцепляются и обеспечивают прочную связь между клетками. Разветвленная структура и интеркалированные диски позволяют мышечным клеткам противостоять высокому давлению крови и напряжению при перекачке крови в течение всей жизни. Эти функции также способствуют быстрому распространению электрохимических сигналов от клетки к клетке так, что сердце может биться как единое целое.
Скелетные мышцы являются единственной мышечной тканью в организме человека, которая управляется сознательно. Каждое физическое действие, которое человек сознательно выполняет (например: разговор, ходьба или письмо) требует движения скелетных мышц. Скелетные могут сжиматься, чтобы перемещать части тела ближе к кости, к которой мышца прикрепляется. Большинство скелетных мышц прикреплены к двум костям через суставы, так что они служат для перемещения частей этих костей ближе друг к другу.
Каркасные (скелетные) мышечные клетки образуются, когда множество мелких клеток — предшественников скомковываются вместе, чтобы сформировать длинные, прямые, многоядерные волокна. Исчерчены каркасные мышцы так же, как и сердечная, поэтому они очень сильны. Скелетная мышца получает свое название от того, что она всегда подключаются к скелету, по крайней мере, в одном месте.
Анатомия скелетных мышц
Большинство скелетных прикреплены к двум костям через сухожилия. Сухожилия — жесткие полосы плотной регулярной соединительной ткани; сильные коллагеновые волокна прочно прикрепляют мышцы к костям. Сухожилия находятся в крайнем напряжении, когда они тянутся, так что они очень сильно вплетены в покрытия мышц и костей.
Мышцы двигаются за счет сокращения их длины, натягивания сухожилий и перемещения костей ближе друг к другу. Одна из костей втягивается по направлению к другой кости, которая остается неподвижной. Место на движущейся кости, которая соединяется с мышцей через сухожилия называется вставкой. Мышцы живота находятся между сухожилиями, что позволяет делать фактическое сокращение.
Названия скелетных мышц
Их названия происходят на основе множества различных факторов, в том числе местонахождения, происхождения и вставки, количества, формы, размера, направления и функции.
Местоположение
Много мышц получают имена от анатомической области. Брюшная и прямая, поперечная брюшная, например, находятся в брюшной полости. Другие, как и передняя большеберцовая, названы из-за части кости (передняя часть голени), к которой они присоединены. Другие мышцы используют симбиоз двух видов названий, как плечелучевая, которая названа в честь области нахождения.
Происхождение
Некоторые мышцы названы на основе их подключения к стационарной и движущейся кости. Эти мышцы становится очень легко определить, когда вы знаете имена костей, к которым они присоединены.
Некоторые подключаются к более чем 1 кости или более чем в одном месте и имеют более чем один источник. Мышца сразу с двумя происхождения называется бицепсом, а с тремя происхождения — трицепсной. И, наконец, мышца с четырьмя происхождениями называется четырехглавой.
Форма, размер и направление
Также важно классифицировать мышцы по форме. Например, дельтовидные имеют дельта — или треугольную форму. Зубчатые имеют зубчатую или пилообразный форму. Ромбовидные — обладают формой ромба.
Размер может быть использован, чтобы различать два типа мышц, найденных в одном и том же регионе. Область ягодичной части содержит три мышцы, дифференцированные по размеру: ягодичная большая, ягодичная средняя и малая. И, наконец, направления мышечных волокон могут быть использованы для их идентификации. В брюшине существует несколько широких и плоских. Мышцы с волокнами, расположенными вверх и вниз — являются прямыми, работающие в поперечном направлении (слева направо) — поперечные, а работающие под углом, являются косыми.
Функции мышечной ткани человека
Мышцы иногда классифицируют по типу функции, которую они выполняют. Большинство мышц предплечья именуются в зависимости от их функций, потому что они расположены в том же регионе и имеют одинаковые формы и размеры. Например, сгибатели предплечья сгибают запястья и пальцы.
Супинатор — это мышца, которая поднимает запястье ладонью вверх. В ноге есть такие, которые называются аддукторами, чья роль заключается в стягивании ног.
Инициативные группы в скелетных мышцах
Чаще всего они работают в группах, чтобы произвести точные движения. Мышца, которая производит какое — либо конкретное движение тела известна как агонист или тягач. Агонисты всегда парны с антагонистами, которые производят противоположный эффект на одних и тех же костях. Например, двуглавая мышцы плеча сгибает руку в локте. В качестве антагониста для этого движения — трехглавая плеча — расширяет руку в локте. Когда трицепсы расширяют руку, бицепс будет считаться антагонистом.
В дополнение к агонист / антагонист классификации, другие мышцы работают, чтобы поддержать движение агониста.
Синергистами являются мышцы, которые помогают стабилизировать движение и уменьшить лишние движения. Они обычно находятся в областях вблизи агониста и часто подключаются к той же кости. Если вы поднимаете что-то тяжелое, они помогают держать тело в вертикальном положении неподвижно, так что вы поддерживаете свой баланс во время подъема.
Гистология скелетной мускулатуры
Скелетные мышечные волокна значительно отличаются от других тканей организма из — за их узкоспециализированных функций. Многие из органелл, которые составляют мышечные волокна являются уникальными для данного типа клетки.
Сарколемма является клеточной мембраной мышечных волокон. Сарколемма выступает в качестве проводника для электрохимических сигналов, которые стимулируют мышечные клетки. Подключенные к сарколемме поперечные трубочки (Т-трубочки) помогают переносить электрохимические сигналы в середину мышечного волокна. Саркоплазматический ретикулум служит в качестве хранилища для ионов кальция (Са2 +), которые имеют жизненно важное значение для сокращения мышц.
Митохондрии, движущая сила клетки, в изобилии находятся в мышечных клетках, чтобы обеспечивать энергией в виде АТФ активные мышцы. Большая часть структуры мышечного волокна выполнена из миофибрилл, которые являются сократительными структурами клетки. Миофибриллы составлены из многих белковых волокон, расположенных в повторяющихся субъединицах, называемых саркомерами. Саркомера является функциональной единицей мышечных волокон.
Структура саркомера
Саркомеры изготавливаются из двух типов белковых волокон: толстых нитей и тонких нитей.
Толстые нити состоят из множества соединенных звеньев белка миозина. Миозин является белком, который вызывает мышцы сокращаться.
Тонкие нити состоят из трех белков:
Актин.
Актин образует спиральную структуру, которая составляет большую часть массы тонкой нити.
Тропомиозин.
Тропомиозин — длинный волокнистый белок, который оборачивается вокруг актина и охватывает миозин, связывая с актином.
Тропонин.
Белок, связывающийся очень плотно с тропомиозином во время мышечного сокращения.
Функции мышечной ткани
Основной функцией мышечной системы является движение. Мышцы являются единственной тканью в организме, что имеет возможность перемещать другие части тела.
Связанная с функцией движения является вторая функция мускульной системы: поддержание позы и положения тела. Мышцы зачастую держат тело неподвижно или в определенном положении, а не вызывают движение. Мышцы, отвечающие за положение тела имеют наивысшую выносливость — они выполняют свои функции в течение всего дня, не становясь усталыми.
Еще одна функция, связанная с движением является движение веществ внутри тела. Сердечные и висцеральные мышцы, в первую очередь, ответственны за транспортировку веществ, таких как кровь или питательные вещества из одной части тела в другую.
Последняя функция мышечной ткани является генерация тепла . В результате высокой скорости метаболизма сокращающейся мышцы, наша мышечная система производит большое количество отработанного тепла. Многие небольшие сокращения мышц в организме производят наше естественное тепло тела. Когда мы прилагаем усилия больше, чем обычно, дополнительные сокращения мышц приводят к повышению температуры тела и в конечном итоге к потливости.
Скелетная мускулатура в роли рычага
Мышцы скелетной системы работают вместе с костями и суставами образуя рычажные системы. Они действуют как передатчики усилия, а кость выступает в качестве опоры; при движении мышцы и кости, объект перемещается.
Есть три класса рычагов, но подавляющее большинство рычагов в теле — рычаги третьего класса. Рычаг третьего класса представляет собой систему, в которой точка опоры находится на конце рычага. В организме, рычаги третьего класса, служат для увеличения расстояния для сокращения мышцы.
Двигательные единицы мышц
Нервные клетки, называемые моторными нейронами, управляют скелетными мышцами. Каждый двигательный нейрон контролирует несколько мышечных клеток в группе. Когда двигательный нейрон получает сигнал от мозга, он стимулирует все клетки мышц в то же время.
Размер двигательных единиц изменяется по всему телу, в зависимости от функции. Мышцы, которые выполняют тонкие движения — как мышцы глаз или пальцев, имеют очень много нейронов для повышения точности контроля мозга над этими структурами. Мышцы, которые требуют много сил, чтобы выполнять свои функции, как ноги или руки — имеют много мышечных клеток и меньше нейронов в каждом блоке.
Когда положительные ионы достигают саркоплазматического ретикулума, ионы Са2 + высвобождаются и протекают в миофибриллы. Ионы Са2 + связываются с тропонином, что вызывает молекулу тропонина изменять форму и переместить близлежащие молекулы тропомиозина. Тропомиозин отодвигается от миозина и связывается с молекулой актина, что позволяет актину и миозину связываться друг с другом.
Типы мышечных сокращений
Силой сжатия мышц можно управлять двумя факторами: количеством двигательных единиц (нейронов), участвующих в сокращении и количеством импульсов от нервной системы. Один нервный импульс моторного нейрона вызовет краткое напряжение группы мышц, а затем заставит расслабиться. Если двигательный нейрон обеспечивает несколько сигналов в течение короткого периода времени, то сила и продолжительность сжатия увеличивается. Если двигательный нейрон обеспечивает много нервных импульсов в быстрой последовательности, мышца может войти в состояние полного и прочного сокращения. Мышца останется в сжатом положении, пока скорость сигнала нерва не замедлится или до тех пор, пока мышца станет слишком усталой, чтобы поддерживать напряжение.
Не все сокращения мышц производят движение. Изометрическое сокращение — легкие схватки, которые увеличивают напряжение в мышцах, не оказывая достаточной силы, чтобы переместить часть тела. Когда тело напряжено из-за стресса, мышцы выполняют изометрическое сокращение. Поддержание позы является также результатом изометрических сокращений. Сужения мышц, что действительно производит движение является изотоническими сокращениями. Изотонические сокращения необходимы для наращивания мышечной массы за счет подъема веса.
Мышечный тонус является естественным состоянием, в котором скелетные мышцы остаются во всё время. Мышечный тонус обеспечивает легкое натяжение мышц, чтобы предотвратить повреждение мышц и суставов от резких движений, а также помогает поддерживать осанку тела. Все не повреждённые мышцы поддерживают некоторое количество мышечного тонуса во всё время.
Функциональные типы скелетных мышечных волокон
Cкелетные мышечные волокона, можно разделить на два типа в зависимости от того, как они производят и используют энергию:
I тип — волокна с очень медленным и осторожным сокращением. Они очень устойчивы к усталости, потому что используют аэробное дыхание для производства энергии из сахара. Находятся I типа волокона в мышцах по всему телу для выносливости и осанки, рядом с позвоночником и в регионах шеи.
Волокна типа II разбиты на две подгруппы: II типа А и типа II B.
Тип II волокна А быстрее и сильнее, чем I типа волокона, но не имеют столько же выносливости. Типа II A волокна находятся по всему телу, но особенно в ногах,где они работают, чтобы поддерживать ваше тело на протяжении долгого времени для ходьбы и стояния.
Тип II B — волокна еще быстрее и сильнее, чем II типа А, но еще меньше выносливые. Тип II B волокна немного светлее, чем тип I и тип II А из-за их отсутствия миоглобина — кислородного пигмента. Находятся волокна типа II B по всему телу, но особенно в верхней части, где они дают скорость и силу рукам и груди за счет выносливости.
Мышечный метаболизм и усталость
Мышцы получают энергию из различных источников, в зависимости от ситуации, в которой мышца работает. Мышцы способны использовать аэробное дыхание, когда необходимо произвести от низкого до умеренного уровня силы упражнения. Аэробное дыхание требует кислорода, чтобы произвести около 36-38 молекул АТФ из молекулы глюкозы. Аэробные дыхания является очень эффективным и может продолжаться до тех пор, пока мышца получает достаточное количество кислорода и глюкозы. Когда мы используем мышцы, чтобы произвести высокий уровень силы, они становятся настолько плотными, что находящийся кислород в крови не может войти в мышцу. Это условие приводит к тому, что мышцы используют для выработки энергии брожение молочной кислоты (форма анаэробного дыхания). Анаэробное дыхание менее эффективно аэробного дыхания — только 2 АТФ производится из каждой молекулы глюкозы.
Для того, чтобы мышцы работали в течение более длительного периода времени, мышечные волокна содержат несколько важных энергетических молекул. Миоглобин, красный пигмент содержащийся в мышцах, содержит железо и сохраняет кислород в манере, подобной гемоглобину крови. Кислород из миоглобина позволяет мышцам продолжать аэробное дыхание в отсутствии кислорода. Другой химикат, который помогает мышцам работать — креатинфосфат. Мышцы используют энергию в виде АТФ, происходит превращение АТФ в АДФ, чтобы выпустить свою энергию. Креатинфосфат жертвует свою фосфатную группу АДФ, чтобы включить её в АТФ, с тем, чтобы обеспечить дополнительную энергию для мышц. Наконец, мышечные волокна содержат энергию аккумулирующих гликогенов, больших макромолекул, изготовленных из множества связанной между собой глюкозы. Активные мышцы отщепляют глюкозу от молекул гликогена, чтобы обеспечить внутренний запас топлива.
Мышечная усталость
Когда мышцы исчерпали энергию во время аэробного или анаэробного дыхания, то быстро утомляются и теряют способность сокращаться. Это состояние известно как мышечная усталость. Утомление мышц не говорит о содержании очень малого количества или отсутствия кислорода, глюкозы или АТФ, но вместо этого имеет много продуктов — отходов дыхания, таких как молочная кислота и АДФ. Тело должно принимать дополнительное количество кислорода после физической нагрузки, чтобы заменить кислород, который находился в миоглобине мышечных волокон, а также для питания аэробного дыхания, которое обеспечивает поставки энергии внутри клетки. Восстановление потребления кислорода (кислородное голодание) — это восприятие дополнительного кислорода, который организм должен принять, чтобы восстановить мышечные клетки, их привести в состояние покоя. Это объясняет, почему появляется одышка в течение нескольких минут после напряженной деятельности — ваше тело пытается восстановить себя в нормальное состояние.
Урок биологии «Мышечная система. Строение и развитие мышц. Основные группы мышц, их функции»
Разработка урока: «Мышечная система. Строение и развитие мышц. Основные группы мышц, их функции».
Цель: сформировать у учащихся представление о строении скелетных мышц, о их классификации, о других видах мышц организма человека.
Задачи:
Развивать умения учащихся мыслить нестандартно, сравнивать, сопоставлять изученные факты и явления.
Продолжать обучение умению выделять существенное в изученном материале, путем физических и биологических явлений.
Воспитывать бережное отношение к своему здоровью, двигательную функцию организма, его частей и отдельных органов.
Оборудование: таблицы «Мышечная система человека», «Строение мышцы»
Базовые понятия и термины: Мышца, пучок мышечного волокна, миофибрилла, фасция, мышцы-сгибатели, мышцы-разгибатели, синергисты, антагонисты, актин, миозин, брюшко мышцы, сухожилие.
Ход урока:
1.Организационный момент.
2.Проверка домашнего задания.
Дать определения следующим понятиям:
I вариант II вариант
Надкостница; Сустав;
швы; эпифиз;
компактное вещество кости; губчатое вещество кости;
череп; костный таз;
грудная клетка. крестец.
1) Надкостница – тонкая соединительнотканная оболочка, которой снаружи покрыта каждая кость.
2) Швы – неподвижные соединения лобной, теменной, затылочной костей.
3) Компактное вещество кости – костное вещество, костные пластинки которого имеют форму полых цилиндров и как бы вставлены одна в другую.
4) Череп – скелет головы.
5) Грудная клетка – часть скелета, образованная двенадцатью парами ребер, подвижно соединенных с грудным отделом позвоночника, а 10 пар из них и с грудиной.
6) Сустав – подвижное соединение костей.
7) Эпифиз – концевые утолщения длинных трубчатых костей.
8) Губчатое вещество кости – костное вещество, костные пластинки которого располагаются по направлениям наибольшей нагрузки.
9) Костный таз – пояс нижних конечностей.
10) Крестец – часть скелета, образованная сросшимися крестцовыми позвонками.
3. Изучение нового материала:
В организме человека насчитывают около 600 скелетных мышц. Мышечная система составляет значительную часть обшей массы тела человека. Если у новорожденных масса всех мышц составляет 23% массы тела, а в 8 лет — 27%, то в 17-18 лет она достигает 43-44%, а у спортсменов с хорошо развитой мускулатурой — даже 50%. Отдельные мышечные группы растут неравномерно. У грудных детей прежде всего развиваются мышцы живота, позднее — жевательные. К концу первого года жизни в связи с ползанием и началом ходьбы заметно растут мышцы спины и конечностей . За весь период роста ребенка масса мускулатуры увеличивается в 35 раз. В период полового созревания (12-16 лет) наряду с удлинением трубчатых костей удлиняются интенсивно и сухожилия мышц. Мышцы в это время становятся длинными и тонкими, а подростки выглядят длинноногими и длиннорукими. В 15-18 лет продолжается дальнейший рост поперечника мышц. Развитие мышц продолжается до 25-30 лет Мышцы ребенка бледнее, нежнее и более эластичны, чем мышцы взрослого человека.
В мышце различают среднюю часть — брюшко, состоящее из мышечной ткани, и сухожилие, образованное плотной соединительной тканью. С помощью сухожилий мышцы прикрепляются к костям, однако некоторые мышцы могут прикрепляться и к различным органам (глазному яблоку), к коже (мышцы лица и шеи) и т.д. В мышцах новорожденного сухожилия развиты слабо. Лишь к 12 -14 годам устанавливаются те мышечно-сухожильные отношения, которые характерны для мышц взрослого. Каждая мышца состоит из большого количества поперечно-полосатых мышечных волокон, расположенных параллельно и связанных между собой прослойками рыхлой соединительной ткани в пучки. Вся мышца снаружи покрыта тонкой соединительной оболочкой — фасцией. Содержимое мышечных волокон состоит из саркоплазмы, в которой располагаются сократительные нити — миофибриллы, а также митохондрии и другие органоиды клетки. Мышцы богаты кровеносными сосудами, по которым кровь приносит к ним питательные вещества и кислород, а выносит продукты обмена. Имеются в мышцах и лимфатические сосуды. В мышцах расположены нервные окончания — рецепторы, которые воспринимают степень сокращения и растяжения мышцы. Форма и величина мышц зависит от выполняемой ими работы. Различают мышцы длинные, широкие, короткие и круговые. Длинные мышцы располагаются на конечностях, короткие — там, где размах движения мал (например, между позвонками). Широкие мышцы располагаются преимущественно на туловище, в стенках полостей тела (мышцы живота, спины, груди). Круговые мышцы располагаются вокруг отверстий тела и при сокращении суживают их. Такие мышцы называют сфинктерами. По функции различают мышцы — сгибатели, разгибатели, приводящие и отводящие мышцы, а также мышцы, вращающие внутрь и наружу.
Скелетные мышцы
Сокращается с большой скоростью, быстро утомляется. Обеспечивают разнообразные движения. Регулируются соматической нервной системой
Гладкие мышцы
Распространенны в стенках внутренних органов. Медленно сокращаются и могут долго прибывать в состоянии сокращения (тонические сокращения). Регулируется нервной системой
Сердечные мышцы
Расположена в стенке сердца (миокард). По строению поперечно – полосатая. Волокна соединены между собой мостиками. Не подвержены утомлению. Регулируется Вегетативной нервной системой
Мышечная система
Представлена скелетными мышцами (около 400), у взрослого человека они составляют более 40% масс тела.
Строение скелетной мышцы
Мышца – Пучок мышечного волокна – Мышечное волокно – Миофибрилла
Снаружи мышца покрыта соединительнотканной оболочкой — фасцией. К костям пpикрепляется с помощью сухожилий.
Мышца: тело – брюшко мышцы, края – сухожилия,
Выделяют длинные (конечностей), широкие (спины) и короткие (между ребрами) мышцы
По форме выделяют: Веретенообразные, двуглавые, треглавые, четырехглавые, двубрюшные, одноперистые, двухперистые, мышцы с сухожильными перемычками.
По функциям выделяют:
Мышцы — сгибатели, Мышцы — разгибатели
Мышцы — синергисты (разные мышцы, участвующие в одном движении)
Мышцы — антагонисты (мышцы, участвующие в противоположных движениях.
– Что является составными частями опорно-двигательной системы? (Скелет и мышцы.)
– Как называется пассивная часть опорно-двигательного аппарата? (Скелет.)
– Как называется активная часть опорно-двигательного аппарата? (Мышцы.)
– Как устроена мышца?
(Мышца = тонкая соединительная оболочка + пучки поперечно-полосатых мышечных волокон в соединительнотканных оболочках (каждое мышечное волокно тоже имеет тонкую соединительнотканную оболочку) + кровеносные сосуды + нервы + сухожилия.
Мышечное волокно – это видоизмененная мышечная клетка. Внутри мышечного волокна находятся тонкие сократительные нити – миофибриллы и большое количество ядер.
Мышечные волокна бывают двух типов:
– красные; сокращаются медленно, но могут долго находиться в сокращенном состоянии;
– белые; сокращаются быстро, но и быстро устают.
Красные и белые мышечные волокна различаются составом и количеством миофибрилл.
Миофибриллы, в свою очередь, состоят из тончайших нитей двух типов:
– толстых, образованных белком миозином;
– тонких, образованных белком актином.
Под микроскопом на поперечном разрезе толстые и тонкие нити миофибрилл видны как чередующиеся темные и светлые полосы. Отсюда и название скелетной мышечной ткани – поперечно-полосатая.)
– Какие группы мышц различают у человека? (Мышцы головы и шеи; мышцы туловища; мышцы конечностей.)
Составление таблицы «Мышцы человека».
№ | Название групп мышц | Расположение мышц | Функции мышц |
1 | 2 | 3 | 4 |
1 | Мышцы головы: жевательные; мимические | Располагаются по бокам головы, по четыре с каждой стороны, прикрепляясь одним концом к черепу, а другим – к нижней челюсти; лежат под кожей лица, вокруг ротового и носового отверстий, глазниц и наружного слухового прохода; они начинаются на костях черепа и крепятся к коже | При сокращении приводят в движение нижнюю челюсть; при сокращении они сдвигают кожу, образуя на ней складки и борозды; таким образом, формируется мимика |
Продолжение табл.
1 | 2 | 3 | 4 |
2 | Мышцы шеи | Удерживают голову в равновесии; участвуют в движении головы и шеи; участвуют в глотании и произнесении звуков | |
3 | Мышцы туловища: межреберные мышцы и диафрагма; большая и малая грудные, передняя зубчатая; мышцы живота; мышцы спины | Между ребрами; между грудной прикрепляются образуют стенки брюшной полости, расположены | Изменяют объем грудной клетки, играют важную роль в процессе дыхания; участвуют в движении рук и в дыхании; участвуют в сгибании позвоночника; в дыхательных движениях; влияют на работу внутренних органов; участвуют в движении позвоночника назад и в стороны; в движении головы, верхних конечностей и грудной клетки |
4 | Мышцы верхних конечностей: мышцы пояса верхних конечностей и мышцы рук; дельтовидная; | Приводят в движение руку в плечевом суставе; рука отводится от туловища до горизонтального положения; |
Окончание табл.
1 | 2 | 3 | 4 |
двуглавая; трехглавая | сгибает руку в локтевом суставе; разгибает руку | ||
5 | Мышцы нижних конечностей: подвздошно-поясничная; большая ягодичная; портняжная; четырехглавая мышца бедра | Начинается на тазовых костях, а заканчивается на бедренных; между тазовой и бедренной костями; на бедре; | Сгибает бедро в тазобедренном суставе; разгибает бедро разгибает голень |
4. Закрепление изученного:
1.Что такое мышцы, значение мышц?
2. Структура, форма, основные группы мышц?
3. Как осуществляется сокращение мышц?
4. Какова роль национальных обычаев в развитие ОДС?
5. Что такое утомление мышц и почему оно возникает?
6. Давайте вместе сформулируем правила активной деятельности?
5. Домашние задание: выполнение заданий в тетради с печатной основой.
Сетевая структура опорно-двигательного аппарата человека формирует нейронные взаимодействия в различных временных масштабах.
Резюме
Управление моторикой человека требует координации мышечной активности в соответствии с анатомическими ограничениями, налагаемыми опорно-двигательной системой. Взаимодействия внутри центральной нервной системы имеют фундаментальное значение для координации движений, но принципы функциональной интеграции остаются малоизученными. Мы использовали сетевой анализ, чтобы исследовать взаимосвязь между анатомической и функциональной связностью между 36 мышцами.Анатомические сети определялись физическими связями между мышцами, а функциональные сети основывались на межмышечной когерентности, оцениваемой во время постуральных задач. Мы обнаружили модульную структуру функциональных сетей, которая была сильно сформирована анатомическими ограничениями опорно-двигательного аппарата. Изменения постуральных задач были связаны с частотно-зависимой реконфигурацией связи между функциональными модулями. Эти данные раскрывают различные паттерны функционального взаимодействия между мышцами, участвующими в гибкой организации мышечной активности во время постурального контроля.Наш сетевой подход к двигательной системе предлагает уникальное окно в нейронные схемы, управляющие опорно-двигательной системой.
ВВЕДЕНИЕ
Человеческое тело представляет собой сложную систему, состоящую из множества подсистем и регуляторных путей. Опорно-двигательная система придает телу структуру и способность двигаться. Он состоит из более чем 200 костей скелета, соединительной ткани и более 300 скелетных мышц. Мышцы прикрепляются к костям через сухожилие и могут вызывать движение вокруг сустава при сокращении.Центральная нервная система контролирует эти движения через двигательные нейроны спинного мозга, которые служат конечным общим путем к мышцам ( 1 ). В то время как анатомические и физиологические компоненты опорно-двигательного аппарата хорошо изучены ( 2 , 3 ), организационные принципы нейронного контроля остаются плохо изученными. Здесь мы выясняем взаимосвязь между анатомической структурой опорно-двигательного аппарата и функциональной организацией распределенных нейронных цепей, из которых возникают двигательные поведения.
Традиционная идея о том, что кора головного мозга контролирует мышцы взаимно однозначно, была опровергнута несколькими линиями доказательств ( 4 ). Например, широко признано, что множество степеней свободы (DOF) опорно-двигательного аппарата запрещают простое однозначное соответствие между двигательной задачей и конкретным двигательным решением; скорее, мышцы связаны и контролируются вместе ( 5 ). Связь между мышцами — механическими или нервными — уменьшает количество эффективных степеней свободы и, следовательно, количество потенциальных моделей движения.Таким образом, эта муфта снижает сложность управления двигателем ( 6 ).
Продолжаются споры о природе сцепления между мышцами. Механическое соединение в опорно-двигательной системе ограничивает модели движений, которые могут быть созданы ( 7 , 8 ). Например, биомеханика конечности ограничивает относительные изменения в длине мускульно-сухожильных мышц субпространством с низкой размерностью, что приводит к коррелированным афферентным входам в двигательные нейроны спинного мозга ( 9 ).Связь между мышцами также может быть результатом дублирования нейронной схемы, которая управляет двигательными нейронами спинного мозга ( 10 ). Электрофизиологические исследования показывают, что комбинация всего лишь нескольких согласованных паттернов мышечной активации — или мышечной синергии — может генерировать широкий спектр естественных движений ( 11 ). Некоторые из этих паттернов уже присутствуют с рождения и не меняются в процессе развития, тогда как другие паттерны усваиваются ( 12 ). Такое расположение поддерживает представление о том, что нервно-мышечная система имеет модульную организацию, которая упрощает задачу управления ( 13 ).Спинальная схема состоит из сети премоторных интернейронов и двигательных нейронов, которые могут генерировать основные двигательные паттерны, опосредуя синергетический драйв множеству мышц ( 14 ). Эти спинномозговые сети могут кодировать программы скоординированных моторных выходов ( 15 ), которые могут использоваться для преобразования нисходящих команд для многосуставных движений в соответствующие скоординированные мышечные синергии, которые поддерживают эти движения ( 3 ).
Теория сетей может предложить альтернативный взгляд на модульную организацию опорно-двигательного аппарата.Сообщества или модульные структуры, которые относятся к плотно связанным группам узлов с редкими связями между этими группами, являются одной из наиболее важных особенностей сложных сетей ( 16 ). Исследование структур сообщества широко используется в различных областях, таких как мозговые сети ( 17 ). Этот подход недавно был применен для исследования структуры и функции опорно-двигательного аппарата: анатомическая сеть может быть построена путем картирования начала и прикрепления мышц ( 18 , 19 ).Ранее мы показали, как можно построить функциональные мышечные сети, оценивая межмышечную когерентность с помощью поверхностной электромиографии (ЭМГ), записанной с разных мышц ( 20 ). Эти функциональные сети обнаруживают функциональную связь между группами мышц во многих частотных диапазонах. Согласованность между ЭМГ указывает на коррелированные или общие входы в двигательные нейроны спинного мозга, которые генерируются общими структурными связями или синхронизацией в двигательной системе ( 10 , 21 , 22 ).Таким образом, паттерны функциональной связности позволяют оценивать структурные пути в двигательной системе с помощью неинвазивных записей ( 23 ).
Здесь мы исследуем организационные принципы управления моторикой человека, сравнивая структуру сообщества анатомических и функциональных сетей. Мы используем мультиплексный анализ модульности ( 24 ) для оценки структуры сообщества функциональных мышечных сетей по частотам и постуральным задачам. Поскольку биомеханические свойства опорно-двигательного аппарата ограничивают модели движений, которые могут быть созданы, мы ожидаем аналогичной структуры сообщества для анатомических и функциональных мышечных сетей.Отклонения в структуре сообщества указывают на дополнительные ограничения, налагаемые центральной нервной системой. Мы также сравниваем функциональную связь между модулями во время выполнения различных задач, чтобы исследовать изменения в функциональной организации во время поведения. В то время как средняя функциональная связность ограничена анатомическими ограничениями, мы ожидаем, что функциональные мышечные сети переконфигурируются для обеспечения зависимых от задач моделей координации между мышцами. Эти модуляции задач указывают на то, что функциональные взаимодействия между мышцами не являются жесткими, а регулируются динамическими связями в центральной нервной системе, которые формируются анатомической топологией опорно-двигательного аппарата.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Мы оценили взаимосвязь между анатомической и функциональной связностью ключевых мышц, участвующих в задачах контроля позы (36 мышц, распределенных по всему телу). Мы исследовали мышечно-ориентированную сеть, в которой узлы представляют мышцы, а края сети представляют собой анатомические связи или функциональные отношения между мышцами.
Анатомическая мышечная сеть
Анатомическая мышечная сеть была определена путем картирования физических связей между мышцами ( 19 , 25 ) на основе общей анатомии человека ( 2 ).Анатомическая сеть представляет собой плотно связанную симметричную сеть (плотность сети 0,27; рис. 1). Анализ модульности выявил пять модулей, которые делили анатомическую мышечную сеть на основные части тела (правая рука, левая рука, туловище, правая нога и левая нога) с модульностью 0,39.
Рис. 1 Сообщество анатомической мышечной сети.( A ) Топологическое представление анатомической сети. Узлы сети представляют мышцы, а края представляют собой анатомические связи между мышцами, которые прикреплены к одной и той же кости или соединительной ткани.Пять модулей имеют цветовую кодировку. ( B ) Пространственное представление анатомической мышечной сети, отображаемой на теле человека ( 53 ). Размер каждого узла представляет собой количество других узлов, к которым он подключен.
Функциональная мышечная сеть
Функциональная мышечная сеть была определена путем сопоставления коррелированных входных сигналов с различными мышцами. Чтобы составить карту функциональных сетей, мы измерили поверхностную ЭМГ тех же 36 мышц, в то время как здоровые участники выполняли разные постуральные задачи.Был использован полнофакторный план, в котором мы варьировали контроль позы (нормальное положение и нестабильность в передне-заднем или медиально-латеральном направлении) и поведение при указании (не указывать и указывать доминирующей рукой или обеими руками; см. Материалы и методы подробнее). Мы использовали эти задачи, чтобы экспериментально манипулировать необходимой координацией между мышцами и вызвать изменения в функциональной мышечной сети. Мы оценили функциональную связность посредством межмышечной когерентности между всеми мышечными комбинациями и использовали неотрицательную матричную факторизацию (NNMF), чтобы разложить эти спектры когерентности на частотные компоненты и соответствующие веса краев.Это дало набор взвешенных сетей с соответствующими спектральными отпечатками (частотными компонентами).
Мы наблюдали четыре отдельных частотных компонента (компонент 1, от 0 до 3 Гц; компонент 2, от 3 до 11 Гц; компонент 3, от 11 до 21 Гц; компонент 4, от 21 до 60 Гц; рис. 2A), которые служат отдельными слоев мультиплексной сети и объяснил большую часть дисперсии спектров когерентности ( R 2 = 0,90). Для получения минимально связной двоичной сети между уровнями и для сохранения постоянного количества ребер на разных уровнях веса (относительный порог, 0.035). Используя мультиплексный анализ модульности, мы получили фиксированную структуру сообщества по всем четырем частотам и девяти состояниям, которые выявили шесть модулей: правое плечо, двусторонние предплечья, туловище, правое бедро, левое плечо и двусторонние нижние ноги (рис. 2B) . На рис. 2С показано, как эти модули распределяются по телу. Отчетливые топологии сети наблюдались на разных уровнях с более широко подключенной сетью на более низких частотах и более разделенной сетью на более высоких частотах: плотность сети равнялась 0.10, 0,09, 0,08 и 0,06, а модульность составляла 0,46, 0,60, 0,64 и 0,75 для компонентов 1, 2, 3 и 4 соответственно (рис. 2D).
Рис. 2 Структура сообщества мультиплексных функциональных мышечных сетей.( A ) Частотные спектры четырех компонентов, полученные с помощью NNMF. ( B ) Мультиплексная структура сообщества функциональной мышечной сети в зависимости от частот и условий. Доминирующая рука всех участников отображается на правой стороне человеческого тела.( C ) Пространственное представление средней мышечной сети, отображаемой на теле человека ( 53 ). Размер узлов представляет собой количество других узлов, к которым они подключены, а ширина ребер — количество ребер по слоям. ( D ) Бинарные мышечные сети для каждого слоя.
Сравнение анатомических и функциональных сетей
Сообщества анатомических и функциональных мышечных сетей были очень похожи (индекс Рэнда, 0.80; скорректированный индекс Rand — 0,36; P <0,001). Связи между двусторонними мышцами предплечья и двусторонних мышц голени в функциональных сетях, которые отсутствовали в анатомической сети, представляют собой заметное различие между анатомической и функциональной сетями. Это отражено в структуре сообщества функциональных сетей, где двусторонние мышцы голени и двусторонние мышцы предплечья были сгруппированы в отдельные модули (рис. 2С).
Сравнение анатомического расстояния (длины пути) и функциональной связности показало, что анатомически близкие узлы с большей вероятностью получат общий ввод (рис.3). Сначала мы исследовали процент всех возможных краев, то есть количество краев выше порога, которое уменьшалось в зависимости от анатомического расстояния: 11,3, 0,9, 0,6 и 0,0% для анатомических расстояний 1, 2, 3 и 4, соответственно. Это снижение с расстоянием было еще более выраженным для более высокочастотных компонентов (рис. 3B). Затем мы исследовали распределение функционального веса в зависимости от анатомического расстояния. Наибольший вес наблюдался для ребер, соединяющих мышцы в одном модуле.Края в большинстве модулей имели анатомическое расстояние 1. Лишь несколько ребер имели анатомическое расстояние 2 или 3, и все эти края находились в модулях предплечья и голени. В частности, края, соединяющие двусторонние мышцы голени, имели относительно большой вес на анатомическом расстоянии 3 (рис. 3C).
Рис. 3 Взаимосвязь между функциональной связностью и анатомическим расстоянием.( A ) Матрица смежности и расстояния анатомической мышечной сети.Максимальное анатомическое расстояние (длина пути) составляет 4. ( B ) Процент функциональных границ пороговых сетей в экспериментальных условиях как функция анатомического расстояния. ( C ) Распределение веса краев функциональных сетей в зависимости от анатомического расстояния для каждого слоя. Веса были усреднены по условиям эксперимента. Края, соединяющие мышцы в одном модуле, имеют цветовую кодировку (rUA, правое плечо; FA, двусторонние предплечья; T, торс; rUL, правая верхняя нога; lUL, левая верхняя нога; и LL, двусторонние нижние ноги) и серые точки. представляют ребра между модулями.
Модуляции, зависящие от задачи
Далее мы попытались изучить влияние задачи на эту взаимосвязь между структурой и функцией. Это было достигнуто за счет использования кластерных графиков для сравнения функциональных мышечных сетей в разных условиях выполнения задачи. Функциональные модули, идентифицированные с помощью предыдущего анализа модульности мультиплексирования, образуют узлы этих кластерных графов. На рис. 4А показаны сгруппированные графики для девяти экспериментальных условий и для четырех частотных составляющих. Кластеризованные графы были очень разреженными, поскольку модули имели плотные внутримодульные связи, но разреженные связи между узлами в других модулях.Большинство краев наблюдались между модулями мышц ног (голень, правая верхняя часть ноги и левая верхняя часть ноги) при самых низких частотных компонентах (от 0 до 3 и от 3 до 11 Гц), что соответствует нижним показателям модульности, в частности, когда постуральная стабильность вызвана нестабильностью в передне-заднем или медиально-латеральном направлении. Края между мышечными модулями руки (правое плечо и предплечье) и туловищем в основном наблюдались на более высоких частотных компонентах (от 11 до 21 и от 21 до 60 Гц) во время наведения (одно- и бимануальное).
Рис. 4 Кластерные графики функциональных мышечных сетей в зависимости от условий.( A ) Кластерные графики для девяти экспериментальных условий (столбцы) и четырех частотных компонентов (строки). Узлы — это модули, идентифицированные с помощью анализа модульности мультиплексирования. Размер узла представляет собой плотность сети внутри, а ширина краев представляет плотность соединения между модулями. ( B ) Пространственное представление функциональных модулей на теле человека: правое плечо (rUA), двусторонние предплечья (FA), туловище (T), правое плечо (rUL), левое плечо (lUL) и двустороннее голени (LL).Мы использовали наборы инструментов для обработки геометрии, чтобы создать цветные сетки ( 54 ) и отобразить их на теле человека ( 53 ). ( C ) Значительные различия в связности кластерных графиков между условиями стабильности. Оценивали два контраста: нормальная стабильность — передне-задняя нестабильность и нормальная стабильность — медиально-латеральная нестабильность. Был использован тест перестановки, и семейный контроль ошибок поддерживался с помощью поправки Бонферрони (84 сравнения).Значимые различия ( P , скорректированный <0,05) обозначены цветом: красный цвет означает увеличение, а синий - уменьшение среднего веса. Цветные ребра и узлы отображают значительные изменения в связях между модулями и внутри них соответственно. ( D ) Значительные различия в связности сгруппированных графиков между условиями наведения. Были оценены два контраста: отсутствие указания — однозначное наведение и отсутствие указания — бимануальное наведение.
Эффект от задач на устойчивость в основном ограничивался модулями ног (рис.4С). Повышенная связность наблюдалась во время постуральной нестабильности (передне-задней и медиально-латеральной) по сравнению с нормальным стоянием в большинстве частотных компонентов. На самом низком частотном компоненте (от 0 до 3 Гц) возможность подключения увеличилась внутри и между большинством модулей ног ( P скорректировано, <0,01). Только небольшие различия наблюдались при частоте от 3 до 11 Гц: повышенная связь между модулями туловища и голени во время передне-задней нестабильности [+ 25% (диапазон от -9 до 46%), P скорректировано = 0.01] и снижение связности в модуле туловища во время медиально-латеральной нестабильности [-21% (диапазон от -50 до 0,3%), P исправлено = 0,01]. Связность снова увеличилась на самых высоких частотных компонентах (от 11 до 21 и от 21 до 60 Гц) внутри и между модулями туловища и ног (правая верхняя нога, левая верхняя нога и голень; P скорректировано <0,02).
Задания по наведению показали другую схему по сравнению с заданиями позы, но эффекты одно- и бимануального наведения были очень похожими (рис.4D). Во время наведения связь в модуле туловища снизилась на самых низких частотных составляющих [от 0 до 3 Гц, −61% (диапазон от −90 до −1%), P исправлено <0,005; От 3 до 11 Гц, −59% (диапазон от −86 до 2%), P с поправкой <0,02] и между туловищем и правым модулем плеча только при самой низкой частотной составляющей [от 0 до 3 Гц, - 67% (диапазон от -93 до -9%), P исправлено <0,005]. В отличие от этого, во время одноручного наведения наблюдалось значительное увеличение возможности подключения в правом верхнем модуле руки по сравнению с отсутствием наведения на высокочастотные составляющие [от 11 до 21 Гц, + 64% (диапазон, от -4 до 95%), P исправлено = 0.005; 21–60 Гц, + 66% (диапазон от –12 до 93%), P скорректированный = 0,015]. Кроме того, увеличилась связь между модулями туловища и предплечья [+ 41% (диапазон от -8 до 82%), P исправлено <0,01] и между правым плечом и модулями предплечья [+44 % (диапазон от 0 до 82%), P скорректировано <0,005] во время наведения (одно- и двуручное) по сравнению с отсутствием наведения на частотную составляющую 3 (от 11 до 21 Гц).
ОБСУЖДЕНИЕ
Мы использовали сетевой подход для изучения взаимосвязи структура-функция опорно-двигательного аппарата человека.Было выявлено несколько принципов, регулирующих функциональные взаимоотношения между мышцами: (i) паттерны функциональной связи между мышцами в значительной степени определяются анатомическими ограничениями опорно-двигательного аппарата, причем функциональная связность наиболее сильна в анатомических модулях и уменьшается в зависимости от анатомического расстояния; (ii) двусторонняя связь между гомологичными верхними и между гомологичными нижними конечностями является ключевой характеристикой функциональных мышечных сетей; (iii) функциональные отношения зависят от задачи, при этом постуральные задачи по-разному влияют на функциональную связность в разных частотных диапазонах.Использование мультиплексного подхода позволяет интегрировать функциональные мышечные сети на разных частотах и обеспечивает объединяющее окно в распределенную схему центральной нервной системы человека, которая контролирует движения, иннервируя двигательные нейроны спинного мозга.
Определение взаимосвязей между анатомическими и функциональными мышечными сетями имеет решающее значение для понимания того, как координируются движения. Предыдущие исследования изучали либо то, как биомеханические свойства опорно-двигательной системы ограничивают модели движений, которые могут быть созданы ( 8 , 9 ), либо то, как модели активации мышц можно объяснить комбинацией только нескольких согласованных моделей активации мышц ( 11 ).Наш комбинированный анализ анатомических и функциональных мышечных сетей показывает сильную взаимосвязь между анатомическими связями в опорно-двигательном аппарате и коррелированными входами в двигательные нейроны спинного мозга. Этот вывод основан на предыдущих исследованиях, показывающих, что общий входной сигнал наиболее силен для спинномозговых мотонейронов, которые иннервируют пары мышц, которые анатомически и функционально тесно связаны ( 10 , 21 ). Сходство между структурными и функциональными сетями было характерным признаком исследования сетей мозга ( 26 ), а топология сетей мозга зависит от пространственного встраивания мозга ( 27 ).Настоящие результаты предполагают, что принципы, управляющие воплощенными структурными и функциональными сетями, также применимы к нейронным цепям, которые контролируют движения, и, следовательно, могут отражать общий принцип центральной нервной системы.
Сходство между анатомической и функциональной связностью может указывать на то, что анатомическая структура ограничивает функциональные взаимодействия между мышцами. Анатомические связи между мышцами остаются в значительной степени неизменными на протяжении жизни ( 28 ), и более вероятно, что быстро меняющиеся функциональные сети ограничены гораздо более медленными изменениями анатомических сетей, чем наоборот.Эти ограничения могут быть наложены посредством афферентной активности. Скелетно-мышечные свойства человеческого тела ограничивают постуральную динамику ( 9 ), и эти механические связи приводят к коррелированной проприоцептивной обратной связи с двигательными нейронами спинного мозга. Влияние биомеханики на функциональные мышечные сети, как ожидается, будет наиболее выраженным на более низких частотных компонентах, поскольку мышцы действуют как фильтр нижних частот для нейронных входов, а кинематика опорно-двигательного аппарата разворачивается в медленном временном масштабе.Это генерирует коррелированную активность на низких частотах, которая возвращается к моторным нейронам спинного мозга через сенсорные афференты. Пространственное распределение общих входных сигналов, возможно, отражает топологию опорно-двигательного аппарата.
Анатомические ограничения также могут быть наложены во время развития нервной системы. Во время раннего развития изменения в топографическом распределении окончаний аксонов нисходящих проектов зависят от паттернов двигательной активности и анатомической связи между мышцами ( 29 ).Аналогичным образом, большие изменения функциональной связи наблюдаются у младенцев в возрасте от 9 до 25 недель, что отражает чувствительный период, когда функциональные связи между волокнами кортикоспинального тракта и спинномозговыми мотонейронами подвергаются зависимой от активности реорганизации ( 30 ). Анатомия опорно-двигательного аппарата ограничивает модели двигательной активности, которые могут быть выполнены.
Анатомическая и функциональная связь между мышцами также может зависеть от внешних факторов. Например, паттерны связности нисходящих путей частично определяются генетически ( 31 ).Соматотопическая организация наблюдается в нервно-моторной системе, а структура сообщества анатомической мышечной сети отражает организацию модулей управления первичной моторной корой ( 19 ). Точно так же пространственная организация мотонейронов спинного мозга также связана с анатомической организацией мышц ( 32 ), а мышцы, которые анатомически расположены близко друг к другу, также иннервируются теми же спинными нервами (рис. S2). ( 2 ).Топографическая организация спинномозговых мотонейронов сходна для разных видов ( 33 ) и, следовательно, может быть результатом эволюционной консервации ( 34 ). Таким образом, анатомия опорно-двигательного аппарата и нейронные пути находятся под определенным генетическим контролем.
Функциональная связь не полностью определялась анатомией; мы наблюдали несколько ключевых различий между анатомическими и функциональными мышечными сетями. Двусторонние модули, состоящие из мышц верхних или нижних конечностей, были ключевой характеристикой функциональной мышечной сети, которая отсутствовала в анатомической сети.Две двусторонние мышцы предплечья (поверхностный сгибатель пальцев и разгибатель пальцев) показали когерентную активность в диапазоне от 3 до 11 Гц, что согласуется с предыдущими исследованиями, показывающими бимануальное сцепление на частоте ~ 10 Гц между гомологичными мышцами кисти и предплечья ( 35 , 36 ). Наблюдаемая бимануальная связь на частотах от 3 до 11 Гц может быть вызвана оливоцеребеллярной системой, которая, как известно, производит колебания в этом частотном диапазоне и участвует в формировании функциональных мышечных коллективов ( 35 ).Двусторонние мышцы предплечья были слабо связаны с другими мышцами (рис. 2), что может отражать относительно высокую долю прямых кортикоспинальных проекций — и, таким образом, относительно низкую долю расходящихся выступов — к моторным нейронам, иннервирующим мышцы рук и предплечий ( 37 ).
Напротив, двусторонний модуль мышц голени выявил сильную связь во многих частотных диапазонах, что согласуется с предыдущими анализами функциональных мышечных сетей ( 20 ), и показал самые сильные дальнодействующие связи, наблюдаемые в настоящем исследовании (рис.3С). Двусторонняя связь между мышцами руки и ноги во время балансировки может быть вызвана вестибулоспинальным трактом, который, как известно, участвует в постуральной стабильности и иннервирует серое вещество спинного мозга с обеих сторон ( 21 ). Двусторонняя связь наблюдалась на всех уровнях кортикоспинальной оси ( 38 ) и имеет первостепенное значение для функциональных сетей мозга, особенно между гомологичными лево-правыми кортикальными областями ( 39 ). Настоящие результаты предполагают, что двустороннее сцепление также является определяющим признаком функциональных мышечных сетей.Различия в функциональной связности между двусторонними мышцами руки и двусторонними мышцами ног указывают на то, что функциональная мышечная сеть, такая как анатомическая мышечная сеть ( 25 ), не демонстрирует последовательной гомологии.
Функциональная связность отображала отчетливые зависимые от задачи модуляции, которые были связаны с задачей, которую выполняли субъекты: функциональная связность была увеличена внутри и между модулями ног во время постуральной нестабильности и увеличилась внутри и между модулями руки и верхней части тела в условиях наведения.Таким образом, функциональная связь между мышцами зависит от задачи ( 21 , 36 ), что может свидетельствовать о наличии многофункциональных цепей, в которых данный паттерн анатомической связи может генерировать различные паттерны функциональной активности в различных условиях ( 40 ). Такая распределенная схема создает основу для поддержки многих типов поведения, которые управляются согласованными действиями большой распределенной сети, а не простыми выделенными путями. Таким образом, лежащая в основе сетевая связность ограничивает возможные паттерны популяционной активности низкоразмерным многообразием, охватываемым несколькими независимыми паттернами — нейронными режимами — которые обеспечивают основные строительные блоки нейронной динамики и моторного контроля ( 41 ).Опять же, это обнаруживает сходство с недавними исследованиями функциональных принципов когнитивных сетей в мозге ( 42 ).
Изменения, зависящие от задачи, происходили с разной частотой, что указывает на функционирование организации мультиплексной сети, при этом четыре частотных компонента отражают разные типы взаимодействий между мышцами. Четыре различных частотных компонента (от 0 до 3, от 3 до 11, от 11 до 21 и от 21 до 60 Гц) были извлечены с помощью NNMF. Эти полосы частот полностью соответствуют найденным ранее ( 20 ), что демонстрирует надежность этого вывода.Интересная возможность заключается в том, что эти частотные компоненты отражают спектральные отпечатки различных путей, которые проецируются на двигательные нейроны спинного мозга. Было высказано предположение, что эти разные частоты могут играть определенную роль в кодировании моторных сигналов ( 43 ). Функциональная связность на низкочастотных компонентах может быть результатом афферентных путей, в то время как функциональная связность на более высоких частотах может отражать коррелированный вход от нисходящих путей. Например, функциональная связность в β-диапазоне (от 15 до 30 Гц), скорее всего, отражает кортикоспинальные проекции ( 10 , 36 ).Компоненты с самой высокой частотой, наблюдаемые в этом исследовании (от 21 до 60 Гц), показали наиболее локальные схемы подключения. Эти модели локальной связи могут отражать проприоспинальные пути ( 3 , 15 ). Эти паттерны функциональной связи могут быть использованы для раскрытия вклада структурных путей в формирование паттернов скоординированной активности в двигательной системе ( 23 ). Эти результаты отражают наблюдения в корковых сетях, где частотно-зависимые сети обнаруживают разные топологии и по-разному выражаются в разных состояниях мозга ( 44 ).Различия в частотном содержании функциональной связи, наблюдаемой между мышцами верхней и нижней конечностей, предполагают наличие различных нейронных цепей, контролирующих эти части тела.
Таким образом, наш сетевой анализ выявил широкую функциональную связь между мышцами, что свидетельствует о коррелированных входах в спинномозговые двигательные нейроны на разных частотах. Коррелированные входные данные указывают на расходящиеся проекции или латеральные связи в нервных путях, которые иннервируют двигательные нейроны спинного мозга и, следовательно, могут использоваться для оценки спинномозговых сетей ( 23 ).Эти результаты согласуются с сопоставлением «многие ко многим», а не с сопоставлением «один к одному» между мозгом и мышцами ( 4 ), в котором сложные движения возникают за счет относительно тонких изменений в коактивации различных распределенных функциональных режимов. Мы представляем новый подход, который объединяет нейробиологию движений с текущими исследованиями сетей мозга, показывая, как центральная нервная система взаимодействует с опорно-двигательной системой человеческого тела. Этот подход вписывается в более широкие рамки сетевой физиологии, исследуя взаимодействия мозга и тела ( 45 ).Подобно текущим результатам, исследования сетевой физиологии показали, что динамические взаимодействия между системами органов опосредуются через определенные полосы частот ( 46 ). Мы расширили этот подход, исследуя топологию сети функциональных взаимодействий между мышцами, которые опосредуются нервными путями в спинном мозге. В будущих исследованиях может быть увеличено количество исследуемых мышц, включая электроэнцефалографию для картирования сетей мозг-тело и изучение кортикального контроля мышечных сетей, а также рассмотрение индивидуальных различий в анатомии.
С точки зрения системной биологии, головной и спинной мозг переплетаются с телом — они «воплощены» ( 7 ), и, таким образом, сетевой анализ мозга может быть расширен для исследования внутренней организации функциональных сетей в позвоночнике человека. шнур ( 47 ). Функциональные взаимодействия между надспинальными, спинными и периферическими регионами могут быть интегрированы с использованием сетевого анализа в качестве общей основы. Такая интегрированная структура хорошо подходит для получения новых сведений и способов лечения неврологических расстройств ( 48 ).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Сбор данных
Четырнадцать здоровых участников (7 мужчин и 7 женщин; средний возраст 25 ± 8 лет; 10 правшей и 4 левши) без каких-либо неврологических или моторных расстройств или сахарного диабета и с индекс массы тела ниже 25 были включены в это исследование. Эксперименты были одобрены Комитетом по этике Human Movement Sciences Vrije Universiteit Amsterdam (ссылка ECB 2014-78) и выполнены в полном соответствии с Хельсинкской декларацией.Все участники были письменно и устно проинформированы о процедуре и подписали информированное согласие перед участием.
Участникам было предложено выполнить девять различных заданий позы. Был использован полнофакторный план, в котором стабильность позы (нормальное положение, нестабильность в передне-заднем направлении и нестабильность в медиально-латеральном направлении) и поведение при указании (отсутствие указания, указание доминирующей рукой и указание обеими руками) варьировались. . Постуральной стабильностью манипулировали с помощью балансира с одной степенью свободы, которая позволяла движение в передне-заднем или медиально-латеральном направлении.В задании наведения участники держали лазерную указку доминирующей рукой (одноручная) или двумя руками (двуручная) и наводили ее на белую мишень (25 см 2 ), расположенную на расстоянии 2,25 м, параллельно поперечной оси. ось тела на высоте акромиона участника. Таким образом, эксперимент состоял из девяти (3 × 3) экспериментальных условий. Продолжительность испытания составляла 30 с, каждое условие повторялось шесть раз.
Биполярная поверхностная ЭМГ была записана для 36 мышц, распределенных по всему телу (18 двусторонних мышц; Таблица 1).Мы выбрали репрезентативную группу пар антагонистических мышц, участвующих в постуральном контроле, которые можно правильно измерить с помощью поверхностной ЭМГ из-за их расположения и размера. ЭМГ регистрировали с использованием трех 16-канальных систем Porti (TMSi), онлайн-фильтрацию верхних частот с частотой 5 Гц и дискретизацию с частотой 2 кГц.
Анатомическая мышечная сеть
Анатомическая мышечная сеть была определена путем картирования физических связей между мышцами. Узлы представляют 36 мышц (18 слева и 18 справа), а края сети представляют собой сухожильные прикрепления мышц к костям и соединительной ткани.Структурные связи были определены на основе происхождения и прикрепления мышц ( 2 ). Кости, которые не показывают или почти не двигаются в суставе между ними, считались одной жесткой костной структурой, то есть тазом, грудным скелетом или ossa cranii ( 25 ). Связи между мышцами и костями, перечисленные в таблице 2, обозначают двудольную сеть C , с мышцами как одной группой и костями как второй группой. Затем мы создали сеть, ориентированную на мышцы, как одномодовые проекции C : B = CC T ( 19 ).Это дало взвешенную матрицу смежности, где веса отражают количество прикреплений, с помощью которых связаны две мышцы. Мы преобразовали это в бинарную сеть, установив для всех ненулевых весов значение 1.
Таблица 2 Начало координат и вставка мышц.Происхождение и введение основаны на общей анатомии человека, как описано Martini et al . ( 2 ), таким образом игнорируя возможные индивидуальные различия между участниками.
Функциональная мышечная сеть
Мы отразили данные левшей, чтобы создать доминирующую и недоминантную стороны.Данные ЭМГ были предварительно обработаны для удаления артефактов движения и электрокардиографии (ЭКГ). ЭМГ подвергалась полосовой фильтрации (от 1 до 400 Гц), и для удаления загрязнения ЭКГ использовался независимый компонентный анализ ( 49 ). Для каждого участника были удалены один или два независимых компонента. Затем данные ЭМГ подвергались высокочастотной фильтрации (20 Гц) для удаления низкочастотных артефактов движения. После предварительной обработки огибающие ЭМГ были извлечены с помощью амплитуды Гильберта ( 22 ).
Мы следовали процедуре, описанной Boonstra et al .( 20 ) для извлечения функциональных мышечных сетей из поверхностной ЭМГ. Сначала оценивалась комплексная когерентность и усреднялась по испытаниям в каждом условии для каждого участника. Абсолютное значение когерентности было возведено в квадрат, чтобы получить согласованность в квадрате величины. Межмышечная связность оценивалась между всеми 630 парами мышц. Затем NNMF использовался для разложения этих спектров когерентности по всем комбинациям мышц, состояниям и участникам на четыре различных частотных компонента и соответствующие веса.Это дало набор весов для каждого частотного компонента, который определял неориентированную взвешенную сеть для каждого условия и участника.
Эти функциональные сети были преобразованы в бинарные сети для облегчения сравнения с анатомической сетью. Для получения минимально связной сети по условиям и частотным компонентам были выбраны веса. Эта процедура определения порога дает единственное уникальное пороговое значение, которое соответствует порогу перколяции ( 50 ).Это приводило к разреженным сетям, в которых каждый узел был подключен по крайней мере к одному другому узлу ребром на одном из уровней мультиплексной сети.
Структура сообщества
Для извлечения модулей из анатомических сетей использовался алгоритм Лувена. Поскольку алгоритм Лувена является стохастическим, мы использовали консенсусную кластеризацию, чтобы получить стабильное разбиение на 1000 итераций ( 51 ). Мультиплексный анализ модульности ( 24 ) использовался для идентификации модулей функциональной мышечной сети в зависимости от условий и частотных компонентов.Мы использовали MolTi, автономное графическое программное обеспечение, для обнаружения сообществ в мультиплексных сетях путем оптимизации модульности мультиплекса с помощью адаптированного алгоритма Лувена (https://github.com/gilles-didier/MolTi). Модули были извлечены по 36 двоичным сетям (9 × 4). Мы использовали индекс Rand и скорректированный индекс Rand для сравнения модулей анатомических и функциональных мышечных сетей ( 16 ).
Сравнение функциональных сетей в разных условиях
Чтобы упростить сравнение функциональных сетей в разных условиях задачи, мы грубо обработали сети ( 52 ).Мы использовали набор функциональных модулей, оцененных по условиям и частотным компонентам, в качестве основы для грубой оценки 36 двоичных сетей, а затем сравнили силу меж- и внутримодульных соединений в сетях с использованием границ этих модулей. В сгруппированных сетях узлы представляют модули (группы мышц, указанные выше), а края представляют связи между модулями. Недиагональные элементы результирующей взвешенной матрицы смежности представляют собой средние веса ребер между двумя модулями, а диагональные элементы представляют средние веса ребер внутри модуля.
Для сравнения кластеризованных сетей по условиям мы использовали простые контрасты между условиями задач и количественные различия в количестве соединений между модулями и внутри них. Мы протестировали четыре контраста: (i) однообразное и (ii) бимануальное наведение по сравнению с отсутствием наведения и (iii) переднезаднее и (iv) медиально-латеральное наведение по сравнению с нормальным стоянием. Чтобы проверить статистическую значимость этих контрастов, мы выполнили парные перестановочные тесты отдельно для каждого из элементов матрицы ( 52 ).Кластерные сети имели гораздо меньшую размерность по сравнению с исходными функциональными мышечными сетями (21 ребро вместо 630). Контроль ошибок на уровне семьи поддерживался с помощью поправки Бонферрони для корректировки множественных сравнений (4 × 21 = 84 сравнения).
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Дополнительные материалы к этой статье доступны по адресу http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/4/6/eaat0497/DC1
раздел S1. Альтернативная анатомическая мышечная сеть
сечение S2.Сеть спинномозговых нервов
участок S3. Весовые функциональные сети
рис. S1. Матрица смежности анатомических мышечных сетей.
рис. S2. Структура сообщества спинномозговой нервной сети.
рис. S3. Структура сообщества взвешенной функциональной сети.
таблица S1. Иннервация спинномозгового нерва.
Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе, при условии, что конечное использование составляет , а не для коммерческих целей и при условии, что оригинальная работа правильно процитирована.
ССЫЛКИ И ПРИМЕЧАНИЯ
- ↵
К. Шеррингтон, Интегративное действие нервной системы (архив CUP, 1910).
- ↵
Ф. Х. Мартини, М. Дж. Тиммонс, М. П. МакКинли, Анатомия человека (3-е издание) (Prentice Hall, 2000).
- ↵
Э. Пьеро-Дезейлиньи, Д. Берк, Схема человеческого спинного мозга: его роль в двигательном контроле и двигательных расстройствах (Cambridge Univ. Press, 2005).
- ↵
- ↵
N.Бернштейн, Координация и регулирование движений (Пергамон, 1967).
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵ 904 904 904 9024 904
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- 19 24 904 904
- 9024 904 904
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- 904 904 904
- 904Н. Макаров, Г. М. Ноэтчер, А. Назарян, Низкочастотное электромагнитное моделирование электрических и биологических систем с использованием MATLAB (Wiley, 2015), стр. 89–130.
- ↵
- Copyright © 2018 Авторы, некоторые права защищены; эксклюзивный лицензиат Американской ассоциации содействия развитию науки.Нет претензий к оригинальным работам правительства США. Распространяется по некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY-NC).
11 функций мышечной системы: схемы, факты и структура
Поделиться на Pinterest На мышцы приходится около 40 процентов веса человека, при этом самая большая мышца в теле — большая ягодичная мышца.Мышечная система включает более 600 мышц, которые работают вместе, чтобы обеспечить полноценное функционирование тела.
В теле есть 3 типа мышц:
Скелетная мышца
Скелетные мышцы — единственные мышцы, которыми можно сознательно управлять. Они прикреплены к костям, и сокращение мышц вызывает движение этих костей.
Любое сознательное действие человека предполагает задействование скелетных мышц. Примеры таких действий включают бег, жевание и письмо.
Гладкая мышца
Гладкая мышца выстилает внутреннюю часть кровеносных сосудов и органов, таких как желудок, и также известна как висцеральная мышца.
Это самый слабый тип мышц, но он играет важную роль в перемещении пищи по пищеварительному тракту и поддержании кровообращения по кровеносным сосудам.
Гладкие мышцы действуют непроизвольно и не могут контролироваться сознательно.
Сердечная мышца
Сердечная мышца, расположенная только в сердце, перекачивает кровь по всему телу. Сердечная мышца стимулирует собственные сокращения, которые формируют наше сердцебиение. Сигналы нервной системы контролируют скорость сокращения.Этот тип мышц сильный и действует непроизвольно.
Основные функции мышечной системы следующие:
1. Подвижность
Основная функция мышечной системы — обеспечение движения. Когда мышцы сокращаются, они способствуют грубому и тонкому движению.
Грубое движение относится к большим, скоординированным движениям и включает:
Тонкое движение включает в себя меньшие движения, такие как:
- письмо
- говорение
- выражение лица
За этот тип действий обычно отвечают меньшие скелетные мышцы .
Большая часть мышечных движений тела находится под сознательным контролем. Однако некоторые движения рефлексивны, например, отдергивание руки от источника тепла.
2. Стабильность
Мышечные сухожилия растягиваются над суставами и способствуют стабильности суставов. Мышечные сухожилия в коленном и плечевом суставах имеют решающее значение для стабилизации.
Основные мышцы — это мышцы живота, спины и таза, они также стабилизируют тело и помогают при выполнении таких задач, как поднятие тяжестей.
3. Осанка
Скелетные мышцы помогают удерживать тело в правильном положении, когда кто-то сидит или стоит. Это называется позой.
Хорошая осанка зависит от сильных гибких мышц. Жесткие, слабые или напряженные мышцы способствуют неправильной осанке и неправильному расположению тела.
Длительная плохая осанка приводит к боли в суставах и мышцах плеч, спины, шеи и других мест.
4. Кровообращение
Сердце — это мышца, которая перекачивает кровь по всему телу.Движение сердца находится вне пределов сознательного контроля, и оно автоматически сокращается при стимуляции электрическими сигналами.
Гладкие мышцы артерий и вен играют важную роль в кровообращении по всему телу. Эти мышцы поддерживают кровяное давление и кровообращение в случае кровопотери или обезвоживания.
Они расширяются, чтобы увеличить кровоток во время интенсивных упражнений, когда организму требуется больше кислорода.
5. Дыхание
Дыхание задействует диафрагму.
Диафрагма — это куполообразная мышца, расположенная ниже легких. Когда диафрагма сжимается, она толкается вниз, в результате чего грудная полость становится больше. Затем легкие наполняются воздухом. Когда мышца диафрагмы расслабляется, она выталкивает воздух из легких.
Когда кто-то хочет дышать глубже, ему требуется помощь других мышц, в том числе мышц живота, спины и шеи.
6. Пищеварение
Поделиться на PinterestМышечная система позволяет двигаться в теле, например, во время пищеварения или мочеиспускания.Гладкие мышцы желудочно-кишечного тракта или желудочно-кишечного тракта контролируют пищеварение. Желудочно-кишечный тракт простирается ото рта до ануса.
Пища движется через пищеварительную систему волнообразным движением, которое называется перистальтикой. Мышцы стенок полых органов сокращаются и расслабляются, вызывая это движение, которое выталкивает пищу через пищевод в желудок.
Верхняя мышца желудка расслабляется, позволяя пище проникнуть, в то время как нижние мышцы смешивают частицы пищи с желудочной кислотой и ферментами.
Переваренная пища перемещается из желудка в кишечник по перистальтике. Отсюда сокращается больше мышц, чтобы вывести пищу из организма в виде стула.
7. Мочеиспускание
Мочевыделительная система включает как гладкие, так и скелетные мышцы, в том числе:
- мочевой пузырь
- почки
- половой член или влагалище
- простата
- мочеточники
- мочеиспускательный канал
24 905 должны работать вместе, чтобы удерживать и выводить мочу из мочевого пузыря.
Проблемы с мочеиспусканием, такие как плохой контроль мочевого пузыря или задержка мочи, вызваны повреждением нервов, передающих сигналы мышцам.
8. Роды
Гладкие мышцы матки расширяются и сокращаются во время родов. Эти движения проталкивают ребенка через влагалище. Кроме того, мышцы тазового дна помогают направлять голову ребенка по родовым путям.
9. Зрение
Шесть скелетных мышц вокруг глаза контролируют его движения. Эти мышцы работают быстро и точно и позволяют глазу:
- поддерживать стабильное изображение
- сканировать окружающее пространство
- отслеживать движущиеся объекты
Повреждение глазных мышц может ухудшить зрение.
10. Защита органов
Мышцы туловища защищают внутренние органы спереди, по бокам и сзади тела. Кости позвоночника и ребра обеспечивают дополнительную защиту.
Мышцы также защищают кости и органы, поглощая удары и уменьшая трение в суставах.
11. Регулировка температуры
Поддержание нормальной температуры тела — важная функция мышечной системы. Почти 85 процентов тепла, которое человек производит в своем теле, происходит от сокращения мускулов.
Когда температура тела падает ниже оптимального уровня, скелетные мышцы увеличивают свою активность, выделяя тепло. Дрожь — один из примеров этого механизма. Мышцы в кровеносных сосудах также сокращаются, чтобы поддерживать тепло тела.
Температуру тела можно вернуть в нормальный диапазон за счет расслабления гладких мышц кровеносных сосудов. Это действие увеличивает кровоток и высвобождает избыточное тепло через кожу.
Структура мышечной системы
Мышечная система представляет собой сложную совокупность тканей, каждая из которых имеет свое назначение.Мышечную систему часто рассматривают вместе со скелетной системой и называют мышечно-скелетной системой. Понимание компонентов мышечной системы, включая различные типы соединительных тканей, — хороший способ понять, как работают тела и физические движения.
Скелетные мышцы
Скелетные мышцы и ткань скелетных мышц — это структуры, которые приходят в голову большинству людей, когда они думают о «мышцах». Ткань скелетных мышц — это грубая мышечная ткань, оптимизированная для сокращения и движения частей тела.Ткани скелетных мышц часто связаны с частями мышечной системы, которые находятся под нашим сознательным контролем. Плотное снабжение кровеносных сосудов и нервов в скелетной ткани способствует сокращению, которое тянет за сухожилия и кости, вызывая движение скелета.
Гладкие мышцы
Гладкие мышечные ткани часто связаны с подсознательным контролем над различными системами в организме. Гладкая мышечная ткань связана с желудком, кишечником и мочевыводящей системой. Гладкие мышечные ткани контролируют кровоток в основных органах и играют ключевую роль в регулировании артериального давления.
Tough Tendons
Сухожилия соединяют скелетные мышцы с костями, которые будут перемещать мышцы. Сухожилия прочные и гибкие, они очень устойчивы к разрывам и поломкам. Однако при чрезмерном растяжении сухожилия могут быть растянуты или повреждены. Поскольку сухожилия не заживают легко, обратитесь к врачу за травмированным сухожилием. Спортсмены склонны к разрыву ахиллова сухожилия, которое соединяет икроножную мышцу с костью в пятке. Слезы могут быть довольно болезненными и могут потребовать хирургического вмешательства.
Гибкие связки
Связка — это волокнистый материал, соединяющий две кости, которые перемещаются через скелетные мышцы. Они обеспечивают устойчивость костей как во время движения скелетными мышцами, так и во время отдыха. Связки тесно связаны с мышечной системой. Совместное функционирование и диапазон движений контролируются связками. В колене находится множество связок. Часто бывает травма передней крестообразной связки (ПКС) во время резких остановок или поворотов.
Жировая ткань
Жировая ткань — еще один ключевой компонент скелетно-мышечной системы.Жировая ткань — это соединительная ткань, которая накапливает энергию в виде жировых клеток и смягчает суставы. Это важно для защиты суставов во время напряженных сокращений скелетных мышц, например, при занятиях спортом и других напряженных упражнениях. Сердце и другие основные органы защищены жировой тканью. Слишком много жировой ткани повышает риск таких проблем, как диабет.
Трехмерный обзор мышечной системы
В теле человека содержится 3 типа мышц:
Гладкие мышцы находятся в стенках многих органов, таких как желудок и кровеносные сосуды.У них нет полосатый вид и они сокращаются непроизвольно.
Сердечные мышцы находятся в стенках сердца. Они также непроизвольно сокращаются, но имеют полосатый вид.
Скелетные мышцы прикреплены к костям и перемещаются с ними. Эти мышцы сокращаются произвольно и имеют полосатый вид. Скелетные мышцы делятся на 4 группы в зависимости от ориентации и расположения мышечных волокон:
- Параллельные скелетные мышцы состоят из волокон, расположенных параллельно линии, натянутой во время сокращения.Параллельные мышцы можно разделить на подкатегории в зависимости от их формы:
- Четырехугольник (например, четырехугольная мышца)
- Ремешок (например, портняжная мышца)
- Веретенообразный (например, brachioradialis)
- Конвергентные мышцы содержат волокна, которые имеют широкое начало, но сходятся, чтобы прикрепиться к узкому сухожилию.
- Круглые скелетные мышцы состоят из волокон, расположенных по кругу.Они обнаруживаются в местах отверстий, где сжатие приводит к закрытию этого отверстия.
- Пеннатные скелетные мышцы состоят из мышечных волокон, которые прикреплены к боковым сторонам сухожилия, как перышко. Пеннатные мышцы можно разделить на следующие категории в зависимости от их формы:
- Однородные (например, длинный сгибатель большого пальца)
- Двупенистое (например, прямая мышца бедра)
- Множественные (например,дельтовидная)
Изучите мельчайшие детали мышечной системы в Complete Anatomy с набором функций трехмерного обучения, таких как движение мышц, иннервация, карты происхождения / вставки и многое другое. Попробуйте бесплатно сегодня.
Мышечная система — BIOL 215/216 — Анатомия и физиология I и II
Лекции AK — это серия лекций на (внешней) образовательной платформе, предназначенная для «содействия сотрудничеству между нашими пользователями и помощи в распространении знаний во всех частях мира.»
T Эти лекции различаются по продолжительности и откроются в новом окне, когда вы нажмете на предоставленную ссылку.
Саркомер : Основной единицей скелетных и сердечных мышц является саркомер. Саркомер состоит из тонких нитей и толстых нитей. Сами тонкие нити состоят из глобулярных белков, называемых актином, которые соединяются вместе, образуя длинные полимерные цепи. Две из этих полимерных цепей спирально переплетаются, образуя тонкую нить.Тонкая нить также содержит два других белка, называемых тропонином и тропомиозином, которые участвуют в сокращении мышц. Толстая нить состоит из белка, называемого миозином. Многие из этих миозинов скручиваются друг вокруг друга, образуя толстую нить. На обоих концах толстой нити расположены отростки, называемые миозиновыми головками, которые участвуют в связывании с тонкими нитями, вызывая сокращение мышц. H-зона — это область, которая содержит только толстые волокна, I-полоса содержит только тонкие волокна, полоса A содержит толстые волокна полностью, включая небольшую часть тонких волокон.Z-линии — это границы саркомера. Когда мышца сокращается, расстояние между двумя Z-линиями уменьшается, I-полоса и H-зона также уменьшаются в длине, но A-полоса остается неизменной, потому что толстая нить не изменяется в размере.
Структура скелетных мышц : Скелетные мышцы выглядят полосатыми (полосатыми), и это связано с тем, что они состоят из отдельных единиц, называемых саркомерами. Каждый крестец соединен встык, образуя длинное волокно, называемое миофибриллами.Многие из этих миофибрилл помещаются в цитоплазму клетки, называемой саркоплазмой. Каждая мышечная клетка, также называемая мышечным волокном или миоктом, содержит специализированный эндоплазматический ретикулум, называемый саркоплазматическим ретикулумом, который содержит высокую концентрацию ионов кальция, необходимых для сокращения мышц. Мышечная клетка также содержит специализированную клеточную мембрану, называемую сарколеммой, которая содержит глубокие инвагинации, называемые Т-канальцами (поперечными канальцами), которые обеспечивают быстрое и равномерное распространение потенциала действия по клетке.Каждое мышечное волокно упаковано в пучок, называемый пучком, и многие из этих пучков связаны еще дальше, чтобы создать настоящую мышцу, которая появляется на макроскопическом уровне. Скелетные мышцы многоядерные (много ядер на клетку) и контролируются соматической нервной системой. Скелетные мышцы обычно находятся рядом с кровеносными и лимфатическими сосудами, и это означает, что сокращение скелетных мышц способствует движению и потоку крови и лимфатической жидкости по сосудам. Дрожь — это процесс, который позволяет нам поддерживать нашу внутреннюю температуру тела в холодных условиях, а дрожь является результатом сокращения скелетных мышц, которое инициируется гипоталамусом.Дрожь дает много тепла, и это тепло можно использовать для согревания тела.
Сокращение скелетных мышц: Прежде чем скелетные мышцы смогут сократиться, мозг должен создать электрический сигнал в форме потенциала действия, а затем послать его на двигательный нейрон соматической нервной системы, который иннервирует эту конкретную мышцу. Он перемещается по аксону двигательного нейрона и в конечном итоге достигает моторной концевой пластинки (нервно-мышечного соединения), которая представляет собой синапс между окончанием аксона моторного нейрона и мембраной мышечной клетки.Нейротрансмиттер ацетилхолин деполяризует мембрану, и потенциал действия проходит через поперечные канальцы (t-канальцы) в саркоплазматический ретикулум. Затем саркоплазматический ретикулум высвобождает ионы кальция в цитозоль клетки, которые продолжают связываться с тропонином, обнаруженным на тонкой нити. Как только кальций связывается с тропонином, он сдвигает тропомиозин и обнажает сайты связывания миозина. В то же время миозиновая головка толстой нити гидролизует АТФ до АДФ и Pi, которые остаются прикрепленными к миозиновой головке.Затем миозиновая головка ориентируется под углом девяноста градусов по отношению к толстой нити и связывается с обнаженным участком связывания миозина на тонкой нити. Как только АДФ и Р высвобождаются головкой миозина, головка миозина снова сдвигается, и это создает силовой удар, который перемещает тонкую нить. Это заставляет мышцу сокращаться. Чтобы миозин отделился от тонкой нити, АТФ должен связываться с головкой миозина. После связывания АТФ кальций отделяется от тропонина, и ионы кальция затем перекачиваются обратно в саркоплазматический ретикулум.Теперь этот процесс можно повторить.
Двигательная единица : Наше тело организует нейроны и мышцы в так называемые двигательные единицы. Двигательная единица — это просто двигательный нейрон и все мышечные клетки, которые иннервирует двигательный нейрон. Один двигательный нейрон может иннервировать тысячи отдельных мышечных клеток. Величина силы, создаваемой любой мышцей, зависит от трех факторов (1) размера мотонейрона (2) количества мотонейронов и (3) толщины конкретной мышечной клетки.
Сердечная мышца : Сердечная мышца — это тип мышц, из которых состоит сердце. Так же, как и скелетная мышца, сердечная мышца имеет поперечнополосатую форму, поскольку состоит из отдельных единиц, называемых саркомерами. Эти саркомеры соединены встык, образуя миофибриллы, и многие из этих миофибрилл находятся в саркоплазме клетки. Сердечная мышца также содержит сарколемму с глубокими инвагинациями, называемыми Т-канальцами. Итак, мы видим, что многие из тех же свойств, которые обнаруживаются в скелетных мышцах, обнаруживаются и в сердечной мышце.Однако есть несколько важных отличий. Например, соседние клетки сердечной мышцы соединены друг с другом через специальные области, называемые вставными дисками. Они содержат щелевые соединения и десмосомы. Щелевые переходы обеспечивают быстрое и равномерное распространение потенциала действия между ячейками, поскольку они позволяют проходить ионам. Десмосомы удерживают клетки вместе. Сердечные мышцы содержат только одно ядро на клетку и относительно большие митохондрии. Вегетативная нервная система контролирует сердечную мышцу, что означает, что она контролируется непроизвольно.Однако определенные клетки сердечной мышцы способны проявлять миогенную активность, что означает, что они действительно могут сокращаться без ввода какого-либо сигнала от нервной системы. Клетки сердечной мышцы также имеют более длительный, чем обычно, период деполяризации во время процесса сокращения мышц. Это происходит из-за наличия на клеточной мембране кальциевых потенциал-управляемых каналов, которые открываются после закрытия потенциал-управляемых каналов натрия. Это приводит к более длительным сокращениям и позволяет сердцу сокращаться долгим, устойчивым и сильным образом.
Гладкая мышца : В отличие от сердечной или скелетной мышцы, гладкая мышца не имеет поперечнополосатой формы, потому что она не состоит из саркомеров. Вместо этого сеть различных нитей обнаруживается по всему телу клетки, и это помогает клетке сокращаться. Три типа нитей — это тонкие нити, толстые нити и промежуточные нити. Тонкие нити обычно соединяются с областями, называемыми плотными телами, а толстые нити находятся между тонкими нитями. Движение толстых и тонких нитей заставляет плотные тела двигаться вместе, что, в свою очередь, притягивает промежуточные волокна, что сближает все плотные тела внутри клетки.В конечном итоге это приводит к сокращению клетки, и это называется сокращением мышц. Гладкие мышцы можно расположить двумя способами. У нас есть единичные гладкие мышцы, также известные как висцеральные гладкие мышцы, и у нас также есть многокомпонентные гладкие мышцы. Единичные гладкие мышцы состоят из набора различных гладкомышечных клеток, соединенных щелевыми соединениями. Лишь некоторые из этих мышц фактически иннервируются нейроном. Когда сигнал поступает в иннервируемую гладкую мышцу, щелевые соединения заставляют другие клетки сокращаться равномерно.Следовательно, единичные гладкие мышцы сокращаются вместе, как единое целое. Эти гладкие мышцы также обладают миогенной активностью. Множественные гладкие мышцы состоят из пучка гладкомышечных клеток, которые иннервируются нейроном. Это означает, что сокращение мышцы в системе, состоящей из нескольких единиц, не зависит от сокращения соседней клетки. Гладкие мышцы контролируются вегетативной нервной системой и находятся в таких местах, как кровеносные сосуды, желудок, тонкий кишечник, матка, мочевой пузырь и во многих других местах.Гладкие мышцы безъядерные, что означает, что у них есть одно ядро на клетку.
Мышечные пары агонист-антагонист : Мышечная и скелетная системы работают вместе, чтобы координировать произвольные движения нашего тела, которые в конечном итоге контролируются нервной системой. Скелетные мышцы прикрепляются к нашим костям не напрямую, а через фиброзные структуры, называемые сухожилиями, которые состоят преимущественно из коллагеновых волокон. Не следует путать сухожилия со связками, которые соединяют кость с другой костью.Система бицепс-трицепс состоит из этих двух мышц, а также набора костей (плечевой, лучевой, локтевой и других), которые отвечают за произвольное движение наших рук. В большинстве этих систем есть большая кость, которая фактически не двигается, и называется неподвижной костью, в то время как кости, которые действительно перемещаются, называются подвижными костями. В случае системы бицепс-трицепс плечевая кость не движется, в то время как лучевая и локтевая кости движутся. Точка, где мышца-сухожилие прикрепляется к неподвижной кости, называется началом, и это проксимальный конец мышцы.С другой стороны, точка, в которой мышца-сухожилие прикрепляется к подвижной кости, называется прикреплением, и это дистальный конец мышцы. Система бицепс-трицепс работает антагонистически. Это означает, что когда одна из мышц сокращается, другая удлиняется (растягивается) и наоборот. Мышца, которая сокращается, называется агонистом, а мышца, которая удлиняется, называется антагонистом. Когда мы сгибаем бицепс и перемещаем лучевую и локтевую кости по направлению к нашему телу, бицепс действует как агонист, а трицепс — как антагонист.С другой стороны, если мы обратим это движение и отодвинем кости от тела, бицепс будет антагонистом, а трицепс — агонистом. Мышца, которая сгибается и сокращается, чтобы уменьшить угол в суставе, называется сгибателем, а мышца, которая увеличивает угол при сокращении, называется разгибателем.
12.2 Введение в мышечную систему — Биология человека
Создано CK-12 Foundation / Адаптировано Кристин Миллер
Рисунок 12.2.1 Наталья Заболотная, Олимпиада-2012.Приводит ли слово мускул к мысли о хорошо развитой мускулатуре штангиста, как у женщины на рис. 12.2.1? Ее зовут Наталья Заболотная, она российская олимпийская чемпионка. Мышцы, которые используются для подъема тяжестей, легко ощутить и увидеть, но это не единственные мышцы в человеческом теле. Многие мышцы находятся глубоко внутри тела, где они образуют стенки внутренних органов и других структур. Вы можете сгибать бицепсы по своему желанию, но вы не можете контролировать внутренние мышцы, как эти.Хорошо, что эти внутренние мышцы работают без каких-либо сознательных усилий с вашей стороны, потому что движение этих мышц необходимо для выживания. Мышцы — это органы мышечной системы.
Мышечная система состоит из всех мышц тела. Наибольший процент мышц в мышечной системе составляют скелетные мышцы, которые прикреплены к костям и обеспечивают произвольные движения тела (показано на рисунке 12.2.2). В теле человека почти 650 скелетных мышц, многие из которых показаны на рисунке 12.2.2. Помимо скелетных мышц, мышечная система также включает сердечную мышцу, которая составляет стенки сердца, и гладкие мышцы, которые контролируют движения в других внутренних органах и структурах.
Рисунок 12.2.2 Многие скелетные мышцы в мышечной системе человека показаны на этом рисунке человеческого тела.Структура и функция мышц
Мышцы — это органы, состоящие в основном из мышечных клеток, которые также называются мышечными волокнами (в основном в скелетных и сердечных мышцах) или миоцитами (в основном в гладких мышцах).Мышечные клетки — это длинные тонкие клетки, которые выполняют функцию сокращения. Они содержат белковые нити, которые скользят друг по другу, используя энергию АТФ. Скользящие нити увеличивают напряжение в мышечных клетках или укорачивают их длину, вызывая сокращение. Сокращения мышц ответственны практически за всех движений тела как изнутри, так и наружу.
Скелетные мышцы прикрепляются к костям скелета. Когда эти мышцы сокращаются, они двигают тело.Они позволяют нам использовать наши конечности по-разному, от ходьбы до поворота колес телеги. Скелетные мышцы также поддерживают осанку и помогают нам сохранять равновесие.
Гладкие мышцы стенок кровеносных сосудов сокращаются, вызывая сужение сосудов, что может помочь сохранить тепло тела. Расслабление этих мышц вызывает расширение сосудов, что может помочь телу терять тепло. В органах пищеварительной системы гладкие мышцы проталкивают пищу через желудочно-кишечный тракт, последовательно сокращаясь, образуя волну мышечных сокращений, называемую перистальтикой . Подумайте о том, как распылять зубную пасту через тюбик, последовательно прикладывая давление от дна тюбика к верху, и вы получите хорошее представление о том, как пища перемещается мышцами через пищеварительную систему. Перистальтика гладких мышц также перемещает мочу по мочевыводящим путям.
Ткань сердечной мышцы находится только в стенках сердца. Когда сердечная мышца сокращается, это заставляет сердце биться. Насосное действие бьющегося сердца поддерживает кровоток в сердечно-сосудистой системе.
Мышцы могут увеличиваться, или гипертрофируются. Обычно это происходит из-за повышенного употребления, хотя гормональные и другие факторы также могут иметь значение. Например, повышение уровня тестостерона у мужчин в период полового созревания вызывает значительное увеличение размера мышц. Физические упражнения, включающие весовые нагрузки или тренировки с отягощениями, могут увеличить размер скелетных мышц практически у всех. Упражнения (например, бег), которые увеличивают частоту сердечных сокращений, также могут увеличивать размер и силу сердечной мышцы.Размер мышцы, в свою очередь, является основным фактором, определяющим мышечную силу, которую можно измерить силой, которую может приложить мышца.
Мышцы также могут уменьшаться в размере или атрофироваться , что может происходить из-за недостатка физической активности или от голода. Люди, находящиеся в неподвижном состоянии на любой срок — например, из-за перелома кости или хирургического вмешательства, — относительно быстро теряют мышечную массу. Люди в концентрационных лагерях или лагерях голода могут быть настолько истощены, что теряют большую часть своей мышечной массы, становясь почти буквально «кожей и костями».«Астронавты на Международной космической станции также могут потерять значительную мышечную массу из-за невесомости в космосе (см. Рисунок 12.2.3).
Рис. 12.2.3 Для астронавтов важно выполнять упражнения на борту Международной космической станции, чтобы помочь противостоять потере мышечной массы, которая происходит из-за их невесомости без земной гравитации.Многие заболевания, включая рак и СПИД, часто связаны с атрофией мышц. Атрофия мышц также бывает с возрастом. По мере взросления люди постепенно снижают способность поддерживать массу скелетных мышц, известную как саркопения . Точная причина саркопении неизвестна, но одна из возможных причин — снижение чувствительности к факторам роста, которые необходимы для поддержания мышечной массы. Поскольку размер мышц определяет силу, атрофия мышц вызывает соответствующее снижение мышечной силы.
И при гипертрофии, и при атрофии количество мышечных волокон не изменяется. Что меняется, так это размер мышечных волокон. При гипертрофии мышц отдельные волокна становятся шире. При атрофии мышц волокна становятся более узкими.
Мышцы не могут сокращаться сами по себе. Для сокращения скелетным мышцам требуется стимуляция двигательных нейронов. Точка, где двигательный нейрон прикрепляется к мышце, называется нервно-мышечным соединением . Допустим, вы решили поднять руку в классе. Ваш мозг посылает электрические сообщения через моторные нейроны к вашей руке и плечу. Моторные нейроны, в свою очередь, стимулируют сокращение мышечных волокон руки и плеча, заставляя руку подниматься.
Непроизвольные сокращения гладких и сердечных мышц также управляются электрическими импульсами, но в случае этих мышц импульсы исходят от вегетативной нервной системы (гладкие мышцы) или специализированных клеток сердца (сердечная мышца).Гормоны и некоторые другие факторы также влияют на непроизвольные сокращения сердечных и гладких мышц. Например, гормон борьбы или бегства адреналин увеличивает скорость сокращения сердечной мышцы, тем самым ускоряя сердцебиение.
Мышцы не могут двигать телом самостоятельно. Им нужна скелетная система, чтобы действовать. Эти две системы вместе часто называют опорно-двигательной системой . Скелетные мышцы прикреплены к скелету с помощью жестких соединительных тканей, называемых сухожилиями .Многие скелетные мышцы прикреплены к концам костей, которые встречаются в суставе. Мышцы охватывают сустав и соединяют кости. Когда мышцы сокращаются, они тянут кости, заставляя их двигаться. Скелетная система представляет собой систему рычагов, которые позволяют телу двигаться. Мышечная система обеспечивает силу, которая перемещает рычаги.
- Мышечная система состоит из всех мышц тела. Существует три типа мышц: скелетная мышца (которая прикреплена к костям и обеспечивает произвольные движения тела), сердечная мышца (которая составляет стенки сердца и заставляет его биться) и гладкие мышцы (которые находятся в стенках сердца). внутренние органы и другие внутренние структуры и контролирует их движения).
- Мышцы — это органы, состоящие в основном из мышечных клеток, которые также можно назвать мышечными волокнами или миоцитами. Мышечные клетки специализируются на функции сокращения, которое происходит, когда белковые нити внутри клеток скользят друг по другу, используя энергию АТФ.
- Мышцы могут увеличиваться в размерах или гипертрофироваться. Обычно это происходит в результате более частого использования (физических упражнений), хотя гормональные и другие факторы также могут иметь значение. Мышцы также могут уменьшаться в размерах или атрофироваться. Это может произойти из-за неиспользования, голодания, некоторых болезней или старения.И при гипертрофии, и при атрофии изменяется размер, но не количество мышечных волокон. Размер мышц — главный фактор, определяющий мышечную силу.
- Скелетным мышцам для сокращения нужен стимул мотонейронов, а для движения тела им нужна скелетная система. Непроизвольные сокращения сердечных и гладких мышц контролируются специальными клетками сердца, нервами вегетативной нервной системы, гормонами или другими факторами.
- Что такое мышечная система?
- Опишите мышечные клетки и их функции.
- Укажите три типа мышечной ткани и укажите, где находится каждый из них.
- Определите мышечную гипертрофию и мышечную атрофию.
- Каковы возможные причины гипертрофии мышц?
- Назовите три причины возможной атрофии мышц.
- Как мышцы изменяются, когда они увеличиваются или уменьшаются в размерах?
- Как изменение размера мышц влияет на силу?
- Объясните, почему космонавты могут легко терять мышечную массу в космосе.
- Опишите, как соотносятся друг с другом термины мышечных клеток , мышечных волокон и миоцитов .
- Назовите две системы в теле, которые работают вместе с мышечной системой для выполнения движений.
- Опишите один из способов, которым мышечная система участвует в регулировании температуры тела.
Как работает ваша мышечная система — Эмма Брайс, TED-Ed, 2017.
Медицинская 3D-анимация — Перистальтика толстой кишки / кишечника || ABP ©, AnimatedBiomedical, 2013.
Мышцы имеют значение: д-р Брендан Иган на TEDxUCD, TEDx Talks, 2014.
Атрибуции
Рисунок 12.2.1
Natalia_Zabolotnaya_2012b Саймоном Q на Wikimedia Commons используется под лицензией CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en).
Рисунок 12.2.2Bougle_whole2_, ретушированный Бугле, Жюльеном из Национальной медицинской библиотеки (NLM) на Wikimedia Commons, находится в открытом доступе (https://en.wikipedia.org/wiki/Public_domain).
Рисунок 12.2,3
Daniel_Tani_iss016e027910 с изображения НАСА / Международной космической станции на Викискладе находится в общественном достоянии (https://en.wikipedia.org/wiki/Public_domain).
Список литературы
AnimatedBiomedical. (2013, 30 января). 3D Медицинская анимация — Перистальтика толстой кишки / кишечника || ABP ©. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=Ujr0UAbyPS4&feature=youtu.be
Бугле, Ж. (1899). Le corps humain en grandeur naturelle: planches coloriées et superposées, avec texte explicatif.J. B. Baillière et fils. В Историческая анатомия в Интернете . http://www.nlm.nih.gov/exhibition/historicalanatomies/bougle_home.html
TED-Ed. (2017, 26 октября). Как работает ваша мышечная система — Эмма Брайс. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=VVL-8zr2hk4&feature=youtu.be
TEDx Talks. (2014, 27 июня). Мышцы имеют значение: доктор Брендан Иган из TEDxUCD. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=LkXwfTsqQgQ&feature=youtu.be
авторов Википедии.(2020, 15 июня). Наталья Заболотная. В Википедия. https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Natalya_Zabolotnaya&oldid=962630409
Объяснение мышечной системы за 6 минут
Наша основная концепция здесь, на CTEskills.com, — предоставить вам необходимую информацию в ясной, краткой и точной форме. Это действительно отражено в одном из наших последних видео.
Мышечная система за 6 минут.
Мышечная система действительно очень сложна, как и все системы организма, но с помощью этого короткого видео вы должны хотя бы иметь общее представление о том, что составляет мышечную систему, ее свойствах и функциях.
Для более глубокого изучения мышечной системы ищите будущие видеоролики CTE, в которых мы будем освещать такие темы, как 14 основных групп мышц, а также распространенные заболевания и состояния, характерные для мышечной системы.
Мышечная система — обзорМышечная система состоит из более 600 мышц. Хотя в этом обзорном видео мы не будем рассматривать все 600 с лишним отдельных мышц, мы будем обсуждать…
- основные функции мышечной системы,
- 5 типов мышечных движений
- и как все это вместе составляет мышечную систему.
Основное назначение мышечной системы — обеспечение движения тела. Мышцы получают способность перемещать тело через нервную систему.
Основные свойства мышечной системы
Мышечная система имеет 5 основных свойств
- Возбудимый или раздражительный: Мышцы возбудимы или раздражительны. Это означает, что они способны получать стимуляцию и реагировать на стимуляцию нервов.
- Контрактируемые: Контрактируемые. После стимуляции они могут сокращаться или сокращаться.
- Extensible: Растяжимость означает, что мышца может быть растянута без повреждения путем приложения силы.
- Эластичность: Обладая эластичностью, мышца способна возвращаться к своей исходной форме и длине в состоянии покоя после растяжения или сокращения.
- Приспособляемость: Мышечная система приспосабливаема в том смысле, что ее можно изменять в зависимости от того, как она используется.Например, мышца увеличится или подвергнется гипертрофии при увеличении нагрузки; но с другой стороны, он может атрофироваться или исчезнуть, если его лишить работы.
Типы мышечных движений
Теперь давайте посмотрим на 5 типов движений мышц .
- Приведение … это перемещение части тела к средней линии тела.
- Похищение … отводит часть тела от тела.
- Сгибание … Сгибание означает сгибание сустава для уменьшения угла между двумя костями или двумя частями тела.
- Разгибание … разгибание — это выпрямление и разгибание сустава для увеличения угла между двумя костями или частями тела.
- Вращение … и, наконец, вращение включает перемещение части тела вокруг оси.
3 типа мышц
Мышечная система делится на три основных типа.Каждый из этих типов можно перемещать одним из двух способов. либо добровольно, либо непроизвольно.
- Сердечная мышца — Сердечная мышца — непроизвольная мышца; это означает, что он действует без какого-либо сознательного контроля.
- Висцеральные или гладкие мышцы также считаются непроизвольными — эти мышцы находятся в органах или системах органов, таких как пищеварительная или дыхательная система.
- Третий тип мышц — это Скелетная мышца . Это то, о чем мы обычно думаем, когда говорим о мышцах.Эти мышцы прикрепляются к скелету и дают скелету возможность двигаться. Скелетные мышцы классифицируются как произвольные. Это потому, что мы должны сделать сознательное усилие или принять решение, чтобы заставить их двигаться.
Хотя мышцы, очевидно, составляют мышечную систему, все же есть некоторые поддерживающие структуры, на которые мы должны обратить внимание, которые также являются необходимой частью системы. Сухожилия и фасции являются важными поддерживающими структурами для скелетных мышц.
Проще говоря, сухожилия — это то, что прикрепляет мышцу к кости. Фасции соединяют мышцы с другими мышцами. Сухожилия и фасции работают вместе с мышцами, что создает мышечную систему, необходимую для движения.
Нервная система
Хотя технически и не является частью одной и той же системы, нервная система внутренне связана с мышечной системой тела. Это важно для произвольных скелетных мышц.
Если связь нервной системы со скелетными мышцами прервана, скелетные мышцы не смогут производить движения для тела.Тело сейчас парализовано. Это называется квадриплегией. Единственный орган, который напрямую не зависит от нервной системы, — это сердечная мышца.
RECAP:
В человеческом теле более 600 сотен мускулов.
Мышечная система имеет 5 основных свойств.
- Возбудимый или раздражительный
- Контракт
- Расширяемый
- Эластичность
- Адаптивность
Есть 3 типа мышц; добровольное и недобровольное
- Сердечная мышца — непроизвольная
- Висцеральные или гладкие мышцы — непроизвольные
- Скелетная мышца — произвольная
Опорные конструкции
Сухожилия и фасции являются важными поддерживающими структурами для скелетных мышц.
Нервная система неразрывно связана с мышечной системой тела.Это необходимо для произвольных скелетных мышц…
TRIVIA ВОПРОС: Как вы думаете, почему ваша походка меняется в состоянии алкогольного опьянения? Пьяные люди при ходьбе шатаются. Это почему? Влияет ли алкоголь на произвольные мышцы или нервную систему?
Закрытие
Теперь можно еще многое обсудить о мышечной системе, но это все, что мы можем сделать в этом вводном видео. После просмотра этого видео вы должны хотя бы получить общее представление о том, из чего состоит мышечная система, ее свойства и функции.
Для более глубокого изучения мышечной системы ищите будущие видеоролики CTE, в которых мы будем освещать такие темы, как 14 основных групп мышц, а также такие темы, как распространенные заболевания и состояния, характерные для мышечной системы.
.
