Мышечная система

Источник: «Анатомия йоги»
Автор: Лесли Каминофф, Эйми Мэтьюз Изд.: Попурри, 2010 год.

Мышечная система

Если функции скелетной системы заключаются в поддержании веса тела и передаче усилий от одной части тела к другой посредством костей и связок в пределах подвижности суставов, то задача мышечной системы состоит в создании этих усилий и перемещении костей. Мышцы генерируют движение, суставы определяют его границы, соединительные ткани передают его от одной ткани к другой, кости совершают движение, а нервы организуют и координируют весь этот процесс.

Мышцы находятся в постоянном взаимодействии друг с другом. Ни одна мышца не работает поодиночке, без поддержки со стороны других мышц. Действия одной из них тут же отражаются на действиях другой независимо от того, находятся они рядом или на значительном расстоянии друг от друга.

Долгое время мышцы рассматривались чрезмерно упрощенно, и на этой основе сформировался ряд неправильных представлений, заключающихся, в частности, в следующем:

• мышцы работают независимо друг от друга;

• в любом теле одни и те же мышцы всегда выполняют одну и ту же работу;

• чем выше тонус мышцы, тем лучше она работает;

• мышцы всегда взаимодействуют друг с другом одинаково;

• для совершения каждого движения имеется строго определенный набор мышц.

Чтобы понять, в чем ошибочность подобных взглядов, необходимо обратиться к анатомическим основам.

Проделайте следующий опыт: лягте на спину и вытяните руки в стороны ладонями вверх. Ноги можете согнуть в коленях или выпрямить. Полежите так некоторое время, чтобы привыкнуть к позе, а затем начните сгибать и разгибать пальцы рук.

Вы чувствуете, как активизируются при этом мышцы предплечья? А выше локтя? Чувствуете ли вы работу мышц плечевого пояса, верхней части спины и вдоль позвоночника? А что насчет челюстных мышц? Можете ли вы проследить активность мышц вплоть до стоп?

Если вам кажется, что в каком-то месте мышцы неактивны, можете ли вы точно указать, в каком именно? Не пытаетесь ли вы сдерживать свои мышцы? Можете ли вы расслабить их до такой степени, чтобы движение ощущалось во всем теле?

Основы мышечной анатомии

Рис. 4.1. Мышца состоит из мышечной, нервной и соединительной ткани (кровеносные сосуды) и фасции. Рис. 4.2. Брюшко мышцы состоит из пучков волокон (мышечных клеток), которые, в свою очередь, образованы миофибриллами.

Мышца представляет собой сложный орган, состоящий из мышечной, нервной и соединительной ткани (в частности, кровеносных сосудов) (см. рис. 4.1). Мышечная ткань, сокращаясь, обладает способностью производить движения. Соединительная ткань передает эти движения другим частям тела, к которым прикреплена мышца, — костям, органам или коже. Нервы дают мышце команду активизироваться, указывая при этом продолжительность и силу сокращения, а капилляры снабжают ее необходимыми питательными веществами.

Рис. 4.3. Волокна соединительной ткани (белые) перемежаются с мышечными волокнами (красными). По концам мышцы соединительная ткань сходится в сухожилие, прикрепляющееся к кости.

Выделяют три типа мышечной ткани: скелетная, сердечная и гладкая.

Скелетные мышцы, как правило, соединены с костями и производят движения в суставах. В этом типе ткани перемежаются светлые и темные волокна, придающие им полосатую окраску. Управление мышцами осуществляет соматическая нервная система, которая может подавать команды как повинуясь сознанию, так и непроизвольно. Сердечная ткань имеет схожую со скелетной тканью полосатую структуру, но ее действиями управляет вегетативная нервная система и гормоны эндокринной системы. Гладкая ткань образует стенки кровеносных сосудов, дыхательных путей и внутренних органов. С сердечной мышцей их роднит то, что ими также управляют эндокринная система и вегетативная нервная система.

Рассматривая мышечную ткань скелетных мышц невооруженным глазом, можно увидеть отдельные пучки, состоящие из волокон, которые и являются фактически мышечными клетками, образованными волоконцами миофибрилл (см. рис. 4.2). Каждая миофибрилла, каждая мышечная клетка и каждый пучок волокон окружены слоем соединительной ткани. Ближе к окончанию мышцы все эти слои объединяются и образуют сухожилие, с помощью которого мышца прикрепляется к костям (см. рис. 4.3).

Миофибриллы представляют собой сочетание толстых и тонких белковых нитей, расположенных параллельно друг другу. Именно они и обладают способностью к сокращению.

Сокращение мышц

Рис. 4.4. Примеры изометрического, эксцентрического и концентрического действия трицепса: а-б- переход из упора лежа в чатурангу (эксцентрическое действие); б-в- переход из чатуранги в упор лежа (концентрическое действие)! a-в— удержание упора лежа (изометрическое действие)

При сокращении мышечной клетки в молекулах постоянно образуются и разрушаются связи между толстыми и тонкими нитями волокон. Подобно храповому механизму, они шаг за шагом подтягивают одну миофибриллу к другой. При сокращении достаточного количества миофибрилл вся мышца стремится укоротиться.

Произойдет ли укорочение мышцы в действительности, зависит от внешних факторов, в частности от наличия и величины сопротивления. Если сокращается лишь небольшое количество волокон, они могут попросту не суметь преодолеть силу тяжести той части тела, к которой прикреплена мышца, например руки или головы. Наш собственный вес — результат гравитации — является главным источником сопротивления. Нам приходится иметь дело с этой силой каждый раз, когда мы поднимаем руку, встаем, поворачиваемся или делаем вдох. Дополнительное сопротивление может оказывать вес груза, который необходимо переместить, сокращение мышц-антагонистов или даже эмоциональное состояние (стресс, раздражение, печаль увеличивают сопротивление мышечным усилиям, в то время как радость, спокойствие, чувство облегчения уменьшают его).

Мышцы не сокращаются по принципу «всё или ничего». Далеко не все мышечные волокна участвуют в этом процессе. Мышца производит лишь то усилие, которое определяется путем диалога между ней и нервной системой. В результате даже при активизации волокон реального сокращения может не происходить. Более того, активная мышца может даже удлиняться если сила противодействия превосходит ее собственные усилия.

Мышечные действия могут носить концентрический, эксцентрическим или изометрический характер (см. рис. 4.4). Этими терминами описывается соотношение между усилием мышцы и величиной сопротивления.

Концентрическое действие

Мышечные волокна сокращаются, производя достаточное усилие, чтобы преодолеть сопротивление. В результате мышца укорачивается.

Эксцентрическое действие

Мышечные волокна сокращаются, но их усилий недостаточно для того, чтобы преодолеть сопротивление. В результате мышца удлиняется. Этот процесс не следует путать с удлинением мышцы в состоянии расслабления.

Изометрическое действие

Мышечные волокна сокращаются и производят усилие, в точности уравновешивающее силу сопротивления. Внешне складывается впечатление, что мышца неподвижна: она не удлиняется и не укорачивается. Существует определенная разница между ситуациями, когда вы просто хотите компенсировать какое-то внешнее воздействие и когда хотите преодолеть сопротивление, но вам не хватает для этого сил. То есть изометрическое действие может осуществляться как при концентрическом, так и при эксцентрическом сокращении мышцы.

Если мышца расслаблена, значит, сокращения ее волокон не происходит ни под действием внешних факторов, ни по собственной воле. Но и в состоянии покоя (даже во сне) в мышце всегда присутствует некоторый уровень активности, чтобы при изменении ситуации она могла в любой момент включиться в работу. Например, постуральные мышцы (отвечающие за поддержание положения тела) автоматически реагируют на малейшие отклонения от состояния равновесия, когда мы сидим, стоим или ходим.

В мире спорта и фитнеса часто употребляются такие понятия, как «удлинение» мышцы и ее «растяжка». Важно понимать, что мышца может удлиняться в активном состоянии (эксцентрическое действие), в состоянии расслабления и в момент перехода от активного состояния к пассивному или наоборот.

В любой из этих ситуаций мышечные волокна удлиняются под действием внешних факторов (например, силы тяжести или противодействия другой мышце). Однако удлинение мышцы далеко не всегда означает ее одновременное расслабление.

Не следует путать удлинение мышцы с ее растяжкой. Конечно, в обоих случаях длина мышцы становится больше, но при растяжке в ней должны ощущаться напряжение и даже некоторый дискомфорт. Удлинение мышц может происходить и без растяжки. Этим мы занимаемся буквально на каждом шагу. Все наши повседневные действия состоят из попеременного удлинения и сокращения мышц, и мы при этом не испытываем никакого ощущения растяжки.

Начало и окончание мышцы

Началом считается место прикрепления, которое находится ближе к туловищу или середине тела, а окончанием — точка прикрепления, удаленная от центра и находящаяся, например, ближе к пальцам, черепу или копчику. При этом подразумевается, что начало мышцы крепится к чему-то стабильному и неподвижному, а окончание - к структуре, совершающей движения. Однако так бывает далеко не всегда. Например, каждый раз, выполняя какие-то движения туловищем, мы меняем местами начало и окончание мышц.

Кроме того, такая классификация как бы подразумевает, что мышца развивается и растет по направлению от начала к окончанию. Однако, наблюдая развитие эмбриона, мы зачастую видим, что мышцы зарождаются где-то в другой части тела, а потом перемещаются и встраиваются на предназначенное для них место, так что этот процесс не всегда бывает линейным.

Взаимодействие мышц

Мышцы никогда не работают изолированно. Мышечная система представляет собой переплетенную сеть, в которой одна часть компенсирует, усиливает или видоизменяет усилия другой посредством соединительных тканей.

Взаимодействие мышц осуществляется разными способами. Можно, например, проанализировать, как они уравновешивают действие друг друга применительно к какому-то одному суставу, как сочетаются между собой действия различных слоев мышц или как работает кинетическая цепь мышц, соединяющая конечности с туловищем.

Агонисты и антагонисты

Рис. 4.5. Анализируя сгибание руки в локтевом суставе, направленное против силы тяжести, можно определить, что бицепс в данном случае является агонистом, а трицепс — антагонистом.

Наиболее распространенной классификацией мышц является их деление на агонисты и антагонисты. В данном случае речь идет, как правило, о паре мышц, управляющих движениями одного и того же сустава.

Прежде всего необходимо выделить сустав, в котором совершается какое-то конкретное движение. Мышцы, совершающие его, называются агонистами, а мышцы, препятствующие этому, -— антагонистами(Оба термина имеют греческое происхождение: «агонист» означает «борец», а «антагонист» — его соперник.). Взаимодействие этой пары мышц обычно управляется нервной системой на уровне спинного мозга. Если одна мышца из пары активизируется, вторая получает команду расслабиться или оказать сопротивление. Это взаимодействие называется реципрокной иннервацией. Не все пары агонистов и антагонистов имеют непосредственную связь со спинным мозгом. Некоторые из них взаимодействуют друг с другом на основе сложившихся моделей повторяющихся движений, которые управляются головным мозгом.

Деление мышц на агонисты и антагонисты весьма условно, так как эти роли не являются постоянными и меняются при изменении характера движения в суставе. Вопрос о том, является мышца агонистом или антагонистом, зависит от того, какое именно действие совершается в суставе и откуда исходит сопротивление ему (см. рис. 4.5).

Мышцы, оказывающие помощь агонистам и антагонистам, называются синергистами. Помощь может выражаться, в частности, в том, что они сводят к минимуму избыточные действия или стабилизируют какую-то часть тела, чтобы создать прочную опору для движений. В последнем случае синергисты носят название фиксаторов. Кроме того, синергистами иногда называют группу мышц, которые совместно совершают какое-то действие. Работа синергистов имеет большое значение для сбалансированности суставов.

Деление мышц на агонисты и антагонисты полезно в том случае, когда мы имеем дело с изолированным движением, совершаемым в конкретном суставе. Там же, где в движении участвует несколько суставов, работу мышц приходится анализировать исходя из других критериев.

Мышцы, управляющие движениями одного или нескольких суставов

Группы мышц могут располагаться в несколько слоев. В конечностях самым глубоким слоем считается тот, который расположен ближе к кости, а самым поверхностным — находящийся дальше всех от нее. Что же касается туловища, то некоторые самые глубокие мышцы расположены даже глубже костей (например, ребер или лопаток). Поверхностными считаются те, которые расположены ближе к стенкам полостей тела.

Иногда даже в самых простых ситуациях мышца, в начале движения выступавшая в роли антагониста, к его окончанию превращается в агониста. Рассмотрим это на простом примере. Вытяните руку в сторону параллельно полу, а затем начинайте сгибать ее в локте, приводя кисть к плечу. В первой части движения, пока предплечье не достигло вертикального положения, трицепс является антагонистом по отношению к бицепсу. А уже во второй части трицепс начинает выполнять роль агониста, совершая эксцентрическую работу.

Мышцы на своем протяжении могут пересекать различное количество суставов. Соответственно, одни мышцы управляют движениями только в одном суставе, другие — в двух, а некоторые (например, мышцы ладони или стопы) — в 8-9 суставах. Мышцы спины могут пересекать 12-15 суставов позвоночника. Диафрагма оказывает влияние более чем на 100 суставов. Работой некоторых из них она управляет непосредственно, а других — посредством фасций и костных связей.

За редкими исключениями, чем глубже расположен мышечный слой, тем короче составляющие его мышцы. В качестве исключений можно назвать короткие разгибатели пальцев кисти и стопы, которые расположены ближе к поверхности, чем соответствующие длинные разгибатели, а также малую поясничную мышцу, которая расположена над большой поясничной мышцей. Большая поясничная мышца, как и диафрагма, принадлежит к числу самых глубоких мышц тела, но при этом пересекает множество суставов. Короткие глубокие мышцы, охватывающие только один сустав, называются моноартикулярными. Они выполняют, как правило, какую-то одну определенную функцию и играют важную роль в стабилизации сустава и защите его от повреждений.

Более длинные и сильные мышцы расположены ближе к поверхности. Они могут охватывать уже несколько суставов. В таком случае мышцы оказывают непосредственное воздействие на каждый из этих суставов, а также опосредованно влияют на все остальные суставы тела. Такие мышцы называются полиартикулярными. Их задача заключается в том, чтобы объединить действия сразу нескольких суставов конечности или обеспечить согласованные движения конечности и туловища. Они справляются с большими нагрузками и, если говорить о диафрагме, координируют сложные изменения формы полостей тела.

Вокруг всех суставов располагаются как моноартикулярные, так и полиартикулярные мышцы. Таким образом, каждый сустав имеет возможность совершать свойственные ему специфические движения и одновременно участвовать в движениях соседних суставов и всего тела в целом.

Если мы не будем учитывать это обстоятельство, то никогда не откроем в себе все доступные нам возможности. Используя только крупные поверхностные мышцы, мы вынуждены прилагать слишком большие усилия. Если же мы чрезмерно сосредоточимся на мелких моноартикулярных мышцах, от нас ускользнет общая картина движения. Следовательно, для выполнения эффективных движений важны все мышцы.

Кинетическая цепь мышц

Анализируя мышцы, окружающие какой-то конкретный сустав, мы не должны забывать о том, что все мышцы — и поверхностные, и глубокие — взаимодействуют друг с другом, образуя кинетическую цепь. Их надо рассматривать не по отдельности, а в комплексе, вместе с соединительными тканями, объединяющими их в единое динамическое целое.

Любая мышца, активизируясь, оказывает влияние на весь организм с помощью соединительных тканей. Где бы ни произошло движение, оно распространяется по кинетической цепи мышц, следуя по сенсорно-моторным путям нервной системы, которая определяет последовательность активизации мышц.

Для решения какой-то задачи, для совершения эффективного движения никогда не используется одна-единственная мышца. Всегда задействуется несколько мышц — но не больше, чем требуется для выполнения намеченного действия.

Фундаментальные принципы действия скелетных мышц

Понимание принципов, по которым мышцы взаимодействуют с костями и нервами, поможет избавиться от чрезмерно упрощенного взгляда на мышечную систему, который существенно ограничивает нас в выборе действий.

Кости поддерживают вес тела, а мышцы приводят в движение кости.Одно дело, когда мышцы приводят кости в положение, в котором они могут оптимально выдерживать силу тяжести, и совсем другое — когда мышцам самим приходится брать на себя эту работу.

Когда мышцы берут на себя функцию поддержания веса тела, они подвергаются повышенным нагрузкам и, как следствие, теряют эластичность и закрепощаются. Если же эта задача решается при помощи костей, мышцы постоянно находятся в движении, внося мелкие коррективы в положение тела и обеспечивая его динамическое равновесие.

Эффективнее всего мышцы работают тогда, когда они способны регулировать свой тонус. Понятие тонуса проще всего объяснить как готовность мышцы к реакции. Если тонус высок, достаточно даже небольшого раздражения, чтобы вызвать в ней ответную реакцию. При слабом тонусе требуется достаточно сильное воздействие, чтобы мышца на него отреагировала.

Существует огромная разница между ситуациями, когда сила тяжести беспрепятственно проходит через кинетическую цепь костей и когда она пассивно «застревает» в суставах. В последнем случае связки, окружающие сустав, вынуждены компенсировать эту силу, подвергаясь большим нагрузкам.

Тонус достаточно тесно связан с чувствительностью, но это не одно и то же. Ткань может быть весьма чувствительной, но иметь низкий тонус. Она моментально фиксирует даже слабый раздражитель, но не реагирует на него, пока уровень раздражения не повысится до достаточной степени. Точно так же ткань может иметь высокий тонус, но слабую чувствительность. Она готова быстро реагировать, но не замечает раздражителей.

Все ткани тела должны быть способны менять свой тонус в зависимости от условий внутренней и внешней среды. Важен не абсолютный показатель тонуса, а способность ткани адаптироваться к окружающим условиям.

Если тонус мышцы низок, она вступает в действие с опозданием, которое должно компенсироваться другими мышцами. Это нарушает сбалансированность суставов, создает чрезмерную нагрузку на связки и может привести к повреждениям связок и мышц.

Вместе с тем при слишком высоком тонусе мышечная ткань потребляет значительно больше энергии, чем требуется. Результатом опять-таки становится разбалансированность суставов, ведущая к травмам.

Поскольку в мышцах имеется большое количество нервных окончаний, их тонус может регулироваться в широком диапазоне. Цель такой регулировки состоит в том, чтобы обеспечивать эффективную работу мышц, создавая в них лишь такое усилие, которого достаточно для выполнения намеченного действия.

Тонус мышц меняется в зависимости от силы сопротивления. В мышечной ткани расположены проприоцепторы нервной системы, которые носят название «мышечное веретено». Одна из их задач заключается в фиксации процессов, которые происходят в мышце, когда она сталкивается с сопротивлением. Эта информация используется для изменения тонуса мышц, позволяя адаптировать его к величине сопротивления.

Тонус мышц формируется в результате постоянно растущего сопротивления. Именно сопротивление (обычно сила тяжести) чаще всего является основным источником информации, поступающей по каналам обратной связи от проприоцепторов. Если мышца имеет возможность испытывать различную степень сопротивления, она учится регулировать свой тонус.

Когда сопротивление отсутствует, то нервные окончания в мышцах не получают информации, в связи с чем способность мышц к изменениям то-нуса не развивается.

Нервная система—не единственный путь, по которому поступает информация о состоянии тела. Клетки могут общаться друг с другом напрямую через окружающую их жидкость посредством юкстакринного, паракринного и эндокринного механизмов гормонального взаимодействия.

Мышцы могут только тянуть, но не толкать. При концентрическом сокращении усилие мышц превышает силу сопротивления, при эксцентрическом — уступает ей, а при изометрическом — в точности уравновешивает ее.

В каждой из описанных ситуаций волокна миофибрилл сокращаются, создавая тяговое усилие. Необходимо подчеркнуть, что мышечное действие создается только в направлении сокращения мышцы — и ни в каком другом. Если мышца активно работает и при этом растягивается, это означает лишь то, что ей не хватает силы для преодоления сопротивления.

Но как же в таком случае выполняются толкательные движения? В любом суставе присутствуют пары мышц, отвечающих за его разнонаправленные движения, независимо от того, о чем идет речь — о сгибании, разгибании или вращении. Когда одна мышца из этой пары сокращается, другая удлиняется. Удлинение может происходить в состоянии расслабления или эксцентрического действия.

Эластичность и сила мышц зависят от взаимодействия нервной и мышечной систем. Эластичность мышц — это их способность к растяжению, а сила определяется способностью к интенсивному и быстрому сокращению. Оба этих качества находятся в прямой зависимости как от состояния мышечных волокон и соединительных тканей, так и от деятельности нервной системы.

Эластичность мышцы не определяется ее фактической длиной или тонусом; она в большей степени зависит от находящихся в ней проприоцепторов нервных окончаний. Основываясь на предыдущем опыте, они снабжают нервную систему данными о том, какая степень растяжения является допустимой, безопасной и функциональной.

В свою очередь, сила мышцы больше зависит от ее физических свойств, в частности от количества мышечных волокон. Но мышечная сила — это еще и продукт взаимодействия с нервной системой, которая активизирует волокна и координирует работу кинетической цепи. Если нервная система работает неэффективно, функциональная сила уменьшается, так как мышцам приходится дополнительно преодолевать сопротивление других находящихся поблизости мышц.

Повышение эластичности и силы может осуществляться за счет «перенастройки» нервной системы. Для этого надо много тренироваться, уделять внимание растяжке мышц, сознательно и вдумчиво относиться к тренировкам.

Заключение

Суставы и кости со всех сторон окружены мышцами, образующими сложное переплетение слоев. В эмбриологическом плане формирование мышц происходит по пути движения жидкостей в теле плода из туловища в конечности. Это движение носит сложный нелинейный характер, что отражается и на строении мышечной системы.

Совершенно очевидно, что такая трехмерная конструкция мышц сугубо индивидуальна и у каждого человека складывается уникальная модель динамического удлинения и сокращения мышц при выполнении самых обычных повседневных действий, будь то ходьба, разговор, откупоривание бутылки или чистка зубов. То, что является оптимальной схемой движений для одного человека, совсем необязательно будет таковой для другого.

Руководствуясь при выборе модели движения традиционными представлениями, мы можем скатиться к ложным обобщениям касательно роли и предназначения мышц.

К каким выводам мы можем, например, прийти, если предположим, будто в каждой схожей ситуации все люди должны совершенно одинаково использовать свои мышцы? Что существует единственно правильный способ совершения того или иного движения? Что этот способ одинаково годится для всех? Что если что-то не получается, значит, нужно просто больше стараться?

Приняв за основу неверную посылку, будто можно дать полный и окончательный анализ любого движения или последовательности движений, мы сами создаем себе препятствия и ограничиваем выбор. Если же мы будем непредвзято относиться к каждой возникающей возможности действий, то откроем для себя огромный выбор вариантов и способов выполнения любого, даже самого простого движения.