Физиология движений проф. Вётош Александр Николаевич Основные положения

Физиология движений проф. Вётош Александр Николаевич

Основные положения Движение - перемещение тела или его частей с определённой целью.

Основные положения 1. Мышца – орган (молекулярная машина),преобразующая химическую энергию в механическую работу и тепло. 2. Мышца выполняет свою функцию в составе опорно-двигательного аппарата. {(скелет = кости + суставы + связки) + мышечные группы} 3. Управление сокращением мышц осуществляет нервная система. (нервный центр мотонейрон нерв синапс мышца движение перемещение) двигательная единица

Мышцы Виды мышц: - поперечнополосатые: # скелетные # сердечные - гладкие мышцы внутренних органов 2. Мышцы обес- печивают: - перемещение частей тела - перемещение тела в про- странстве - поддерживают позу тела

Мышечное волокно Диаметр – 10 – 100 мкм Длина – 10 – 12 см Элементы: - сарколемма; - саркоплазма; - ядра; - митохондрии; - миофибриллы - саркоплазматический ретикулюм [Ca++];

Миофибриллы Диаметр – 1 – 2 мкм Длина 2 – 2,5 мм Состоят из отдельных саркомеров Нити актина Нити миозина

Механизм сокращения 1. Потенциал действия по аксону мотонейрона за 50 мсек доходит до синапса; 2. В синапсе ацетилхолин выделяется в синаптическую щель и возбуждает мышечную мембрану (за 0,5 мсек); 3. Волна возбуждения в мышеч- ной мембране заставляет ионы Ca++ из саркоплазматического ретикулюма в цитоплазму мышечного волокна; 4. Под влиянием Ca++ актин и миозин скользят вдоль друг друга, укорачивая миофибриллы 5. Длина мышцы уменьшается и происходит сокращение.

Одиночное и тетаническое сокращения 1. Одиночное сокращение состоит из 3-х фаз: - латентный период; - фаза сокращения; - фаза расслабления. 2. Если интервалы между сти- мулами короче, чем длительность одиночного сокращения, то про- исходит наложение сократитель- ных эффектов и возникает тетанус (сначала «зубчатый», а потом «сплошной»)

Сокращение целой мышцы - зависит от формы сокращения отдельных двигательных единиц (ДЕ) и их координации во времени: При длительной, но не очень интенсивной работе отдельные ДЕ сокращаются попеременно. 2. Для мощного кратковременного усилия требуется синхронизация активности множества, если не всех ДЕ. Это требует активизации соответствующих нервных центров (тренировка).

Электромиограмма Размещение электродов на коже, покрывающей мышцу, позволяет зарегистрировать электрическую активность мышечной деятельности или ЭМГ . Различают силу, частоту мышечной активности и порядок их включения.

Морфофункциональные основы мышечной силы. Сила мышцы является суммой силы отдельных мышечных волокон; 2. Сила мышцы зависит от её анатомического поперечника; 3. Сила мышцы зависит от её исходной длинны (чем длиннее мышца, тем больше актин-миозиновых сцеплений) 4. Сила мышцы зависит от её оптимального натяжения

Морфофункциональные основы мышечной силы. 5. Сила мышцы зависит от вида мышечных волокон в ней: - медленные неутомляемые (~50%) не сильные - быстрые неутомляемые (~18%) - быстрые утомляемые (~32%) сильные в разных мышцах состав волокон различен, а с возрастом количество сильных волокон сначала растёт, а потом уменьшается. Соотношение волокон не изменяется в процессе тренировки. Но можно увеличить их количество!

Морфофункциональные основы мышечной силы. 6. Сила мышцы зависит от: - количества активированных ДЕ (со стороны нервного центра); - частоты нервных импульсов; - увеличении степени синхронизации сокращения ДЕ. 7. Сила мышцы зависит от оптимального соотношения опорно- двигательных рычагов (техники исполнения упражнения) Чем выше скорость сокращения, тем меньше сила (правило Хилла)

Режимы работы мышц. Работа = Вес • Высота (А = Р • h) Изотонический режим – режим постоянного тонуса мышцы (мышца закреплена с одного конца и свободно сокращается) Р = 0 (значит А = 0) это язык Изометрический режим – режим постоянной длинны (мышца закреплена с обоих концов или мышца не может поднять слишком большой груз) h = 0 (значит А = 0) выпол- нение статической работы Ауксотонический режим – при изменении и длинны и тонуса совершается динамическая работа Максимальную механическую работу мышцы совершают при средних нагрузках и среднем темпе движений.

Энергетика мышечного сокращения 1. Мышцы преобразуют химическую энергию в механическую. 2. Для сокращения и расслабления мышц требуется энергия АТФ. 3. В анаэробных условиях: Быстрое восстановление: АДФ +КреатинФосфат = АТФ + Кр Медленное восстановление: через гликолиз (образуется молочная кислота) 4. В аэробных условиях: АДФ + Ф + О2 = АТФ при спортивных нагрузках длительностью более 2-3 мин. 5. Важнейшим показателем мощности аэробных процессов является МПК (у нетренированных МПК = 2,5 – 3,0 л/мин. У тренированных – до 7 л/мин)

Энергетика мышечного сокращения 6. При выполнении работы значительной мощности основным субстратом эффективного окисления являются углеводы. 7. При выполнении любой работы невысокой мощности (на выносливость) основным субстратом эффективного окисления являются жиры. 8. Теплообразование при работе мышц делится на начальное (1/1000 всех энерготрат) и запаздывающее (в период восстановления)

Энергетика мышечного сокращения 9. Коэффициент полезного действия (КПД) мышечной работы: КПД = [А : (Е – е)]•100% где: А – энергия, затраченная на полезную работу; Е – общий расход энергии; е – расход энергии в состоянии покоя за время, равное длительности работы. 10. У нетренированного человека КПД ~ 20% у тренированного – 30 – 35%

Схема управления движениями Непризвольные движения (безусловные реакции и автоматизмы) Опорно-двигательная система Призвольные движения Програмное управление по механизму центральных команд (прыжки, броски, удары, метания) Рефлекторное кольцевое регулирование (двигательные действия и позные реакции не требующие быстрого двигательного акта)

Структура центрального регулятора движений Система управления тонусом и уровнем бодрствования Система приёма, переработки и хранения данных Система программирования, регуляции и контроля данных

Роль различных отделов ЦНС в регуляции позно-тонических реакций. Спинной мозг. Мотонейроны спинного мозга рефлекторно поддерживают тонус скелетной мускулатуры. Тонус может дополнительно регулироваться через гамма-мотонейроны из неспецифических отделов ствола головного мозга

Роль различных отделов ЦНС в регуляции позно-тонических реакций. Головной мозг. 1 2 3 4 5

Рефлексы позы Статические установочные рефлексы – возникают при изменении положения тела и его частей в пространстве: (лабиринтные, шейные, проприорецептивные, зрительные) Статокинетические установочные рефлексы – компенсируют отклонения тела при ускорении или замедлении прямолинейного движения и при вращениях

Роль отделов ЦНС в регуляции движений. Спинной мозг. Спинной мозг осуществляет: - рефлексы на растяжение (коленный); - кожные сгибательные рефлексы (укол, ожог); - разгибательные рефлексы (отталкивание от опоры); 2. Регуляция деятельности мышц-антагонистов: - ритмические рефлексы (шагательные); 3. Высшие центры управления ритмическими (шагательными) рефлексами лежат в среднем мозгу.

Роль отделов ЦНС в регуляции движений. Мозжечёк, РФ, Базальные ядра. Мозжечёк согласует позные реакции с движениями и поддерживает темп ритмических движений. 2. Ретикулярная формация влияет на силу и темп сокращения мышц. 3. Базальные ядра регулируют исполнение двигательных автоматизмов (написание букв, походку, . . .)

Роль отделов ЦНС в регуляции движений. Различные зоны коры больших полушарий. 1. Премоторная кора обеспе- чивает плавность ритми- ческих движений. 2. Моторная кора управляет целенаправленными произвольными движениями дистальных мышц. 3. Нижнетеменная кора координирует «схему тела» (взаимное расположение частей тела и положение тела а пространстве) 4. Переднелобная кора програмирует, контролирует и коррпектирует произвольные движения. 2 1 3 4

Речевая регуляция движений 1. Движения человека подчинены речевым воздействиям, т.е. могут програмиро- ваться лобными долями в ответ на поступившие словесные сигналы, а также под влиянием «внешней» и «внутренней» речи самого человека. 2. Формирующиеся на речевой основе избирательные связи в коре облегчают составление моторных программ. ЛК Б В

Нисходящие моторные системы Кора больших полушарий Мотонейрон спинного мозга Пирамидная система Б М Фазное Тоническое К РФ В Средний мозг Продолговатый мозг Спинной мозг + + + - Экстрапирамидная система

Вывод: Нервно-мышечная система организма человека – продукт эволюционного развития, обеспечивающий за счёт многообразия различных мышц, способов их крепления в опорно-двигательном аппарате и тонкой дифференциации способов управления мышцами оперативное и автономное решение широкого класса двигательных задач.