От чего зависит сила мышц? Сила быстрых и медленных мышечных волокон

26.08.201927.05.2017

Это способность человека преодолевать внешнее сопротивление или противостоять ему за счёт мышечных усилий (напряжений).

Сила человека представляет собой его способность справляться с внешним сопротивлением либо противодействовать ему благодаря мышечным усилиям. Если не развивать физическую силу, то и овладеть спортивным мастерством не получится. Ведь она в большей степени определяет быстроту движений, а так же играет огромную роль в работе, которая требует ловкости и выносливости.

Сила мышцы напрямую зависит от сократительной силы ее мышечных волокон, то есть от размера физиологического поперечника, проходящего через все ее волокна и равного площади поперечного се
чения (исчисляется в см2).

Большая часть мышц человека имеют перистое строение, то есть их волокна друг к другу расположены под углом. Существуют мышцы, которые имеют параллельное и веретенообразное местоположение волокон. Так, к примеру, протяжные мышцы имеют параллельный ход волокон, а двуглавая мышца бедра наоборот – веретенообразный.

У перистых мышц при такой точно толщине, что и у мышц с веретенообразным и параллельным расположением волокон, больше физиологический поперечник, так как мышечных волокон в нем укладывается больше. Как результат перистая мышца мощнее.

Основная способность перистого строения мышц – это формирование мышечного напряжения. Если они проигрывают в величине укорочения, то в силе сокращения они выигрывают. Мышцам с веретенообразными мышцами и параллельными волокнами в большей степени характерно значительные трансформации длинны, что обеспечивает в различных суставах более выраженные движения.

Мышцы отличаются также и по анатомическому поперечнику, так называемому поперечному сечению, которое перпендикулярно к длине мышцы не учитывая особенностей расположения в ней волокон. Поэтому чем анатомический поперечник больше, тем толще мышца, тем она может развивать большую силу. При равных прочных условиях сила соразмерна поперечному сечению мышцы, а высота сокращения – соразмерна длине мышечных волокон.

Например, одиночная двигательная единица, которая состоит из 100 волокон, способна развивать силу в 10-20 г. Большая часть скелетных мышц обладает силой, которая превышает вес тела. Все человеческие мышцы содержат порядка 300 млн. волокон. Поэтому если бы они функционировали в одну сторону, то способны били бы развить силу, равную 25 тоннам.

На скорость сократительного акта определенное влияние оказывает строение мышц – перистые мышцы являются наиболее «быстрыми».

Быстрая сила мышц является понятием обобщенным и относительным. Сила, которая проявляется в быстрых движениях, обладает множеством качественных оттенков, и порой между ними довольно сложно провести грань. Приблизительно дифференцируя, можно определить две основополагающие группы движений, которые требуют быструю силу: первая, движения, где играет роль преимущественно быстрота перемещения при преодолении сравнительно небольшого сопротивления, вторая, движения, при которых рабочий эффект зависит от быстроты развития двигательного усилия при преодолении существенного сопротивления. Абсолютная сила мышц для выполнения первых движений не имеет существенной роли, а для вторых движений ее величина значима в рабочем эффекте.

Для первой группы различают движения, которые связаны со скоростью реагирования на опр еделенный сигнал извне либо в целом ситуацию, со скоростью однократных отдельных напряжений и с частотой повторяемых напряжений. Во второй группе стоит выделить движения по разновидности напряжения мышц: имеющее изометрическое взрывное напряжение (они связаны с одолением сравнительно большого отягощения и если нужно быстро развить максимальную силу), с баллистическим взрывным напряжением (стремительное преодоление сопротивления, незначительного по весу), и с взрывным реактивным баллистическим напряжением, при котором главное рабочее усилие развивается немедленно после того, как мышцы предварительно растянутся.

Следовательно, проявление быстрой силы очень разнообразно, ее природа довольно специфична, она обнаруживает сравнительно плохой «перенос» при движении и относительно медленный темп развития.

Понимание этой темы позволит вам регулярно повышать рабочие веса в абсолютно любом упражнении, избегая так называемого «плато». Если вы грезите большими мышечными объемами, обязательно прочитайте нижеприведенную информацию.

Бытует мнение, согласно которому сила мышцы напрямую зависит от её объёма, то есть чем больше мышечная группа, тем большую силу она может развить. Данное высказывание верно лишь отчасти. Постараемся объяснить почему.

Влияние нервной системы
Прежде всего, необходимо вспомнить базовый курс физиологии. Скелетные мышцы человека обладают удивительным свойством - они могут работать не всей массой, а лишь определенными частями. Грубо говоря, именно этот факт позволяет нам регулировать силу.

Управление сократительной активностью мышц происходит с помощью мотонейронов – особых клеток нервного типа, которые находятся в спинном мозге. Именно отсюда по специальным каналам (аксонам) в каждую мышцу посылается сигнал той или иной мощности. В то же время ветки аксона непосредственно возле мышечной группы разветвляются на огромное количество канальцев, каждый из которых подведен к отдельной мышечной клетке – симпласту.

Чем сильнее сигнал поступает от мотонейронов, тем большее количество мышечных волокон включается в работу. Именно так мы регулируем силу и скорость мышечного сокращения, однако показатель максимальной силы зависит совсем от других факторов.

Тетанус
Для того чтобы продолжить, необходимо ввести термин тетанус – это состояние длительного непрерывного сокращения. Данный процесс наблюдается при подъеме рабочего веса (позитивное движение), при опускании (негативное движение) и при статическом удержании.

Сила тетануса зависит от характера и скорости сокращения мышц. Следует помнить: чем быстрее сокращается мышца, тем меньшую силу она может создать . Следовательно, максимальная скорость сокращения мышечного волокна наблюдается при отсутствии внешней нагрузки. В то же время максимальная сила развивается при негативном движении, например в опускании штанги при жиме лежа.

Влияние типов мышечных волокон Как уже говорилось выше, сокращение мышцы начинается с сигнала ЦНС, который поступает в мотонейрон, а оттуда по аксонам к мышцам. Силу сигнала контролирует человеческий мозг, и чем сильнее воздействие на мотонейрон, тем выше частота импульса поступающего по аксонам.

Для ходьбы, как правило, достаточно 4-5 Гц, однако максимальная частота может превышать 50 Гц. В спинном мозге существуют мотонейроны как быстрого, так и медленного типа. Первые могут создавать высокочастотный импульс, который вызовет гораздо большую силу, нежели частоты медленных мотонейронов. Интересным фактом является то, что все быстрые мотонейроны подключены к быстрым мышечным волокнам (белым), а медленные в свою очередь к одноименным (красным).

Сила мышечной группы так же зависит от самой банальной характеристики – количества активных в данный момент волокон. Люди, у которых количество быстрых (белых) мышечных волокон преобладает, могут похвастаться большей силой, так как за единицу времени могут задействовать большее число мышечных клеток.

Люди с преимущественно красными (медленными) волокнами не выделяются силовыми результатами, зато они сильнее предрасположены к совершению длительной работы с умеренной нагрузкой.

Защитные механизмы
Нельзя не отметить существование целой защитной системы под названием органы Гольджи, которые находятся непосредственно в сухожилиях. Они играют роль «сканеров», которые проверяют каждый сигнал, посланный из ЦНС.

При регистрации слишком сильного напряжения, потенциально опасного для костей и суставов, органы Гольджи оказывают угнетающее и тормозящее действие на все активные мотонейроны. В итоге по аксонам идет заниженный сигнал, что в свою очередь заметно ослабляет ту или иную мышечную группу. К сожалению, зачастую данный процесс начинается задолго до реальной опасности. Организм лишний раз подстраховывается, вследствие чего органы Гольджи работают «с запасом».

Однако не все так плохо, ведь данная характеристика тренируется. Регулярные субмаксимальные нагрузки способствуют повышению порога возбудимости органов Гольджи. Кроме того стоит учесть, что некоторые люди от рождения обладают хорошо развитой сухожильной системой, вследствие чего проявляется так называемая сверхсила.

Влияние мышечного энергообмена
Еще одним важным фактором, влияющим на силу мышечной группы, является режим , в котором выполняетсся то или иное упражнение.

Естественно каждый читатель знает о том, что максимальный рабочий вес, то есть сила, зависит и от количества времени под нагрузкой (количества повторений).

В рамках данной темы достаточно отметить, что исходный уровень АТФ и КрФ заметно влияет на возможный рабочий вес отягощения в любом упражнении. Однако стоит помнить, что у некоторых людей, и в частности спортсменов со стажем, уровень энергетических ресурсов достаточно высок, и прием креатиновых добавок в этом случае не поспособствует заметному увеличению силы. В то же время, новичок с заведомо низким уровнем КрФ и АТФ может получить невероятный скачок в силе, за счет банального употребления креатина.

В случае с 8-12 повторениями, ключевую роль играет не количество фосфатов, а каскад других характеристик, таких как: способность сопротивляться лактату (молочной кислоте), количество гликогена мышц, частота мотонейронных сигналов и других. Также стоит отметить, важность активности фермента АТФазы , который расщепляет АТФ и дарит нам энергию.

Данная характеристика всецело зависит от кислотности среды. Так, в нейтральной среде (pH=7) данный фермент показывает отличную работоспособность, но как только в мышечной группе начнут появляться кислые продукты метаболизма, активность АТФазы начнет спадать к нулю. Если в диапазоне повторений 1-6 лактата нет, то при 8-12 рабочих движениях, молочная кислота непременно понизит ваши силовые характеристики.

Практические выводы
Резюмируем всё вышесказанное. Итак, сила мышц зависит от следующих факторов:

Силы и частоты сигналов ЦНС и мотонейронов соответственно;
Количества мышечных волокон, в частности быстрого (белого) типа;
Высокого порога возбудимости органов Гольджи, то есть от крепости связок и суставов;
Количества гликогена, АТФ, КрФ или способности противостоять лактату, при том или ином количестве повторений.

Теперь, зная какие факторы влияют на силу мышц, вы можете развивать каждую отдельную характеристику, будь то нервная система или количество КрФ.

Выбор тренировочной цели зависит от того, какую силу вы развиваете: на 1-6 повторений или на 8-12. Необходимо помнить, что у любой характеристики есть свой предел развития. Если вы столкнулись с застоем, попробуйте сменить тренировочную цель. Как правило, достаточно поменять количество повторений.

Стоит отметить, что любая тренировка и развитие силы в целом, увеличивает количество мышечных волокон и объем мускулатуры. Именно поэтому все представители силовых видов спорта обладают хорошим телосложением.

Большинство людей знают, что объем мышц не является единственным показателем их силы. Чтобы в этом убедиться, достаточно вспомнить, какое телосложение было у великого Брюса Ли и на что он был способен. Конечно, в боевых искусствах, кроме силы, важную роль играет техника и ловкость. В действительности же бывает, что два человека с разным мышечным объемом одинаково хорошо показывают себя в тяжелоатлетических дисциплинах. А иногда и вовсе тот, кто гораздо меньше по объему, жмет больший вес. Наверное, именно по этой причине не все мужчины увлекаются накачкой мышц. Сегодня мы узнаем, от чего, кроме объема, зависит сила мышц.

Объем

Чем больше мускул, тем сильнее он гипертрофирован. Бывает два типа миофибриллярная и саркоплазматическая. Когда увеличивается в объеме, имеет место главным образом второй вид. Увеличение происходит за счет насыщения мускула саркоплазмой. Такая гипертрофия сама по себе не приносит увеличения силы. Но, к счастью атлетов, в чистом виде она и не встречается. Поэтому даже при увеличении объема в какой-то степени подключается миофибриллярная гипертрофия, которая увеличивает силу. Так что даже у тех, кто работает исключительно на массу, сила также растет.

Иннервация

Сила мышц в какой-то степени зависит также от иннервации. Она выражается обеспеченностью мышц двигательными нейронами. Как известно, мышечные ткани сокращаются под воздействием сигнала головного мозга. К волокнам мускулов он идет по мотонейронам - двигательным нервам. Чем больше у мышцы нейронных связей, тем больше она задействует и тем более сложную работу может проделать. У спортсменов-новичков обычно рекрутируется не более 80 % мышечных волокон. У профессионалов этот показатель доходит до 100 %. Чтобы повлиять на иннервацию, нужно просто регулярно тренироваться. Через какое-то время, под действием постоянных нагрузок, мотонейроны плотнее оплетут ваши мускулы.

Толщина сухожилий

От этого фактора вбольшой мере зависит сила и выносливость мышц. Организм человека устроен таким образом, что если он при развитии каких-либо физических параметров натыкается на слабое место, прекращает это самое развитие, вне зависимости от наших усилий. В данном случае имеется в виду, что мышца не может стать устойчивее к нагрузке, чем сухожилие. Когда мускул сокращается больше, чем может, сухожилие просто отрывается от кости. Поэтому организм, будучи совершенной системой, сдерживает рост силы мышцы, если она приближается к пределу прочности сухожилия. К сожалению, на этот фактор можно повлиять лишь отчасти. Толщина сухожилий в основном закладывается в детстве, на генетическом уровне. Взрослый человек с помощью регулярных тренировок может слегка увеличить выносливость сухожилий, но совсем незначительно.

Соотношение волокон

Многие наверняка знают, что в организме человека есть быстрые и медленные мышечные волокна. Их еще называют белыми и красными, соответственно. Конечно, различие между ними весьма условно. Красные волокна содержат больше митохондрий и лучше снабжаются кровью, поэтому они обуславливают не силу мышц, а их выносливость.

Белые волокна, в свою очередь, больше подходят для кратковременной взрывной работы, в которой необходима сила. Какие мышцы выполняют задачи - такие у них и волокна. К примеру, голень славится своей выносливостью, а грудная мышца - силой. По мере старения организма процент медленных волокон возрастает, а быстрых снижается. Происходит это путем трансформации одного вида в другой. На этот фактор повлиять нельзя. Соотношение волокон закладывается генетически. Поэтому одним людям с рождения лучше даются аэробные нагрузки, а другим - силовые. Все, что может человек в данном случае - подобрать упражнения, которые лучше развивают тот или иной вид мышечных волокон. Но разница, как вы понимаете, здесь весьма условна.

Эластичность мускулов

Как известно, все мускулы в нашем организме работают за счет сокращений и растяжений. Чем больше разница между этими двумя состояниями, тем больше сила мышц. Грубо говоря, здесь работает тот же принцип, что и в резиновом жгуте. Чем сильнее его растягивают, тем большей будет сила сжатия. От эластичности мышц зависит их способность к растягиванию, а следовательно, и сила сокращения. Это даже не физиологическая особенность, а биомеханическая. К счастью спортсменов, на этот фактор можно повлиять. Чтобы мускулы были эластичными, нужно просто регулярно и грамотно растягиваться.

Расположение сухожилий

Чтобы было понятно, как этот фактор влияет на силу мускула, разберем его детально на примере бицепса. Физиологически рука устроена таким образом, что от места крепления бицепса до локтевого сустава всегда есть промежуток. Его длина разная для каждого человека. Как это влияет на силу мускула? Здесь работает закон рычага. Чем ближе точка приложения силы (место крепления сухожилия) к оси вращения (локтевой сустав), тем больше руке нужно потратить сил для сгибания. Грубо говоря, если переместить сухожилие на пару сантиметров в сторону кисти, то сила мышц рук значительно возрастет. Конечно, это возможно лишь в теории. Такой же закон рычага применим практически ко всем мышечным группам, которые имеет человек. Сила мышц в этом случае дается нам с рождения. На расположение сухожилия нельзя никак повлиять. У разных людей оно отличается буквально на пару миллиметров. Кажется, что это незначительная разница, но она играет довольно весомую роль в формировании силы.

Количество мышечных волокон

В чем сила каната? Конечно же, в огромном количестве тонких ниточек. То же самое можно сказать и о наших мышечных тканях. Мускулы могут быть одинаковыми по объему, но состоять из разного количества волокон. Эта характеристика закладывается генетически и не меняется на протяжении жизни. Однако исследования ученых показали, что при воздействии на организм гормона роста волокна мускулов могут делиться. Но эта тема на сегодняшний день не настолько досконально изучена, чтобы давать обнадеживающие комментарии. Да и к тому же нас интересует природная сила мышц, без вмешательства каких-либо препаратов. Большое количество волокон способствует повышению иннервации, поэтому благоприятно сказывается на силе. Тот, у кого мышцы содержат больше волокон, способен показать большую силу, чем тот, чьи мускулы объемнее.

Психоэмоциональный фактор

Порой наши силы зависят не от способностей организма, а от уровня мотивации. В истории было много случаев, когда при угрозе для жизни человек показывал феноменальную силу. К примеру, выпав с балкона, мужчина схватился за трубу и провисел на руках до приезда спасателей. После он пытался повторить это достижение на перекладине, но не смог провисеть даже 10 % от того времени.

Мышцы сокращаются с той силой, с которой нервная система отправляет сигналы из мозга. В экстренной ситуации сигнал настолько велик, что организм задействует все энергетические ресурсы на выполнение этой задачи. Возможно, именно поэтому спортсмены-силовики перед выходом на арену колотят себя кулаками в грудь и кричат.

Немаловажную роль здесь также играют волевые качества индивида. Еще один пример - человек, не умеющий плавать, достает из бушующего моря утопающего ребенка, а спасатель с идеальным торсом стоит в растерянности на берегу. Может, здесь дело не в силе мышц, но принцип тот же. Тот, кто настроен на спасение, сделает это, даже будучи тощим, совершенно неспортивным человеком.

Заключение

Сегодня мы узнали, от чего зависит сила и работа мышц, и частично развеяли мнение о том, что большие мускулы сильнее. Почему частично? Потому что объем в какой-то степени все-таки увеличивает силовые показатели. Но если сопоставить размер мышц с остальными семью факторами, его место будет совсем незначительным.

Удивительно, но эти факторы действительно играют важную роль. Если сравнить двух мужчин с одинаковым телосложением, но разными характеристиками мышц (у одного все перечисленные показатели выше), то мы увидим разницу в силовых показателях. Причем исчисляться она будет не десятками, а сотнями процентов.

Тем не менее ни один уважающий себя спортсмен в случае провала не станет ссылаться на физиологическую предрасположенность к малым нагрузкам, и тому есть две причины. Во-первых, на 5 факторов из 8 можно повлиять. То есть развитие силы мышц действительно возможно. Догнать того, кому природой дано поднимать большие веса, реально, но придется проделать титаническую работу. Во-вторых, важнейшую роль играет психоэмоциональный фактор. Правильно мотивированный человек способен на все.

Все, кто любит спорт, знают, конечно, имя замечательного советского спортсмена, рекордсмена мира по прыжкам в длину Игоря Тер-Ованесяна . Но не всем, вероятно, известно, что однажды, после неудачного падения во время лыжной тренировки, Игорь услышал от врачей:

– Вы больше не спортсмен, молодой человек.

Нет, нога не была сломана, но частично были повреждены мышечные и нервные волокна, наступила атрофия мышц – уменьшение ее в размерах, ослабление, что бывает при длительном бездействии или нарушении питания мышцы.

Приговор был тяжелым, но… через два с половиной года Игорь установил новый рекорд мира. Как же это могло произойти? «Чудо» сотворил спорт.

Сам спортсмен, уезжая домой, говорил друзьям:

— Буду потихоньку тренироваться. Я верю в поистине чудодейственную силу физических упражнений – они еще никого никогда не подводили.

И вот «чудо» произошло. В июне 1962 года на соревнованиях в Ереване Игорь Тер-Ованесян прыгнул на 8 метров 31 сантиметр. А совсем недавно, в октябре 1967 года, на предолимпийских соревнованиях в Мехико Игорь довел рекорд Европы в прыжках в длину до 8 метров 35 сантиметров. Это повторение мирового рекорда американского спортсмена Ральфа Бостона .

Сила мышц человека

«Мышечное сокращение – это одно из удивительных явлений в живом мире. Поистине чудо, что мягкий студень может внезапно становиться твердым, изменять свою форму и поднимать груз, вес которого в тысячу раз выше его собственного, да притом еще делать это не один раз. Мышца, без сомнения, один из интереснейших экспонатов в богатом музее природы ». Эти слова принадлежат известному венгерскому ученому Сент-Дьёрди.

Каждый знает, что даже самое простое движение осуществляется при участии многих мышц. Одни обеспечивают основное движение, другие – плавность и соразмерность движений.

Они позволяют человеку осуществлять бесконечное многообразие движений с различной силой сокращений. Ведь иногда надо поднять с пола спичку, а иногда тяжелую гирю.

От чего же зависит сила мышечного сокращения ? Все от тех же нервных импульсов, о которых мы уже говорили.

Вообще в организме мышцы никогда не бывают вполне расслабленными. Это постоянное их напряжение называется тонусом (от греческого слова «тонос» – напряжение). Интересно, что мышечный тонус сохраняется без всякой затраты энергии. Это и понятно: ведь энергию приходится затрачивать тогда, когда нужно выполнить какую-то работу.

Вот простой пример. На стене висит картина. Казалось бы, что гвоздь, на котором она держится, многие годы верно выполняет свою службу. А ведь с точки зрения физики он «безработный», так как никакой видимой энергии при этом не затрачивает.

Но почему же человек устает, если неподвижно сидит или несет тяжесть, скажем, под уклон? Ведь кастрюля, стоящая на столе, «не устает», даже если она наполнена водой.

Конечно, любому школьнику понятно, что стоящий человек по сравнению с любым неодушевленным предметом непрерывно работает – он должен поддерживать равновесие. Идущий человек работает еще энергичнее – ему с каждым шагом приходится поднимать тяжесть собственного тела. И энергия эта буквально «уходит в землю»: она передается почве, вызывая ее сотрясение. Чем больше весит тело человека и груз, который он несет, тем больше расходуется энергии.

Энергия, энергетические процессы … Те, что происходят в живом организме, очень сложны. Найти для этих процессов какое-либо подобие в технике пока нельзя. Ни одна тепловая машина не работает так экономно и не имеет такого высокого коэффициента полезного действия, как живая мышца. КПД мышцы приближается к 50 процентам, тогда, как, например, у паровых машин он почти в 10 раз ниже – 5–7 процентов.

Наши мышцы обладают и еще одним ценным качеством – они могут работать «в долг», за счет собственных энергетических запасов.

Кто бегал стометровку, тот знает: за те 10–14 секунд можно успеть сделать всего один-два вдоха. Да и кровь за этот короткий промежуток времени, конечно, не успеет доставить мышцам нужное им количество кислорода. Для этого ей пришлось бы протекать по кровеносным сосудам в десятки раз быстрее, чем обычно.

Но вот спринтер у финиша, он еще бежит несколько метров, потом идет шагом, останавливается. Теперь он дышит часто и глубоко, сердце его бьется значительно быстрее и с каждым ударом выбрасывает в сосуды намного больше крови , чем до старта.

Конечно, мышца не может работать «в долг» неограниченное время. Наступает момент, когда ее энергетические запасы истощаются – мышца устает. И этому есть характерные примеры.

Кто видел когда-нибудь на стадионе бег на 400 метров? Это зрелище очень хорошо иллюстрирует умение наших мышц работать «в кредит».

Сначала бегуны несутся как настоящие спринтеры; в таком темпе они пробегают первые 200 метров. Может быть, удается пробежать и еще 100 метров в том же темпе. Но картина бега резко меняется: как будто тяжелый груз придавливает спортсменов к земле, причем всех почти одновременно. Кажется, что бегут они, как говорится, только волей, «на нервах».

«Скисли!» – презрительно заметит иной неопытный болельщик или случайный зритель. Но ведь это совсем не так. И если кто хоть раз, пробегая эту дистанцию, испытал на себе ни с чем не сравнимое чувство свинцовой тяжести вблизи трехсотметровой отметки, тот никогда так не скажет.

Почему мышцы устают?

Первые две стометровки мышцы бурно расходуют энергию, и подходит момент, когда запасы ее истощились, а переработанные вещества – продукты обмена, ненужные организму (например, так называемая молочная кислота – один из конечных продуктов распада гликогена – животного крахмала),– не успели удалиться.

В это время спортсмен как раз и ощущает сильное мышечное утомление, и бег намного замедляется: мышцы, использовав все оставшиеся запасы энергии и питания, работают практически без доставки кислорода. Но вот кровь начинает циркулировать быстрее, дыхание и сердцебиение учащаются. Мышцы снова начинают получать достаточное количество кислорода. Сила мышц вновь возрастает.

Такого тяжелого перелома не бывает, если спортсмен бежит на длинную дистанцию. У стайера утомление накапливается постепенно, но тоже иногда достигает такой степени, что впору сходить с беговой дорожки. Так иногда и поступают новички. Если же силы воли и опыта хватает и бег продолжается, то бегун вдруг ощущает прилив новых сил. Спортсмены образно назвали его «вторым дыханием ». Это значит, что мышцы, как и весь организм, приспособились к новому ритму работы.

И, наконец, мышцы обладают еще одним важным свойством – способностью к тренировке .

Скелетные мышечные волокна подразделяются на быстрые и медленные. Скорость сокращения мышц различна и зависит от их функции. Например, быстро сокращается икроножная мышца, а глазная мышца сокращается еще быстрее.

Рис. Типы мышечных волокон

В быстрых мышечных волокнах более развит саркоплазматический ретикулум, что способствует быстрому выбросу ионов кальция. Их называют белыми мышечными волокнами.

Медленные мышцы построены из более мелких волокон, и их называют красными из-за их красноватой окраски, обусловленной высоким содержанием миоглобина.

Рис. Быстрые и медленные мышечные волокна

Таблица. Характеристика трех типов волокон скелетных мышц

Показатель	Медленные оксидативные волокна	Быстрые оксидативные волокна	Быстрые гликолитические волокна
Главный источник образования АТФ		Окислительное фосфорилирование	Гликолиз
Митохондрии
Капилляры
	Высокое (красные мышцы)	Высокое (красные мышцы)	Низкое (белые мышцы)
Активность ферментов гликолиза		Промежуточная
		Промежуточное
Скорость утомления	Медленная	Промежуточная
Активность АТФазы миозина
Скорость укорочения	Медленная
Диаметр волокна
Размер двигательной единицы
Диаметр двигательного аксона

Сила мышц

Силу мышцы определяют по максимальной величине груза, который она может поднять, либо по максимальной силе (напряжению), которую она может развить в условиях изометрического .

Одиночное мышечное волокно способно развить усилие 100-200 мг. В теле примерно 15-30 млн волокон. Если бы они действовали параллельно в одном направлении и одновременно, то могли бы создать напряжение 20-30 т.

Сила мышц зависит от ряда морфофункциональных, физиологических и физических факторов.

Расчет мышечной силы

Сила мышц возрастает с увеличением площади их геометрического и физиологического поперечного сечения. Физиологическое поперечное сечение мышцы представляет собой сумму поперечных сечений всех волокон мышцы по линии, проведенной перпендикулярно ходу мышечных волокон.

В мышце с параллельным ходом волокон (например, портняжная мышца) площади геометрического и физиологического поперечных сечений равны. В мышцах с косым ходом волокон (межреберные) площадь физиологического сечения больше площади геометрического и это способствует увеличению силы мышц. Еще больше возрастают физиологическое сечение и сила у мышц с перистым расположением мышечных волокон, которое наблюдается в большинстве мышц тела.

Для того чтобы иметь возможность сопоставить силу мышечных волокон в мышцах с различным гистологическим строением, используют понятие абсолютной силы мышцы.

Абсолютная сила мышцы — максимальная сила, развиваемая мышцей, в перерасчете на 1 см 2 физиологического поперечного сечения. Абсолютная сила бицепса составляет 11,9 кг/см 2 , трехглавой мышцы плеча — 16,8, икроножной 5,9, гладких мышц — 1 кг/см 2 .

где А мс — мышечная сила (кг/см 2); Р — максимальный груз, который способна поднять мышца (кг); S — площадь физиологического поперечного сечения мышцы (см 2).

Сила и скорость сокращения , утомляемость мышцы зависят от процентного соотношения различных типов двигательных единиц, входящих в эту мышцу. Соотношение разных типов двигательных единиц в одной и той же мышце у разных людей неодинаково.

Различают следующие типы двигательных единиц:

медленные неутомляемые (имеют красный цвет), они развивают небольшую силу сокращения, но могут длительно находиться в состоянии тонического напряжения без признаков утомления;
быстрые, легко утомляемые (имеют белый цвет), их волокна развивают большую силу сокращения;
быстрые, относительно устойчивые к утомлению, развивающие относительно большую силу сокращения.

У разных людей соотношение числа медленных и быстрых двигательных единиц в одной и той же мышце определено генетически и может значительно различаться. Чем больше в мышцах человека процент медленных волокон, тем более она приспособлена к длительной, но небольшой по мощности работе. Лица с высоким содержанием в мышцах быстрых сильных моторных единиц способны развивать большую силу, но склонны к быстрому утомлению. Однако надо иметь в виду, что утомление зависит и от многих других факторов.

Сила мышцы увеличивается при ее умеренном растяжении. Одним из объяснений этого свойства мышц является то, что при умеренном растяжении саркомера (до 2,2 мкм) увеличивается вероятность образования большего количества связей между актином и миозином.

Рис. Соотношение между силой сокращения и длиной саркомера

Рис. Соотношение между силой мышцы и ее длиной

Сила мышц зависит от частоты нервных импульсов , посылаемых к мышце, синхронизации сокращения большого числа моторных единиц, преимущественного вовлечения в сокращение того или иного типа моторных единиц.

Сила сокращений увеличивается:

при вовлечении в процесс сокращения большего количества моторных единиц;
при синхронизации сокращения моторных единиц;
при вовлечении в процесс сокращения большего количества белых моторных единиц.

При необходимости развить небольшое усилие сначала активируются медленные неутомляемые моторные единицы, затем быстрые, устойчивые к утомлению. Если надо развить силу более 20-25% от максимальной, то в сокращение вовлекаются быстрые, легко утомляемые моторные единицы.

При напряжении до 75% от максимально возможного практически все моторные единицы активированы и дальнейший прирост силы идет за счет увеличения частоты импульсов, посылаемых к мышечным волокнам.

При слабых сокращениях частота посылки нервных импульсов по аксонам мотонейронов составляет 5-10 имп/с, а при большой силе сокращения может доходить до 50 имп/с.

В детском возрасте прирост силы идет главным образом за счет увеличения толщины мышечных волокон, что связано с увеличением в них количества миофибрилл. Прирост числа волокон незначителен.

При тренировке мышц у взрослых нарастание их силы связано с увеличением миофибрилл, а повышение их выносливости обусловлено увеличением числа митохондрий и получением АТФ за счет аэробных процессов.

Имеется взаимосвязь силы и скорости сокращения мышцы. Скорость сокращения мышцы тем больше, чем больше ее длина (за счет суммации сократительных эффектов саркомеров). Она уменьшается при увеличении нагрузки. Тяжелый груз можно поднять только при медленном движении. Максимальная скорость сокращения, достигаемая при сокращении мышц человека, около 8 м/с.

Мощность мышцы равна произведению мышечной силы на скорость укорочения. Максимальная мощность достигается при средней скорости укорочения мышц. Для мышц руки максимальная мощность (200 Вт) достигается при скорости сокращения 2,5 м/с.

Сила сокращения и мощность мышцы снижаются при развитии утомления.