Изометрическое напряжение мышц: что это такое и зачем нужны

Что такое изометрическая (она же – статическая) нагрузка и зачем она нужна

Изометрическая нагрузка (она же –  нагрузка на статическую выносливость) – один из наиболее недооцененных методов тренировки, который в состоянии помочь преодолеть «плато» при развитии тяжелоатлетов и повысить общую выносливость организма.

Для начала отмечу, что в процессе подготовки к триатлону в качестве силовой программы один из ведущих тренеров по этому направлению – Игорь Леонович из студии персональных тренировок TriFit давал программу в стато-динамическом стиле по методикам Селуянова: ключевое значение имело время работы под нагрузкой – приседания со штангой небольшого веса делаются медленно, упражнение выполняется не на разы, а на время (3 подхода по 30 секунд).

Вот пример такой силовой тренировки:

Стато-динамическая тренировка относится к изометрическому типу нагрузки. Зожник публикует перевод статьи о пользе такого типа тренировок.

Что такое тренировки с изометрической нагрузкой

Во время тренировки наши мышцы, как правило, сокращаются тремя разными способами (в зависимости от выполняемого движения). При опускании веса (например, во время опускания штанги при выполнении приседаний) или при “разгибании” с нагрузкой происходит эксцентрическое сокращение мышц. Противоположный процесс: при поднятии веса мышцы сжимаются, сокращая расстояние между суставами – это концентрическое сокращение.

Но существует и третий тип сокращения мышц, когда мышцы сокращаются, но не меняют своей длины – изометрическое сокращение. В отличие от стандартной силовой тренировки, когда мышцы последовательно совершают концентрические и эксцентрические сокращения, изометрическая нагрузка выполняется в статическом положении.

Примеры таких упражнений: толкание неподвижного объекта, скажем, стены, или напряжение мышц без движения, например, упражнение “планка”, присед у стены, или удержание нижнего положения при выполнении упражнений, например, приседа. Как правило изометрическая нагрузка использует вес тела (в чем вы убедитесь ниже), однако если ваша подготовка позволяет – можно использовать и дополнительные утяжелители.

Преимущества изометрической нагрузки

Увеличение силы мышц

Благодаря сокращению мышц в статическом положении, длина мышц остается неизменной, спортсмен не выполняет движение по всей амплитуде. Некоторым такой подход покажется малополезным для развития силовых навыков, однако это мнение далеко от истины.

Подумайте, какая нагрузка ляжет на ваши плечи и руки, если как можно дольше удерживать руки в опущенном положении при становой тяге? В реальности во время изометрической тренировки организм оказывается способен использовать практически все двигательные единицы.

Двигательные единицы состоят из двигательных нейронов и волокон скелетной мускулатуры — группы двигательных единиц работают вместе для координации сокращения отдельных мышц. Еще в 1953 году немецкие исследователи Геттингер и Мюллер, изучавшие влияние изометрической нагрузки на силовые качества, пришли к выводу, что изометрической нагрузки продолжительностью 6 секунд в день будет достаточно, чтобы за 10 недель улучшить силовые качества на 5%.

Изометрическая нагрузка помогает спортсменам тяжелоатлетам развить силу, необходимую для выполнения движений, подразумевающих сокращения крупных мышц, а также помогает преодолевать «мертвые точки» в этих движениях.

При выполнении динамических движений — например, приседа со штангой за спиной — мускулы выполняют эксцентрические и концентрические сокращения. При выполнении движения по всей амплитуде прилагается максимальное усилие, однако такое динамическое движение не позволяет сфокусироваться на напряжении мышц на каждом конкретном участке траектории движения.

Выполняя изометрическую работу на напряжение мышц (работа заключается в удержании тела в определенном положении) или изометрическую работу на преодоление (выполнение толчков или давления на неподвижные объекты), можно фокусироваться на определенных этапах движения, которые вызывают затруднения, и с помощью изометрической нагрузки развить силу мышц, отвечающих за «прохождение» данных участков.

Представим, что вы испытываете сложности с выходом из низшего положения при выполнении приседа со штангой за спиной. В этом случае лучшее изометрическое упражнение для вас — взять штангу с весом и принять положение, чуть выше самой низшей точки приседа, стараясь сохранить такое положение как можно дольше. Мускулатура, которая располагается вокруг сустава и несет ответственность за движение под этим углом сгиба сустава, получит достаточную нагрузку, что позволит ей быстрее адаптироваться под поставленные задачи.

Тренер Мэл Сифф в своей книге «Supertraining» пишет:

«Изометрическая нагрузка также позволяет значительно нарастить силу мускулов в диапазоне до 15 градусов с обеих сторон от выбранного угла сгиба сустава. Более того, как и для всех измерений силы, существует специфическая сила или момент для угла сустава для каждого типа мышечного сокращения, так что очень маловероятно, что увеличение силы будет ограничиваться определенным углом сгиба сустава и не проявится где-то еще».

Улучшение контроля положения тела

В то время как статическая изометрическая нагрузка помогает улучшить результаты в тяжелой атлетике, в таких сферах как движения, для выполнения которых требуется полный контроль положения тела, она менее результативна. Однако это не значит, что она не может принести пользу.

Спортсмены могут использовать популярные гимнастические стойки (например, стойка на руках или уголок) для достижения тех же уровней мышечной активации, что и при выполнении изометрических упражнений на удержание и толкание неподвижных объектов. Эти упражнения одновременно позволяют улучшить контроль над положением тела, уверенность и активацию мышц корпуса. Для демонстрации работы этих областей вашего организма, просто встаньте на руки возле стены и постарайтесь удержать это положение как можно дольше. Очень скоро все ваше тело начнет трясти, так что вам придется сфокусироваться на напряжении мышц живота, чтобы сохранить положение тела.

Увеличить нагрузку при изометрическом приседе у стены можно, подняв одну ногу.

Повышение гибкости

Отличный побочный эффект изометрической нагрузки — это совершенствование гибкости тела. Как улучшить мобильность бедер при выполнении приседа? Одно из упражнений, которое может вам помочь: простое приседание до нижней точки амплитуды приседа и сохранение этого положения с фокусом на разведении колен и вертикальном положении груди. Вы почувствуете напряжение в паху, четырехглавых мышцах, мышцах задней поверхности бедра и мускулатуре, окружающей тазобедренный сустав. Дело в том, что в таком положении тела мышцы постоянно сокращаются и растягиваются для того, чтобы сохранить нужное положение тела и не дать вам упасть на землю. Вес вашего тела выступает в роли нагрузки, а вы технически выполняете изометрическое упражнение.

Если добавить к этому положению дополнительную нагрузку в виде штанги, получим изометрическую нагрузку на удержание. Сохранение положения в нижней точке приседа с одновременной нагрузкой в виде штанги станет серьезной задачей для ваших бедер, так что, практикуя такую стойку, вы заметите серьезный прогресс в работе бедер при выполнении стандартного приседания. Олимпийские чемпионы в тяжелой атлетике используют изометрическую нагрузку для улучшения гибкости.

Изометрические упражнения

Ниже представлены изометрические упражнения, которые можно выполнять дома или в спортивном зале.

Приседания у стены

Найдите ровную стену и присядьте рядом с ней до того момента, пока ваши ноги не согнутся в коленях под углом 90 градусов, а бедра не окажутся параллельно полу. Ваша спина должна располагаться ровно напротив стены. Удерживайте такое положение как можно дольше (через какое-то время вы почувствуете серьезное напряжение в четырехглавых мышцах), выполните 3 подхода.

Изометрические отжимания / выпады

Делайте обычные отжимания или выпады, но с паузой в середине движения: удерживайте это положение 30-60 секунд, затем отдохните и повторите 3-5 раз.

Разгибания бедер

Встаньте лицом к столу или стулу, поднимите правую ногу перед собой, стараясь держать ее как можно прямее, слегка наклоняясь вперед в поясе. Вы можете опираться на стол/стул. Ваша нога должна располагаться параллельно полу. Мышцы задней поверхности бедер, икры и нижняя часть спины должны быть напряжены. Удерживайте данное положение 30-60 секунд, затем повторите для другой ноги.

Вариация этого же упражнения:

Становая тяга 

После разминочных подходов на становой тяге накиньте на штангу вес, который превышает ваш максимум для одного повторения. Примите исходное положение для выполнения становой тяги и потяните штангу вверх с максимальным усилием в течение 6-8 секунд. Очень важно сохранять правильное положение и осанку при выполнении этого упражнения.

Присед со штангой

Перед попытками выполнения этого упражнения необходимо хорошо освоить непосредственно сам присед со штангой. Возьмите штангу и накиньте на нее небольшой вес, как только освоите упражнение и почувствуете уверенность – сможете подобрать подходящую нагрузку.

Теперь опуститесь и принимайте необходимые положения тела в ходе выполнения приседа (полный присед, бедра параллельно полу, бедра чуть выше параллельного положения и т.д.), удерживайте каждое положение 5-8 секунд. Для обеспечения безопасности вы можете использовать дополнительные набор держателей, которые устанавливают ту же высоту, которую вы удерживаете. Таким образом, вы можете выполнять повторы, не пытаясь встать или сбрасывать штангу после завершения упражнение, что важно при работе с большим весом.

Подтягивания

Примите положение, которое вызывает у вас наибольшие проблемы при выполнении подтягиваний, и удерживайте данное положение. Если вам сложно проходить последний этап подтягивания, подтянитесь до высоты, когда ваши глаза будут располагаться напротив перекладины. Возможно, вам потребуются ремни, которые помогут принять нужное положение. Удерживайте нужное положение как можно дольше, опускайте руки медленно, чтобы дополнительно нагрузить мышцы. При необходимости повторите.

Автор текста: Вильям Имбо, помощник редактора журнала BoxLife, тренер CrossFit.

Перевод: Bodyboss.ru

Читайте на Зожнике:

Можно ли заниматься спортом во время месячных

Чем женская тренировка отличается от мужской

3 неэффективных и вредных упражнения для пресса

10 YouTube-каналов с домашними тренировками

Программа тренировок для максимально эффективного роста мышц от ученых

польза, преимущества и комплекс упражнений

Изометрические упражнения были популярны в начале 20 века среди атлетов силового спорта. Сегодня нечасто встретишь такую программу тренинга. Однако они очень эффективны и универсальны, могут применяться с другими видами тренировок для достижения лучшего результата.

В статье поговорим о том, что такое изометрические упражнения, какая от них польза и как правильно тренироваться дома.

В чем особенность изометрических упражнений?

Изометрический тренинг относится к физической активности, при которой напряжение мышц происходит без сокращений. Если в традиционном фитнесе любое упражнение состоит из двух фаз, где одна связана с сокращением мускулатуры, то в изометрии используются другие виды нагрузок.

Простой пример изометрии — планка. Спортсмену не приходится сгибать мышцы для активации их сокращения, но область живота нагружается максимально, а значит, происходит прокачка мышц.

Изометрические упражнения помогают сделать мышцы сильными и выносливыми. Благодаря изометрии повышается анаэробный порог, что позволяет мускулатуре длительное время не окисляться. Эта особенность упражнений приводит к кардинальным изменениям в организме: тело становится упругим, натренированным, физически развитым.

Плюсы изометрической тренировки

Кроме увеличения силы и выносливости мышц, изометрический тренинг имеет следующие преимущества:

• Развивает способность мышечного скелета дольше находиться под нагрузкой.
• Улучшает общий тонус всей мускулатуры.
• Стимулирует рост мышечной массы.
• Помогает добиться красивого рельефа мышц.
• Позволяет тренироваться тем атлетам, которым противопоказаны нагрузки с сокращением мышц.

На заметку! Как и любой тренировочный комплекс, изометрия требует постепенного увеличения нагрузки. Только так можно достигнуть желаемого результата без вреда для организма.

Поэтому рекомендуется выполнять движения не на максимальное время, а на качество. Если ваш уровень физподготовки позволяет простоять в плане 5 минут, разбейте это время на несколько подходов в течение дня по 1 или 2 минуты. Такая схема позволяет сохранять объем нагрузки, но без негативного воздействия на гипертрофию мышц.

Недостатки изометрической тренировки

Несмотря на плюсы, у изометрии есть минусы, которые в большинстве случаев связаны с несоблюдением техники выполнения упражнений:

• Гипертрофия мышц из-за повышенных нагрузок.
• Быстрое привыкание мускулатуры к нагрузкам. Из-за этого спортсмен начинает увеличивать объемы, что влечет за собой перезакисление мышечных волокон и их разрушение.
• Повышение сердечно-сосудистого давления. Эта проблема вызвана неправильным дыханием во время тренинга.

Избежать негативных последствий можно, соблюдая правила выполнения упражнений и рекомендации опытных спортсменов.

Упражнения Александра Зааса

Александр Заас считается одним из самых сильных борцов и атлетов начала 20 века. Силача называли железным человеком, у него было много поклонников и последователей по всему миру. Но Заас прославился не только выдающимися достижениями в силовом спорте. Он разработал уникальную программу тренировок, основанную на изометрии, которая позволяла сделать тело сильным и максимально выносливым.

Упражнения Зааса помогали атлетам укрепить мышечный каркас, улучшить тонус тела, нарастить мышцы и добиться красивой эстетики мускулатуры.

Для тренировок силач использовал железные цепи и канатные веревки. Сегодня этот инвентарь можно заменить фитнес-лентами и резиновыми эспандерами, жгутами. Нагрузку лент необходимо выбирать с учетом своих физических возможностей.

• Растягивание над головой

  В руки берут резиновую ленту и поднимают ее над головой. Руки должны находиться немного шире плеч.

  
  

  Ленту или жгут натягивают так, чтобы руки разводились максимально широко. В упражнении задействованы мышцы рук, плеч, грудной клетки и спины.

• Растягивание спереди

  Эластичную ленту складывают в несколько раз и сводят руки перед грудной клеткой. Необходимо, чтобы кулак одной руки находился как можно ближе к локтю другой.

  
  

  Из исходного положения разводят руки в стороны. Кулаки должны выводиться за локти.

• Растягивание за спиной

  Эластичную ленту или резиновый жгут заводят за спину так, чтобы они оказались на уровне лопаток. Руками держатся за края эспандера и стараются их свести к уровню грудной клетки.

  
  

  В упражнении задействованы трицепсы и спинные мышцы.

• Тяга от пола

  Исходная позиция — спина прямая, ноги поставлены на ширине плеч. Жгут берут руками за края и наступают обеими ногами на его середину. При этом ноги по-прежнему остаются на ширине плеч.

  
  

  Жгут начинают подтягивать до уровня ягодиц. Здесь важно удержать исходную позицию напряжением трапециевидных мышц и рук.

• Тяга вверх и вниз

  Исходная позиция — встать прямо, ноги поставить на ширину плеч. В руки берут ленту и сводят их на уровне живота. Затем начинают поднимать левую руку, согнутую в локте, а правую опускают. Руки должны описывать дуговые траектории. При этом лента натягивается диагонально.

  Движение повторяют для каждой руки вверх и вниз несколько раз.

• Тяга на бицепс

  Для выполнения упражнения необходимо наступить на край резиновой ленты одной ногой, вторая нога стоит в упоре. Другой конец ленты находится в руке, которую поднимают с согнутым локтем.

  Это движение напоминает классический подъем на бицепсы с гантелями.

  
  

  Верхнее положение руки следует зафиксировать, максимально напрячь мышцы и удерживать пиковую точку в течение нескольких минут.

• Отжимания

  В отличие от стандартных отжиманий, в технике Зааса не предусмотрено сокращений. В основе лежит статика.

  Для выполнения упражнения необходимо завести края ленты за пальцы и разместить ее за спиной в лопаточной зоне. Затем необходимо сделать отжимание от пола и зафиксировать свое положение в пиковой точке.

  
  

  Отжимания делают в несколько подходов в зависимости от подготовки атлета.

• Растягивания за спиной

  Одно из самых простых движений комплекса. Необходимо завести эспандер за спину. Он должен лежать по трапеции. Затем руки широко разводят в сторону и выставляют вперед. В таком положении нужно продержаться как можно дольше.

• Обмотка груди

  Ленту обматывают вокруг груди. Нужно выдохнуть и зафиксировать натяжение. После делают сильный вдох в течение 10 секунд с максимальным раскрытием груди.

• Растяжение от бедра

  Исходная позиция — ноги шире плеч, колени чуть согнуты. Для выполнения упражнения ленту складывают в несколько раз, чтобы она стала туже.

  Один край эспандера держат рукой возле правого колена, а другой начинают тянуть вдоль пресса. Во время движения вы должны почувствовать напряжение спины, плечевой зоны и грудной клетки.

  
  

  Движение повторяют для каждой руки.

• Растягивание с разворотом

  Становятся прямо, ленту складывают в несколько раз. Левую ногу ставят вперед и отводят в сторону в согнутом коленном суставе. Правую ногу немного отводят назад и упираются стопой. Резиновый эспандер размещают на бедре и тянут руки вниз.

  
  

  Здесь важно сохранять ровную спину.

• Стойка на руках

  Упражнение подойдет только натренированным спортсменам. Необходимо закрепить ленту на полу и завести ее за затылочную часть головы. После этого становятся на руки, стараясь удержать равновесие в течение 10 секунд.

• Выпрямление спины

  Один конец эспандера удерживают ногами, а другой заводят за шею. Корпус должен быть наклонен вперед. Руки держат на бедрах. Из этого положения начинают выпрямлять спину. В пиковой точке, когда корпус еще не выпрямился, задерживаются на 10 секунд.

• Подъем руки и ноги

  Конец эспандера заводят под левую ногу. Второй конец держат левой рукой и начинают ее сгибать в локтевом суставе так, чтобы поднимался бицепс. Вместе с рукой сгибают колено с подводом пятки к ягодичным мышцам. В пиковой точке следует максимально задержаться.

  Подъемы делают для каждой руки и ноги по несколько раз.

  
  

  Все упражнения из комплекса Зааса подходят для домашних тренировок. Для начала достаточно выбрать 5–6 простых движений. После проработки и освоения техники можно включить в тренировочную программу новые упражнения, постепенно увеличивая нагрузку.

  
  

  Классические изотермические упражнения для дома

  
  

  Существуют универсальные, но достаточно эффективные изотермические движения, которые подойдут для тренировки мужчинам и женщинам разных возрастов и физической подготовки.

• Удержание корпуса шеей

  Становятся спиной к стене, руки располагают вдоль корпуса. Спина и ноги прямые. В этом положении упираются затылком о стену и отходят на полшага вперед, сохраняя тело прямым. В такой позиции упираются затылком в течение 30–60 секунд.

  Движение повторяют для лобной части и боков головы.

• Отжимания от пола

  Занимают позицию как при классическом отжимании. Опускаются до нижней точки, но не касаются пола. В этой позиции стараются удержаться в течение 10 секунд. Время можно увеличить до 20 секунд.

• Сдавливание ладоней

  Садятся на стул или становятся на пол. Спина должна быть прямой. Руки соединяют в ладонях на уровне грудной клетки. Стараются как можно сильнее сдавливать ладони. Движение проделывают в течение 15 секунд.

• Подъем на носках

  Встают прямо с ровной спиной, ноги чуть уже плеч. Из исходной позиции поднимаются на носочки и стараются удержаться максимально долго.

• Стульчик

  Подходят к стене, спину держат прямо и прижимаются к поверхности. Делают шаг вперед, опуская тело вниз так, чтобы нижняя часть корпуса заняла сидячее положение (как на стуле). Угол, образуемый бедрами и голенями, должен быть около 90 градусов. В такой позе стараются продержаться не меньше 30 секунд.

  
  

  Если дома, во дворе или на ближайшем стадионе есть турник, разнообразьте тренировку петлями. Просто закрепите их на турнике и повисните в положении, как при горизонтальном отжимании в пиковой верхней точке. Это упражнение хорошо укрепляет спину.

  
  

  Также с помощью петель и турника можно прокачать бицепсы. Техника аналогична с упражнением для спины, только руки сгибают в локтях.

Основные рекомендации:

1. Изометрические упражнения проводят отдельно от силовых тренировок. Оптимальный вариант — чередование комплексов и нагрузки.
2. Тренировка должна начинаться с разминки. Необходимо тщательно разогреть мышцы, суставы и сухожилия.
3. Нагрузка на мышцы должна распределяться равномерно по всему телу.
4. Прогресс тренинга отслеживают по времени нагрузки мышц (от 7 секунд) и количеству подходов.
5. Эффективность упражнений зависит от правильности техники.

Чтобы тренировки проходили комфортно и безопасно, обратите внимание на товары из нашего каталога:

• Эластичные ленты и трубчатые эспандеры
• Турники
• Оборудование для функционального тренинга

9.3E: Типы мышечных сокращений: изотонические и изометрические

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Мышечные сокращения определяются изменением длины мышцы во время сокращения.

Цели обучения

• Различать типы мышечных сокращений

Ключевые моменты

• Изотонические сокращения генерируют силу за счет изменения длины мышцы и могут быть концентрическими или эксцентрическими.
• Концентрическое сокращение заставляет мышцы сокращаться, тем самым создавая силу.
• Эксцентрические сокращения вызывают удлинение мышц в ответ на большую противодействующую силу.
• Изометрические сокращения создают силу без изменения длины мышцы.

Ключевые термины

• Изометрия : Мышечное сокращение, при котором длина мышцы не изменяется.
• изотонический : Мышечное сокращение, при котором изменяется длина мышцы.
• эксцентрическое : Изотоническое сокращение, при котором мышца удлиняется.
• концентрическое : Изотоническое сокращение, при котором мышца укорачивается.

Мышечное волокно создает напряжение за счет чередования актиновых и миозиновых поперечных мостиков. Под напряжением мышца может удлиняться, укорачиваться или оставаться неизменной. Хотя термин сокращение подразумевает укорочение, применительно к мышечной системе он означает создание напряжения внутри мышечного волокна. Происходит несколько типов мышечных сокращений, которые определяются изменением длины мышцы во время сокращения.

Изотонические сокращения

Изотонические сокращения поддерживают постоянное напряжение в мышцах по мере изменения их длины. Изотонические сокращения мышц могут быть как концентрическими, так и эксцентрическими.

Концентрические сокращения

Концентрические сокращения — это тип сокращения мышц, при котором мышцы сокращаются, создавая силу, преодолевая сопротивление. Например, при подъеме тяжестей концентрическое сокращение бицепса заставит руку сгибаться в локте, поднимая вес к плечу. Происходит поперечный мост, укорачивая саркомер, мышечное волокно и мышцу.

Эксцентрические сокращения

Эксцентрические сокращения приводят к удлинению мышцы, в то время как мышца все еще генерирует силу; по сути, сопротивление больше, чем генерируемая сила. Эксцентрические сокращения могут быть как произвольными, так и непроизвольными. Например, произвольное эксцентрическое сокращение может быть контролируемым опусканием тяжелого веса, поднятого во время описанного выше концентрического сокращения. Непроизвольное эксцентрическое сокращение может произойти, когда вес слишком велик, чтобы мышца могла его выдержать, и поэтому она медленно опускается под напряжением. Циклическое движение поперечного моста происходит, несмотря на то, что саркомер, мышечное волокно и мышца удлиняются, контролируя растяжение мышцы.

Типы мышечных сокращений : Изотоническое концентрическое сокращение приводит к укорочению мышцы, изотоническое эксцентрическое сокращение приводит к удлинению мышцы. При изометрическом сокращении мышца находится в напряжении, но не укорачивается и не удлиняется.

Изометрические сокращения

В отличие от изотонических сокращений, изометрические сокращения генерируют силу без изменения длины мышцы, характерной для мышц кисти и предплечья, отвечающих за хват. Используя приведенный выше пример, сокращение мышц, необходимое для захвата, но не перемещения тяжелого предмета перед подъемом, будет изометрическим. Изометрические сокращения часто используются для поддержания осанки.

Изометрические сокращения иногда описывают как уступчивость или преодоление.

Уступчивость

Уступчивость возникает, когда мышечному сокращению противостоит сопротивление. Например, когда держите тяжелый вес неподвижно, не поднимая и не опуская его.

Преодоление

Преодолевающее сокращение возникает, когда мышечному сокращению противостоит неподвижный объект, например, сокращение, возникающее в мышцах при отталкивании от стены.

В обоих случаях езда на велосипеде с перекрестным мостом поддерживает напряжение в мышцах; саркомер, мышечные волокна и мышца не изменяют длину.

ЛИЦЕНЗИИ И ОТНОШЕНИЯ

CC ЛИЦЕНЗИОННЫЙ КОНТЕНТ, РАСПРОСТРАНЕННЫЙ РАНЕЕ

• Курирование и доработка. Автор : Boundless.com. Предоставлено : Boundless.com. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike

CC ЛИЦЕНЗИОННОЕ СОДЕРЖИМОЕ, ​​КОНКРЕТНОЕ АВТОРСТВО

• Колледж OpenStax, анатомия и физиология. 20 января 2014 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : openstaxcollege.org/files/tex…ol11496-op.pdf . Лицензия : CC BY: Attribution
• Сокращение мышц. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Muscle_contraction%23Force-length_and_force-velocity_relationships . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Сокращение мышц. Предоставлено : Сэйлор. Расположен по адресу : http://www.saylor.org/site/wp-content/uploads/2010/11/Smooth-Muscle-Contraction.pdf . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Удлинение. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/File:Lengthtension.jpg . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Безграничный. Предоставлено : Безграничное обучение. Расположен по адресу : www.boundless.com//physiology/definition/resting-length . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Безграничный. Предоставлено : Безграничное обучение. Расположен по адресу : www.boundless.com//physiology/definition/shortening-velocity . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• силы. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/force . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Колледж OpenStax, анатомия и физиология. 20 января 2014 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : openstaxcollege.org/files/tex…ol11496-op.pdf . Лицензия : CC BY: Attribution
• Muscle_Force_Velocity_relationship.png. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/File:Muscle_Force_Velocity_relationship.png . Лицензия : Общественное достояние: Авторские права неизвестны
• Сокращение мышц. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Muscle_contraction%23Classification_of_voluntary_muscular_contractions . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Сокращение мышц. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Muscle_contraction%23Force-length_and_force-velocity_relationships . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• тетанические сокращения. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/tetanic%20contraction . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Безграничный. Предоставлено : Безграничное обучение. Расположен по адресу : www.boundless.com//physiology/definition/shortening-velocity . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Колледж OpenStax, анатомия и физиология. 20 января 2014 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : openstaxcollege.org/files/tex…ol11496-op.pdf . Лицензия : CC BY: Attribution
• Muscle_Force_Velocity_relationship.png. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/File:Muscle_Force_Velocity_relationship.png . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Авторские права
• Связь силы и скорости. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/File:Muscle_Force_Velocity_relationship.png . Лицензия : Общественное достояние: Авторские права неизвестны
• Блок двигателя. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Motor_unit . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Блок двигателя. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Motor_unit . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Рекрутирование двигательных единиц. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Motor_unit_recruitment . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• двигательный нерв. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia. org/wiki/motor%20nerve . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• иннервация. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/innervation . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Колледж OpenStax, анатомия и физиология. 20 января 2014 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : openstaxcollege.org/files/tex…ol11496-op.pdf . Лицензия : CC BY: Attribution
• Muscle_Force_Velocity_relationship.png. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/File:Muscle_Force_Velocity_relationship.png . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Авторские права
• Связь силы и скорости. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/File:Muscle_Force_Velocity_relationship.png . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Авторские права
• Мышечный тонус. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Muscle_tone . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Мышечный тонус. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Muscle_tone . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Безграничный. Предоставлено : Безграничное обучение. Расположен по адресу : www. boundless.com//physiology/definition/tonus-of-остаточное-мышечное-напряжение . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• мышечный тонус. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/muscle_tone . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Колледж OpenStax, анатомия и физиология. 20 января 2014 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : openstaxcollege.org/files/tex…ol11496-op.pdf . Лицензия : CC BY: Attribution
• Muscle_Force_Velocity_relationship.png. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/File:Muscle_Force_Velocity_relationship. png . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Авторские права
• Связь силы и скорости. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/File:Muscle_Force_Velocity_relationship.png . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Авторские права
• Саркомер. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/File:Sarcomere.svg . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Изометрическое сокращение. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Isometric_contraction . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Сокращение мышц. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Muscle_contraction%23Contractions . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Сокращение мышц. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Muscle_contraction%23Contractions . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• изотонический. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/isotonic . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• изометрический. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en. wiktionary.org/wiki/isometric . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• эксцентрик. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/eccentric . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• концентрический. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/concentric . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• Колледж OpenStax, анатомия и физиология. 20 января 2014 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : openstaxcollege.org/files/tex…ol11496-op.pdf . Лицензия : CC BY: Attribution
• Muscle_Force_Velocity_relationship. png. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/File:Muscle_Force_Velocity_relationship.png . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Авторские права
• Связь силы и скорости. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/File:Muscle_Force_Velocity_relationship.png . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Авторские права
• Саркомер. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/File:Sarcomere.svg . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
• 1015_Types_of_Contraction_new.jpg. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : commons.wikimedia.org/wiki/File:1015_Types_of_Contraction_new.jpg . Лицензия : CC BY: Attribution

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Лицензия

   CC BY-SA

   Показать оглавление

   нет

2. Теги

   На этой странице нет тегов.

Нервная система Контроль мышечного напряжения

Для перемещения объекта, называемого грузом, саркомеры в мышечных волокнах скелетных мышц должны укорачиваться. Сила, создаваемая сокращением мышцы (или укорочением саркомеров), называется напряжение мышц . Однако мышечное напряжение также возникает, когда мышца сокращается против нагрузки, которая не движется, что приводит к двум основным типам сокращений скелетных мышц: изотоническим сокращениям и изометрическим сокращениям.

При изотонических сокращениях , при которых напряжение в мышце остается постоянным, груз перемещается по мере изменения длины мышцы (укорачивается). Различают два типа изотонических сокращений: концентрические и эксцентрические. A  концентрическое сокращение  включает сокращение мышц для перемещения груза. Примером этого является сокращение двуглавой мышцы плеча, когда вес руки поднимается вверх с усилением мышечного напряжения. При сокращении двуглавой мышцы плеча угол локтевого сустава уменьшается по мере приближения предплечья к телу. Здесь двуглавая мышца плеча сокращается, поскольку саркомеры в ее мышечных волокнах укорачиваются и образуются поперечные мостики; миозиновые головки тянут актин. Эксцентрическое сокращение происходит по мере того, как напряжение мышц уменьшается, а мышца удлиняется. В этом случае вес руки снижается медленным и контролируемым образом по мере уменьшения количества поперечных мостиков, активируемых стимуляцией нервной системы. В этом случае по мере снятия напряжения с двуглавой мышцы плеча угол локтевого сустава увеличивается. Эксцентрические сокращения также используются для движения и баланса тела.

Изометрическое сокращение происходит, когда мышца производит напряжение без изменения угла скелетного сустава. Изометрические сокращения включают укорочение саркомеров и увеличение мышечного напряжения, но не перемещают груз, поскольку производимая сила не может преодолеть сопротивление, создаваемое нагрузкой. Например, если кто-то попытается поднять руку, которая является слишком тяжелой, произойдет активация саркомеров и их укорочение до точки, а также постоянное увеличение мышечного напряжения, но угол локтевого сустава не изменится. В повседневной жизни изометрические сокращения активны в поддержании осанки и стабильности костей и суставов. Однако удержание головы в вертикальном положении происходит не потому, что мышцы не могут двигать головой, а потому, что цель состоит в том, чтобы оставаться неподвижным и не производить движения. Большинство действий тела являются результатом комбинации изотонических и изометрических сокращений, работающих вместе, чтобы получить широкий спектр результатов (рис. 1).

Рисунок 1. Типы мышечных сокращений. Во время изотонических сокращений длина мышцы изменяется для перемещения нагрузки. Во время изометрических сокращений длина мышцы не изменяется, потому что нагрузка превышает напряжение, которое может создать мышца.

Вся эта мышечная деятельность находится под тонким контролем нервной системы. Нервный контроль регулирует концентрические, эксцентрические и изометрические сокращения, рекрутирование мышечных волокон и мышечный тонус. Важнейшим аспектом контроля нервной системы за скелетными мышцами является роль двигательных единиц.

Рисунок 2: Двигательные нейроны

Двигательные единицы

Как вы узнали, каждое волокно скелетной мышцы должно иннервироваться окончанием аксона двигательного нейрона, чтобы сокращаться. Каждое мышечное волокно иннервируется только одним мотонейроном. Фактическая группа мышечных волокон в мышце, иннервируемая одним мотонейроном, называется двигательной единицей . Размер двигательной единицы варьируется в зависимости от характера мышцы.

Малая двигательная единица представляет собой структуру, в которой один мотонейрон иннервирует небольшое количество мышечных волокон в мышце. Небольшие двигательные единицы позволяют очень тонко управлять мышцами. Лучшим примером у человека являются мелкие двигательные единицы экстраокулярных глазных мышц, которые двигают глазные яблоки. В каждой мышце тысячи мышечных волокон, но каждые шесть или около того волокон снабжаются одним мотонейроном, поскольку аксоны разветвляются, образуя синаптические связи в своих отдельных НМС. Это позволяет точно контролировать движения глаз, так что оба глаза могут быстро сфокусироваться на одном и том же объекте. Малые двигательные единицы также участвуют во многих тонких движениях пальцев руки при хватании, отправке текстовых сообщений и т. д.

Большая двигательная единица представляет собой структуру, в которой один мотонейрон иннервирует большое количество мышечных волокон в мышце. Крупные двигательные единицы связаны с простыми или «грубыми» движениями, такими как сильное разгибание коленного сустава. Лучшим примером являются крупные двигательные единицы мышц бедра или мышц спины, где один мотонейрон снабжает тысячи мышечных волокон в мышце, поскольку его аксон разделяется на тысячи ответвлений.

Во многих скелетных мышцах имеется широкий спектр двигательных единиц, что дает нервной системе широкие возможности контроля над мышцами. Малые двигательные единицы в мышцах будут иметь более мелкие двигательные нейроны с более низким порогом, которые более возбудимы и возбуждаются в первую очередь в своих волокнах скелетных мышц, которые также имеют тенденцию быть самыми маленькими. Активация этих меньших двигательных единиц приводит к относительно небольшой степени сократительной силы (напряжения), создаваемой в мышце. Поскольку требуется больше силы, более крупные двигательные единицы с более крупными мотонейронами с более высоким порогом задействуются для активации более крупных мышечных волокон. Эта растущая активация двигательных единиц вызывает усиление мышечного сокращения, известное как набор . По мере того, как задействуется больше двигательных единиц, мышечное сокращение становится все сильнее. В некоторых мышцах самые крупные двигательные единицы могут генерировать силу сокращения в 50 раз большую, чем самые маленькие двигательные единицы в мышце. Это позволяет поднимать перо двуглавой мышцей плеча с минимальной силой и поднимать тяжелый вес той же мышцей, задействуя самые крупные двигательные единицы.

При необходимости максимальное количество двигательных единиц в мышце может быть задействовано одновременно, создавая максимальную силу сокращения для этой мышцы, но это не может продолжаться очень долго из-за потребности в энергии для поддержания сокращения. Чтобы предотвратить полное мышечное утомление, двигательные единицы, как правило, не все одновременно активны, а вместо этого некоторые двигательные единицы отдыхают, в то время как другие активны, что обеспечивает более длительные мышечные сокращения. Нервная система использует рекрутирование как механизм эффективного использования скелетных мышц.

Частота стимуляции мотонейрона

Одиночный потенциал действия мотонейрона вызывает однократное сокращение мышечных волокон его мотонейрона. Это изолированное сокращение называется подергиванием . Подергивание может длиться от нескольких миллисекунд до 100 миллисекунд, в зависимости от типа мышц. Напряжение, создаваемое одним подергиванием, можно измерить с помощью миограммы , прибора, который измеряет величину напряжения, создаваемого с течением времени (рис. 3). Каждое подергивание проходит три фазы.

• Первая фаза – латентный период , в течение которого потенциал действия распространяется по сарколемме и ионы Ca ⁺⁺ высвобождаются из СР. Это фаза, во время которой возбуждение и сокращение сочетаются, но сокращение еще не произошло.
• Далее следует фаза сокращения . Ионы Ca ⁺⁺  в саркоплазме связались с тропонином, тропомиозин сместился от участков связывания актина, образовались поперечные мостики, и саркомеры активно укорачиваются до точки пикового напряжения.
• Последней фазой является фаза расслабления , когда напряжение уменьшается по мере прекращения сокращения. Ионы Ca ⁺⁺ выкачиваются из саркоплазмы в SR, и поперечный цикл останавливается, возвращая мышечные волокна в состояние покоя.

Рисунок 3. Миограмма мышечного сокращения . Одиночное мышечное сокращение имеет латентный период, фазу сокращения, когда напряжение увеличивается, и фазу расслабления, когда напряжение уменьшается. В латентный период потенциал действия распространяется по сарколемме. Во время фазы сокращения Ca ⁺⁺ ионов в саркоплазме связываются с тропонином, тропомиозин перемещается из мест связывания актина, образуются поперечные мостики, а саркомеры укорачиваются. Во время фазы релаксации напряжение уменьшается по мере того, как ионы Ca ⁺⁺ выкачиваются из саркоплазмы, и циклическое движение поперечных мостиков прекращается.

Хотя человек может ощущать «подергивание» мышц, единичное подергивание не приводит к какой-либо значительной мышечной активности в живом организме. Серия потенциалов действия к мышечным волокнам необходима, чтобы вызвать мышечное сокращение, которое может произвести работу. Нормальное сокращение мышц более устойчиво, и его можно модифицировать под влиянием нервной системы, чтобы производить различное количество силы; это называется градуированная мышечная реакция . Частота потенциалов действия (нервных импульсов) от мотонейрона и количество мотонейронов, передающих потенциалы действия, влияют на напряжение, производимое в скелетных мышцах.

Рисунок 4. Суммирование волн и столбняк. (а) Эффекты сопряжения возбуждения и сокращения последовательной передачи сигналов двигательных нейронов суммируются, что называется суммированием волн. Нижняя часть каждой волны, конец фазы релаксации, представляет собой точку стимула. б) когда частота раздражителя настолько высока, что фаза релаксации полностью исчезает, сокращения становятся непрерывными; это называется столбняк.

Скорость, с которой мотонейрон запускает потенциалы действия, влияет на напряжение, производимое в скелетных мышцах. Если стимулировать волокна в то время, когда предыдущее сокращение все еще происходит, второе сокращение будет сильнее. Этот ответ называется суммированием волн , потому что эффекты сопряжения возбуждения и сокращения последовательной передачи сигналов двигательных нейронов суммируются или суммируются (рис. 4а). На молекулярном уровне суммирование происходит потому, что второй стимул запускает высвобождение большего количества Ca ⁺⁺ ионов, которые становятся доступными для активации дополнительных саркомеров, пока мышца еще сокращается от первого раздражителя. Суммирование приводит к большему сокращению двигательной единицы.

Если частота передачи сигналов двигательных нейронов увеличивается, суммация и последующее напряжение мышц в двигательной единице продолжает расти, пока не достигнет точки пика. Напряжение в этой точке примерно в три-четыре раза больше, чем напряжение одного подергивания, состояние, называемое неполным столбняком. При неполном тетанусе мышца проходит через быстрые циклы сокращения с короткой фазой расслабления для каждого. Если частота стимула настолько высока, что фаза релаксации полностью исчезает, сокращения становятся непрерывными в процессе, называемом полным столбняк  (рисунок 4b). Во время столбняка концентрация ионов Ca ⁺⁺  в саркоплазме позволяет практически всем саркомерам образовывать поперечные мостики и укорачиваться, так что сокращение может продолжаться непрерывно (до тех пор, пока мышца не утомится и больше не сможет производить напряжение).

Рисунок 5. Треппе. Когда мышечное напряжение нарастает ступенчато, как по лестнице, это называется треппе. Нижняя часть каждой волны представляет собой точку стимула.

Treppe

Когда скелетная мышца находилась в состоянии покоя в течение длительного периода, а затем активизировалась для сокращения, при прочих равных условиях первоначальные сокращения генерируют примерно половину силы последующих сокращений. Мышечное напряжение нарастает постепенно, что некоторым кажется лестницей. Это увеличение напряжения называется треппе, состоянием, при котором мышечные сокращения становятся более эффективными. Он также известен как «эффект лестницы» (рис. 5).

Считается, что треппе является результатом более высокой концентрации Ca ⁺⁺  в саркоплазме в результате постоянного потока сигналов от двигательного нейрона. Его можно поддерживать только при достаточном количестве АТФ.

Мышечный тонус

Скелетные мышцы редко полностью расслаблены или дряблы. Даже если мышца не производит движения, она сокращается на небольшую величину, чтобы поддерживать свои сократительные белки и производить мышечный тонус . Напряжение, создаваемое мышечным тонусом, позволяет мышцам постоянно стабилизировать суставы и сохранять осанку.

Мышечный тонус достигается за счет сложного взаимодействия между нервной системой и скелетными мышцами, что приводит к одновременной активации нескольких двигательных единиц, скорее всего, циклическим образом. Таким образом, мышцы никогда не утомляются полностью, поскольку некоторые двигательные единицы могут восстанавливаться, в то время как другие активны.

Отсутствие сокращений низкого уровня, которые приводят к мышечному тонусу, называется гипотонией или атрофией и может быть результатом повреждения частей центральной нервной системы (ЦНС), таких как мозжечок, или потери иннервация скелетных мышц, как при полиомиелите. Гипотонус мышц имеет вялый вид и проявляет функциональные нарушения, такие как слабые рефлексы.