Исследование двигательных функций мышц

Лекция 9 Исследование двигательных функций методом активных и пассивных движений. План лекции 1.Основные физиологические свойства мышц. 2.Режимы и виды мышечного сокращения. 3.Работа мышц. 4.Утомление и отдых в мышце. 5.Значение физической тренировки мышц. Согласованная работа мышц сгибателей и разгибателей. В выполнении человеком любого движения принимают участие две группы противоположно действующих мышц: сгибатели и разгибатели суставов. Сгибание в суставе осуществляется при сокращении мышц-сгибателей и одновременном расслаблении мышц-разгибателей. Согласованная деятельность мышц-сгибателей и мышц-разгибателей возможна благодаря чередованию процессов возбуждения и торможения в спинном мозге. К скелетным мышцам подходят нервы, содержащие чувствительные и двигательные нейроны. По чувствительным нейронам передаются импульсы от рецепторов кожи, мышц, сухожилий, суставов в центральную нервную систему. Например, сокращение мышц-сгибателей руки вызвано возбуждением двигательных нейронов спинного мозга. Одновременно расслабляются мышцы-разгибатели. Это связано с торможением двигательных нейронов. Мышцы-сгибатели и разгибатели сустава могут одновременно находиться в расслабленном состоянии. Так, мышцы свободно висящей вдоль тела руки находятся в состоянии расслабления. При удержании гири или гантели в горизонтально вытянутой руке наблюдается одновременное сокращение мышц-сгибателей и разгибателей сустава. При сокращении мышцы один ее конец остается неподвижным(фиксированная точка)Эта точка обычно совпадает с началом мышцы. Подвижная точка соответствует прикреплению мышцы к кости ,которая приходит в движение при сокращении мышц. Различают динамическую и изометрическую формы сокращения мышц. При динамической форме сокращения мышцы укорачиваются(ходьба ,бег ,плавание)Сокращение мышцы ,при котором она развивает напряжение, но не изменяет своей длины, называется изометрическим сокращением(фиксированная поза у гимнастов). Размер, форма и структура мышцы влияют на ее работуСокращаясь, мышца действует на кость как на рычаг и производит механическую работу. Любое мышечное сокращение связано с расходом энергии. Источниками этой энергии служат распад и окисление органических веществ (углеводов, жиров, нуклеиновых кислот). Органические вещества в мышечных волокнах подвергаются химическим превращениям, в которых участвует кислород. Первичным источником энергии для сокращения мышцы служит расщепление АТФ (она находится в клеточной мембране, ретикулюме и миозиновых нитях) на зиндифосфорную кислоту (АДФ) и фосфорные кислоты В результате образуются продукты расщепления, главным образом углекислый газ и вода, и освобождается энергия) Протекающая через мышцы кровь постоянно снабжает их питательными веществами и кислородом и уносит из них углекислый газ и другие продукты распада. Гладкий тетанус и Зубчатый тетанус Гладкий тетанус (сплошной). Если на мышцу действует серия раздражителей, когда мышца обладает высокой возбудимостью, то возникает гладкий тетанус. Зубчатый тетанус. Если раздражители действуют на мышцу в фазе расслабления – зубчатый тетанус. Какой из тетанусов разовьется зависит от того в каком состоянии находится мышца (в расслабленной или в возбужденном). Одиночные мышечные сокращения свойственны сердечной мышце. Гладкий тетанус – суммированный. Контрактура (лат. сontractura — стягивание, сужение, сжатие, от contraho — стягиваю) в физиологии, длительное, стойкое, часто необратимое сокращение (окоченение) мышечного волокна или его. СИЛА, РАБОТА И УТОМЛЕНИЕ МЫШЦ Основными показателями, характеризующими деятельность мышц, являются их сила и работоспособность. Сила мышц. Сила - мера механического воздействия на мышцу со стороны других тел, которая выражается в ньютонах или кг-силах. При изотоническом сокращении в эксперименте сила определяется массой максимального груза, который мышца может поднять (динамическая сила), при изометрическом - максимальным напряжением, которое она может развить (статическая сила). Одиночное мышечное волокно развивает напряжение в 100-200 кг-сил во время сокращения. Степень укорочения мышцы при сокращении зависит от силы раздражителя, морфологических свойств и физиологического состояния. Длинные мышцы сокращаются на большую величину, чем короткие. Незначительное растяжение мышцы, когда напрягаются упругие компоненты, является дополнительным раздражителем, увеличивает сокращение мышцы, а при сильном растяжении сила сокращения мышцы уменьшается. Напряжение, которое могут развивать миофибриллы, определяется числом поперечных мостиков миозиновых нитей, взаимодействующих с нитями актина, так как мостики служат местом взаимодействия и развития усилия между двумя типами нитей. В состоянии покоя довольно значительная часть поперечных мостиков взаимодействует с актиновыми нитями. При сильном растяжении мышцы актиновые и миозиновые нити почти перестают перекрываться и между ними образуются незначительные поперечные связи. Величина сокращения снижается также при утомлении мышцы. Изометрически сокращающаяся мышца развивает максимально возможное для нее напряжение в результате активации всех мышечных волокон. Такое напряжение мышцы называют максимальной силой. Максимальная сила мышцы зависит от числа мышечных волокон, составляющих мышцу, и их толщины. Они формируют анатомический поперечник мышцы, который определяется как площадь поперечного разреза мышцы, проведенного перпендикулярно ее длине. Отношение максимальной силы мышцы к ее анатомическому поперечнику называется относительной силой мышцы, измеряемой в кг/см2. Физиологический поперечник мышцы - длина поперечного разреза мышцы, перпендикулярного ходу ее волокон. В мышцах с параллельным ходом волокон физиологический поперечник совпадает с анатомическим. У мышц с косыми волокнами он будет больше анатомического. Поэтому сила мышц с косыми волокнами всегда больше, чем мышц той же толщины, но с продольными волокнами. Большинство мышц домашних животных и особенно птиц с косыми волокнами перистого строения. Такие мышцы имеют больший физиологический поперечник и обладают большей силой. Наиболее сильными являются многоперистые мышцы, затем идут одноперистые, двухперистые, полуперистые, веретенообразные и продольноволокнистые. Много, -одно, -и двухперистые мышцы имеют большую силу и выносливость (мало утомляются), но ограниченную способность к укорачиванию, а остальные виды мышц хорошо укорачиваются, но быстро утомляются. Работа мышц. При изометрическом и изотоническом сокращении мышца совершает работу. Оценивая деятельность мышц, обычно учитывают только производимую ими внешнюю работу. Работа мышцы, при которой происходит перемещение груза и костей в суставах называется динамической. Мощность мышцы определяется как величина работы в единицу времени. Она достигает максимума у всех типов мышц так же при средних нагрузках и при среднем ритме сокращения. Наибольшая мощность у быстрых мышц. Утомление мышц. Утомление - временное снижение или потеря работоспособности отдельной клетки, ткани, органа или организма в целом, наступающее после нагрузок (деятельности). Утомление мышц происходит при их длительном сокращении (работе) и имеет определенное биологическое значение, сигнализируя о истощении (частичном) энергетических ресурсов. При утомлении понижаются функциональные свойства мышцы: возбудимость, лабильность и сократимость. Высота сокращения мышцы при развитии утомления постепенно снижается. Это снижение может дойти до полного исчезновения сокращений. Понижаясь, сокращения делаются все более растянутыми, особенно за счет удлинения периода расслабления: по окончании сокращения мышца долго не возвращается к первоначальной длине, находясь в состоянии контрактуры (крайне замедленное расслабление мышцы). Скелетные мышцы утомляются раньше гладких. В скелетных мышцах сначала утомляются белые волокна, а потом красные. Дальнейшим изучением утомления в условиях целого организма установлено, что в утомленной мышце появляются продукты обмена веществ, уменьшается содержание гликогена, АТФ, креатинофосфата. Изменения наступают в сократительных белках мышцы. Происходит связывание или уменьшение сульфгидрильных групп актомиозина, в результате чего нарушается процесс синтеза и распада АТФ. Нарушения в химическом составе мышцы, находящейся в целостном организме, выражены в меньшей степени, чем в изолированной благодаря транспортной функции крови. Исследованиями Н.Е. Введенского установлено, что утомление прежде всего развивается в нервно-мышечном синапсе в связи с низкой его лабильностью. Быстрая утомляемость синапсов обусловлена несколькими факторами. Во-первых, при длительном раздражении в нервных окончаниях уменьшается запас медиатора, а его синтез не поспевает за расходованием. Во-вторых, накапливающиеся продукты обмена в мышце понижают чувствительность постсинаптической мембраны к ацетилхолину, в результате чего уменьшается величина постсинаптического потенциала. Когда он понижается до критического уровня, в мышечном волокне не возникает возбуждения. И.М.Сеченов (1903)­, исследуя на сконструированном им эргографе для двух рук работоспособность мышц при поднятии груза, установил, что работоспособность утомленной правой руки восстанавливается полнее и быстрее после активного отдыха, т.е. отдыха сопровождаемого работой левой руки. Подобного же рода влияние на работоспособность утомленной руки оказывает сочетающееся с отдыхом раздражение индукционным током чувствительных (афферентных) нервных волокон кисти другой руки, а также работа ногами, связанная с подъемом тяжести, и вообще двигательная активность. Таким образом, активный отдых, сопровождающийся умеренной работой других мышечных групп, оказывается более эффективным средством борьбы с утомлением двигательного аппарата, чем простой покой. Причину наиболее эффективного восстановления работоспособности двигательного аппарата в условиях активного отдыха Сеченов с полным основанием связывал с действием на центральную нервную систему афферентных импульсов от мышечных, сухожильных рецепторов работающих мышц. В организме в различных звеньях рефлекторной дуги утомление в первую очередь наступает в нервных центрах, особенно в клетках коры больших полушарий. В настоящее время установлено, что функциональное состояние мышц находится под влиянием центральной нервной системы и прежде всего коры больших полушарий. Это влияние осуществляется через соматические нервы, вегетативную нервную систему и железы внутренней секреции. По двигательным нервам к мышце поступают импульсы из спинного и головного мозга, вызывая ее возбуждение и сокращение, сопровождающиеся изменением физико-химических свойств и функционального состояния мышцы. Импульсы, поступающие по симпатическим волокнам в мышцу, усиливают процессы обмена веществ, кровоснабжения и работоспособность мышцы. Такое же действие оказывают и медиаторы симпатической системы - адреналин и норадреналин. Однако единой теории, объясняющей причины утомления, сущность утомления до настоящего времени нет, т.к. в естественных условиях утомление двигательного аппарата организма является многофакторным процессом. Наступление утомления мышц можно задержать с помощью тренировки. Она развивает и совершенствует функциональные возможности всех систем организма: нервной, дыхательной, кровообращения, выделения и т.д. При тренировке увеличивается объем мышц в результате роста и утолщения мышечных волокон возрастает мышечная выносливость. В мышце повышается содержание гликогена, АТФ и креатинфосфата, ускоряется течение процессов распада и восстановления веществ, участвующих в обмене. В результате тренировки коэффициент использования кислорода при работе мышц повышается, усиливаются восстановительные процессы вследствие активизации всех ферментативных систем, уменьшается расход энергии. При тренировке совершенствуется регуляторная функция центральной нервной системы, и в первую очередь, коры больших полушарий. Применяется большое количество простых диагностических приемов, позволяющих исследовать силу мышц, координацию движений и скорость двигательных актов. Пациента просят: удерживать вытянутые вперед обе руки или ноги для преодоления силы тяжести, поочередно дотрагиваться указательным пальцем каждой руки до кончика своего носа или до пальца исследователя, обвести круг или квадрат указательным пальцем, производить быстрые противоположные движения, застегнуть пуговицы на своей одежде, расстегнуть и застегнуть английскую булавку и выполнять действия с известными инструментами, стоять и ходить на носках и на пятках, встать на колени или сесть на корточки и затем подняться из этого положения без посторонней помощи, провести пяткой одной ноги по передней поверхности большеберцовой кости другой ноги, ритмично постучать пяткой по голени, быстро дотронуться пальцем ноги до пальца руки исследователя или следовать за ним. Исследование двигательных функций будет неполным без оценки походки и устойчивости пациента, наличия или отсутствия тремора, непроизвольных движений, нарушения позы и мышечного тонуса, который оценивается при совершении пассивных движений в конечностях. Максимальное мышечное сокращение и мышечная сила определяются исследователем и оцениваются в баллах. Как уже отмечалось, апраксией называется нарушение способности пациента к выполнению известных ему простых целенаправленных движений при сохранении мышечной силы и чувствительности. Исследование рефлексов с двуглавой и с трехглавой мышц, пястно-лучевого, коленного, ахиллова, кожных брюшных и подошвенного позволяет адекватно оценить рефлекторную активность спинного мозга. Для исследования сухожильного рефлекса наносится быстрый удар неврологическим молоточком по сухожилию расслабленной и слегка растянутой мышцы. У некоторых людей, особенно с крупными мышцами, сухожильные рефлексы вызываются с трудом; их можно усилить, если обследуемый сцепляет пальцы рук и с силой тянет кисти в стороны (прием Ендрашика). Если сухожильные рефлексы повышены, они могут распространяться на соседние группы мышц. Выявление разгибательного подошвенного рефлекса (симптом Бабинского) указывает на поражение корково-спинномозгового пути. Для вызывания рефлекса Бабинского производят интенсивное штриховое раздражение наружного края подошвенной поверхности стопы. Рефлекс считается положительным, если при этом происходит разгибание большого пальца стопы и веерообразное расхождение других пальцев, иногда в сочетании со сгибанием ноги в коленном и тазобедренном суставах.