Мышцы и движение

Определения и обозначения

Мышца — орган, способный сокращаться и расслабляться. При сокращении мышца меняет свою длину и создаёт усилие, а при расслаблении перестаёт активно тянуть место прикрепления. Благодаря этому свойству тело может двигаться, а не оставаться неподвижным.

Скелетная мышца — мышца, прикреплённая к костям и участвующая в движениях тела. Её сокращением человек может управлять, например намеренно согнуть руку или сделать шаг. Для этого нервная система посылает мышце сигналы.

Сухожилие — прочная соединительная ткань, с помощью которой мышца прикрепляется к кости. Оно не сокращается, а передаёт кости усилие мышцы. Без такой связи мышца не смогла бы непосредственно переместить кость.

Мышцы-антагонисты — мышцы, которые выполняют противоположные действия, например сгибают и разгибают конечность. Когда одна из них сокращается, другая обычно расслабляется. Такая пара позволяет двигать конечностью в противоположных направлениях.

Как это устроено

Скелетные мышцы связаны с костями сухожилиями, а кости соединяются между собой суставами. Поэтому мышечное усилие может передаваться скелету, а подвижное соединение костей позволяет одной из них изменить положение. Если бы мышца не была связана с костью, её сокращение не смогло бы согнуть или разогнуть конечность.

Работой скелетных мышц управляет нервная система: она посылает к мышце сигнал. В ответ мышечные волокна сокращаются, то есть развивают усилие и укорачиваются. Когда сигнал перестаёт поддерживать сокращение, мышца расслабляется; движение при этом может продолжить другая мышца, действующая противоположно.

При сокращении мышца тянет сухожилие, а сухожилие передаёт тягу к кости. Кость поворачивается относительно другой кости в суставе, который служит местом такого движения. Так, сгибание руки в локте происходит не потому, что кость сама меняет положение, а потому, что к ней приложено мышечное усилие.

Мышца способна тянуть кость при сокращении, но не толкать её в обратную сторону. Поэтому для сгибания и разгибания конечности нужны мышцы-антагонисты. При сгибании одна мышца сокращается, а другая расслабляется; при разгибании они меняются ролями.

В реальных движениях участвуют не только мышцы одной пары: к работе подключаются и другие мышцы. Одни помогают выполнить движение, другие удерживают нужное положение частей тела. Согласование их работы нервной системой помогает сохранять позу и выполнять как простые, так и сложные движения.

Как мышцы участвуют в движении

Пользуйся таблицей, чтобы проследить движение от команды нервной системы до перемещения кости. Каждый этап связан со следующим: если нарушена передача усилия, движение становится затруднённым. Последняя строка показывает, как обеспечивается движение в противоположную сторону.

Разбор задач

Сгибание руки в локте

Условие: при сгибании руки в локте назовите, какая мышца сокращается, а какая расслабляется. Нужно определить действие мышц-антагонистов, а не просто назвать движение кости. Для этого вспомним, что сгибатель тянет предплечье к плечу.

1. При сгибании локтя предплечье приближается к плечу, значит, должна работать мышца-сгибатель.
2. Сгибатель плеча — двуглавая мышца; при сгибании она сокращается и тянет предплечье.
3. Противоположное действие выполняет трёхглавая мышца плеча. В этом движении она расслабляется.

Ответ: при сгибании руки в локте двуглавая мышца сокращается, а трёхглавая расслабляется. Они действуют как антагонисты, потому что выполняют противоположные движения.

Разгибание руки в локте

Условие: объясните, почему при разгибании руки в локте мышцы действуют иначе, чем при сгибании. Сравним направления движений: при разгибании предплечье удаляется от плеча. Значит, теперь нужно усилие противоположного направления.

1. Для разгибания требуется мышца, которая тянет предплечье так, чтобы увеличить угол в локте.
2. Эту работу выполняет трёхглавая мышца плеча: при разгибании она сокращается.
3. Двуглавая мышца в это время расслабляется, поскольку её действие направлено на сгибание.
4. При переходе к сгибанию мышцы меняются ролями: двуглавая сокращается, а трёхглавая расслабляется.

Ответ: при разгибании трёхглавая мышца сокращается, а двуглавая расслабляется. Действия меняются, потому что антагонисты обеспечивают движения в противоположных направлениях.

Повреждение сухожилия

Условие: человек пытается двигать рукой, но сухожилие, связывающее мышцу с костью, повреждено. Нужно объяснить, почему движение затрудняется, проследив передачу усилия. Само сокращение мышцы ещё не означает, что кость получит необходимую тягу.

1. Нервный сигнал может вызвать сокращение мышцы, и она создаст усилие.
2. В норме сухожилие передаёт это усилие от мышцы к кости.
3. При повреждении сухожилия связь нарушается, поэтому кость получает меньше тяги или не получает её должным образом.
4. Без достаточного усилия кость хуже движется в суставе, даже если мышца сокращается.

Ответ: повреждённое сухожилие мешает передаче усилия от мышцы к кости, поэтому движение рукой затрудняется. Это показывает, что для движения нужны все звенья цепочки, а не только работа мышцы.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что мышца толкает кость. Так можно подумать, представляя любое движение как толчок, но при сокращении мышца тянет место своего прикрепления. Проверь себя: проследи, куда тянет мышца, и найди, какая другая мышца нужна для обратного движения.

Ошибка: думать, что для движения достаточно одной мышцы. Обычно одна мышца обеспечивает движение в одном направлении, а противоположное действие выполняет антагонист. Проверь себя: назови мышцы, которые нужны для сгибания и разгибания одной конечности.

Ошибка: путать мышцу и сухожилие. Мышца сокращается и создаёт усилие, а сухожилие прикрепляет её к кости и передаёт тягу. Проверь себя вопросом: какая часть меняет длину при сокращении, а какая служит связью с костью?

Ошибка: считать, что кости движутся сами по себе. Кость не создаёт мышечную тягу, а перемещается благодаря работе мышц и суставов. Проверь себя: проследи путь от нервного сигнала через мышцу и сухожилие до движения кости в суставе.

Связь с другими темами

Чтобы понять движение, пригодятся знания о строении скелета, назначении костей и работе суставов. Кости служат опорой и перемещаются относительно друг друга в местах их подвижного соединения. Мышцы приводят эту систему в действие, а нервная система управляет их работой.

Эти знания пригодятся при изучении осанки и физической нагрузки. Понимание роли мышц помогает осознанно относиться к их укреплению и не забывать о здоровье опорно-двигательной системы. Движения и упражнения требуют согласованной работы мышц, костей, суставов и нервной системы.

Что запомнить

• Скелетные мышцы обеспечивают движения тела.
• Мышца при сокращении тянет кость.
• Сухожилие соединяет мышцу с костью.
• Кости движутся относительно друг друга в суставах.
• Мышцы-антагонисты выполняют противоположные действия.
• Для движения необходима согласованная работа мышц и нервной системы.