4. Робота м’язів

Основними фізіологічними властивостями м’язів є збудливість, провідність і скоротливість. Скоротливість виявляється або в укороченні м’яза, або в розвитку напруження. В організмі людини м’язи одержують із центральної нервової системи серію імпульсів, у результаті чого м’яз відповідає сильним і тривалим скороченням. Таке скорочення м’язів називається тетанічним.

Під час скорочення м’язів витрачається енергія розпаду органічних сполук, насамперед глюкози. Розпад глюкози – складний біохімічний процес, при якому 40% хімічної енергії перетворюється в механічну. Решта енергії у вигляді теплової також утилізується. Це тепло витрачається на зігрівання організму. М’язове тепло – дуже важливий фактор підтримання сталої температури тіла. Нестачу тепла компенсує безумовний рефлекс – ритмічне скорочення і послаблення м’язів (дрижання).

Хімічні перетворення у м’язі, пов’язані з вивільненням енергії, проходять у дві фази: анаеробну (від грец. аеr – повітря) і аеробну (від грец. аn – заперечення, аеr – повітря).

Під час анаеробної фази АТФ розпадається спочатку на АДФ і Н₃РО₄ з вивільненням енергії, яка витрачається на скорочення м’яза. Розпадаються й інші фосфорорганічні сполуки. Енергія розпаду креатинфосфорної кислоти витрачається на відновлення, ресинтез АТФ. Розпадається і гексозофосфат (сполука глікогену з Н₃РО₄). При цьому утворюється молочна та фосфорна кислоти. Вивільнена енергія витрачається на ресинтез креатинфосфорної кислоти.

Аеробна фаза складається з кінцевих реакцій окислення молочної кислоти до СО₂ і Н₂О. Енергія цієї реакції витрачається на частковий ресинтез глікогену з молочної кислоти. У результаті цих перетворень тільки третя частина глікогену витрачається на м’язову роботу, а решта відновлюється разом з фосфорними сполуками і дає хімічний матеріал для наступних процесів. Звідси видно, яке значення має аеробна фаза – надходження кисню до працюючого м’яза. Тільки за цієї умови реакції відбуваються до кінця. Накопичення молочної кислоти зменшить працездатність м’яза, призведе до стомлення і припинення його роботи.

Скорочуючись, м’язи виконують роботу, яка залежить від їхньої сили. М’яз тим сильніший, чим більше у ньому м’язових волокон, чим він товщий. Сила м’язів залежить від площі поперечного перерізу всіх волокон м‘яза та особливостей їх прикріплення до кісток. Людина може тривалий час зберігати ту саму позу — це статичне напруження м’язів (стояння, тримання голови у вертикальному положенні тощо). При статичному зусиллі м’яз перебуває в стані напруження. За статичної роботи (наприклад, тримання вантажу) м’яз перебуває в безперервному (тетанічному) скороченні.

При динамічній роботі по черзі скорочуються різні групи м’язів. Ці м’язи, швидко скорочуючись і працюючи з великим напруженням, швидко втомлюються. Але, звичайно, різні групи м’язових волокон за динамічної роботи скорочуються по черзі, що дає можливість діяти тривалий час. Отже, динамічною називають роботу, зв’язану з рухами (підняття вантажів, копання землі тощо), при цьому скорочення м’язів чергується з їх розслабленням.

М’язи людини навіть у стані спокою скорочені — цей стан напруження називається тонусом (від лат. tonus - напруження) м’язів. Повністю зникає тонус тільки після смерті. Величина тонусу залежить від функціонального стану центральної нервової системи. Тонус м’язів відіграє велику роль у здійсненні координації рухів. У новонароджених дітей переважає тонус згиначів, у дітей 1 – 2 місяців переважає тонус розгиначів, у дітей 3 – 5 місяців спостерігається рівновага тонусу м’язів антагоністів. Підвищений тонус м’язів у новонароджених дітей і в перші місяці життя пов’язують із підвищеною збудливістю червоних ядер середнього мозку. Підвищений тонус м’язів ніг новонародженого у другому півріччі життя дитини поступово знижується, що є необхідною умовою для розвитку ходьби.

Після тривалої, а також під час напруженої роботи відбувається зниження працездатності м’язів, яка відновлюється після відпочинку. Це фізична втома. При різко вираженій втомі розвивається тривале укорочення м’язів, нездатність їх до повного розслаблення (контрактура). При втомі вичерпуються запаси хімічних речовин, які є джерелом скорочення, накопичуються продукти обміну (молочна кислота тощо).

Швидкість настання втоми залежить від стану центральної нервової системи, частоти, ритму, в якому виконується робота і від величини навантаження. Чим молодша дитина, тим швидше вона втомлюється. Фізична втома — нормальне фізіологічне явище. Після відпочинку працездатність не тільки відновлюється, але і часто збільшується. Чергування розумової і фізичної праці приводять до підвищення працездатності. Вирішальну роль центральної нервової системи у тривалому збереженні працездатності і в настанні стомлення було доведено в дослідженнях І.М. Сєченова, І.П. Павлова, М.Е. Введенського і О.О. Ухтомського.