Различают два типа мышечных сокращений. Если оба конца мышцы неподвижно закреплены, происходит изометрическое сокращение, и при неизменной длине напряжение увеличивается. Если один конец мышцы свободен, то в процессе сокращения длина мышцы уменьшится, а напряжение не изменяется – такое сокращение называют изотоническим; в организме такие сокращения имеют большее значение для выполнения любых движений.
При изотоническом сокращении мышцы происходит ее укорочение и сближение двух точек, к которым она прикреплена. Из этих двух точек подвижный пункт прикрепления (punctum mobile) притягивается к неподвижному (punctum fixum), и в результате происходит движение данной части тела.
Действуя сказанным образом, мышца производит тягу с известной силой и, передвигая груз (например, тяжесть кости), совершает определенную механическую работу. Сила мышцы зависит от количества входящих в ее состав мышечных волокон и определяется площадью так называемого физиологического поперечника, т. е. площадью разреза в том месте, через которое проходят все волокна мышцы. Величина сокращения зависит от длины мышцы. Кости, движущиеся в суставах под влиянием мышц, образуют в механическом смысле рычаги, т. е. как бы простейшие машины для передвижения тяжестей.
Чем дальше от места опоры будут прикрепляться мышцы, тем выгоднее, ибо благодаря увеличению плеча рычага лучше может быть использована их сила. С этой точки зрения П.Ф. Лесгафт (1888) различал мышцы сильные, прикрепляющиеся вдали от точки опоры, и ловкие, прикрепляющиеся вблизи нее. Каждая мышца имеет начало (origo) и прикрепление (insertio). Поскольку опорой для всего тела служит позвоночный столб, расположенный по средней линии тела, постольку начало мышцы, совпадающее обычно с неподвижной точкой, расположено ближе к средней плоскости, а на конечностях – ближе к туловищу, проксимально; прикрепление мышцы, совпадающее с подвижной точкой, находится дальше от середины, а на конечностях – дальше от туловища, дистально.
Punctum fixum и punctum mobile могут меняться своими местами в случае укрепления подвижной точки и освобождения фиксированной. Например, при стоянии подвижной точкой прямой мышцы живота будет ее верхний конец (сгибание верхней части туловища), а при висе тела с помощью рук на перекладине – нижний конец (сгибание нижней части туловища).
Выделяют следующие закономерности распределения мышц в теле человека:
1. Соответственно строению тела по принципу двусторонней симметрии мышцы являются парными или состоят из двух симметричных половин (например, m. trapezius).
2. В туловище, имеющем сегментарное строение, многие мышцы являются сегментарными (межреберные, короткие мышцы позвонков) или сохраняют следы метамерии (прямая мышца живота). Широкие мышцы живота слились в сплошные пласты из сегментарных межреберных вследствие редукции костных сегментов – ребер.
3. Так как производимое мышцей движение совершается по прямой линии, являющейся кратчайшим расстоянием между двумя точками, то сами мышцы располагаются по кратчайшему расстоянию между этими точками. Поэтому, зная точки прикрепления мышцы, а также то, что подвижный пункт при мышечном сокращении притягивается к неподвижному, всегда можно сказать заранее, в какую сторону будет происходить движение, производимое данной мышцей, и определить ее функцию.
4. Мышцы, перекидываясь через сустав, имеют определенное отношение к осям вращения, чем и обусловливается функция мышц. Обычно мышцы своими волокнами или равнодействующей их силы всегда перекрещивают приблизительно под прямым углом ту ось в суставе, вокруг которой они производят движение.
В функциональном аспекте мышцы делятся на сгибатели (flexores), разгибатели (extensores), приводящие (adductores), отводящие (abductores), вращатели (rotatores) кнутри (pronatores) и кнаружи (supinatores).
Кроме элементарной функции мышц, определяемой анатомическим отношением их к оси вращения данного сустава, необходимо учитывать изменения функционального состояния мышц, наблюдаемые в живом организме и связанные с сохранением положения тела и его отдельных частей и постоянно меняющейся статической и динамической нагрузки на аппарат движения. Поэтому одна и та же мышца в зависимости от положения тела или его части, при котором она действует, и фазы соответствующего двигательного акта часто меняет свою функцию. Например, трапециевидная мышца по-разному участвует своими верхней и нижней частями при подъеме руки выше горизонтального положения. Так, при отведении руки обе названные части трапециевидной мышцы одинаково активно участвуют в этом движении, затем (после подъема выше 120°) активность нижней части названного мускула прекращается, а верхней – продолжается до вертикального положения руки. При сгибании руки, т. е. при поднятии ее вперед, нижняя часть трапециевидной мышцы малоактивна, а после подъема выше 120°, наоборот, обнаруживает значительную активность.
Любое взаимодействие мышц при выполнении физических движений возникает вследствие группового действия мышц. Ни одно движение не выполняется посредством изолированной работы одиночных мышц.
Различают группы мышц: агонисты (каждая мышца имеет ту же функцию, что и вся группа в целом), антагонисты (группы мышц взаимно противоположного действия), синергисты (вспомогательные мышцы, изолированное действие каждой из них отлично от совместного действия всех мышц группы) и стабилизаторы (группа фиксирующих мышц). Если разложить силы тяги синергистов на их составляющие, то одни из них действуют как агонисты (тянут в сторону движения), а другие – как антагонисты (взаимно уравновешивают тягу противоположного направления). Антагонизм тяги мышц как между группами мышц-антагонистов, так и внутри группы мышц-синергистов обеспечивает регулирование величины и направления скорости движений.
Статическое напряжение антагонистических групп мышц обеспечивает неподвижное положение соответствующих частей тела (фиксирование суставов). Эти напряжения называются опорными, так как благодаря им неподвижные части тела служат опорой для движущихся частей тела и соответствующих мышц. Мышцы, изменяющие свою длину при движениях частей тела, имеют рабочие напряжения, совершая преодолевающую работу (укорачиваясь) и уступающую (растягиваясь).
Двусуставные и многосуставные мышцы при движениях частей тела в соответствующих суставах в естественных движениях ходьбы и бега осуществляют так называемую мышечную координацию, т. е. обусловливают сложносогласованные движения в суставах, почти не изменяя своей длины. Взаимодействие мышц в физических упражнениях обусловливает: создание опоры за счет неподвижности одних частей тела, регулирование величины скорости движения за счет антагонистического действия движущих и тормозящих мышц (их преодолевающей и уступающей работы) и определение единственного из всех возможных путей движения за счет взаимодействия антагонистической тяги внутри групп мышц-синергистов, как движущих, так и тормозящих. Таким образом, силы мышечных напряжений в соответствии со всеми остальными силами обусловливают координацию движений как согласование элементов движений с задачей движения и складывающимися условиями (Кукушкин Г.И., 1961).
