Виды мышечного сокращения. Изотоническое. Эффективность мышечного сокращения. Сокращение целой мышцы

Работа № 9.

Изотоническое сокращение развивается в том случае, если к мышце не прилагается никакой нагрузки. Если появляется нагрузка, мышца должна генерировать большую силу, чтобы передвинуть ее. Латентный период также будет удлинятся, так как он требует больше времени для развития необходимой силы, которая генерируется мышцей. Скорость сокращения зависит от нагрузки, которой мышца противодействует. Максимальная скорость достигается при минимальной нагрузке и наоборот более высокая нагрузка сопровождается замедлением скорости мышечного сокращения.

Выберите клавишу «Эксперимент» на верхней панели экрана, а затем -работу «Изотоническое сокращение». Появившийся экран (рис. 4) сходен с экраном работы «Одиночный стимул». Заметьте, что дополнительные дисплеи «Мышечная длина» (Muscle length ) и «Скорость» (Velosity ) добавлены ниже экрана осциллографа, а мышца с левой стороны экрана теперь свободно свисает на нижнем ее конце. Грузовой ящик под мышцей открыт; внутри его находятся четыре весовых категории, каждая из которых может быть приложена к мышце. Выше грузового ящика находится передвижная платформа, которой вы можете управлять при нажатии кнопок (+ ) или (- ) под обозначением «Высота платформы» (Platform Height ). В этой работе вы прикладываете вес к концу мышцы, чтобы наблюдать изотоническое сокращение.

Ход работы:

1. Потенциал устанавливаем на отметке 8,2, а высоту платформы - на 75 мм.

2. Нажмите на отметку 0,5 г. веса в грузовом ящике и прикрепите груз к свисающему свободному концу мышцы. Вес будет растягивать мышцу, и достигать опоры на платформе.

3. Нажмите кнопку «Стимуляция» (Stimulate ) и наблюдайте за записью. Наблюдайте увеличение силы, с последующим коротким плато, сопровождающимся фазой релаксации. Заметим, что показатель активной силы (Active ) остается тем же самым, как и вес, который прикрепляется к мышце (0,5 г).

Рисунок 12. Оборудование для эксперимента с изотоническим сокращением.

Сколько требуется времени, чтобы мышца генерировала 0,5 г. силы (мсек)?

4. Нажмите кнопку «Стимуляция» снова, наблюдайте за мышцей и экраном внимательно. Затем нажмите кнопку «Регистрировать результат».

В какой точке графика мышца укорачивается?

Вы можете наблюдать по графической записи, что мышца развивает увеличение силы до того, как она достигнет фазы плато. Почему укорочение мышцы не происходит до фазы плато?

5. Уберите вес 0,5 г. и прикрепите вес 1,0 г. к мышце. Оставьте предшествующую графическую запись на экране.

6. Нажмите кнопку «Стимуляция», а затем кнопку «Регистрировать результат».

Требуется ли растяжение для мышцы, чтобы достичь развития силы, необходимого для передвижения веса?

Отличается ли эта графическая запись от записи, сделанной с прикреплением веса 0,5 г. ?

7. Оставляя эти две графические записи из экране, повторите эксперимент с оставшимися весами. Нажимай кнопку «Регистрировать результат», после каждой серии. Зарегистрируйте полученные результаты в своем отчете.

8. После завершения регистрации данных для всех четырех весов, нажмите кнопку «Инструменты» (Tools) на верхней панели экрана и кнопку «Составить чертеж результатов»(Plot data) .

9. Передвигайте голубую квадратную полоску по оси Y до кривой «Скорость» (Velocity ) и по оси X до кривой «Вес» (Weight) .

1) При каком весе скорость сокращения является наибольшей?

2) Что происходит, когда вы прикрепляете вес 2,0 г. к мышце и стимулируете ее?

3) Чем эта запись отличается от других?

4) Какой вид сокращения вы наблюдаете?

10. Закройте окно экрана «Составить чертеж результатов» (Plot data| , нажимая на «X» в верхнем правом углу окна экрана. Если вы еще держите вес, прикрепленный к мышце, удалите его. Нажмите кнопку «Убрать следовые метки» (Clear Tracings), чтобы очистить экран осциллографа.

11. Поместите 0,5 г. веса на мышцу и поднимите платформу до 100 мм.

12. Нажмите кнопку «Стимуляция» и наблюдайте запись мышечного сокращения.

Какой вид записи вы получаете? Какова сила сокращения?

13. Нажмите кнопку «Record data », затем повторите этапы 12-13 для каждого оставшегося веса (не забывайте регистрировать результат после каждой серии со сменой веса). Зафиксируйте полученные результаты в своем отчете

Опишите вашу запись и объясните, что происходит на них?

14. Нажмите кнопку «Clear Tracings ».

15. Поместите вес 1,5 г. на мышцу.

16. Установить платформу на высоту 90 мм.

17. Нажать кнопку «Stimulate» , а затем «Record data ».

18. Повторите этапы 16-18, за исключением самого нижнего положения платформы, высотой 10 мм, пока не достигните 60 мм (то есть устанавливайте платформу на высоту 80, 70, а затем 60 мм).

19. Нажмите кнопку «Tools », а затем «Plot Data ».

20. Внутри окна экрана «Составить чертеж результатов» передвигайте голубую квадратную полоску по оси X до «Длина» (Length ), а по оси Y до «Скорость» (Velocity ).

Какая длина мышцы генерирует наибольшую скорость сокращения?

21. Закрыть окно «Plot Data », нажимая на символы «X» в верхнем правом углу окна экрана.

22. Зарегистрируйте полученные результаты в своем отчете. Нарисуйте кривые одиночного и тетанического сокращения.

АНАЛИЗЫ КРОВИ

Краткий словарь используемых терминов

Hematocrit Determination -Определение гематокрита

Contaminated Disposal Container -Контейнер для загрязнений

Blood sample -Проба крови

Height of column of blood - Высота колонки крови

Height of red blood cell layers - Высота красных клеток крови

Height of white blood cell layers - Высота белых клеток крови

% WBC - Процент белых клеток крови

Рис. 13. Модель оборудования для определения гематокрита

Гематокритный показатель (гематокрит) свидетельствует о соотношении форменных элементов и плазмы крови. Для его выявления кровь центрифугируют в градуированной пробирке. В модельном наборе Вы видите 6 проб крови, в штативе сверху справа – капилляры для забора крови, рядом с пробирками кювета с расплавленным парафином. Слева – центрифуга и мерная линейка.

Алгоритм действий :

1. С помощью мышки берем капилляр и опускаем его кончик в первую пробирку с кровью. Затем переносим кончик капилляра в парафин (это нужно для того, чтобы герметизировать капилляр и не позволить крови вытечь). После этого помещаем капилляр в ячейку центрифуги.

2. Повторите эти шаги со всеми пробами крови.

3. Когда все ячейки центрифуги будут заполнены, установите время ее работы на 5 мин.

4. После прекращения работы центрифуги захватите первый капилляр и поместите его на мерную линейку и нажмите Record data для регистрации данных в таблицу результатов исследования. Уберите капилляр в контейнер для мусора.

5. Повторите это со всеми капиллярами.

6. Запишите данные таблицы в протокольную тетрадь и сделайте вывод.

Работа № 2. ИЗУЧЕНИЕ ОСЕДАНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ .

Эритроциты, оставленные без движения, оседают на дно пробирки. Скорость их оседания зависит от количеств клеток и скорости их склеивания (агглютинации) в комочки.

Словарик :

Simple - Проба

Sodium chloride - Хлорид натрия

Blood sample -Проба крови

Высота эритроцитарного столбика - Distance RBCs have setting

Время прошедшее - Time elapsed

Sedimentation rate - Показатель осадка

Рис. 14. Оборудование для исследования СОЭ

Алгоритм действий :

1. Захватите из контейнера пробирки и расставьте и в штатив. Затем в каждую из шести пробирок поместите пробу крови из бутылочек слева вверху и добавьте 3,8% раствор Sodium citrate. Нажмите Mix для перемешивания содержимого.

2. С помощью мышки захватите первую пробирку и вылейте кровь в капилляр в штативе справа. Пустую пробирку выбросьте в контейнер для мусора.

3. Повторите это со всеми пробами крови.

]

Одна из классических методик тренировки мощности состоит в попытке перемещения веса как можно быстрее и с наибольшей силой на протяжении всего движения. Таким образом, хорошими средствами развития мощности являются использование свободного веса и иного оборудования, которое позволяет быстро перемещать вес. Вес оборудования, используемого для изотонической (Методики, представляет собой внешнее сопротивление. Сила, необходимая для преодоления инерции штанги или для того, чтобы ее переместить, называется приложенным усилием, и чем существеннее приложенное усилие превышает внешнее сопротивление, тем с большей скоростью перемещается вес.

Если спортсмен-новичок прикладывает силу, равную 95 процентам повторного максимума для подъема штанги, вес которой равняется величине одного повторного максимума, спортсмен не сможет сгенерировать ускорение. Однако, если тот же самый спортсмен поработает над развитием максимальной силы один-два года, его сила настолько возрастет, что подъем указанного веса будет представлять собой нагрузку, равную всего лишь 40-50 процентам повторного максимума. В данной ситуации спортсмен сможет поднимать штангу во взрывной манере и генерировать ускорение, которое необходимо для повышения мощности. Указанная разница объясняет необходимость наличия в составе периодизации развития силы этапа максимальной силы перед этапом тренировки мощности. Без прироста максимальной силы не может произойти видимого повышения мощности.

Высокий уровень максимальной силы также необходим на ранней стадии выполнения подъема или броска. Любая штанга или спортивный снаряд (например, мяч) обладают определенной инерцией, которая выражается в массе. Самым сложным этапом взрывного поднятия штанги или броска снаряда является начальная стадия. Для преодоления инерции спортсмен должен обеспечить определенный уровень напряжения в соответствующих мышцах. Следовательно, чем больше максимальная сила спортсмена, тем легче ему преодолеть инерцию, и тем более взрывной будет начальная стадия движения. По мере того как спортсмен продолжает применять силу к штанге или снаряду, он увеличивает скорость движения штанги или снаряда. Чем больше становится скорость, тем меньше требуется силы для ее поддержания.

Непрерывное повышение скорости означает, что быстрота работы конечности также увеличивается. Данное увеличение возможно, только если спортсмен может выполнить быстрое сокращение мышцы: умение, для развития которого спортсмены, участвующие в скоростно-силовых видах спорта, прибегают к тренировке мощности на этапе конверсии. Без тренировки мощности спортсмен никогда не сможет выше прыгать, быстрее бегать, дальше бросать или нанести быстрый удар рукой. Для того чтобы усовершенствовать выполнение этого навыка, спортсмену требуется нечто большее, чем просто максимальная сила. Спортсмен должен уметь проявлять максимальную силу с очень высокой скоростью, и данный навык можно развить только за счет использования методик тренировки мощности.

На этапе развития максимальной силы спортсмен привыкает к высоким нагрузкам. Таким образом, использование нагрузок в диапазоне от 30 до 80 процентов повторного максимума помогает спортсмену развить специфическую мощность и одновременно высокий уровень ускорения, необходимый для проявления мощности.

Для большинства видов спорта, которым присущи циклические движения (например, бег на короткие дистанции, командные виды спорта и единоборства) при использовании изотонической методики нагрузка должна составлять от 30 процентов и выше (до 50 процентов). Для видов спорта с ациклическим характером движений (например, метательные дисциплины, тяжелая атлетика или игра в нападении в американском футболе) нагрузки могут быть выше и находиться в диапазоне от 50 до 80 процентов, что обусловлено намного большей массой и начальной максимальной силой указанных спортсменов, а также необходимостью преодолевать повышенный уровень внешнего сопротивления. Фактически, повышение мощности является очень специфическим аспектом, если речь идет об угловой скорости и нагрузке, следовательно, необходимо выбирать нагрузку в соответствии с величиной внешнего сопротивления, которое необходимо преодолеть. Параметры тренировки приведены в таблице 1.

По мере того, как сустав полностью разгибается, нервная система будет естественным образом активизировать мышцы-антагонисты для замедления движения. В то же время, с точки зрения биомеханики, упражнение становится более полезным, когда сустав «открывается» (требуется применять меньше силы). По этой причине рекомендуется использовать сглаживающее сопротивление в виде лент или цепей при работе с низкими нагрузками (от 30 до 50 процентов). Исследования показали, что использование сглаживающего сопротивления приводит к большему увеличению мощности при работе с небольшими нагрузками .

Следует помнить, что при использовании лент, в частности, в существенной степени задействуется центральная система, что означает необходимость правильного выбора продолжительности перерывов между подходами и частоты применения указанного типа тренировок. Кроме того, поскольку ключевым элементом тренировки мощности является не количество выполненных повторений, а способность быстрой активизации максимального количества быстро-сокращающихся волокон, авторы предлагают использовать небольшое количество повторений (от одного до восьми).

Спортсмены также должны помнить о безопасности. При разгибании конечности следует избегать лишних движений. Иными словами, упражнения должны выполняться во взрывной манере, но без рывков штанги или спортивного снаряда. Повторимся, самым важным элементом является безупречная техника.

Таблица 1. Параметры тренировки для изотонической методики

Продолжительность этапа:	3-6 недель
Циклическая: 30-50% повторного максимума Ациклическая: 50-80% повторного максимума
Количество упражнений
Количество повторений за подход	Циклическая нагрузка: 5-8 повторений под нагрузкой 30^40% повторного максимума, 3-6 повторений под нагрузкой 40-50% повторного максимума Ациклическая нагрузка: 5 или 6 повторений под нагрузкой 50-70% повторного максимума, 1-5 повторений под нагрузкой 70-80% повторного максимума
Количество подходов в составе упражнения
Перерыв для отдыха	Циклическая: 1-2 мин. при 30-40% повторного максимума, 2-3 мин. при 40-50% повторного максимума Ациклическая: 2-4 мин.
Скорость выполнения	Взрывная
Частота тренировок в неделю:

* Меньшая цифра - для большего количества упражнений и наоборот.

Для выполнения мощных спортивных действий, например, бросков, прыжков, ныряний, действий, присущих крикету, ударов битой по мячу, подачи мяча и игры в нападении в американском футболе, во взрывной, ацикличной манере повторения должны осуществляться с некоторым промежутком времени на отдых, за счет которых спортсмен может максимально сконцентрироваться для обеспечения оптимальной динамики движения. Данная стратегия также позволяет активизировать быстросокращающиеся двигательные единицы и повысить уровень выработки энергии . Спортсмен может выполнять одно повторение за один раз при условии, что оно делается во взрывной манере для обеспечения максимального задействования волокон быстросокращающихся мышц и повышения скорости активизации.

Когда спортсмен больше не может выполнять повторение во взрывной манере, ему следует остановиться, даже если подход не был выполнен полностью. При продолжении выполнения повторений без взрывных движений происходит тренировка силовой выносливости , а не мощности. Максимальное задействование и высокая скорость активизации быстросокращающихся волокон происходит только в случае комбинирования максимальной концентрации и взрывных действий, и достижение высокого уровня указанных элементов возможно только если спортсмен не находится под влиянием утомления .

Не столь важно, идёт ли речь о работе над развитием мощности или силовой выносливости, но во время перерыва для отдыха спортсмен должен расслабить задействованные мышцы. При расслаблении во время перерыва для отдыха усиливается ресинтез АТФ , за счет чего в мышцы поступает необходимое количество источников энергии. Данная рекомендация не означает, что спортсмен должен выполнять растяжку используемых мышц, поскольку в данной ситуации во время выполнения следующего подхода снизится выработка энергии. Таким образом, между подходами не следует выполнять растяжку мышц-агонистов.

Для тренировки мощности следует отбирать очень специфические упражнения, во время которых воспроизводится кинетическая цепочка, используемая в определённом виде спорта. С данной точки зрении очевидно, что жим лежа на скамье и силовой подъем штанги на грудь не дадут потрясающих результатов, несмотря на то, что данные упражнения являются традиционными для тренировки мощности. Силовой подъем штанги полезен для метателей и лайнбекеров в американском футболе, но не обязателен, например, для футболистов или игроков в ракеточные виды спорта. Для указанных спортсменов лучше подходят приседания с выпрыгиванием и махи тяжелой гирей. за тренировочную сессию до восемнадцати) и оптимальной пользой для главных движущих мышц. При определении количества подходов и упражнений тренерам следует помнить, что тренировка мощности выполняется в комбинации с тренировкой технико-тактических навыков. Таким образом, для осуществления данной тренировки выделяется только определенное количество энергии.

Ключевым элементом развития мощности при использовании изотонической методики является скорость проявления силы. Для максимального роста мощности скорость приложения силы должна быть как можно большей. Быстрое приложение силы против спортивного снаряда или веса на протяжении диапазона движения является жизненно важным аспектом и должно начинаться на самой ранней стадии движения. Спортсмен должен быть максимально сконцентрирован на выполнении задачи для того, чтобы переместить штангу или спортивный снаряд быстро и динамично.

На рисунке 1 показан пример программы тренировки мощности для баскетболистки команды колледжа, за плечами которой лежит четыре года силовых тренировок. Максимальный уровень механической выработки энергии обычно достигается при нагрузке, равной 50 процентам повторного максимума (плюс-минус 5 процентов) во время выполнения силового упражнения и около 85 процентов для олимпийского двоеборья . Потеря мощности происходит примерно на шестом повторении каждого подхода .

text_fields

arrow_upward

В покоящихся мышечных волокнах при отсутствии импульсации мотонейрона поперечные миозиновые мостики не прикреплены к актиновым миофиламентам. Тропомиозин расположен таким образом, что блокирует участки актина, способные взаимодействовать с поперечными мостиками миозина. Тропонин тормозит миозин - АТФ-азную активность и поэтому АТФ не расщепляется. Мышечные волокна находятся в расслабленном состоянии.

При сокращении мышцы длина А-дисков не меняется, J-диски укорачиваются, а Н-зона А-дисков может исчезать (рис. 4.3.).

Рис.4.3. Сокращение мышцы. А — Поперечные мостики между актином и миозином разомкнуты. Мышца находится в расслабленном состоянии.
Б — Замыкание поперечных мостиков между актином и миозином. Совершение головками мостиков гребковых движений по направлению к центру саркомера. Скольжение актиновых нитей вдоль миозиновых, укорочение саркомера, развитие тяги.

Эти данные явились основой для создания теории, объясняющей сокращение мышцы механизмом скольжения (теорией скольжения) тонких актиновых миофиламентов вдоль толстых миозиновых. В результате этого миозиновые миофиламенты втягиваются между окружающими их актиновыми. Это приводит к укорочению каждого саркомера, а значит, и всего мышечного волокна.

Молекулярный механизм сокращения мышечного волокна состоит в том, что возникающий в области концевой пластинки потенциал действия распространяется по системе поперечных трубочек вглубь волокна, вызывает деполяризацию мембран цистерн саркоплазмати-ческого ретикулума и освобождение из них ионов кальция. Свободные ионы кальция в межфибриллярном пространстве запускают процесс сокращения. Совокупность процессов, обуславливающих распространение потенциала действия вглубь мышечного волокна, выход ионов кальция их саркоплазматического ретикулума, взаимодействие сократительных белков и укорочение мышечного волокна называют «электромеханическим сопряжением». Временная последовательность между возникновением потенциала действия мышечного волокна, поступлением ионов кальция к миофибриллам и развитием сокращения волокна показана на рисунке 4.4.

Рис.4.4. Схема временной последовательности развития
потенциала действия (ПД), освобождения ионов кальция (Са2+) и развития изометрического сокращения мышцы.

При концентрации ионов Са 2+ в межмиофибриллярном пространстве ниже 10″ тропомиозин располагается таким образом, что блокирует прикрепление поперечных миозиновых мостиков к нитям актина. Поперечные мостики миозина не взаимодействуют с нитями актина. Продвижение относительно друг друга нитей актина и миозина отсутствует. Поэтому мышечное волокно находится в расслабленном состоянии. При возбуждении волокна Са 2+ выходит из цистерн саркоплазматического ретикулума и, следовательно, концентрация его вблизи миофибрилл возрастает. Под влиянием активирующих ионов Са 2+ молекула тропонина изменяет свою форму таким образом, что выталкивает тропомиозин в желобок между двумя нитями актина, освобождая тем самым участки для прикрепления миозиновых поперечных мостиков к актину. В результате поперечные мостики прикрепляются к актиновым нитям. Поскольку головки миозина совершают «гребковые» движения в сторону центра саркомера происходит «втягивание» актиновых миофиламентов в промежутки между толстыми миозиновыми нитями и укорочение мышцы.

Источник энергии для сокращения мышечных волокон

text_fields

arrow_upward

Источником энергии для сокращения мышечных волокон служит АТФ. С инактивацией тропонина ионами кальция активируются каталитические центры для расщепления АТФ на головках миозина. Фермент миозиновая АТФ-аза гидролизует АТФ, расположенный на головке миозина, что обеспечивает энергией поперечные мостики. Освобождающиеся при гидролизе АТФ молекула АДФ и неорганический фосфат используются для последующего ресинтеза АТФ. На миозиновом поперечном мостике образуется новая молекула АТФ. При этом происходит разъединение поперечного мостика с нитью актина. Повторное прикрепление и отсоединение мостиков продолжается до тех пор, пока концентрация кальция внутри миофибрилл не снижается до подпороговой величины. Тогда мышечные волокна начинают расслабляться.

При однократном движении поперечных мостиков вдоль актиновых нитей (гребковых движениях) саркомер укорачивается примерно на 1% его длины. Следовательно, для полного изотонического сокращения мышцы необходимо совершить около 50 таких гребковых движений. Только ритмическое прикрепление и отсоединение головок миозина может втянуть нити актина вдоль миозиновых и совершить требуемое укорочение целой мышцы. Напряжение, развиваемое мышечным волокном, зависит от числа одновременно замкнутых поперечных мостиков. Скорость развития напряжения или укорочения волокна определяется частотой замыкания поперечных мостиков, образуемых в единицу времени, то есть скоростью их прикрепления к актиновым миофиламентам. С увеличением скорости укорочения мышцы число одновременно прикрепленных поперечных мостиков в каждый момент времени уменьшается. Этим и можно объяснить уменьшение силы сокращения мышцы с увеличением скорости ее укорочения.

При одиночном сокращении процесс укорочения мышечного волокна заканчивается через 15-50 мс, так как активирующие его ионы кальция возвращаются при помощи кальциевого насоса в цистерны саркоплазматического ретикулума. Происходит расслабление мышцы.

Поскольку возврат ионов кальция в цистерны саркоплазматического ретикулума идет против диффузионного градиента, то этот процесс требует затрат энергии. Ее источником служит АТФ. Одна молекула АТФ затрачивается на возврат 2-х ионов кальция из межфибриллярного пространства в цистерны. При снижении содержания ионов кальция до подпорогового уровня (ниже 10 V) молекулы тропонина принимают форму, характерную для состояния покоя. При этом вновь тропомиозин блокирует участки для прикрепления поперечных мостиков к нитям актина. Все это приводит к расслаблению мышцы вплоть до момента прихода очередного потока нервных импульсов, когда описанный выше процесс повторяется. Таким образом, кальций в мышечных волокнах играет роль внутриклеточного посредника, связывающего процессы возбуждения и сокращения.

Режимы и типы мышечных сокращений

text_fields

arrow_upward

3.1. Одиночное сокращени

Режим сокращений мышечных волокон определяется частотой импульсации мотонейронов. Механический ответ мышечного волокна или отдельной мышцы на однократное их раздражение называется одиночным сокращением .

При одиночном сокращении выделяют:

1. Фазу развития напряжения или укорочения;

2. Фазу расслабления или удлинения (рис.4.5.).

Рис.4.5. Развитие во времени потенциала действия (А) и изометрического сокращения мышцы, приводящей большой палец кисти (Б).
1 - фаза развития напряжения; 2 - фаза расслабления.

Фаза расслабления продолжается примерно в два раза дольше, чем фаза напряжения. Длительность этих фаз зависит от морфофункциональных свойств мышечного волокна: у наиболее быстро сокращающихся волокон глазных мышц фаза напряжения составляет 7-10 мс, а у наиболее медленных волокон камбаловидной мышцы - 50-100 мс.

В естественных условиях мышечные волокна двигательной единицы и скелетная мышца в целом работают в режиме одиночного сокращения только в том случае, когда длительность интервала между последовательными импульсами мотонейрона равна или превышает длительность одиночного сокращения иннервируемых им мышечных волокон. Так, режим одиночного сокращения медленных волокон камбаловидной мышцы человека обеспечивается при частоте импульсации мотонейрона менее 10 имп/с, а быстрых волокон глазодвигательных мышц - при частоте импульсации мотонейрона менее 50 имп/с.

В режиме одиночного сокращения мышца способна работать длительное время без развития утомления. Однако в связи с тем, что длительность одиночного сокращения невелика, развиваемое мышечными волокнами напряжение не достигает максимально возможных величин. При относительно высокой частоте импульсации мотонейронов каждый последующий раздражающий импульс приходится на фазу предшествующего напряжения волокона, то есть до того момента, когда оно начинает расслабляться. В этом случае механические эффекты каждого предыдущего сокращения суммируются с последующим. Причем величина механического ответа на каждый последующий импульс меньше, чем на предыдущий. После нескольких первых импульсов последующие ответы мышечных волокон не изменяют достигнутого напряжения, а лишь поддерживают его. Такой режим сокращения называется гладким тетанусом (рис.4.6.). В подобном режиме двигательные единицы мышц человека работают при развитии максимальных изометрических усилий. При гладком тетанусе развиваемое ДЕ напряжение в 2-4 раза больше, чем при одиночных сокращениях.

Рис.4.6. Одиночные (а) и тетанические (б,в,г,д) сокращения скелетной мышцы. Накладывание волн сокращения друг на друга и образование тетануса при частотах раздражения: 5 -15 раз/с; в — 20 раз/с; г — 25 раз/с; д — более 40 раз в 1 сек (гладкий тетанус).

В тех случаях, когда промежутки между последовательными импульсами мотонейрона меньше времени полного цикла одиночного сокращения, но больше длительности фазы напряжения, сила сокращения ДЕ колеблется. Этот режим сокращения называется зуб чатым тетанусом (рис. 4.6.).

Гладкий тетанус для быстрых и медленных мыши достигается при разных частотах импульсации мотонейронов. Зависит это от времени одиночного сокращения. Так, гладкий тетанус для быстрой глазодвигательной мышцы проявляется при частотах свыше 150-200 имп/с, а у медленной камбаловидной мышцы - при частоте около 30 имп/с. В режиме тетанического сокращения мышца способна работать лишь короткое время. Это объясняется тем, что из-за отсутствия периода расслабления она не может восстановить свой энергетический потенциал и работает как бы «в долг».

Механическая реакция целой мышцы при ее возбуждении

Механическая реакция целой мышцы при ее возбуждении выражается в двух формах - в развитии напряжения и в укорочении. В естественных условиях деятельности в организме человека степень укорочения мышцы может быть различной.

По величине укорочения различают три типа мышечного сокращения:

1. Изотонический - это сокращение мышцы, при которой ее волокна укорачиваются при постоянной внешней нагрузке. В реальных движениях чисто изотоническое сокращение практически отсутствует;

2. Изометрический - это тип активации мышцы, при котором она развивает напряжение без изменения своей длины. Изометрическое сокращение лежит в основе статической работы;

3. Ауксотонический или анизотонический тип - это режим, в котором мышца развивает напряжение и укорачивается. Именно такие сокращения имеют место в организме при естественных локомоциях - ходьбе, беге и т.д.

3.2. Динамическое сокращени

Изотонический и анизотонический типы сокращения лежат в основе динамической работы локомоторного аппарата человека.

При динамической работе выделяют:

1. Концентрический тип сокращения - когда внешняя нагрузка меньше, чем развиваемое мышцей напряжение. При этом она укорачивается и вызывает движение;

2. Эксцентрический тип сокращения - когда внешняя нагрузка больше, чем напряжение мышцы. В этих условиях мышца, напрягаясь, все же растягивается (удлиняется), совершая при этом отрицательную (уступающую) динамическую работу

Как можно заметить, внимательно вглядевшись в терминологию из заголовка статьи, у понятий «изометрические» и «изотонические» есть одно общее начало - «изо». «Изо» в переводе с греческого языка означает «равный», «одинаковый». Что же такого одинакового мы делаем при выполнении изометрических и изотонических упражнений? И тут нам снова на помощь придет греческий язык. «Метрика» в переводе с греческого означает «размер». Т. е. изометрические упражнения предполагают, что длина мышцы (размер) в процессе их выполнения не меняется, остается одинаковой. А вот «Тоника» с греческого трактуется, как «напряжение», «давление». Т. е. изотонические упражнения – это упражнения, при выполнении которых создается одинаковое напряжение в мышцах. На самом деле и изометрические, и изотонические упражнения – силовые. И те, и другие могут выполняться с помощью тренажеров, грифа, штанги, гантелей, бодибара, медбола и т. п. спортивных гаджетов. Однако принципиальная разница между изометрическими и изотоническими упражнениями состоит в том, что первые – выполняются в статике, а вторые - в динамике, т. е. в движении.

Чтобы было более понятно, давайте рассмотрим изометрику и изотонику в занятиях спортом на примере конкретных упражнений. Простейшее изометрическое упражнение можно выполнить следующим образом: надавите одной ладонью на другую. Вложите в это давление все свои силы. Чувствуете, как напряглись мышцы рук? По сути вы не совершаете никакого движения или перемещения в пространстве. Вы находитесь в статике, преодолеваете сопротивление ладоней. Вы только предпринимаете усилие, пытаетесь совершить движение, но не собираетесь его выполнять. В этом и есть смысл изометрических упражнений – пытаться тянуть, толкать, сгибать. Использовать при этом можно любой предмет, который способен оказать нашим мышцам непреодолимое сопротивление – стену, подоконник, поручень, гриф, штангу, большой вес на различных тренажерах и т. п. Такое усилие по противодействию давлению продолжается примерно 6-12 секунд. Во время изометрических упражнений сокращение мышцы не ведет к изменению ее длины, а только вызывает напряжение в ней. Вся энергия при этом расходуется именно на это напряжение.

Изотонические упражнения – это все силовые упражнения с применением утяжелителей, которые связаны с возвратно-поступательными движениями: различные виды жима, приседаний, тяги и т. п. Подобные движения вызывают такое сокращение мышц, в результате которых меняется их длина. Вся энергия от изотонических нагрузок расходуется на движение.

У пытливого читателя уже наверняка назрел вопрос – какие же из рассмотренных видов силовой нагрузки эффективнее: изометрические или изотонические? И в каких пропорциях их следует включать в тренировку? В действительности изометрические упражнения незаслуженно забыты, а рекомендуемые планы силовых тренировок сплошь состоят из изотонических упражнений. Между тем изометрия придает целый ряд неоспоримых преимуществ вашей тренировке.
Во-первых, она экономит время. В процессе выполнения изометрических упражнений требуется всего несколько минут на то, чтобы мышцы включились в работу. Продолжительность изометрического упражнения небольшая и усталости оно большой не вызывает. Благодаря этому тренироваться под силу чаще. В результате эффект всего от нескольких минут занятий изометрией можно приравнять к часу традиционного занятия изотоникой!

Во-вторых, изометрические упражнения позволяют проработать отдельную группу мышц изолировано.

В-третьих, изометрия идеально подходит для людей, которые испытывают определенные сложности при передвижении в пространстве в послетравмовый период и т. п.

В-четвертых, изометрические упражнения можно выполнять, не привлекая внимание окружающих (на пляже, в офисе, в городском транспорте и т. д.)

В-пятых, изометрия в принципе менее травмоопасна, чем изотоника.

Вместе с тем изотонические упражнения больше подходят для женской силовой тренировки, т. к. они не способны быстро помочь прирастить мышечную массу. Кроме того, изотоника благотворно влияет на сердечнососудистую систему, более интенсивно снабжая мышцы кровью. Также изотонические упражнения способствуют развитию координации движения и пластичности.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что упражнения разные важны и упражнения разные важны. Идеальный тренировочный план должен включать и изометрические, и изотонические упражнения. Причем первые - больше подходят для мужской силовой тренировки. Согласитесь, что тянуть и толкать грузы – неженское это дело. А вот изотоническая работа с гантелями или грифом - и более эстетична, и эффективна в деле формирования рельефного упругого тела. Однако на этом пути не забывайте, что силовой тренировке не под силу решить такие проблемы, как избыточный вес и излишние жировые отложения. Поэтому не забывайте о важности кардиотренировок, интервальных и круговых тренингов..

Модель на фото: Алена Каплунова

Изотонические тренировки — идеальный вариант для самых нетерпеливых. Они экономят время, силы и позволяют в кратчайшие сроки получить впечатляющий результат.

Под напряжением: . Источник: Под напряжением: .

Фото: архив журнала «Ваш досуг».

В теории

На самом деле изотонические тренировки — часть оздоровительной системы «Изотон». Ее создали российские ученые в 1992 г. в Проблемной научно-исследовательской лаборатории Центрального института физкультуры. Главное место в системе занимает изотоническая (статодинамическая) тренировка — упражнения, во время выполнения которых мышцы должны находиться в напряженном состоянии. Это достигается медленным темпом движений, их плавностью и постоянным поддерживанием напряжения. Основные правила программы достаточно просты. Во-первых, в каждом упражнении участвует лишь несколько мышц (можно проработать, например, только пресс или ягодицы). Во-вторых, опасаться, что другие проблемные зоны останутся без внимания, не стоит: комплекс выстроен так, чтобы последовательно проработать все основные мышечные группы. В-третьих, выполнять упражнения в каждом подходе следует без пауз. Отдыхом между ними служит стретчинг. Но, пожалуй, самое важное, что во время тренировки работать нужно до отказа, пока вы не ощутите легкое жжение в мышцах.

На практике

Основных задач, которые помогают решить изотонические тренировки, — две. С одной стороны, вы получите быстрое улучшение самочувствия, увеличение работоспособности, стойкий эффект похудения (причем именно в тех зонах, где это в первую очередь необходимо), настроение станет заметно лучше, да и вообще энергии прибавится. С другой, — это отличный способ поддерживать тело в тонусе, быть всегда подтянутым и стройным, притом что времени, по сравнению с обычными фитнес-программами, уходит не так много. В программе есть элементы йоги, пилатеса и калланетики. Важно следить за дыханием — во время выполнения всего комплекса оно должно быть глубоким, с максимальным использованием диафрагмы, вдох необходимо делать только через нос. Это универсальная тренировка, она подходит для всех и практически не имеет противопоказаний.

То, что изотонические тренировки помогают обрести стройность, — факт. Если в процессе обычной силовой тренировки человек тратит 300-350 ккал, то за час «Изотона» получится израсходовать до 500 ккал и даже чуть более. Это равносильно активному часовому заплыву в бассейне. Чтобы результаты не заставили себя долго ждать, заниматься необходимо 3-4 раза в неделю, и по возможности брать индивидуальные уроки у тренера.

Возможно, будет полезно почитать: