Реферат по анатомии на тему «Формы мышц, механические условия их действия, онтогенез»

Введение Примерно 40-45% массы тела человека приходится на мышцы. Более 400 скелетных мышц расходуют около 20% энергетических ресурсов организма. Мышечные волокна способны преобразовывать связанную химическую энергию в механическую энергию движения, в результате чего возникает механическое напряжение, которое передается через сухожилия на кости. Все поперечно-полосатые мышцы выполняют сходную функцию – притягивают друг к другу противоположные точки своего прикрепления . Все многообразие движений и форм взаимодействия организма с окружающим миром происходит за счет способности мышц к сокращению. Мышцы участвуют в образовании стенок ротовой, грудной, брюшной полости, таза; осуществляют движение глазного яблока и слуховых косточек; обеспечивают акт глотания и дыхания. При этом мышцы значительно различаются по величине и форме. Дифференциация мышц в филогенезе происходит у позвоночных животных в связи с усложнением локомоции. У млекопитающих мышечная система достигает исключительного развития и сложности . Ученые давно пытались систематизировать мышцы по различных признакам и объяснить их расположение в организме. Еще в 1680 году в книге «Движения животных» итальянский врач Джованни Борели описал особенности строения и функционирования простых и сложных мышц. На настоящее время существует ряд классификаций скелетных мышц: по внешней форме, месту прикрепления, направлению мышечных волокон, строению, функциям. Актуальным вопросом остается изучение биомеханики различных типов мышц. Форму и размер мышцы определяет выполняемая ею функция. В процессе эволюции животные развили мышцы, способные динамически реагировать на изменяющиеся функциональные потребности. Например, работа с увеличенной нагрузкой привела к увеличению массы и площади поперечного сечения мышцы.

Глава 1 Формы мышц

Поперечно-полосатые мышцы значительно различаются по своей форме. Их разнообразие делят на 3 группы: длинные, короткие и широкие. К длинным мышцам относят в основном мышцы конечностей. Они имеют веретенообразную форму. Их средняя часть утолщена и называется брюшком. Отдельные мышечные волокна располагаются параллельно продольной оси мышцы. К концам мышца сужается, там располагаются сухожилия, с помощью которых мышца крепится к костям. Реже наблюдается непосредственное соединение мышечного волокна с костью, или смешанное – частично мышечное, частично сухожильное. Брюшко красно-коричневого цвета, сухожилие белесое и блестящее. Сухожилие веретенообразных мышц представляет собой длинный узкий цилиндрический соединительнотканный нерастяжимый тяж, пучки которого связаны с надкостницей, фасциями, капсулой сустава (рис.1). Еще один вид длинных мышц – лентовидные мышцы. Они имеют вид широких тонких мышечных пластин, участвуют в образовании стенок туловища, грудной и брюшной полостей. Пример таких мышц – широчайшая мышца спины, прямая мышца живота. Как и в веретенообразных мышцах, волокна расположены вдоль оси мышцы. Короткие мышцы располагаются, в основном, в области туловища, например, между соседними позвонками или ребрами. Их длина не более 3-5 см. Короткие мышцы имеют мышечное начало на костях [1]. Широкие мышцы также располагаются на туловище, особенно в поверхностных слоях в области спины, груди, живота, в ягодичной области. Как правило, такая мышца с одной стороны крепится к кости с помощью очень коротких фиброзных пучков. Другая часть мышцы имеет вид тонкой, но прочной пластинки, которая называется апоневроз, или сухожильное растяжение. Мышечные волокна не обязательно располагаются вдоль продольной оси мышцы. В одноперистой мышце волокна расположены под углом к основному направлению и прикреплены к сухожилию, которое идет вдоль ее края. В двуперистой мышце сухожилие проходит посередине мышцы, и волокна отходят от него в обе стороны подобно строению пера птицы. В много перистых мышцах (например, дельтовидной) пучки переплетаются между собой и с нескольких сторон подходят к сухожилию (рис.1). В мышцах-сжимателях, которые окружают ротовое, заднепроходное и другие отверстия тела человека, волокна расположены по кругу [4]. Форма мышц может отражаться в их названии: ромбовидная, трапециевидная, квадратная, двуглавая, трехглавая, двубрюшная и т.д. Треугольная мышца — это мышца, имеющая более узкое соединение на одном конце и более широкое — на другом. В мышцах этого типа мышечные пучки с различных направлений сходятся к одному общему концевому сухожилию. Такое расположение волокон позволяет создавать максимальное усилие. Примеры треугольных мышц – малая грудная мышца, большая грудная мышца, ягодичная, височная. Часто треугольные мышцы позволяют совершать широкий диапазон движений вокруг единственного места прикрепления. Квадратные мышцы наряду с другими своими функциями являются стабилизаторами. Например, квадратная мышца поясницы обеспечивает стабилизацию таза и позвоночника Мышечная система человека отличается выраженными индивидуальными особенностями. К индивидуальным вариантам строения мышц относятся добавочные головки, добавочные пучки, обособление отдельных пучков. Встречается слияние отдельных мышц или головок одной мышцы, например, срастание малой и большой грудной мышц.

Глава 2 Механические условия действия мышц

Механические условия работы мышцы – нагрузка (растягивающая мышцу и противодействующая ее сокращению), точка приложения ее силы и точка приложения сопротивления (поднимаемого груза). Например, при сгибании в локте вес груза может достигать 40 килограмм, при этом сила мышцы-сгибателя достигает 250 кг, тяга сухожилий – 500 кг [5]. Между силой и скоростью сокращения мышцы существует зависимость, имеющая вид гиперболы. С увеличением преодолеваемой нагрузки (до определенного предела) сила тяги мышцы становится больше, но скорость сокращения падает. Наоборот, с увеличением скорости сокращения падает величина усилия. Наибольшую скорость развивает мышца, работающая без нагрузки [5]. Зависимость «нагрузка-скорость» называют кривой Хилла в честь английского физиолога. Когда скорость сокращения мышцы равна нулю, мышца совершает удерживающую работу. На кривой изометрическому режиму работы соответствует максимальная статическая сила. При анизотропическом сокращении мышца укорачивается или удлиняется. Правая часть кривой показывает закономерности преодолевающей работы, при которой увеличение силы тяги мышцы при росте нагрузки сопровождается уменьшением скорости сокращения. В преодолевающем режиме мышца выполняет работу по перемещению тела и его звеньев, а также внешних предметов. Левая часть кривой показывает работу в уступающем режиме, когда внешнее отягощение на мышцу больше, чем ее напряжение (рис.2). Мышца не преодолевает сопротивление веса, а лишь удерживает его от быстрого падения. Чем быстрее происходит растягивание мышцы внешней силой, тем большее усилие способна развить сопротивляющаяся растяжению мышца. Это является причиной многочисленных травм . С увеличением длины растягиваемой мышцы растет ее упругое напряжение, что особенно заметно при больших растягиваниях. Сила тяги мышцы вырастает при увеличении нагрузки только до определенного предела. При сокращении мышца притягивает друг к другу точки прикрепления своих концов. По законам механики, напряжение, возникающее в мышце, с равной силой действует на обе кости. Обычно при сокращении мышцы одно из мест прикрепления остается неподвижным. Движется только одна кость, вторая остается на месте из-за действия других мышц или внешних сил. Место прикрепления мышцы к этой кости называется фиксированной точкой и считается началом мышцы. Перемещающийся конец мышцы называют подвижной точкой. Он считается местом прикрепления мышцы. Как правило, у длинных мышц конечностей начало находится проксимально, прикрепление – дистально. Например, бицепс начинается от плечевой кости и прикрепляется к локтевой. У мышц туловища фиксированная точка расположена ближе к срединной плоскости, подвижная точка – дальше от нее.

Глава 3 Онтогенез мышц

Скелетные мышцы развиваются из среднего зародышевого листка – мезодермы, а конкретнее из его дорсального отдела. Дорсальный отдел мезодермы располагается сбоку от нервной трубки и хорды и разделяется на сегменты, или сомиты. На четвертой неделе развития у зародыша есть около 40 пар сомитов: 3-5 затылочных, 8 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых, 4-5 копчиковых. На пятой неделе каждый сомит разделяется образовавшейся полостью на две пластинки: медиальную и латеральную. Из латеральной пластинки образуется дерма, а из медиальной – склеротом (участвует в формировании осевого скелета) и миотом. Миотом служит основным источником формирования поперечнополосатой мускулатуры . Миотомы из дорсальной части эмбриона разрастаются в вентральном направлении, проникая между кожей и соматоплеврой, ограничивающей общую полость тела . К 5-7 неделе эмбрионального развития миотомы делятся на дорсальные и вентральные. В дорсальные миотомы врастают задние ветви спинномозговых нервов, в вентральные – передние ветви. Дорсальные части миотомов дают начало мышцами разгибателям позвоночника, или глубоким мышцам спины. Все остальные мышцы туловища и конечностей формируются из вентральных частей. Мышцы конечностей развиваются из мезенхимы миотомов, находящихся в составе почек конечностей. Мышцы головы и частично мышцы шеи – из мезенхимы жаберных дуг. Некоторые мышцы с конечностей мигрируют на туловище, образуя часть широких мышц груди, поверхностных мышц спины, мышц таза. Мышцы языка образуются из затылочных миотомов. Мышцы глазного яблока развиваются из трех предоптических миотомов, расположенных кпереди от отической капсулы. Зачаток диафрагмы закладывается в области IV-V шейных позвонков, а позже происходит опускание диафрагмы [1]. Их одного миотома может образоваться несколько мышц, и наоборот, одна мышца может образоваться в результате слияния нескольких миотомов. На ранних стадиях эмбрионального развития мезенхимальные клетки миотома имеют единственное крупное ядро. Миогенез начинается, когда клетки реагируют на факторы роста и активируют экспрессию миогенных основных факторов транскрипции. Эти клетки становятся клетками- предшественниками мышц, или миобластами, которые сливаются с образованием многоядерных мышечных волокон. В одном волокне может оказаться до 120 ядер. На 6-7 месяце эмбрионального развития центр волокна занимают миофибриллы, образуется исчерченность. В постнатальном периоде развитие мышечной ткани идет по пути процессов дифференцировки, изменения морфофункциональной и метаболической организации мышечных волокон. Дифференцировка мышц – это длительный многоэтапный процесс, который завершается только к концу полового созревания.

Выводы

Скелетные мышцы разнообразны по форме и отличаются длиною, направлением расположения волокон, количеством головок и сухожилий, к которым они прикрепляются. Форма мышцы обусловлена выполняемыми ею функциями. Форма определяет расположение мышечных волокон и их число, а, следовательно, скорость и силу мышцы. Механические условия работы мышцы – нагрузка и точки приложения ее силы и сопротивления. В режиме преодолевающей работы увеличение силы тяги мышцы при росте нагрузки сопровождается уменьшением скорости сокращения. Обычно один конец мышцы зафиксирован неподвижно, а второй приводит в движение кость, к которой он прикреплен. Разные формы мышц отличаются по таким параметрам, как скорость, сила, направление движения. Так, веретенообразные мышцы совершают движения с меньшей силой, но большей скоростью и точностью, а перистые мышцы развивают большую силу и отличаются большим разнообразием движений. Мышцы образуются из дорсального отдела мезодермы, который разделяется на сомиты. Мышцы достигают окончательного уровня развития только к концу периода полового созревания. Это касается, в частности, сравнительных размеров брюшка и сухожилия мышцы. Развитие мышцы идет согласовано с развитием ее нервной иннервации.

Литература

1 Гайворонский И.В. Нормальная анатомия человека: учебник для мед.вузов: в 2 т. / И.В.Гайворонский. – СПб. : СпецЛит, 2013 – Т.1. – 567 с. 2 Маркворт П. Спортивная медицина / П.Маркворт. – Попурри, 2020 – 272 с. 3 Самсонова, А.В. Биомеханика мышц параллельного и перистого типа / А.В.Самсонова, И.Э.Барникова // Труды кафедры биомеханики Университета имени П.Ф. Лесгафта, 2018, Вып. XII. – C. 13-24. 4 Сапин М.Р. Нормальная анатомия человека: Учебник. В 2 кн. Кн. 1 / М.Р.Сапин, Г.Л.Билич — М.: ООО «Медицин ское информационное агентство», 2010 — 480 с. 5 Солодков А.С. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная. / А.Солодков, Е.Сологуб – М. : Советский спорт, 2012 – 620 с. 6 Тамбовцева Р.В. Развитие мышечной ткани в онтогенезе / Р.В.Тамбовцева // Новые исследования. – 2010 — № 2 – С.81-94 7 Хомутов А.Е., Крылова Е.В., Копылова С.В. Анатомия человека. Миология с основами биомеханики. Учебное пособие. // А.Е.Хомутов, Е.В.Крылова, С.В.Копылова. — Нижний Новгород : Изд-во ННГУ, 2019 — 204 с. 8 Церенов Д.П. Основные режимы работы мышц / Д.П.Церенов, Г.Б.Контуева, Ч.А.Алмазбеков // Новая наука: стратегии и векторы развития. – 2017 – Т.1. — № 2 – С.100-103.