등장성 운동. 근육 수축 형태(등장성, 등척성, 혼합형)

신체가 하는 모든 움직임에는 근육 수축이 포함되며, 사용할 수 있는 운동 목록은 끝이 없습니다. 운동 능력을 향상시키는 것이 목표라면 근육 수축의 유형과 이러한 수축을 활용하는 운동을 이해하면 근력과 효율성이 향상됩니다.

오늘의 영상

등장성 운동

등장성 수축은 힘이 일정하게 유지되는 동안 근육이 움직이는 동안 늘어나거나 줄어들면서 수축하는 동안 근육에 의해 생성되는 힘입니다. 따라서 술잔을 들어올릴 때 근육은 위 아래로 움직이는 전체 동작에 걸쳐 동일한 힘을 사용하게 되며 이는 거의 불가능합니다. 정상적인 근육 수축 중에는 전체 움직임에 걸쳐 힘이 변합니다. 보다 정확한 용어는 동적 압축입니다. 이는 유리를 움직일 때 근육 장력이 변한다는 것을 의미합니다. 이러한 유형의 수축을 보여주는 일반적인 운동은 덤벨, 스쿼트, 런지 및 걷기입니다. 이러한 형태의 운동은 덤벨 컬과 같이 특정 근육 그룹을 분리하는 데 도움이 되며, 이 동안 주요 근육은 이두근이 작동합니다.

등척성 운동

정지된 물체를 누르면 등척성 수축이 발생합니다. 이를 정전압이라고도 합니다. 아이소메트릭 운동은 근육이나 관절을 움직이지 않고 근육을 수축시키는 운동입니다. 등척성 운동의 예로는 벽을 밀거나 팔굽혀펴기를 하고 "위" 자세로 멈추는 것 등이 있습니다. 등척성 운동은 근력을 크게 향상시키지는 못하지만 근력을 유지할 수 있기 때문에 재활 환경에서 때때로 사용됩니다. 예를 들어, 누군가 관절염이 있어서 다양한 동작 운동을 하면 아프다면 등척성 운동은 더 많은 통증을 유발하지 않고 관절 근육의 힘을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

등속성 운동

등속성 운동은 치료 환경에서도 사용됩니다. 수축을 제어하기 위해 동력계를 사용하는 등속성 운동은 뇌졸중 환자나 근육 사용이 제한된 사람들의 근력을 높이는 데 도움이 됩니다. 등속성 압축은 동적 압축이지만 전체 이동 속도는 기계에 의해 제어됩니다. 이러한 모니터링은 부상을 예방하고 근력 및 약화 부위를 측정합니다. 근육 수축과 관련된 모든 운동은 동력계를 사용하는 경우 등속성 운동이 될 수 있습니다.

전문가의 의견

심장 질환이 있는 경우 등척성 운동을 하기 전에 의사와 상담하는 것이 좋습니다. 1984년 Scandinavian Journal of Occupational, Environment and Health에 실린 연구에 따르면 등척성 운동을 하면 심박수와 혈압이 크게 증가하는 것으로 나타났습니다. 이 때문에 등척성 운동은 심장 문제나 고혈압이 있는 사람들에게는 권장되지 않습니다.

근육 수축의 종류.근육 단축 방법에 따라 근육 수축에는 세 가지 유형이 있습니다.

1) 등장성의, 지속적인 외부 하중으로 인해 섬유가 짧아지는 현상은 실제 움직임에서는 거의 발생하지 않습니다.(근육이 짧아짐과 동시에 긴장이 변하기 때문입니다)

2) 아이소메트릭 – 이것은 근육의 길이를 바꾸지 않고 근육이 장력을 발달시키는 일종의 활성화입니다.. 인간 운동 시스템의 소위 정적 작업이 여기에 구축됩니다. 예를 들어, 등척성 수축 모드에서는 바에 몸을 올려 이 자세로 몸을 유지하는 사람의 근육이 작동합니다.

3) 보조성 또는 비등성성 – 이는 근육이 긴장을 형성하고 단축되는 모드입니다.. 인간의 운동 활동을 보장하는 것은 이러한 유형의 근육 수축입니다.

비등장성 수축에는 극복 모드와 항복 모드라는 두 가지 유형의 근육 수축이 있습니다.

극복 모드에서근육은 수축의 결과로 짧아집니다(예를 들어, 주자의 종아리 근육은 밀기 단계에서 짧아집니다).

열등 모드근육은 외부 힘(예: 감가 상각 단계에서 다리가 지지대와 상호 작용할 때 단거리 선수의 종아리 근육)에 의해 늘어납니다.

그림 1은 극복 모드와 항복 모드에서 근육 활동의 역학을 보여줍니다.

곡선의 오른쪽은 근육 수축 속도가 증가하면 견인력이 감소하는 작업 극복 패턴을 나타냅니다.

열등한 모드에서는 반대의 그림이 관찰됩니다. 근육 스트레칭 속도의 증가는 견인력의 증가를 동반합니다(이는 아킬레스건 파열과 같은 운동선수의 수많은 부상의 원인입니다).

속도가 0일 때 근육은 등각 투영 모드로 작동합니다.

근육 힘의 영향을 받는 관절의 링크 움직임의 경우 중요한 것은 힘 자체가 아니라 링크가 생성하는 힘의 순간입니다. 링크의 움직임은 통과하는 축을 중심으로 한 회전에 지나지 않기 때문입니다. 관절. 따라서 근육 활동의 유형은 힘의 순간으로 표현될 수 있습니다. 내부 힘의 순간과 외부 힘의 순간의 비율이 1이면 수축 모드는 등척성이고 둘 이상이면 극복합니다. , 1 미만인 경우 - 열등합니다. 스포츠 테이프를 사용하여 관절을 지지할 수 있습니다.

근육의 그룹 상호 작용.그룹 근육 상호 작용에는 시너지 효과와 길항 작용이라는 두 가지 유형이 있습니다.

시너지 근육신체 부위를 한 방향으로 움직입니다. 예를 들어, 상완이두근, 상완근 및 상완요골근은 팔꿈치 관절에서 팔을 구부리는 데 관여합니다. 근육의 시너지 상호 작용의 결과로 결과적인 작용력이 증가합니다.

길항근다방향 효과가 있습니다. 둘 중 하나가 극복 작업을 수행하면 다른 하나는 열등한 작업을 수행합니다. 근육은 각각 수축에만 작용하기 때문에 신체 부위의 상호 회전 운동을 제공합니다. 링크가 작동 중일 뿐만 아니라 적절한 순간에 제동되어야 하기 때문에 모터 동작의 정밀도가 높습니다. 길항제는 한 쌍으로 구성됩니다: 주동근(굴곡근) - 길항근(신근).

근육 수축의 힘과 효율성. 근육 수축 속도가 증가함에 따라 극복 모드에서 작동하는 근육의 견인력은 쌍곡선 법칙에 따라 감소합니다(그림 1 참조). 기계적 힘은 힘과 속도의 곱(N = F·V)과 같다고 알려져 있습니다. 근육 수축의 힘이 가장 커지는 힘과 속도가 있습니다. 이 모드는 힘과 속도가 모두 가능한 최대 값의 약 30%일 때 발생합니다.

늘어난 근육과 힘줄에 탄성 변형 에너지가 축적됩니다.근육 수축이 스트레칭 단계에 앞서 발생하는 경우 생성된 힘, 힘 및 작업은 사전 스트레칭 없이 수축할 때보다 더 큽니다. 스트레칭 후에는 근육의 탄력성분이 회복되는 속도로 인해 수축속도가 증가하게 됩니다.

근육-힘줄 시스템을 스트레칭하면 탄성 변형 에너지를 축적하고 사용할 수도 있습니다. 평균 속도로 달리는 동안 아킬레스건은 18mm 늘어나 42J의 에너지를 축적하는 것으로 추정되며, 늘어난 양과 저장된 에너지 사이의 비선형 관계는 큰 스트레칭이 작은 스트레칭보다 더 많은 에너지를 저장한다는 것을 보여줍니다. 탄력적 스트레칭은 활성 근육 스트레칭 직후에 근육 수축의 극복 방식이 뒤따르는 경우에만 근육 활동에 상당한 기여를 할 것입니다. 정적인 자세에서 점프하는 것보다 웅크린 점프의 성능이 더 높다는 것은 근육을 미리 스트레칭하는 것의 장점을 보여줍니다.

다양한 훈련 시스템을 선택하면 숙련된 운동선수를 새로운 것으로 놀라게 하는 것이 어려워 보일 것입니다. 그러나 실제로 우리는 전신 근육 강화뿐만 아니라 정신력 개발을 목표로하는 당연히 잊혀진 훈련 프로그램 중 하나를 상기시키고 싶습니다. 아니요, 이건 요가가 아닙니다! 이것은 러시아 과학자 V.N. Seluyanov가 1992년에 개발하여 체육 교육 기관에서 학생들을 훈련시키는 데 효과적으로 사용된 "Isoton" 시스템입니다. 이제 집에서 체중 감량과 건강 개선에 사용할 수 있습니다.

Isoton 시스템과 다른 부하의 차이점

과학자들은 처음에 요가, 보디빌딩, 에어로빅, 칼라네틱스, 물리 치료의 발전 등 다양한 훈련 시스템을 열심히 연구하고 분석하는 데 오랜 시간을 보냈습니다. 그 결과 면역체계와 내분비체계를 정상화하여 신체를 치유하는 것을 목표로 하는 새로운 시스템이 탄생했다고 해당 사이트는 동의합니다. 그녀는 다음을 돕습니다.

성능을 향상시킵니다. 이는 2~3개월의 짧은 기간에 달성될 수 있으며, 이 기간 동안 과잉 지방이 연소되고 제지방 체중이 증가합니다.
. 최대 효과를 얻으려면 적은 시간을 사용하십시오. 지속적인 부족 상황에서 이 요소도 매우 중요합니다.

따라서 이 프로그램을 고수함으로써 귀하는 궁극적으로 다음과 같은 기회를 얻게 될 것입니다.

건강을 강화하고 모든 신체 시스템을 정상적인 작동 순서로 유지하십시오.
. 심리적, 정서적 상황을 정상화하십시오.
. 아침에 일어나서 힘의 상실을 잊는 것은 쉽습니다.
. 정상적인 체중을 얻으십시오.
. 매력적인 몸매를 얻고 그것에 대해 기분이 좋아집니다.

이 시스템의 주요 차이점은 정적-동적 훈련 모드입니다. 즉, 모든 운동은 매우 부드럽고 천천히 수행되어 근육을 지속적으로 긴장 상태로 유지합니다. 운동은 각 운동이 실패할 때까지 수행될 때 효과적인 것으로 간주됩니다. 저항을 극복할 수 없다는 느낌.

그러나 역설적이게도 이 시스템은 후속적인 근육통을 유발하지 않으며 빠른 회복을 촉진합니다.

Isoton 시스템을 이용한 훈련의 특징

이미 언급했듯이 훈련은 근육이 탈 때까지 진행됩니다. 실행 속도가 매우 느리므로 30/30 방식에 따라 행동해야 합니다. 저것들. 운동에는 30초, 휴식에는 30초가 할당됩니다. 우리는 한 번의 운동에 세 번 사용합니다. 훈련이 허용되지 않는 경우 20/40을 수행하여 부하를 줄일 수 있습니다.

레벨이 높아지면 서킷 트레이닝을 사용할 수 있습니다. 쉬지 않고 운동한 후 1~2분간 휴식을 취하세요. 그런 다음 이 원을 4번 반복합니다.

가정용 Isoton 교육 프로그램

먼저 큰 근육을 훈련한 다음 작은 근육을 훈련합니다.

1. 하프 스쿼트. 시작 위치: 발을 어깨 너비로 벌리고, 손을 벨트에 올리고, 다리를 약간 구부립니다. 허벅지가 바닥과 평행이 될 때까지 천천히 쪼그리고 앉았다가 천천히 돌아옵니다. 시작 위치에서 다리를 쭉 뻗을 필요는 없으며 항상 긴장해야 합니다.

2. 런지. 서서 우리는 발과 벨트에 손을 대고 시작 위치로 긴 발걸음을 내딛습니다. 무릎이 바닥에 거의 닿을 때까지 천천히 몸을 낮추기 시작합니다(그러나 바닥에 놓을 필요는 없습니다). 이제 돌아가자.

3. 엉덩이를 들어 올립니다. 바닥에 눕습니다. 무릎에서 다리를 구부려 엉덩이 근처에 놓고 팔은 몸을 따라 놓으십시오. 골반이 몸과 일직선이 될 때까지 급격하게 움직이지 않고 점차적으로 들어올립니다. 우리는 돌아오지만 긴장을 유지하면서 엉덩이를 바닥에 두지 않습니다.
4. 무릎 팔 굽혀 펴기. 우리는 무릎을 꿇고 손을 어깨보다 넓게 벌립니다. 우리는 바닥에 천천히 팔 굽혀 펴기를 시작합니다. 돌아올 때 팔을 완전히 뻗지 않고 긴장감을 유지해야 합니다.

5. 역 푸시업. 의자나 기타 지지대를 사용하십시오. 우리는 지지대에 등을 돌리고 손바닥으로 휴식을 취하고 다리를 약간 구부립니다. 우리는 체중을 손바닥과 발뒤꿈치로 옮기고 바닥 위로 떠오릅니다. 팔 굽혀 펴기를 시작합시다. 우리는 팔을 완전히 펴지 않은 채 아래로 내려갔다가 다시 일어납니다.

6. 뒤틀림. 바닥에 누워 다리를 구부리고 발 위에 얹습니다. 가슴에 손을 교차하십시오. 우리는 머리와 어깨 띠를 동시에 올리고 몸을 낮추지만 어깨와 머리는 매달린 상태로 유지됩니다.
7. 리버스 크런치. 등을 대고 누워 구부러진 다리를 90도 각도로 들어 올리십시오. 등과 골반을 바닥에 누른 다음 골반을 올리고 다리는 가슴쪽으로 이동하여 시작 위치로 돌아갑니다. 복근을 조심하세요. 복근은 항상 긴장되어 있습니다.
8. 판자. 바닥에 눕습니다. 팔꿈치를 구부린 팔과 발가락으로 몸을 지탱하세요. 몸을 들어올려 최대한 오래 버티세요. 완전히 수평 위치를 유지하십시오.

엔진 효율또는 자동차는 소비된 에너지 중 열 대신 일로 변환되는 비율로 계산됩니다. 근육에서 가장 좋은 조건에서도 일로 변환될 수 있는 에너지의 양은 근육에 전달되는 전체 에너지(영양소의 화학적 에너지)의 25% 미만이며, 나머지 에너지는 열로 변환됩니다. 이렇게 효율성이 낮은 이유는 ATP가 형성되는 동안 영양분 에너지의 약 절반이 손실되고 나중에 ATP 자체 에너지의 40~45%만이 일로 전환될 수 있기 때문입니다.

최대 효율성근육이 적당한 속도로 수축하는 경우에만 실현됩니다. 근육이 천천히 수축하거나 수축 중에 단축되지 않으면 작업이 거의 또는 전혀 수행되지 않는 동안 소량의 지지 열이 방출되어 변환 효율이 0으로 감소합니다. 반대로 수축이 너무 빠르면 근육 자체 내 점성 마찰을 극복하기 위해 더 많은 에너지가 사용되며, 이로 인해 수축 효율성도 감소합니다. 일반적으로 수축률이 약 30%일 때 최대 효율이 나타납니다.

많은 근육 수축의 특징단일 근육 수축의 예를 사용하여 설명할 수 있습니다. 이러한 수축은 신경 근육을 지배하는 단일 전기 자극에 의해 생성되거나 근육 자체에 대한 간단한 전기 자극에 의해 생성되며, 이로 인해 몇 분의 1초 동안 지속되는 단일 수축이 발생합니다.

등척성 및 등장성 수축. 근육 수축은 수축 중에 근육이 짧아지지 않는 경우 등척성 수축이라고 하고, 근육이 짧아지지만 수축 기간 동안 장력이 일정하게 유지되는 경우 등장성 수축이라고 합니다.

안에 아이소메트릭 근육 시스템길이를 줄이지 않고 수축하며 등장성 시스템에서는 근육이 고정된 하중에 대해 짧아집니다. 근육은 무게가 고르지 않은 상태에서 비늘을 들어 올립니다. 아이소메트릭 시스템은 근육 수축 자체의 강도 변화를 엄격하게 기록하며 등장성 수축의 매개변수는 근육이 수축하는 하중과 하중의 관성에 따라 달라집니다. 이와 관련하여 다양한 유형의 근육의 기능적 특성을 비교할 때 아이소 메트릭 시스템이 가장 자주 사용됩니다.

특징 단일 등각 수축, 다른 근육에서 녹음되었습니다. 인체에는 길이가 수 밀리미터, 직경이 약 1mm인 중이의 매우 작은 등골근부터 등골보다 500,000배 더 큰 매우 큰 대퇴사두근까지 다양한 크기의 근육이 많이 포함되어 있습니다. 이 경우 섬유의 직경은 작거나(10μm) 클 수 있습니다(80μm). 마지막으로, 근육 수축의 에너지는 근육마다 크게 다릅니다. 그러므로 서로 다른 근육 수축의 기계적 특성이 다르다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

그림은 등록 곡선을 보여줍니다 등각 수축세 가지 유형의 골격근: 안구 근육(등척성 수축 기간은 1/40초 미만), 비복근(수축 기간은 약 1/15초) 및 가자미근(수축 기간은 약 1/3초). 흥미롭게도 이러한 수축 기간은 해당 근육의 ​​기능에 따라 조정됩니다. 명확한 시력을 위해 물체에 눈의 고정을 유지하려면 눈의 움직임이 매우 빨라야 합니다. 비복근은 하지에 달리기나 점프를 위한 충분한 속도를 제공하기 위해 적당히 빠르게 수축해야 합니다. 그리고 가자미근은 주로 장시간 동안 중력에 맞서 몸을 지속적으로 지탱하기 위해 느린 수축을 담당합니다.

빠르고 느린 근육 섬유. 스포츠 생리학에 대한 이전 기사에서 논의한 것처럼 신체의 각 근육은 소위 빠른 근육 섬유와 느린 근육 섬유뿐만 아니라 일시적인 특성을 가진 기타 섬유의 집합으로 구성됩니다. 빠르게 반응하는 근육은 주로 속근 섬유와 소수의 지근 섬유로 구성됩니다. 반대로, 느리게 반응하는 근육은 주로 지근 섬유로 구성됩니다. 이 두 가지 유형의 섬유의 차이점은 다음과 같습니다.

빠른 섬유: (1) 더 큰 수축력을 제공하는 큰 섬유; (2) 수축을 시작하는 칼슘 이온의 신속한 방출을 위해 잘 발달된 근형질 세망을 가지고 있습니다. (3) 해당과정을 통해 에너지를 빠르게 방출하기 위한 다수의 해당과정 효소를 함유하고 있습니다. (4) 산화 대사가 이차적으로 중요하기 때문에 상대적으로 혈액 공급이 부족합니다. (5) 산화 대사의 중요도가 낮기 때문에 미토콘드리아가 거의 없습니다.

느린 섬유: (1) 더 작은 섬유; (2) 또한 더 작은 신경 섬유의 지배를 받습니다. (3) 많은 양의 산소를 전달하기 위해 잘 발달된 혈관 및 모세혈관 시스템을 갖추고 있어야 합니다. (4) 높은 수준의 산화 대사를 지원하기 위해 훨씬 더 많은 미토콘드리아를 함유하고 있습니다. (5) 적혈구 헤모글로빈과 유사한 철 함유 단백질인 미오글로빈을 다량 함유하고 있습니다. 미오글로빈은 산소와 결합하여 필요할 때까지 이를 저장합니다(이는 또한 미토콘드리아로의 산소 수송 속도를 크게 증가시킵니다). 미오글로빈은 지근섬유에 붉은색을 띠게 하므로 적색섬유라 하고, 속근섬유에는 적색 미오글로빈이 부족하여 백색섬유라 한다.

세포 및 조직 조직, 신경 분포 및 어느 정도 기능 메커니즘이 다릅니다. 동시에 이러한 유형의 근육 사이에는 근육 수축의 분자 메커니즘에 많은 유사점이 있습니다.

골격근

골격근은 근골격계의 활동적인 부분입니다. 가로무늬 근육의 수축 활동의 결과로 다음이 발생합니다.

• 공간에서의 신체 움직임;
• 서로에 대한 신체 부위의 움직임;
• 포즈를 유지하고 있습니다.

또한 근육 수축의 결과 중 하나는 열 생성입니다.

모든 척추동물과 마찬가지로 인간의 골격근 섬유에도 네 가지 중요한 특성이 있습니다.

• 흥분성- 이온 투과성 및 막 전위의 변화를 통해 자극에 반응하는 능력
• 전도성 -전체 섬유를 따라 활동 전위를 전도하는 능력;
• 수축성- 흥분할 때 긴장을 수축하거나 변화시키는 능력;
• 탄력성 -인장 장력을 발달시키는 능력.

자연 조건에서 근육 흥분과 수축은 신경 중심에서 근육 섬유로 들어가는 신경 자극에 의해 발생합니다. 실험에서 자극을 유발하기 위해 전기 자극이 사용됩니다.

근육 자체의 직접적인 자극을 직접 자극이라고 합니다. 운동 신경에 의해 지배되는 근육의 수축(신경운동 단위의 흥분)으로 이어지는 운동 신경의 자극은 간접적인 자극입니다. 근육 조직의 흥분성이 신경 조직보다 낮기 때문에 자극성 전류 전극을 근육에 직접 적용해도 아직 직접적인 자극을 제공하지 않습니다. 근육 조직을 통해 퍼지는 전류는 주로 모터의 끝 부분에 작용합니다. 그 안에 위치한 신경을 자극하여 근육을 수축시킵니다.

약어 유형

등장성 정권- 긴장을 일으키지 않고 근육이 짧아지는 수축입니다. 이러한 감소는 힘줄이 절단되거나 파열될 때 또는 고립된(신체에서 제거된) 근육에 대한 실험에서 가능합니다.

아이소메트릭 모드- 근육 긴장이 증가하지만 길이는 실제로 감소하지 않는 수축입니다. 이러한 감소는 압도적인 하중을 들어올리려고 할 때 관찰됩니다.

보조 모드 -긴장이 증가함에 따라 근육의 길이가 변하는 수축입니다. 이러한 감소 모드는 개인의 노동 활동 중에 관찰됩니다. 근육이 짧아지면서 장력이 증가하는 경우, 이러한 수축을 수축이라고 합니다. 동심원,근육을 늘릴 때 근육 긴장이 증가하는 경우(예: 부하를 천천히 낮추는 경우) - 편심성 수축.

근육 수축의 유형

근육 수축에는 단일 수축과 파상풍의 두 가지 유형이 있습니다.

근육이 단일 자극에 자극을 받으면 단일 근육 수축이 발생하며 다음 세 단계로 구분됩니다.

• 잠복기 단계 - 자극 시작부터 단축 시작까지 시작됩니다.
• 수축 단계(단축 단계) - 수축 시작부터 최대값까지;
• 이완 단계 - 최대 수축부터 초기 길이까지.

단일 근육 수축운동 뉴런으로부터 일련의 짧은 신경 자극이 근육에 도달할 때 관찰됩니다. 이는 근육에 매우 짧은(약 1ms) 전기 자극을 가하여 유도할 수 있습니다. 근육 수축은 자극이 시작된 후 최대 10ms의 시간 간격 내에 시작되며 이를 잠복기라고 합니다(그림 1). 그런 다음 단축(약 30-50ms 지속 시간)과 이완(50-60ms)이 발생합니다. 단일 근육 수축의 전체 주기는 평균 0.1초가 걸립니다.

다양한 근육의 단일 수축 기간은 크게 다를 수 있으며 근육의 기능 상태에 따라 달라집니다. 근육 피로가 진행됨에 따라 수축 속도, 특히 이완 속도가 느려집니다. 단기간 단일 수축을 하는 빠른 근육에는 안구, 눈꺼풀, 중이 등의 외부 근육이 포함됩니다.

근육 섬유막의 활동 전위 생성과 단일 수축의 역학을 비교할 때 활동 전위는 항상 더 일찍 발생하고 그 후에야 단축이 발생하기 시작하여 막 재분극이 끝난 후에도 계속된다는 것이 분명합니다. 근섬유 활동 전위의 탈분극 단계 기간은 3-5ms라는 것을 기억하십시오. 이 기간 동안 섬유막은 절대 불응 상태에 있다가 흥분성이 회복됩니다. 단축 기간은 약 50ms이므로 단축 중에도 근섬유막이 흥분성을 회복하고 불완전한 배경에 대한 수축으로 새로운 충격에 반응할 수 있다는 것이 분명합니다. 결과적으로 근육 섬유의 수축이 발생하는 배경에 대해 새로운 흥분주기와 그에 따른 누적 수축이 막에 발생할 수 있습니다. 이 누적 감소를 이라고 합니다. 파상풍의(파상풍). 이는 단일 섬유 및 전체 근육에서 관찰될 수 있습니다. 그러나 전체 근육의 자연 조건에서 파상풍 수축 메커니즘에는 고유한 특성이 있습니다.

쌀. 1. 단일 흥분 주기와 골격근 섬유 수축 사이의 시간적 관계: a - 활동 전위 비율, Ca 2+의 근형질로의 방출 및 수축: 1 - 잠복기; 2 - 단축; 3 - 휴식; b - 활동 전위, 흥분성 및 수축의 비율

파상풍이 근육을 자극하는 운동 뉴런으로부터 많은 신경 자극을 받아 운동 단위의 수축이 합산되어 발생하는 근육 수축을 말합니다. 다중 운동 단위의 섬유가 수축하는 동안 발생하는 힘의 합산은 파상풍 근육 수축력을 증가시키는 데 도움이 되며 수축 기간에 영향을 줍니다.

구별하다 톱니 모양의그리고 매끄러운파상풍. 실험에서 치아 파상풍을 관찰하기 위해 근육은 단축 단계 이후 이완이 끝나기 전에 각 후속 자극이 적용되는 주파수의 전류 펄스로 자극됩니다. 근육 단축이 진행되는 동안 후속 자극이 가해지면 더 빈번한 자극으로 부드러운 파상풍 수축이 발생합니다. 예를 들어, 근육 단축 단계가 50ms이고 이완 단계가 60ms인 경우 톱니 모양의 파상풍을 얻으려면 9-19Hz의 주파수로 이 근육을 자극하고 매끄러운 파상풍을 얻으려면 최소 20Hz.

다양한 유형의 파상풍을 보여주기 위해 일반적으로 격리된 개구리 비복근 근육의 수축을 그래픽으로 기록하는 것이 kymograph에 사용됩니다. 이러한 키모그램의 예가 그림 1에 나와 있습니다. 2.

다양한 근육 수축 모드에서 발생하는 진폭과 힘을 비교하면 단일 수축에서는 최소이고 톱니 모양의 파상풍에서는 증가하며 부드러운 파상풍 수축에서는 최대가 됩니다. 수축의 진폭과 힘이 증가하는 이유 중 하나는 근섬유막의 AP 생성 빈도가 증가하면 근섬유의 근형질에서 Ca 2+ 이온의 출력 및 축적이 증가하기 때문입니다. 이는 수축성 단백질 간의 상호 작용 효율성을 높이는 데 기여합니다.

쌀. 2. 자극 빈도에 대한 수축 진폭의 의존성(자극의 강도와 지속 시간은 변하지 않음)

자극 빈도가 점진적으로 증가하면 근육 수축의 강도와 진폭은 특정 한계, 즉 최적의 반응까지만 증가합니다. 가장 큰 근육 반응을 일으키는 자극 빈도를 최적이라고 합니다. 자극 빈도가 더 증가하면 수축 진폭과 힘이 감소합니다. 이러한 현상을 반응 비관적(response pessimum)이라고 하며, 최적 값을 초과하는 자극 빈도를 비관적(pessimal)이라고 합니다. 최적 현상과 비관 현상은 N.E.에 의해 발견되었습니다. Vvedensky.

자연 조건에서 운동 뉴런에 의해 근육으로 신경 자극을 보내는 빈도와 방식은 근육의 운동 단위 수와 근육 운동 단위의 더 크거나 작은(활성 운동 뉴런의 수에 따라) 수축 과정에 비동기적으로 관여하도록 보장합니다. 수축의 요약. 신체의 필수 근육 수축은 본질적으로 평활근 수축에 가깝습니다.

근육의 기능적 활동을 특성화하기 위해 근육의 긴장도와 수축을 평가합니다. 근긴장은 운동 단위의 비동기 수축이 교대로 발생하여 장기간 지속되는 긴장 상태입니다. 이 경우 모든 운동 단위가 수축 과정에 관여하는 것은 아니지만 근육의 긴장도와 비동기 수축 강도를 유지하는 데 가장 적합한 특성을 가진 운동 단위만 존재하기 때문에 눈에 보이는 근육 단축이 없을 수 있습니다. 근육을 단축시키기에는 충분하지 않습니다. 이완에서 긴장으로 전환하는 동안 또는 긴장의 정도를 변경할 때 그러한 단위의 수축을 호출합니다. 토닉.근력과 길이의 변화를 동반하는 단기 수축을 수축이라고 합니다. 물리적.

근육 수축의 메커니즘

근섬유는 막으로 둘러싸여 있고 특수한 수축 장치를 포함하는 다핵 구조입니다. -근원섬유(그림 3). 또한, 근육 섬유의 가장 중요한 구성 요소는 미토콘드리아, 세로 세뇨관 시스템 - 근형질 세망 및 가로 세관 시스템 -입니다. T-시스템.

쌀. 3. 근섬유의 구조

근육 세포의 수축 기관의 기능 단위는 다음과 같습니다. 근절,근원섬유는 근절로 구성됩니다. 근절은 Z-플레이트에 의해 서로 분리되어 있습니다(그림 4). 근원섬유의 근절은 순차적으로 배열되어 있으므로 캡코머의 수축으로 인해 근원섬유가 수축되고 근육 섬유가 전체적으로 짧아집니다.

쌀. 4. 근절 구조의 계획

광학 현미경으로 근육 섬유의 구조를 연구하면 가로 줄무늬가 드러났는데, 이는 원섬유의 수축성 단백질의 특별한 조직으로 인해 발생합니다. 액틴그리고 미오신.액틴 필라멘트는 약 36.5 nm 피치의 이중 나선으로 꼬인 이중 필라멘트로 표시됩니다. 이 필라멘트는 길이가 1 µm이고 직경이 6-8 nm이며 그 수는 약 2000개에 달하며 한쪽 끝이 Z-플레이트에 부착됩니다. 필라멘트 모양의 단백질 분자는 액틴 나선의 세로 홈에 위치합니다. 트로포미오신. 40 nm 간격으로 다른 단백질 분자가 트로포미오신 분자에 부착됩니다. 트로포닌.

트로포닌과 트로포미오신은 액틴과 미오신 사이의 상호작용 메커니즘에서 중요한 역할을 합니다(그림 3 참조). 근절의 중앙, 액틴 필라멘트 사이에는 약 1.6μm 길이의 두꺼운 미오신 필라멘트가 있습니다. 편광 현미경에서 이 부분은 어두운 색의 띠로 보입니다(복굴절로 인해). 이방성 A 디스크.중앙에 밝은 줄무늬가 보입니다. 시간.휴식 중에는 액틴 필라멘트가 없습니다. 양쪽에 ㅏ-디스크는 가시광선이다 등방성줄무늬 - I-디스크액틴 필라멘트에 의해 형성됨.

정지 상태에서는 액틴 필라멘트와 미오신 필라멘트가 서로 약간 겹쳐서 근절의 전체 길이가 약 2.5μm입니다. 중앙에 전자현미경이 있음 시간-줄무늬가 감지되었습니다. M라인 -미오신 필라멘트를 보유하는 구조.

전자현미경으로 보면 미오신 필라멘트의 측면에 교차교라고 불리는 돌출부가 있는 것으로 나타났습니다. 현대 개념에 따르면 가로 다리는 머리와 목으로 구성됩니다. 머리는 액틴에 결합하면 뚜렷한 ATPase 활성을 얻습니다. 목은 신축성이 있고 힌지 조인트이므로 크로스 브릿지의 머리 부분이 축을 중심으로 회전할 수 있습니다.

현대 기술의 사용으로 특정 부위에 전기 자극을 가하는 것이 가능해졌습니다. 지- 판은 근절을 감소시키는 반면, 디스크 영역의 크기는 ㅏ변하지 않지만 줄무늬의 크기는 N그리고 나감소합니다. 이러한 관찰은 미오신 필라멘트의 길이가 변하지 않는다는 것을 나타냅니다. 근육을 늘려도 비슷한 결과가 얻어졌습니다. 즉, 액틴과 미오신 필라멘트의 고유 길이는 변하지 않았습니다. 실험 결과, 액틴과 미오신 필라멘트가 상호 중첩되는 면적이 변화하는 것으로 나타났다. 이러한 사실을 통해 X.와 A. Huxley는 근육 수축 메커니즘을 설명하기 위해 실 슬라이딩 이론을 제안할 수 있었습니다. 이 이론에 따르면 수축 중에 두꺼운 미오신 필라멘트에 비해 얇은 액틴 필라멘트의 활발한 움직임으로 인해 근절의 크기가 감소합니다.

쌀. 5. A - 근형질 세망, 횡세뇨관 및 근원섬유의 조직 다이어그램. B - 개별 골격근 섬유의 횡세뇨관 및 근형질 세망의 해부학적 구조 다이어그램. B - 골격근 수축 메커니즘에서 근형질 세망의 역할

근육 섬유 수축 과정에서 다음과 같은 변화가 발생합니다.

전기화학적 전환:

• PD 세대;
• T-시스템을 통한 PD 분배;
• T- 시스템과 근형질 세망의 접촉 영역의 전기 자극, 효소 활성화, 이노시톨 삼인산 형성, Ca 2+ 이온의 세포 내 농도 증가;

화학역학적 변환:

• Ca 2+ 이온과 트로포닌의 상호 작용, 트로포미오신 구성의 변화, 액틴 필라멘트의 활성 센터 방출;
• 미오신 머리와 액틴의 상호 작용, 머리 회전 및 탄성 견인력 발달;
• 액틴과 미오신 필라멘트가 서로 상대적으로 미끄러짐, 근절 크기 감소, 장력 발달 또는 근섬유 단축.

운동 뉴런에서 근육 섬유로의 흥분 전달은 중재자 아세틸콜린(ACh)을 사용하여 발생합니다. ACh와 종판 콜린성 수용체의 상호 작용은 ACh에 민감한 채널의 활성화와 60mV에 도달할 수 있는 종판 전위의 출현으로 이어집니다. 이 경우 종판 부위는 근섬유막의 자극 전류원이 되고, 종판에 인접한 세포막 부위에서는 PD가 발생하여 약 36°C의 온도에서 3-5m/s. 그래서 PD세대는 첫 번째 단계근육 수축.

두 번째 단계표면 막과 근섬유의 수축 장치 사이의 연결 역할을 하는 세뇨관의 횡단 시스템을 통해 PD가 근섬유로 전파되는 것입니다. G-시스템은 인접한 두 근절의 근형질 세망의 말단 수조와 밀접하게 접촉되어 있습니다. 접촉 부위에 전기 자극을 가하면 접촉 부위에 위치한 효소가 활성화되고 이노시톨 삼인산이 형성됩니다. 이노시톨 삼인산은 말단 수조 막의 칼슘 채널을 활성화하여 수조에서 Ca 2+ 이온이 방출되고 Ca 2+ "의 세포 내 농도가 10 -7에서 10 -5로 증가합니다. 세트 Ca 2+의 세포 내 농도를 증가시키는 과정의 본질입니다 세 번째 단계근육 수축. 따라서 첫 번째 단계에서 AP의 전기 신호는 화학적 신호로 변환됩니다. 즉, Ca 2+의 세포 내 농도가 증가합니다. 전기화학적 전환(그림 6).

Ca 2+ 이온의 세포 내 농도가 증가하면 트로포닌과 결합하여 트로포미오신의 구성이 변경됩니다. 후자는 액틴 필라멘트 사이의 홈에 혼합됩니다. 이 경우 미오신 교차 다리가 상호 작용할 수 있는 액틴 필라멘트의 영역이 열립니다. 트로포미오신의 이러한 치환은 Ca 2+ 결합 시 트로포닌 단백질 분자 형성의 변화로 인해 발생합니다. 결과적으로 액틴과 미오신 사이의 상호 작용 메커니즘에서 Ca 2+ 이온의 참여는 트로포닌과 트로포미오신을 통해 매개됩니다. 따라서, 네 번째 단계전기기계적 결합은 칼슘과 트로포닌의 상호작용 및 트로포미오신의 치환입니다.

~에 다섯 번째 단계전기기계적 결합은 미오신 교차 다리의 머리가 액틴 다리, 즉 순차적으로 위치한 여러 안정적인 중심 중 첫 번째에 부착될 때 발생합니다. 이 경우 미오신 머리는 액틴 필라멘트의 해당 중심과 순차적으로 상호 작용하는 여러 활성 센터가 있기 때문에 축을 중심으로 회전합니다. 머리의 회전은 크로스 브릿지 목의 탄성 견인력을 증가시키고 장력을 증가시킵니다. 수축이 진행되는 동안 특정 순간마다 교차 다리 머리의 한 부분은 액틴 필라멘트와 연결되어 있고 다른 부분은 자유 롭습니다. 액틴 필라멘트와의 일련의 상호 작용이 있습니다. 이는 원활한 축소 과정을 보장합니다. 네 번째와 다섯 번째 단계에서는 화학기계적 변형이 발생합니다.

쌀. 6. 근육의 전기기계적 과정

액틴 필라멘트와 교차 다리 머리의 연결 및 분리의 순차적 반응은 얇고 두꺼운 필라멘트가 서로에 대해 미끄러지고 근절의 크기와 근육의 전체 길이가 감소하는 결과를 가져옵니다. 여섯 번째 단계.설명된 프로세스의 전체가 스레드 슬라이딩 이론의 본질을 구성합니다(그림 7).

처음에는 Ca 2+ 이온이 미오신의 ATPase 활성에 대한 보조인자 역할을 한다고 믿어졌습니다. 추가 연구에서는 이러한 가정을 반박했습니다. 휴식 중인 근육에서는 액틴과 미오신이 실제로 ATPase 활성을 갖지 않습니다. 미오신 머리가 액틴에 부착되면 머리가 ATPase 활성을 획득하게 됩니다.

쌀. 7. 슬라이딩 스레드 이론의 예시:

A. a - 휴식 중인 근육: A. 6 - 수축 중인 근육: B. a. b - 미오신 머리의 활성 중심과 활성 필라멘트 중심의 순차적 상호 작용

미오신 머리의 ATPase 센터에서 ATP의 가수분해는 후자의 형태 변화와 새로운 고에너지 상태로의 전환을 동반합니다. 미오신 머리가 액틴 필라멘트의 새로운 중심에 다시 부착되면 머리에 저장된 에너지에 의해 머리가 회전하게 됩니다. 미오신 머리와 액틴의 연결 및 분리의 각 주기에서 다리당 하나의 ATP 분자가 절단됩니다. 회전 속도는 ATP 분해 속도에 따라 결정됩니다. 빠른 위상 섬유는 느린 섬유보다 단위 시간당 훨씬 더 많은 ATP를 소비하고 강장 운동 중에 더 적은 화학 에너지를 유지한다는 것이 분명합니다. 따라서 화학기계적 변형 과정에서 ATP는 미오신 머리와 액틴 필라멘트의 분리를 제공하고 미오신 머리와 액틴 필라멘트의 다른 부분의 추가 상호 작용을 위한 에너지를 제공합니다. 이러한 반응은 10 -6 M 이상의 칼슘 농도에서 가능합니다.

설명된 근섬유 단축 메커니즘은 이완을 위해서는 먼저 Ca 2+ 이온 농도의 감소가 필요함을 시사합니다. 근형질 세망에는 칼슘을 탱크로 적극적으로 반환하는 칼슘 펌프라는 특별한 메커니즘이 있다는 것이 실험적으로 입증되었습니다. 칼슘 펌프는 ATP가 가수분해되는 동안 형성되는 무기 인산염에 의해 활성화됩니다. 칼슘 펌프의 에너지 공급도 ATP의 가수분해 중에 생성된 에너지로 인해 발생합니다. 따라서 ATP는 이완 과정에 절대적으로 필요한 두 번째로 중요한 요소입니다. 사망 후 얼마 동안은 운동 뉴런의 강장 효과가 중단되어 근육이 부드러운 상태를 유지합니다. 그러면 ATP 농도가 임계 수준 아래로 감소하고 액틴 필라멘트에서 미오신 머리가 분리될 가능성이 사라집니다. 사후경직 현상은 골격근이 뚜렷하게 강직되면서 발생합니다.

골격근 수축 중 ATP의 기능적 중요성

• 미오신에 의한 ATP의 가수분해, 그 결과 교차 다리는 당기는 힘의 발달을 위한 에너지를 받습니다.
• ATP가 미오신에 결합하여 액틴에 부착된 교차 다리가 분리되어 활동 주기가 반복될 수 있음
• Ca 2+ 이온을 근형질 세망의 측면 수조로 능동적으로 수송하기 위한 ATP의 가수분해(Ca 2+ -ATPase의 작용하에), 세포질 칼슘 수준을 초기 수준으로 감소시킵니다.

수축과 파상풍의 합

실험에서 두 개의 강한 단일 자극이 단일 근섬유 또는 전체 근육에 연속해서 빠르게 작용하면 결과적인 수축은 단일 자극 동안의 최대 수축보다 더 큰 진폭을 갖게 됩니다. 첫 번째 자극과 두 번째 자극으로 인한 수축 효과가 합산되는 것 같습니다. 이 현상을 수축의 합이라고 합니다(그림 8). 이는 직접적 및 간접적 근육 자극으로 관찰됩니다.

합산이 발생하려면 자극 사이의 간격이 특정 기간을 가져야 합니다. 이는 불응 기간보다 길어야 합니다. 그렇지 않으면 두 번째 자극에 대한 반응이 없으며 수축 반응의 전체 기간보다 짧아야 합니다. 두 번째 자극은 첫 번째 자극 후 근육이 이완되기 전에 근육에 영향을 미칩니다. 이 경우 두 가지 옵션이 가능합니다. 근육이 이미 이완되기 시작할 때 두 번째 자극이 도달하면 근섬유형 곡선에서 이 수축의 정점은 수축에 의해 첫 번째 자극의 정점에서 분리됩니다(그림 8, G-D). ; 첫 번째 자극이 아직 최고점에 도달하지 않았을 때 두 번째 자극이 작용하면 두 번째 수축은 첫 번째 수축과 완전히 합쳐져 단일 합산 피크를 형성합니다(그림 8, A-B).

개구리의 비복근 근육의 합산을 고려하십시오. 수축의 상승 단계 기간은 약 0.05초입니다. 따라서 이 근육에 대한 첫 번째 유형의 수축 합산(불완전한 합산)을 재현하려면 첫 번째 자극과 두 번째 자극 사이의 간격이 0.05초 이상이어야 하며 두 번째 유형의 합산(소위 완전 합산) - 0.05초 미만.

쌀. 8. 두 가지 자극에 대한 근육 수축 반응의 합산. 타임스탬프 20ms

수축의 완전하고 불완전한 합산으로 인해 활동 전위는 합산되지 않습니다.

파상풍 근육

개별 근육 섬유 또는 전체 근육이 그 효과가 합산되는 빈도로 리드미컬한 자극을 받으면 근육의 강력하고 지속적인 수축이 발생합니다. 파상풍 수축, 또는 파상풍.

그 진폭은 최대 단일 수축보다 몇 배 더 클 수 있습니다. 비교적 낮은 빈도로 자극이 관찰됩니다. 톱니 모양의 파상풍, 고주파에서 - 평활 파상풍(그림 9). 파상풍의 경우 근육의 수축 반응은 합산되지만 전기적 반응(활동 전위)은 합산되지 않으며(그림 10) 그 빈도는 파상풍을 유발하는 리듬 자극의 빈도에 해당합니다.

파상풍 자극이 중단되면 섬유가 완전히 이완되고 일정 시간이 지나야 원래 길이가 복원됩니다. 이 현상을 파상풍 후 또는 잔류 구축이라고 합니다.

근육 섬유의 수축 및 이완 속도가 빠를수록 파상풍을 유발하는 자극이 더 자주 발생해야 합니다.

근육 피로

피로는 작업의 결과로 발생하고 휴식 후에 사라지는 세포, 기관 또는 전체 유기체의 성능이 일시적으로 감소하는 것입니다.

쌀. 9. 분리된 근육 섬유의 파상풍(F.N. Serkov에 따르면):

a - 18Hz의 자극 주파수에서 톱니 모양의 파상풍; 6 - 35Hz의 자극 주파수에서 부드러운 파상풍; M - 근전도; P - 자극 표시; B - 타임스탬프 1초

쌀. 10. 파상풍 신경 자극 시 고양이 골격근의 수축(a)과 전기적 활동(6)을 동시에 기록

작은 부하가 매달린 리드미컬한 전기 자극으로 고립된 근육을 오랫동안 자극하면 수축의 진폭이 점차 0으로 감소합니다. 이때 기록된 수축기록을 피로곡선이라 한다.

장기간의 자극 동안 고립된 근육의 성능이 저하되는 데는 두 가지 주요 이유가 있습니다.

• 수축하는 동안 대사산물(인산, 젖산 등)이 근육에 축적되어 근육 섬유의 성능을 저하시킵니다. 칼륨 이온과 함께 이들 생성물 중 일부는 섬유에서 세포 주위 공간으로 확산되어 활동 전위를 생성하는 흥분성 막의 능력을 저하시키는 효과가 있습니다. 소량의 링거액에 고립된 근육이 오랫동안 자극을 받아 완전히 피로해질 경우 근육 수축을 회복하기 위해 용액을 바꾸는 것만으로도 충분합니다.
• 근육의 에너지 보유량이 점차적으로 고갈됩니다. 고립 된 근육의 장기간 작업으로 인해 글리코겐 보유량이 급격히 감소하여 수축에 필요한 ATP 및 크레아틴 인산염의 재합성 과정이 중단됩니다.

그들을. Sechenov(1903)는 짐을 들어올리는 장시간 작업 후 피곤한 팔 근육의 성능 회복이 휴식 시간에 다른 손으로 작업을 수행하면 가속화된다는 것을 보여주었습니다. 피곤한 팔 근육의 작업 능력을 일시적으로 회복하는 것은 하지의 근육을 작동할 때와 같은 다른 유형의 운동 활동을 통해 달성할 수 있습니다. 단순한 휴식과 달리 이러한 휴식을 I.M. 세체노프가 활동 중입니다. 그는 이러한 사실을 피로가 주로 신경 중추에서 발생한다는 증거로 간주했습니다.