Учение о мышцах

Анисько П.Е.

Динамическая морфология: Учеб. пособие. - Гродно: ГрГУ, А67 2008. - 166 с.

15ВН 985-417-408-5.

Учебное пособие по разделу «Динамическая морфология» курса «Анатомия человека» написано в соответствии с программой по анатомии человека для сту­дентов специальности

1-030201 — Физическая культура.

.Анатомический анализ положений и движений тела рассматривается после изучения мышечной системы, что облегчает изучение динамической морфологии.

УДК 37.073(075.8) НБК75

УЧЕНИЕ О МЫШЦАХ

Скелетные мышцы построены из поперечнополосатой мышеч­ной ткани. Они обеспечивают сохранение поз и положений тела, участвуют в его движениях, защищают расположенные под ними внутренние органы и идущие между ними сосуды и нервы от вне­шних воздействий; при сокращении мышц выделяется тепловая энергия, поэтому они участвуют в поддержании постоянства тем­пературы тела. Сокращение мышц передает душевное состояние человека в виде мимики и пантомимики.

Наличие в мышцах специфических нервных окончаний по­зволяет считать их компонентом двигательной анализаторной (сен­сорной) системы.

Для наименования мышц используют ряд признаков. Назва­ния мышц происходят от их внешней формы (дельтовидная, ром­бовидная, квадратная, трапециевидная, зубчатая, камбаловидная, грушевидная, червеобразная, круговая, пирамидальная, круглая), функции (сгибатель, разгибатель, отводящая, приводящая, пронатор, супинатор, поднимающая, опускающая, натягивающая, же­вательная, сжиматель, расширитель и др.), строения или числа имеющихся у них головок (двубрюшная, полуперепончатая, полу­сухожильная, двуглавая, трехглавая, четырехглавая), положения (межреберные, грудные, подколенная и др.), начала и прикрепле­ния (гребенчатая, плечелучевая, грудино-ключично-сосцевидная и т. д.), направления мышечных волокон (прямая, косая, попереч­ная), случайных признаков, основанных на отдаленных ассоциа­циях (близнецовые мышцы, мышцы гордецов и др.).

Форма мышц. По своей форме и размерам мышцы очень разнообразны. Есть мышцы длинные и тонкие, короткие и тол­стые, широкие и плоские. Различают также мышцы веерообраз­ные, которые способны перемещать кость в пределах угла, огра­ниченного крайними пучками мышцы, и кольцеобразные, формирование которых связано с функциональной потребностью периодически суживать какие-либо отверстия.

Мышцы, расположенные на туловище, имеют более плоскую форму, чем мышцы, находящиеся на конечностях. Мышцы конеч­ностей характеризуются относительно большей длиной, верете­нообразной формой и проходят около одного (односуставные), двух (двусуставные) или нескольких (многосуставные) суставов.

Различия в форме мышц связаны с выполняемой ими фун­кцией. Длинные тонкие мышцы, имеющие не значительную площадь прикрепления к костям (например, длинные сгиба­тели пальцев руки или ноги), как правило, участвуют в дви­жениях с большой амплитудой. В противоположность им ко­роткие толстые мышцы (например, квадратная мышца поясницы) участвуют в движениях с небольшим размахом, но могут преодолевать значительное сопротивление

П.Ф. Лесгафт предложил делить мышцы на два основных типа сильные мышцы и ловкие мышцы. Он писал: «Мышцы, по преимуществу сильные, начинаются и прикрепляются к большим поверхностям удаляясь, по мере увеличения поверхности прикреп­ления от опоры рычага, на который они действуют; они могут проявлять довольно большую силу при небольшом напряжении, почему и не так легко утомляются. Они действуют преимуществен­но всею своею массою и не могут производить мелких оттенков при движении; силу свою они проявляют с относительно малою скоростью и состоят чаще из коротких мышечных волокон. Мыш­цы второго типа, отличающиеся ловкостью в своих действиях, начинаются и прикрепляются к небольшим поверхностям, близко к опоре рычага, на который действуют;...они действуют с боль­шим напряжением, скорее утомляются, состоят чаще из длинных волокон и могут действовать отдельными своими частями, произ­водя различные оттенки движения. Это будут мышцы, допускаю­щие главным образом ловкие и быстрые движения»*. Примером сильных мышц, по П.Ф.Лесгафту. могут служить мышцы-разги­батели позвоночного столба, большая ягодичная мышца, четырех­главая мышца бедра; примером ловких мышц — мышцы глаза, лица. Между крайними типами ловких и сильных мышц суще­ствуют переходные.

Все крупные мышцы состоят из нескольких отдельных мышц, которые объединяются в одно целое только анатомически, но име­ют самостоятельную иннервацию и могут изолированно сокра­щаться. Поэтому можно считать, что в функциональном отноше­нии они являются самостоятельными мышцами, производящими часто противоположную, «антагонистическую», работу. Лишь мелкие мышцы представляют собой нечто целое не только в ана­томическом, но и в функциональном отношении. Например, та­кие крупные мышцы, как большая грудная, передняя зубчатая, при изолированном сокращении верхних и нижних отделов вызыва­ют прямо противоположные движения (верхний отдел большой грудной мышцы участвует в сгибании плечевой кости, т е в дви­жении кпереди, а нижний — в опускании), передняя часть дельтовидной мышцы при изолированном сокращении двигает руку вперед, задняя — назад, а средняя — латерально. Возможность изо­лированного сокращения отдельных частей одной и той же мыш­цы или изолированного сокращения одной мышцы (например, прямой мышцы живота или двуглавой плеча) без участия сосед­них мышц зависит от тренировки. Обычно сокращение мышц имеет суммарный характер, т.е. одновременно сокращается целая группа мышц.

Строение мышц. Каждая скелетная мышца построена из пучков поперечнополосатых мышечных волокон. Эти пучки свя­зывает и окружает рыхлая соединительная ткань, прослойки кото­рой называются внутренним перимизием. С внешней поверхнос­ти мышца покрыта наружным перимизием.

Мышечные волокна образуют среднюю мясистую часть мыш­цы — ее брюшко, или тело, прикрепляющееся к костям при помо­щи сухожильных концов мышцы. Сухожилия особенно хорошо выражены у длинных мышц.

Сухожилия построены из коллагеновых волокон и отличают­ся большой сопротивляемостью на растяжение. Широкие сухожи­лия мышц называются апоневрозами или сухожильными растя­жениями. Апоневрозами называют также утолщенные фасции, находящиеся под кожей на ладонной поверхности кисти и на по­дошвенной поверхности стопы. Некоторые мышцы (например, пря­мая мышца живота) имеют вставочные сухожильные прослойки, которые подразделяют всю мышцу на отдельные части, обеспечи­вая возможность их изолированного сокращения.

Фасции, которыми покрыты мышцы, представляют собой фиброзные оболочки, одевающие не только отдельные мышцы, но также и группы мышц. Значение фасций в двигательном ап­парате очень велико: покрывая мышцы и прикрепляясь к костям, они составляют своего рода дополнения к костному скелету. Не­которые фасции служат местом начала мышц или их прикрепле­ния. Утолщения, образуемые фасциями между отдельными груп­пами мышц, называются межмышечными перегородками; здесь также берут начало пучки мышечных волокон. Уплотненные уча­стки фасций, расположенные над сухожилиями длинных мышц, выполняют роль связок и называются удерживателями сухожи­лий мышц (например, мышц-сгибателей или мышц-разгибате­лей) Сухожилия мышц, отличающиеся значительной подвиж­ностью (главным образом в области кисти и стопы), заключены в синовиальные влагалища, которые построены из двух листков синовиальной оболочки: внутренностного, прирастающего к су­хожилию мышцы, и пристеночного, срастающегося с окружающими тканями. Обращенные друг к другу листки синовиальной оболочки переходят по длине сухожилия один в другой, образуя брыжейку сухожилия — мезотендиний. Они выделяют жид­кость — синовию, облегчающую скольжение сухожилия мышцы при ее сокращении или расслаблении.

Синовиальные влагалища заключены в фиброзные, а в неко­торых местах (например, в области ладонной поверхности фаланг пальцев кисти) в костно-фиброзные каналы, но иногда выступа­ют за их пределы. Вместе с окружающим их фиброзным слоем синовиальные влагалища образуют влагалища сухожилий.

Скольжение мышц облегчается благодаря синовиальным сум­кам с синовиальным (слизистым) содержимым. Они имеют одну полость (простые) или несколько составных частей (сложные). Синовиальные сумки находятся не только между мышцами, но и (в некоторых местах) между мышцей и костью, а также между кожей и костью.

Фасции, синовиальные сумки, влагалища сухожилий (вклю­чая синовиальный и фиброзный слои), костно-фиброзные кана­лы, а также сесамовидные кости объединяют под общим названи­ем «вспомогательные аппараты мышц».

Мышцы, участвуя в двигательной деятельности, непосред­ственно связаны с системами ее обеспечения (сосудистой, пи­щеварительной, дыхательной и др.) и регулирования (нервной, эндокринной). Сосуды и нервы проникают в мышцу в области так называемых ворот, внутри мышцы распространяются по прослойкам соединительной ткани (перимизию и эндомизию). Через сосуды мышца получает питательные вещества, кисло­род, гормоны и отдает продукты обмена веществ (углекислый газ, воду, соли и т.д.).

Нерв, подходящий к мышце, содержит три вида волокон: дви­гательные, вегетативные и чувствительные. По двигательным во­локнам поступают импульсы из центральной нервной системы, побуждающие мышцу к сокращению. Вегетативные волокна про­водят к мышце импульсы из соответствующих вегетативных цен­тров, влияющих на адаптационно-трофические функции (обмен веществ, состояние стенки сосудов, рост и развитие мышцы). По чувствительным волокнам идут импульсы от мышцы в мозг. Одни из них проводят импульсы после температурных и болевых раз­дражений, другие сигнализируют о состоянии мышцы, натяжении, укорочении, расслаблении и т.п. Эти волокна называются проприоцептивными. Роль их особенно велика у спортсменов, так как они позволяют чувствовать положение звеньев тела, помога­ют ориентироваться в пространстве, обеспечивая так называемые чувство воды, чувство противника, чувство дорожки и т. п.

Состояние мышц. Каждая мышца по морфологической ха­рактеристике может находиться в трех состояниях: исходном, уд­линенном и укороченном. По функциональному признаку выде­ляют напряженное и расслабленное состояния мышцы. Из сочетаний этих состояний возможны несколько вариантов:

г—— I —удлиненное

1 — напряженное; < —II — исходное ———»> 2 —расслабленное ~——III— укороченное ——*

Следует отметить, что сочетания удлинения с расслаблением трудно достигнуть, так как при удлинении мышцы все более ска­зываются ее упругие свойства.

I.1. Мышца удлинена и напряжена. Места начала и прикреп­ления ее удалены друг от друга, мышца растянута, плотна на ощупь.

II. 1. Мышца в исходном состоянии, напряжена. Места нача­ла и прикрепления не изменены, мышца плотна на ощупь.

111. 1. Мышца укорочена и напряжена. Места фиксации ее сближены, брюшко утолщено, мышца плотна на ощупь.

11.2. Мышца в исходном состоянии, расслаблена. Напряже­ние мышцы невелико и обеспечивает лишь поддержание естествен­ного тонуса.

III.2. Мышца укорочена и расслаблена. Места начала и при­крепления сильно сближены; мышца мягка на ощупь и провисает в силу своей собственной тяжести, несмотря на постоянный есте­ственный тонус.

Между названными состояниями имеются переходные, зави­сящие от степени сокращения или расслабления мышцы, а также от величины ее укорочения или удлинения.

Обладая способностью к укорочению и растягиванию, мыш­ца характеризуется особым состоянием — постоянным непроиз­вольным напряжением, так называемым тонусом, в силу которого мышца сопротивляется растягиванию. О степени тонуса обычно судят по консистенции мышцы.

Тонус мышцы регулируется центральной нервной систе­мой и имеет рефлекторный характер, т.е. зависит от импульсов (проприоцептивных), возникающих в самой мышце, особенно при ее растягивании. При перерезке подходящих к мышце не­рвов она оказывается парализованной и ее тонус снижается.

К этому нужно добавить, что и деятельное состояние мыш­цы при сокращении бывает двоякого рода: при изометрическом сокращении мышца сокращена, но движения не происходит, длина ее не изменяется, работа мышцы носит статический ха­рактер; при изотоническом сокращении мышцы происходит дви­жение, длина ее изменяется, работа носит динамический ха­рактер.

Сила мышцы зависит (кроме утомления, состояния нервной системы, условий тренировки и пр.) от площади сечения, перпен­дикулярного к ходу всех мышечных волокон, входящих в состав данной мышцы. У так называемой веретенообразной мышцы на­правление волокон параллельно длине мышцы. Площадь попереч­ного сечения волокон перпендикулярна к длине мышцы. У перис­той мышцы определение площади поперечного сечения несколько труднее. Ввиду того, что ее особенностью является наличие сухо­жилия, идущего посредине (двуперистая) или с краю (одноперистая мышца), площадь поперечного сечения каждого волокна про­ходит наискось по отношению к длине мышцы. Суммируя сечения отдельных волокон, нетрудно убедиться, что общая их площадь значительно превышает площадь поперечного сечения веретено­образной мышцы. Поэтому перистые мышцы обладают значитель­но большей подъемной силой.

Величина укорочения, на которую мышца может сокращать­ся, очень значительна и в отдельных случаях достигает трети и даже половины длины мышечных пучков.

Анатомический поперечник веретенообразной мышцы, соот­ветствующий разрезу, перпендикулярному к ее длине, одинаков с физиологическим поперечником, перпендикулярным к ходу всех ее волокон, в то время как у перистой мышцы физиологический поперечник больше анатомического. При определении физиоло­гического поперечника мышцы ее объем делят на среднюю длину одного волокна. Перистые мышцы имеют значительные прослой­ки плотной соединительной ткани, поэтому они трудно растяжи­мы и могут производить большую, чем веретенообразные мыш­цы, работу статического характера. Прослоек плотной соединительной ткани у веретенообразных мышц почти нет. У них легко чередуются состояния сокращения и растяжения (портняж­ная мышца).

Сила мышцы, имеющей площадь поперечного сечения 1 см², равна 8-10 кг. Если исходить из этой цифры, то сила мышц со­ставляет для сгибателей предплечья приблизительно 160 кг. для сгибателей голени — 480 кг. Эти цифры на первый взгляд могут показаться преувеличенными, так как тяжести, которые может поднять человек, сгибая предплечье или голень, гораздо меньше. Однако не следует забывать, что поднимаемая тяжесть имеет на конечности место приложения, находящиеся обычно на значитель­ном расстоянии от того сустава, в котором происходит движение, в связи, с чем момент этой силы очень велик. В то же время мыш­цы, производящие данное движение, проходят вблизи сустава и во многих случаях прикрепляются в непосредственном соседстве с ним, что уменьшает их момент силы, так как эффект вращатель­ного движения зависит не только от величины этих сил, но и от расстояния, на котором действуют силы.

Места начала и прикрепления мышц. Когда речь идет о «месте начала или опоры» и «месте прикрепления» мышцы, или же о «неподвижной» или «подвижной» точке мышцы, то следует это понимать условно. Например, плечевая мышца, проходящая спереди от локтевого сустава, обычно описывается как сгибатель предплечья. Местом ее начала принято считать плечевую кость, а местом прикрепления — локтевую кость. Однако если предплечье или кисть фиксированы, как, например, при подтягивании на пе­рекладине, то плечевая мышца сгибает плечо. Таким образом, ме­сто начала мышцы и место ее прикрепления, в зависимости от того, какое звено тела в конкретном случае более подвижно, могут взаимно меняться. В большинстве случаев дистальное звено бо­лее подвижно, чем проксимальное. При этом сила, с которой дан­ная мышца притягивает проксимальное звено к дистальному и одновременно дистальное к проксимальному, всегда остается оди­наковой согласно закону Ньютона о равенстве действия и проти­водействия.

Парадоксальное действие мышц. Многосуставные мыш­цы могут вызывать движения в нескольких суставах, около кото­рых они проходят. Двусуставные мышцы, сокращаясь, вызыва­ют в суставах моменты сил противоположной направленности, длина мышц изменяется очень мало. Односуставные мышцы вы­зывают движения только в одном суставе, однако косвенным путем они влияют на движения в суставах, расположенных проксимально и дистально по отношению к данному суставу. На­пример, при сгибании в локтевом суставе обычно одновременно происходит некоторое разгибание в плечевом суставе. Эта кос­венная работа односуставных мышц представляет собой так на­зываемое парадоксальное действие мышц. Разгибанию в плече­вом суставе способствует то, что центр массы всей руки при сгибании в локтевом суставе продолжает оставаться под плече­вым суставом, так как перемещение одной части массы руки впе­ред компенсируется перемещением другой части назад. В силу этого вся рука несколько смещается кзади, чем сохраняется по­ложение ее равновесия. Другая причина, благодаря которой про­исходит разгибание в плечевом суставе, заключается в том, что при сгибании предплечья растягивается трехглавая мышца пле­ча, расположенная на его задней поверхности, и тонус ее повы­шается. Так как эта мышца является двусуставной и длинной своей головкой начинается от лопатки, то одновременно с увели­чением натяжения она производит некоторое разгибание в пле­чевом суставе, около которого проходит. Разгибающее действие ее возрастает по мере сгибания в локтевом суставе.

Цепь звеньев. Обычно происходит одновременно движение нескольких звеньев тела, неразрывно связанных между собой. Если цепь звеньев замкнута, то каждая даже односуставная мышца ока­зывает косвенное действие на звенья человеческого тела, входя­щие в состав этой цепи, вызывает их перемещение в простран­стве. Когда человек двумя ногами стоит на земле, то сокращение, например, подколенной мышцы вызывает движения голени и бед­ра, а окольным путем — движения таза, бедра и голени другой стороны тела. Если же цепь не замкнута, то происходит смещение главным образом дистального звена. Так, когда человек опирает­ся о землю одной ногой, т.е. нет замкнутой системы «нога — таз — нога — земля», то при сокращении на другой ноге подколенной мышцы могут перемещаться только голень и стопа. Сопутствую­щие движения и в этих случаях возможны, но они гораздо менее заметны. Их может и не быть, если проксимальный отдел тела фиксирован (например, если человек, сгибая голень, сидит на ка­кой-либо неподвижной поверхности опоры).

Антагонисты и синергисты. Действительного антагонизма в работе мышц нет, так как мышцы не только содружественного, но и противоположного действия работают согласованно, совместно обеспечивая выполнение того или иного движения. Однако отдель­ные мышцы или группы мышц, участвующие в прямо противопо­ложных движениях, принято условно называть антагонистами. Например, группа мышц, которая сгибает стопу, является антагонистом по отношению к той группе, которая ее разгибает, т.е. мышцы расположенные на задней и на передней поверхностях голени— антагонисты Мышцы, которые выполняют общую работу, уча­ствуя в одном и том же движении, т.е. мышцы, расположенные по одну сторону данной оси сустава, являются синергистами. Односуставные мышцы одноосных суставов выполняют в отношении этих суставов всегда только одну функцию. Например, плечевая мышца является постоянным сгибателем предплечья в локтевом суставе и постоянным антагонистом для локтевой мышцы. В отношении мно­гоосных суставов, особенно шаровидных, функция одних и тех же мышц (как много-, так и односуставных) может быть различной, в зависимости от исходного положения соединяющихся костей. Так, мышцы, приводящие бедро, оказываются его сгибателями, если оно было разогнуто. Они же могут работать как пронаторы бедра, если это было чрезмерно повернуто кнаружи, и наоборот, могут помо­гать супинации, если бедро было сильно повернуто внутрь.

Мышцы, являющиеся для одного движения синергистами, для другого могут становиться антагонистами. Например, при сгиба­нии кисти ее локтевой и лучевой сгибатели работают как синергисты. При движениях же кисти вокруг переднезадней оси лучезапястного сустава эти мышцы работают уже как антагонисты: локтевой сгибатель участвует в приведении кисти, а лучевой сги­батель — в ее отведении.

Гораздо сложнее работа мышц, расположенных на значитель­ном расстоянии друг от друга. Они образуют содружественно работающие комплексы, обусловливающие возможность выпол­нения данного движения. Например, наружная косая мышца жи­вота одной стороны тела и внутренняя косая другой, работая со­дружественно, принимают участие во вращении туловища вокруг его вертикальной оси. Не менее сложные комплексы образуют та­кие мышцы, как трапециевидная и передняя зубчатая, участвуя во вращении лопатки нижним углом кнаружи, или малая грудная и нижний отдел большой ромбовидной мышцы, вызывая противоположные движения. В каждом движении, как правило, участвует не одна мышца и даже не одна группа мышц, а несколько содру­жественно действующих мышечных групп. Среди них всегда мож­но выделить мышцы, которые производят данное движение не­посредственно, и мышцы, способствующие укреплению тех отделов тела, на которые опирается действующее звено.

В то время как синергические группы мышц обусловлива­ет возможность выполнения данного движения, другие мышцы благодаря своему напряжению это движение тормозят Разучи­вание движений, особенно имеющих характер рывка или толч­ка, и тренировка идут по линии выработки более изолированно­го сокращения тех мышц и мышечных групп, которые для данного движения необходимы. Для выполнения же плавных движений необходима работа антагонистов, так как без их регулирующего влияния сокращение одних только синергистов может вызвать порывистые, толчкообразные движения. Начальный период ра­зучивания движений обычно связан с сокращением (в большей или меньшей степени) всех мышц данной области, как тех. кото­рые для этого движения необходимы, так и тех, которые его за­тормаживают. Этот период характеризуется тем, что в коре боль­шого мозга происходят процесс возбуждения в корковом отделе двигательного анализатора и иррадиация этого возбуждения. При таком неразученном движении действующая группа мышц дол­жна преодолевать внутреннее сопротивление со стороны других мышц.

Характеристика работы мышц. Мышцы могут выполнять преодолевающую, уступающую и удерживающую работу. При пре­одолевающей работе мышца преодолевает тяжесть данного звена тела или какое-либо сопротивление, когда момент силы мышцы или группы мышц больше момента силы тяжести. При уступающей работе мышца, оставаясь напряженной, постепенно расслабляется, уступая действию силы тяжести или действию сопротивления; мо­мент силы мышцы при этом меньше момента силы тяжести или сопротивления. При удерживающей работе мышцы происходит урав­новешивание действия сопротивления, моменты сил равны, в ре­зультате чего движение отсутствует. Так, дельтовидная мышца при отведении руки в сторону, удерживании ее в горизонтальном поло­жении и во время медленного приведения ее к туловищу напряже­на, но работа ее не одинакова: в первом случае она преодолеваю­щая, во втором — удерживающая, а в третьем — уступающая Уступающая работа мышц очень важна для спортсменов, так как позволяет увеличить и силу, и скорость движения. Происходящее при уступающей работе растягивание мышц приводит к накопле­нию в них энергии упругой деформации, которая в последующем используется организмом для осуществления «возвратного» движе­ния, причем в большей мере, если напряжение мышц следует тот­час за предварительным растягиванием мышц, без паузы. Установ­лено, что при подпрыгивании на носках с прямыми ногами в икроножной мышце и в пяточном сухожилии накапливается 45 Дж энергии. при беге со скоростью 3.9 м/с в мышцах нижней конечно­сти — 46-50 Дж, при приседании с грузом в тех же мышцах — 730 Дж, без груза — 394 Дж. Свойство мышц накапливать энергию упругой деформации зависит от соотношения быстрых и медлен­ных волокон в них; чем выше процент медленных волокон, тем лучше используется энергия упругой деформации. Подготовительные фазы движений, стартовые положения (приседание перед прыжком, замах перед броском снаряда и др.) способствуют растягиванию мышц, выполняющих основное движение. Уступающую работу иначе называют релаксацией.

Различают также баллистическую работу мышц — резкое, быстрое, преодолевающее сокращение после предварительного растягивания мышц (например, на верхней конечности при мета­нии). При этом мышца дает толчок звену и расслабляется, последующее движение данного звена продолжается по инерции.

Направление тяги. Упрощенно направлением тяги мышцы считается прямая линия, соединяющая центры мест ее начала и прикрепления. Для уточнения хода этой линии необходимо про­извести поперечные сечения мышцы на разных уровнях. Линия, соединяющая центры сечений, будет равнодействующей мышеч­ных сил всех волокон (центроидой мышц); обычно она несколько изогнута.

Сложение сил, направленных в одну сторону. Для опреде­ления величины и места приложения равнодействующей группы мышц-синергистов, векторы которых параллельны, следует пос­ледовательно сложить силы всех мышц данной группы. Если она состоит в простейшем случае из двух мышц, то равнодействую­щая будет равна сумме сил этих двух мышц, а точка ее приложе­ния будет находиться на прямой, перпендикулярной к направле­нию равнодействующих этих двух мышц, на расстоянии, обратно пропорциональном силе каждой из этих мышц. Если группа мышц-синергистов состоит не из двух, а из большего числа мышц, то равнодействующая их также равна сумме сил всех мышц. Местом приложения этой равнодействующей является точка, расположен­ная между местами прикрепления данных мышц.

При сложении сил, оказывающих влияние на движение оп­ределенного звена тела, слагаемым может быть не только сила мышц, но и сила тяжести данного звена.

Вычитание сил. Если к кости прикрепляются мышцы, кото­рые тянут ее в противоположные стороны, то движение в этом слу­чае происходит под действием разности сил. Равнодействующая при вычитании сил равняется разности между ними и направлена в сто­рону большей силы. Когда силы мышц, двигающих данную кость в разных направлениях, равны, они уравновешивают друг друга и кость остается неподвижной. Лишь немногие мышцы тянут кости, к которым они прикрепляются, в диаметрально противоположных направлениях. Большинство мышц, прикрепляющихся к одной ко­сти с разных ее сторон, образуют тяги, направленные под некото­рым углом одна к другой. Однако эти тяги можно разложить на составляющие таким образом, что они могут оказаться идущими в противоположных направлениях и участвовать в противоположных движениях.

Силы, действующие под углом. В тех случаях, когда мыш­цы тянут кость в двух разных, но не диаметрально противополож­ных направлениях, равнодействующая сил выражается диагона­лью параллелограмма, построенного на векторах этих сил. Например, направление тяги каждой из наиболее крупных мышц, приводящих плечо, — большой грудной мышцы и широчайшей мышцы спины — не совпадает с направлением движения при приведении плеча. Мало того, даже не существует такой мышцы, направление силы, тяги которой совпадало бы с направлением дви­жения при приведении плеча. Названные две мышцы своей рав­нодействующей заменяют силу отсутствующей мышцы, необхо­димой для выполнения данного движения.

Правило параллелограмма сил относится не только к двум, но и к нескольким мышцам, тянущим данную кость в различных направлениях. В таких случаях для определения общей равнодей­ствующей необходимо построить параллелограмм равнодейству­ющих каждых двух мышц, а затем параллелограммы между диа­гоналями первых параллелограммов, пока, наконец, не будет найдена общая равнодействующая всей данной группы мышц.

Пара сил. Как известно, каждое вращение есть результат дей­ствия пары сил, поэтому и вращение во всех суставах можно рас­сматривать как результат действия пары сил. В большинстве случа­ев одной силой в этой паре является мышечная тяга, а другой — то сопротивление, которое оказывает данной кости соседняя, сочленя­ющаяся с ней кость. Сила сопротивления направлена параллельно и противоположно силе мышечной тяги. Кратчайшая прямая меж­ду направлениями этих двух сил составляет плечо пары сил, и про­изведение этого плеча на величину данной силы, в частности, силы мышечной тяги. — момент вращения пары сил. Если предположить, что данный сустав разрушен, т.е. одна из сил в этой паре (именно — сила сопротивления со стороны соседней кости) выключена, то произошло бы не вращение данного звена, а смещение его по направлению равнодействующей названной группы мышц.

При вращательных движениях лопатки, головы, нижней че­люсти, позвоночного столба обе силы в паре сил представлены в значительной мере мышечной тягой.

Степень участия мышцы в том или ином движении, как и степень ее тормозящего действия на движение в суставе, зависят не только от величины ее силы, но также от плеча силы — величи­ны перпендикуляра, опущенного из оси вращения на направление силы, а в конечном итоге от вращающего момента силы мышцы, который представляет собой произведение величины ее силы на плечо этой силы.

Из этого следует, что небольшая мышца с малой подъемной силой, но с большим плечом силы может иметь большое значение для того или иного движения.

Увеличению плеча силы мышц и, следовательно, их момента вращения способствуют бугорки, бугристости, гребни, шерохова­тости, к которым прикрепляются мышцы, а также сесамовидные кости. Они находятся в толще сухожилий некоторых мышц в об­ласти прохождения их около сустава, несколько проксимальнее его щели, и увеличивают плечо силы тяги мышцы. Наиболее крупной сесамовидной костью является надколенник, который увеличива­ет плечо силы четырехглавой мышцы бедра.

Во многих местах мышцы, направляясь к точке прикрепле­ния, перекидываются через костные выступы, увеличивающие плечо силы этих мышц (например, медиальная и латеральная ло­дыжки). Увеличению плеча силы мышц служат также блоки и петли (например, фиброзная петля, прикрепляющая сухожилие двубрюш­ной мышцы к подъязычной кости). Соответственно увеличивает­ся и момент вращения этих мышц.

Законы рычага и работа мышц. Принято различать рыча­ги двух родов — первого и второго. В том случае, если две силы расположены с двух сторон от точки опоры твердого тела, около которой возможно вращение, и действуют в одном направлении, тело является рычагом первого рода. Когда силы приложены толь­ко с одной стороны по отношению к точке опоры тела и направле­ны в разные стороны, тело образует рычаг второго рода. Мышеч­ные силы могут быть приложены не перпендикулярно к рычагу, а под некоторым углом к нему. Если данная сила приложена к рыча­гу под острым или тупым углом, действие этой силы на рычаг можно определить путем разложения ее на составляющие, из ко­торых одна будет направлена по длине рычага, а другая — пер­пендикулярно к ней. Первая сила для объяснения данного движе­ния не принимается в расчет, так как ее действие вызывает только сжатие рычага, большее или меньшее придавливание друг к другу суставных поверхностей или же, если рычаг не был достаточно закреплен, смещение его по длине. Вторая сила является полезной составляющей, она и производит движение.

Рычаг первого рода. В отношении двигательного аппарата человека рычаг первого рода называется еще «рычагом равнове­сия». Таким равновесием отличается положение всех вышележа­щих звеньев тела по отношению к нижележащим (например, го­ловы по отношению к позвоночному столбу, таза по отношению к бедру). В первом примере основными силами, которые способству­ют наклону головы вперед, являются сила тяжести и сила мышеч­ной, а также связочной тяги. При прямом держании головы верти­каль ее центра тяжести, располагающегося несколько сзади турецкого седла, проходит спереди от поперечной оси атлантоза-тылочного сочленения. Равнодействующая силы мышечной и свя­зочной тяги, приложенная к затылочной кости, проходит сзади этой оси. Условием равновесия является равенство вращающих момен­тов этих двух сил. Так как сила тяжести имеет всегда вертикаль­ное направление, то ее плечо расположено горизонтально. Сила мышечной, а также связочной тяги идет несколько наискось. Сле­довательно, ее плечо располагается не горизонтально, а несколько наклонно.

В тех случаях, когда равновесие нарушается и вращающий момент одной силы становится больше или меньше вращающего момента другой силы, происходит сгибание или разгибание голо­вы. Например, когда при прямом держании головы мышцы выйной области расслабляются, голова наклоняется кпереди, поскольку вращающий момент силы мышц становится меньше момента силы тяжести. Наоборот, если сила тяги мышц затылка увеличи­вается и их вращающий момент становится больше момента силы тяжести головы, то она наклоняется назад.

Наклон головы происходит не только благодаря влиянию силы ее тяжести, но также при некотором, хотя бы незначительном, уча­стии мышц, расположенных спереди шейного отдела позвоночно­го столба. К этим мышцам принадлежат не только все мышцы, прикрепляющиеся к подъязычной кости и идущие к ней снизу и сверху, но и. главным образом, мышцы, лежащие непосредственно на передней поверхности позвоночного столба (длинная мышца головы и длинная мышца шеи). Поэтому было бы правильнее говорить не о вращающем моменте силы тяжести, а о моменте сил, способствующих наклону головы кпереди,

Рычаг второго рода. Различают две разновидности этого рычага. Первую обычно называют «рычагом силы». Он характеризуется тем, что плечо силы мышечной тяги больше плеча силы тяжести. Примером такого рычага может служить стопа во время подъема на полупальцы. Местом опоры в данном слу­чае являются главным образом головки плюсневых костей, че­рез которые проходит ось вращения всей стопы. Сила мышеч­ной тяги, если обозначить ее направление в виде прямой, идущей от пяточной кости в направлении тяги трехглавой мышцы го­лени (как наиболее энергичного сгибателя стопы), имеет боль­шее плечо, чем сила тяжести. Последняя передается через кос­ти голени на стопу и давит непосредственно на таранную кость, способствуя опусканию стопы. Движения рычага этого вида довольно ограничены, здесь имеется выигрыш в силе за счет проигрыша в амплитуде и в скорости движения. Вторую разно­видность рычага второго рода принято называть «рычагом ско­рости». Он характеризуется тем, что сила мышечной тяги при­ложена вблизи оси вращения и имеет значительно меньшее плечо, чем противодействующая ей сила тяжести или сила ка­кого-либо иного сопротивления. Например, во время сгибания предплечья сокращаются мышцы, равнодействующая которых проходит спереди поперечной оси локтевого сустава. Плечо этой равнодействующей равняется приблизительно 2 см, а плечо силы тяжести, если человек удерживает кистью при согнутом предплечье груз в 16 кг, приблизительно 20 см, т.е. плечо силы сопротивления примерно в 10 раз больше, чем плечо мышеч­ной силы. Условием равновесия является равенство вращаю­щих моментов этих двух сил. Отсюда понятно, почему при подъемной силе мышц-сгибателей предплечья, равной прибли­зительно 160 кг, нетренированный человек может удержать при согнутом предплечье только около 16 кг. В самом деле, 160x2 = = 16x20. т.е. каждый момент вращения равняется 320.

При таком рычаге второго рода имеется проигрыш в подъемной силе, но значительный выигрыш в амплитуде и ско­рости движения. Действительно, при сгибании в локтевом сус­таве можно кистью, а тем более концами пальцев производить движения со значительно большей амплитудой и скоростью, чем движения пяткой стопы при подъеме на носки. Но, поднимаясь на носки, человек приподнимает тяжесть всего тела, которая к тому же может быть увеличена каким-либо дополнительным грузом, а кистью — тяжесть значительно меньшую.

Степень развития мускулатуры у разных людей крайне раз­лична. Она зависит от возраста, пола, профессии и других факто­ров. Нередко встречаются также индивидуальные особенности развития мышечной системы. Помимо этих особенностей, обыч­но называемых вариантами мышц, бывают аномалии развития мышечной системы. Например, некоторые мышцы могут отсут­ствовать (даже такая крупная мышца, как большая грудная) или же, наоборот, могут быть дополнительные мышцы (например, грудинная): иногда мышцы имеют дополнительные пучки, головки (например, не две, а три, четыре или даже пять головок у двугла­вой мышцы плеча), сухожилия и т.д.

Общая масса мышц у человека составляет около 35-40 % веса тела. У женщин этот процент несколько ниже, чем у мужчин. У детей, особенно у новорожденных, мышцы, составляют относи­тельно меньшую массу — 20-22 %. С возрастом этот процент по­вышается, а к старости опять уменьшается — до 25-30 %. У спорт­сменов с хорошо развитой мускулатурой общий вес мышечной массы может достигать даже 50 % веса тела.

МЫШЦЫ ГОЛОВЫ И ШЕИ

Мышцы головы делятся на две группы, мимические и жева­тельные. Следует подчеркнуть, что в ряде случаев они функциони­руют совместно (членораздельная речь, жевание, глотание, зевота).