Ruchy ciała są zorganizowane w ten sposób, że maksymalnie wykorzystują fizjologiczne właściwości mięśni. Na przykład przyczepy wielu mięśni ciała są tak rozmieszczone, że przed ich skurczem długość mięśnia odpowiada długości spoczynkowej lub jest do niej zbliżona.
Ruchy ciała nie polegają przeważnie na izolowanej czynności poszczególnych mięśni, w pracy mięśni zwykle biorą udział całe grupy lub łańcuchy mięśni. Spośród nich mięśnie wykonujące określony ruch np. zgięcie stawu, stanowią mięśnie współdziałające, czyli synergiczne. Mięśnie zaś wykonujące ruch przeciwny np. prostowanie stawu, stanowią grupę mięśni przeciwnych (antagonistycznych).
W każdym ruchu czynne są obie grupy mięśni równocześnie, ale jedna z nich pracuje znacznie silniej niż druga. Przy ruchu zgięcia kurczą się zginacze, prostowniki jednak nie ustosunkowują się biernie, są one tylko słabiej pobudzane od zginaczy, powoli i stopniowo poddają się w tej walce unerwienia obu stron i rozciągają się. Opór przeciw rozciąganiu jest regulowany przez układ nerwowy i zjawisko jest to bardzo ważne dla płynności ruchu. Prostowniki działają jak hamulec, który zostaje włączony w razie potrzeby i zapobiega gwałtownym i nie wyregulowanym ruchom zginania.
W mięśniach przechodzących ponad kilkoma stawami ruchy w jednym stawie mogą być kompensowane przez drugi staw w ten sposób, że w czasie skurczu zachodzi stosunkowo małe skrócenie mięśnia. Powstający wówczas prawie izometryczny (napięcie całkowite) skurcz pozwala na rozwinięcie maksymalnego napięcia w czasie skurczu. Mięśnie tylne uda rozciągają się od miednicy do kości piszczelowych i strzałkowych, przechodząc nad stawem biodrowym i kolanowym. Skurcz tych mięśni powoduje zgięcie kończyny dolnej w obrębie uda. Jeśli w tym samym czasie mięsień uda zgina się w obrębie miednicy, to wydłużenie mięśnia spowodowane zgięciem biodrowym będzie rekompensowało skrócenie wywołane zgięciem w stawie kolanowym. W czasie chodzenia lub podczas innych czynności ciało porusza się właśnie w ten sposób, wykorzystując powyższe właściwości.
Podczas ruchów i utrzymywania równowagi ruchy ciała są scalane tak, aby umożliwić maksymalny ruch przy minimalnym wysiłku. Podczas chodzenia każda kończyna przesuwa się rytmicznie – w fazie podtrzymywania pozycji ciała, kiedy stopa dotyka ziemi i w fazie odrywania się od ziemi. Fazy podtrzymywania pozycji ciała w obu kończynach nakładają się tak, że są obecne dwa okresy podtrzymywania w każdym cyklu. Na początku każdego kroku występuje krótki okres wyzwolenia aktywności w mięśniach zginaczach nogi i wtedy noga przesuwa się do przodu przy niewiele aktywniejszym skurczu. Wobec tego mięśnie są aktywne tylko w czasie części każdego kroku, w związku z tym chodzenie nawet przez długi okres powoduje stosunkowo małe zmęczenie.
U młodych ludzi podczas spokojnego chodzenia ruch z prędkością 80 m/min wytwarza siłę równą 150-175 Wat na jeden krok. Gdy grupę młodych ludzi poproszono o chodzenie w najbardziej wygodnym rytmie przy dowolnie wybranej prędkości, ale bliskiej 80 m/min, wykazano, że oni sami dobrali taką prędkość, przy której nakład energii był minimalny. Chodzenie z większą lub mniejszą prędkością wymaga więcej energii.
Siła skurczu mięśni szkieletowych
Mięsień szkieletowy człowieka może wywierać napięcie 3-4 kg w stosunku do 1 cm2 przekroju poprzecznego mięśnia. Wartość ta jest zbliżona do wartości otrzymanych u różnych zwierząt doświadczalnych i wydaje się, że jest taka sama u wszystkich ssaków. Ponieważ liczne mięśnie mają znaczną powierzchnię przekroju, wobec tego powstające napięcie jest dość duże. Na przykład mięsień brzuchaty łydki nie tylko podtrzymuje ciężar całego ciała podczas wspinania się pod górę, ale np. podczas odbijania się stopą o ziemię, w czasie biegów lub skoków siła wywierana przez ten mięsień jest kilkakrotnie większa. Mięsień pośladkowy większy wywiera siłę 1200 kg. Napięcie całkowite, które może być rozwijane przez wszystkie mięśnie człowieka, wynosi około 22 000 kg. Co ciekawe wielkość siły mięśnia jest zależna od jego grubości, nie zaś od długości. Mięśnie o włóknach grubych są przypuszczalnie silniejsze od mięśni o włóknach cieńszych. Dlatego też mięśnie kończyny górnej są słabsze od mięśni kończyny dolnej, choć pierwsze pracują z większą precyzją.
Praca i użytkowanie energii mięśnia
Największą zdolność do pracy osiąga mięsień, gdy może się skurczyć od stanu największego rozciągnięcia do największego skurczu, ponieważ siła skurczu wzrasta przez rozciąganie. W codziennym życiu nieświadomie korzystamy z tego, aby osiągnąć możliwie najsilniejsze zgięcie kończyn, odprowadzamy je najpierw w położenie krańcowego wyprostuj, np. przy rzucaniu kamieniem czy kopaniu piłki. Tylko część energii mięśnia przemienia się w pracę mechaniczną, część druga (większa) wyzwala się w postaci ciepła. Ta wewnętrzna praca mięśnia stanowi najważniejsze źródło ciepła w ustroju.
Działanie mięśnia na staw i ścięgno
Powyższe rozpatrywanie mechanicznej pracy mięśnia nie daje nam jednak odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób i z jaką siłą mięsień działa na staw. Siła mięśnia działająca na staw (linia działania siły mięśnia) nie zostaje zużyta w całości na wykonanie ruchu, lecz tylko częściowo, pozostała zaś siła mięśnia wzajemnie przyciska oba końce stawowe kości. Część pierwsza siły mięśnia stanowi jej składową ruchową lub obrotową, część druga – składową stawową. Podobna sytuacja występuje w przypadku działania siły mięśnia na ścięgno. Jeżeli włókna mięśniowe przebiegają równolegle lub prawie równolegle do ścięgna, wtedy cała siła mięśnia działa w kierunku ścięgna, jak np. w mięśniu dwugłowym ramienia czy ramiennym.
Koordynacja ruchów
Koordynacją nazywamy dokładne wykonanie celowego zespołu ruchów wywołanych przez kombinację unerwienia. Każda koordynacja jest związana z układem nerwowym, przy czym naszej woli nie podlega skurcz poszczególnych mięśni, lecz tylko ruch przez nie wywołany. Człowiek musi się nauczyć prawie wszystkich ruchów skoordynowanych. Tylko ruchy oddychania i ssania są wrodzone. Wszystkie inne koordynacje muszą być stopniowo nauczone na podstawie własnego doświadczenia. Im częściej doświadczenie będzie wykonywane, tym bieglej odbywa się kombinacja unerwienia, tym bardziej harmonijnie i dokładnie ruch przebiega – przekładając to na język bliższy kulturyście: „trening czyni mistrza”.
Mikołaj Zarzyński (zazik))
|