العضلات —‏ من روائع التصميم

الحركة عماد الحياة.‏ فصدركم مثلا يعلو وينخفض مع كل نفَس،‏ وقلبكم ينبض بانتظام.‏ وهذا ما يُبقيكم احياء.‏ فماذا يسبِّب هذه الحركات؟‏ انها العضلات!‏

العضلات انسجة متينة ومرنة تمكّن اعضاء جسمكم من العمل والتعبير عن افكاركم ومشاعركم بالحركات.‏ وسواء تمثَّلت هذه الحركات بالابتسام،‏ الضحك،‏ البكاء،‏ التحدث،‏ السير،‏ الركض،‏ العمل،‏ اللعب،‏ القراءة،‏ او الاكل،‏ فإن للعضلات دورا فيها.‏ ولا يمكن تخيُّل ايّ شيء تفعلونه دون ان يكون لأية عضلة دور فيه.‏

يوجد نحو ٦٥٠ عضلة في جسمكم.‏ وأصغرها متصل بأصغر العظام في الجسم:‏ العظام الموجودة في الاذن.‏ وأكبرها هي العضلات الألَوية في الردفَين التي تحرّك الساقَين.‏ لقد صُمِّمت العضلات لتعمل،‏ وهي تؤلف نحو نصف وزن جسم الرجل ونحو ثلث وزن جسم المرأة.‏ وقد دُعيت «المحرِّكات البيولوجية» اذ انها ‹تحوِّل كل يوم الطاقة الى حركة اكثر من كل المحرِّكات البشرية الصنع مجتمعة،‏ بما فيها السيارات›،‏ كما ذكر الپروفسور في الهندسة الحيوية جيرالد ه‍.‏ پولاك.‏

حتى عندما تكونون بلا حراك،‏ تبقى عضلاتكم في حالة تأهب بانتظار الاوامر بالعمل.‏ ففي ايّ وقت تظلّ هنالك بعض الألياف المتقلصة في كل عضلة.‏ ولولا هذا التقلص البسيط،‏ لارتخى فكّكم ولَما ثبتت اعضاء جسمكم الداخلية في مكانها جيدا.‏ حتى عندما تكونون واقفين او جالسين،‏ تقوم عضلاتكم بتعديلات بسيطة لتساعدكم على المحافظة على وَضعتكم او لتحُول دون وقوعكم عن الكرسي.‏

انواع العضلات

هنالك ثلاثة انواع من العضلات في جسمكم.‏ وكل نوع يقوم بعمل مختلف.‏ الاول هو عضلة القلب،‏ وهي العضلة التي تحرِّكه.‏ ترتاح عضلة القلب نصف عمرها،‏ لأنها يجب ان ترتخي بعد كل تقلص حتى يحين وقت التقلص التالي.‏

النوع الثاني من العضلات هو العضلة الملساء.‏ تلتف العضلات الملساء حول معظم اعضائكم الداخلية،‏ بما فيها الاوعية الدموية.‏ وكعضلة القلب التي تعمل بطريقة لاإرادية،‏ لا يستطيع المرء ان يتحكم في العضلات الملساء.‏ وهي تنجز مهمات ضرورية مثل تحريك السوائل عبر كليتيكم ومثانتكم،‏ دفع الطعام عبر سبيلكم الهضمي،‏ ضبط جريان الدم في اوعيتكم الدموية،‏ تعديل شكل العدسة في عينيكم،‏ وتوسيع فتحة الضوء في بؤبؤهما.‏

يتألف معظم عضلاتكم الـ‍ ٦٥٠ من عضلات هيكلية.‏ وهي ارادية تنفِّذ اوامركم بالحركة.‏ وأنتم تتعلمون التحكم في هذه العضلات من الولادة.‏ فالطفل مثلا يتعلم تحريك ذراعيه وساقيه لكي يتمكن من السير والمحافظة على التوازن.‏ وبما ان العضلات لا تؤدي عملها إلا بواسطة التقلص،‏ تعمل العضلات الهيكلية اثنتين اثنتين.‏ وهكذا عندما تتقلص عضلة،‏ ترتخي الاخرى.‏ ولولا هذا العمل الجماعي،‏ لاضطررتم في كل مرة تحكّون رأسكم ان تدعوا الجاذبية تُنزل ذراعكم.‏ لكنَّ عضلتكم الثلاثية الرؤوس triceps،‏ المعاوِنة للعضلة ذات الرأسين biceps،‏ تتقلص لتمكّنكم من اعادة ذراعكم بسرعة الى وضعتها السابقة.‏

تختلف العضلات في الحجم والشكل.‏ فبعضها طويل ورفيع،‏ كالعضلات المأبضية hamstring في الساقَين.‏ والاخرى كبيرة وثخينة،‏ كالعضلات الألَوية في الردفَين.‏ وجميعها مصمَّمة لكي تتحرَّكوا.‏ ولولا العضلات التي تملأ الفراغات بين الاضلع،‏ لَبقي القفص الصدري جامدا لا يتحرك.‏ ولكن بفضلها يتحرك جدار الصدر كآ‌لة الاكورديون،‏ وهذا ما يساعدكم على التنفس.‏ أما عضلات البطن فهي تشبه جدا الصفائح التي تشكّل الخشب الرقائقي المعاكس،‏ لأنها منظمة على شكل طبقات بزوايا مختلفة،‏ وهكذا لا تتدلى اعضاء بطنكم خارجا.‏

التعاون بين العضلات والاوتار

ان العضلات التي تشدّ عظامكم متَّصلة بها بواسطة انسجة متينة بيضاء تدعى الاوتار.‏ وتمتد الاوتار عميقا في داخل العضلات،‏ وهي موصولة بها من خلال نسيج ضامّ يحيط بألياف العضلة.‏ ويتيح النسيج الضامّ للقوى التي تتولّد داخل عضلاتكم ان تشدّ الوتر وتحرِّك عظامكم.‏ ووتر العرقوب (‏وتر أخيل)‏،‏ الذي هو اقوى وتر،‏ متَّصل بإحدى اقوى العضلات في الجسم:‏ عضلة ربلة (‏بطن)‏ الساق.‏ وعضلات الربلة تعمل كمخمِّدات الصدمات في الجسم.‏ فعندما تمشون او تركضون او تقفزون،‏ تتحمل هذه العضلات ضغوطا تزيد على الطن.‏

ان تنوع المهام التي تقوم بها يدكم هو مثال آخر للتعاون بين العضلات والاوتار.‏ فهنالك في ساعدكم عشرون زوجا من العضلات الموصولة بيدكم الكثيرة المفاصل،‏ وكذلك بعظام الاصابع،‏ بواسطة اوتار طويلة تمرّ تحت طوق معصميّ ليفيّ.‏ وبفضل هذه العضلات،‏ مع ٢٠ عضلة غيرها تبطّن راحة يدكم وأصابعكم،‏ تمتلك يدكم المهارة المدهشة اللازمة لتجميع الاجزاء الداخلية الدقيقة لساعة صغيرة او للإمساك بمقبض فأس لقطع الخشب.‏

اكثر من ٣٠ عضلة وجهية

لا شيء في الجسم يعبِّر عن شخصيتكم اكثر من وجهكم.‏ ولكي يتمكن الوجه من اظهار التنوُّع الكبير للتعابير الوجهية،‏ وضع الخالق فيه عددا كبيرا من العضلات —‏ ما مجموعه اكثر من ٣٠ عضلة.‏ تخيَّلوا هذا:‏ يلزمكم ١٤ عضلة لمجرد الابتسام!‏

بعض العضلات الوجهية قوية،‏ كالعضلات المتصلة بفكّكم القادرة على الإطباق بقوة ٧٥ كيلوڠراما (‏٢٠٠ پاوند)‏ لمضغ طعامكم.‏ وهنالك عضلات دقيقة لكنها متينة،‏ كالعضلات التي تتحكم في جفونكم عندما تطرف عيناكم،‏ فترطِّبهما بسائل يزيل الغبار والجراثيم اكثر من ٠٠٠‏,٢٠ مرة في اليوم.‏

تصميم مدهش

كل عضلة مصمَّمة لتتقلص بسلاسة.‏ ويجب ان تكون تقلصات العضلات الهيكلية موزونة لكي لا يُستخدم المقدار نفسه من القوة اللازمة لالتقاط ريشة لرفع شيء وزنه ١٠ كيلوڠرامات (‏٢٠ پاوندا)‏.‏ وكيف يحدث ذلك؟‏ لنرَ.‏

تتألف كل العضلات من خلايا.‏ ولأن الخلايا العضلية طويلة الشكل،‏ يشار اليها بكلمة ألياف.‏ وبعض الألياف فاتحة اللون،‏ والاخرى غامقة.‏ والألياف الفاتحة سريعة النفض،‏ او سريعة التقلص.‏ وهي تُستخدم حين تحتاجون الى شحنات كبيرة وقصيرة من الطاقة،‏ كما عندما ترفعون حملا ثقيلا او تركضون في سباق المئة متر.‏ وتتميَّز الألياف العضلية السريعة النفض بقوتها،‏ ومصدر طاقتها الذي يغذِّيها هو نوع من السكر يدعى الڠليكوجن.‏ لكنها تتعب بسرعة،‏ حتى انها قد تصاب بالتشنُّج او الالم بسبب تراكم حمض اللاكتيك.‏

أما الألياف العضلية الغامقة فهي بطيئة النفض،‏ او بطيئة التقلص،‏ وتعمل بالاستقلاب الاكسجيني.‏ وهذه الألياف،‏ بالمقارنة مع الألياف السريعة التقلص،‏ تنال كمية اكبر من الدم ولها مقدار اكبر من الطاقة التي مصدرها الاكسجين،‏ لذلك تُعتبر «حبال الاحتمال».‏

وهنالك نوع من الألياف لونه اغمق قليلا من الألياف الفاتحة السريعة التقلص.‏ وهو مشابه لها،‏ إلا انه يقاوم التعب.‏ وبما ان هذا النوع يستخدم السكر والاكسجين على السواء كوقود،‏ فمن المحتمل ان يكون هو المستعمَل عند القيام بعمل طويل ومجهد.‏

وتوجد هذه الانواع من الالياف مجتمعة في كل شخص،‏ وضمن عضلات مختلفة.‏ مثلا،‏ يمكن ان تصل نسبة الألياف البطيئة النفض في ساقَي عدّائي المسافات الطويلة الى ٨٠ في المئة،‏ أما عدّاؤو سباقات السرعة فتصل نسبة الألياف السريعة النفض عندهم الى اكثر من ٧٥ في المئة.‏

دور الأعصاب في تحريكها

كل الألياف العضلية تحرِّكها الأعصاب.‏ فعندما ترسل الاعصاب دفعات impulses الى عضلاتكم،‏ تتجاوب العضلات بالنفض،‏ او التقلص.‏ ولكن لا تتقلص معا كل الألياف العضلية لعضلة ما.‏ فالألياف العضلية مقسَّمة الى وحدات محرِّكة motor units.‏ وفي الوحدة المحرِّكة،‏ يتصل عصب واحد بألياف عديدة ويتحكم فيها.‏

بعض الوحدات المحرِّكة،‏ كالوحدات الموجودة في عضلات ساقَيكم،‏ مؤلفة من اكثر من ٠٠٠‏,٢ ليف متصل بعصب واحد.‏ لكنَّ كل وحدة محرِّكة في عينكم تتحكم في ثلاثة ألياف فقط.‏ فكلما كان عدد الألياف في الوحدة اصغر وعدد الوحدات في العضلة اكبر،‏ صارت الحركات دقيقة ومنتظمة اكثر،‏ كما هي الحال عند إدخال خيط في ثقب إبرة او عزف الپيانو.‏

عندما تلتقطون ريشة،‏ لا يتقلص إلا بعض الوحدات المحرِّكة.‏ أما عندما ترفعون حملا ثقيلا،‏ فتبعث اعضاء حسيّة خاصة في أليافكم العضلية رسالة بسرعة البرق الى الدماغ تطلب فيها دعم وحدات محرِّكة اخرى،‏ وهكذا تزداد القوة التي تستخدمونها لرفع الثقل.‏ وعندما تمشون ببطء،‏ لا يشتغل إلا بعض الوحدات المحرِّكة؛‏ أما عند الركض،‏ فتُنَبَّه وحدات اخرى كثيرة وبوتيرة اكبر.‏

تختلف عضلة القلب عن العضلة الهيكلية في ان تقلصها،‏ حين يحدث،‏ يكون كاملا.‏ فعندما تُنبَّه خلية واحدة في عضلة القلب،‏ تنتقل الرسالة الى كل الخلايا فتتنبَّه هي ايضا على الفور،‏ وهكذا تتقلص كل العضلة ثم ترتخي.‏ ويحدث ذلك نحو ٧٢ مرة في الدقيقة.‏

ان عمل العضلات الملساء مشابه كثيرا لعمل عضلة القلب:‏ عندما يبدأ التقلص،‏ يتقلص العضو بكامله.‏ لكنَّ العضلات الملساء قادرة على البقاء متقلصة دون تعب فترةً اطول من عضلة القلب.‏ ويكاد لا يشعر المرء بوجود العضلات الملساء،‏ إلا عندما يشتدّ جوعه احيانا او عندما يأخذ المرأة الطلق.‏

حافظوا على عضلاتكم

يذكر كتاب العضلات:‏ سحر الحركة (‏بالانكليزية)‏ ان «التمارين تساعد كل جسمكم،‏ داخليا وخارجيا.‏ .‏ .‏ .‏ والعضلات الممرَّنة بانتظام تنجز الامور دائما بشكل افضل».‏ فالتمارين تقوّي العضلات،‏ الامر الذي يحسِّن مقدرتها على حمل اعضائكم الداخلية ويساعد عضلاتكم على مقاومة التعب.‏

هنالك نوعان من التمارين المفيدة لعضلاتكم.‏ النوع الاول هو التمارين التي لا تتطلب استقلاب الاكسجين والتي تقومون بها عندما ترفعون الاثقال لوقت قصير كل يوم،‏ وهو يقوّي عضلاتكم.‏ والعضلات القوية لا تخزن فقط السكر والحموض الدهنية،‏ بل تقدر ايضا ان تحرق هذا الوقود بفعّالية اكبر،‏ الامر الذي يساعد عضلاتكم على مقاومة التعب.‏

والنوع الآخر من التمارين الذي يتطلب استقلاب الاكسجين،‏ كالهرولة او السباحة او ركوب الدراجة او المشي السريع،‏ يعطي الجسم لياقة شاملة.‏ وهذا النوع من تمارين الاحتمال يزيد جريان الدم الى العضلات ويزيد الحُبيبات الخيطية mitochondria التي تنتج ادِنوزين ثلاثي الفسفات ATP،‏ وهو مركَّب يزوِّد الطاقة الضرورية لتتقلص عضلاتكم.‏ ويستفيد قلبكم خصوصا من هذا النوع من التمارين،‏ وقد يساهم ذلك في تفادي الاصابة بنوبة قلبية.‏

قبل الشروع في عمل شاق،‏ من الافضل القيام بحركات شد وإرخاء للعضلات تجنُّبا لحدوث التواء او ايّ ضرر آخر يصيب عضلاتكم.‏ فهذه التمارين التي تحمّي الجسم ترفع درجة الحرارة في عضلاتكم،‏ فتزداد كمية الدم التي تتدفق اليها،‏ وهذا بدوره يساعد الانزيمات على انتاج المزيد من الطاقة التي تمكّن عضلاتكم من التقلص بشكل افضل.‏ وتبريد الجسم بتمارين التحمية نفسها يساعد على تفادي الاوجاع والتيبُّس اذ يزيل حمض اللاكتيك المتراكم.‏

ولكن تلزم الاشارة الى ان التمارين القاسية اكثر من اللازم،‏ وخصوصا اذا كنتم غير متمرِّسين،‏ يمكن ان تؤذي العضلات الهيكلية.‏ وإذا وضعتم ايضا ضغطا اكبر من اللازم على عضلاتكم بتقلصات طويلة متكررة،‏ كما يحدث عندما تُنزلون حملا ثقيلا ببطء او تركضون نزولا،‏ فقد تتمزق ألياف عضلية.‏ حتى التمزُّق الصغير الناتج من الاجهاد يمكن ان يؤدي الى تشنُّجات عضلية مؤلمة وإلى التهاب.‏

لذلك اعتنوا بعضلاتكم.‏ مرِّنوها وأريحوها كما يجب لكي تستمر في خدمتكم كمحرِّك مصمَّم بمهارة،‏ ‹المحرِّك الافضل› في جسمكم.‏

‏[النبذة في الصفحة ٢١]‏

يوجد نحو ٦٥٠ عضلة في جسمكم.‏ وأكبرها هي العضلات الألَوية في الردفَين التي تحرّك الساقَين

‏[الاطار في الصفحة ٢٤]‏

العضلات والتغذية

التغذية الجيدة مهمة للمحافظة على عضلات صحية.‏ فالاطعمة الغنية بالكلسيوم كالمنتجات المصنوعة من الحليب،‏ وبالپوتاسيوم كالموز،‏ بالاضافة الى الحمضيات والفواكه المجفَّفة،‏ الخضر ذات اللون الاصفر الفاقع،‏ المكسَّرات،‏ والحبوب تساعد على تنظيم تقلصات العضلات.‏ والخبز والمأكولات الاخرى المصنوعة من الحبوب الكاملة تزوِّد الحديد ومركّبات الڤيتامين ب،‏ وخصوصا الڤيتامين ب_١ الضروري لتحويل الكربوهيدرات والپروتينات والدهون الى الوقود الذي تستخدمه عضلاتكم كطاقة.‏ وشرب الكثير من الماء لا يساهم فقط في المحافظة على التوازن الكهرلي electrolyte balance بل يزيل ايضا حمض اللاكتيك وغيره من الفضلات التي يمكن ان تعوق عمل العضلات.‏

‏[الاطار/‏الرسم في الصفحتين ٢٢ و ٢٣]‏

معجزة تقلص العضلات

قد يبدو عمل العضلات بسيطا،‏ لكنَّ آلية التقلص مدهشة.‏ يقول الپروفسور جيرالد ه‍.‏ پولاك:‏ «صرت اقف وقفة احترام امام الجمال في تصميم الطبيعة.‏ فتحوُّل الطاقة الكيميائية الى طاقة ميكانيكية يتمّ بطريقة ماهرة جدا —‏ وأميل الى القول بطريقة ذكية جدا —‏ حتى انها تبهر المرء».‏

فلنستخدم مجهرا إلكترونيا لننظر الى عملية تقلص العضلات المعقدة ونتعلم المزيد عن هذه الرائعة من روائع تصميم خالقنا.‏

كل خلية عضلية،‏ او ليف عضلي،‏ مؤلف من مجموعة من ألياف صغرى تدعى «الليَيفات العضلية»،‏ وهي مرتَّبة في شكل متوازٍ.‏ وكل لُيَيف عضلي يحتوي على آلاف الخيوط العضلية الاصغر.‏ وبعض الخيوط العضلية أثخن من الاخرى.‏ وتحتوي الخيوط الأثخن على الميوزين،‏ وتحتوي الأرفع على الأكتين،‏ وهما پروتينان يساعدان الخلية العضلية على التقلص.‏

وعلى سطح كل ليف عضلي يوجد تجويف.‏ والليف العصبي،‏ المتفرِّع من العمود الفقري،‏ ينتهي هنا في هذا التجويف بحيث يتلاءم الشكلان.‏ وتتحرَّك عضلاتنا عندما يعطي الدماغ الامر بذلك وتصل الرسالة،‏ عبر ملايين الخلايا العصبية للجهاز العصبي المركزي،‏ الى طرف العصب.‏ فعندما يُنبَّه طرف العصب،‏ ينفتح اكثر من ١٠٠ كيس صغير ويلقي مادة كيميائية تقوّي الدفعة العصبية عندما تلامس غشاء الخلية العضلية.‏ فيولّد ذلك موجة من النشاطات الكهربائية التي تثير كل الخلية العضلية،‏ مما يجعل غشاء الخلية يُطلق إيونات الكلسيوم المشحونة كهربائيا،‏ وبها تبدأ العملية الميكانيكية لتقلص العضلات.‏

وتنتشر إيونات الكلسيوم في كل الليف العضلي بواسطة شبكة من الانابيب الصغيرة وتلامس پروتينات مختلفة.‏ ونتيجةً لتأثير الكلسيوم في هذه الپروتينات يُكشف او يُرفع الغطاء بطريقة ما عن مواقع پروتينية محمية موجودة على طول قضيب خيط الأكتين الرفيع.‏

وفي الوقت نفسه يبدأ عمل ازواج من الرؤوس الكروية الناتئة من خيوط الميوزين الأثخن،‏ رؤوس يعلوها مركَّب شديد الطاقة يدعى ATP.‏ ويتعلق احد الرأسين في طرف خيط الميوزين بأحد المواقع الفاعلة active sites بعدما كُشف على خيط الأكتين،‏ وهكذا يتشكل جسر تصالبي cross bridge بينهما.‏ أما الرأس الآخر فيشقّ الـ‍ ATP ويُطلق ما يكفي من الطاقة ليتمكن الجسر التصالبي من سحب خيط الأكتين على طول خيط الميوزين او تمريره فوقه.‏ وكمجموعة اشخاص يشدّون حبلا بحيث يمسك كل واحد الحبل بيد ويمدّ اليد الاخرى امامها لسحب الحبل اكثر،‏ تُفلِت رؤوس الميوزين قبضتها ثم تعود وترتبط بقضيب الأكتين في مكان ابعد،‏ وفي الوقت نفسه تحرِّك خيطَ الأكتين نحو وسط خيط الميوزين.‏ ويتكرر هذا العمل حتى يكتمل التقلص.‏ وتحدث كل هذه العملية المتسلسلة في اجزاء قليلة من الالف من الثانية!‏

وعندما يكتمل التقلص،‏ يعود الكلسيوم الى مصدره في غشاء الخلية العضلية،‏ والمواقع المكشوفة على طول قضيب خيط الأكتين تتغطى من جديد،‏ ويرتخي الليف العضلي الى ان يتلقى تنبيهات اخرى.‏ نعم،‏ لقد ‹صُنعنا بإعجاز مدهش›!‏ —‏ مزمور ١٣٩:‏١٤‏،‏ ترجمة تفسيرية.‏

‏[الرسم]‏

‏(‏اطلب النص في شكله المنسَّق في المطبوعة)‏

عضلاتنا هي في الواقع طبقة فوق اخرى من حزم ألياف

الخيوط العضلية الرفيعة والثخينة (‏مكبَّرة جدا)‏

الليَيف العضلي

العضلة

الليف العضلي

حزمة من الليَيفات العضلية

‏[الصورة في الصفحة ٢٠]‏

‏(‏مكبَّرة مرتين)‏

اصغر العضلات متصل بأصغر العظام في الجسم:‏ العظام الموجودة في الاذن

‏[الصورة في الصفحة ٢٠]‏

يلزمكم ١٤ عضلة لمجرد الابتسام!‏

‏[الصورة في الصفحة ٢٠]‏

تجعل العضلات عينيكم تطرفان اكثر من ٠٠٠‏,٢٠ مرة في اليوم

‏[الصورة في الصفحة ٢٤]‏

عضلة قلبكم تتقلص وترتخي نحو ٧٢ مرة في الدقيقة

‏[الصورة في الصفحة ٢٤]‏

او ٦‏,٢ بليون مرة طوال معدَّل العمر

‏[الصورة في الصفحة ٢٤]‏

تمرين لا يتطلب استقلاب الاكسجين

‏[مصدر الصورة في الصفحة ٢٠]‏

J.‎ G.‎ Heck /‏The Complete Encyclopedia of Illustration :24 Man,‎ p.‎ 21; eye,‎ p.‎ 20; heart,‎ p.‎