М’язи. Шедеври творива

РУХ — це життя. З кожним вдихом та видихом ваші груди підіймаються й опускаються, а серце не перестає ритмічно битися. Так підтримується ваше життя. Що ж спричинює ці рухи? М’язи!

М’язи — це міцна, еластична тканина, завдяки якій частини вашого тіла функціонують і ви виражаєте свої думки та почуття в діях. І хоч би що ви робили: усміхалися, сміялися, плакали, розмовляли, йшли, бігли, працювали, грали, читали чи їли — у всьому беруть участь м’язи. Важко навіть уявити собі якусь дію, котра не вимагала б роботи м’язів.

У нашому тілі налічується коло 650 м’язів. Найменші приєднані до найкрихітніших кісточок у вусі. Найбільші м’язи — сідничні — приводять у рух ноги. Маса усіх м’язів становить майже половину ваги чоловіків і коло третини ваги жінок. Створені м’язи власне для роботи. Їх називають «біологічними двигунами», і, за словами Джеральда Г. Поллека, професора біоінженерії, вони «перетворюють у рух щодня більше енергії, ніж усі створені людиною машини разом взяті, у тому числі автомобіль».

Навіть коли ви відпочиваєте, ваші м’язи перебувають у стані готовності, щоб відразу включитися в дію. У кожному м’язі повсякчасно скорочується певна кількість волокон. Без цього незначного скорочення ваша щелепа звисала б, а внутрішні органи не мали б необхідної підтримки. Навіть коли ви стоїте чи сидите, у м’язах відбуваються незначні зміни, завдяки яким зберігається ваша постава або ж ви не падаєте з крісла.

Види м’язів

У вашому тілі є три види м’язів. Кожен вид виконує інший тип роботи. Один із них — серцевий м’яз, який відповідає за серцебиття. Серцевий м’яз перебуває у стані розслаблення половину свого життя, оскільки після кожного скорочення він мусить відпочивати до наступного скорочення.

Інший вид м’язів — гладенькі. Гладенькі м’язи огортають більшість внутрішніх органів, включаючи кровоносні судини. Подібно до серцевого м’яза, скорочення якого мимовільне, гладенькі м’язи неможливо свідомо контролювати. Вони виконують важливі функції, наприклад: рухають рідини через нирки та сечовий міхур, проштовхують їжу по травному тракті, регулюють потік крові в судинах, змінюють опуклість кришталиків і розширюють або звужують зіниці.

Більшість із 650 м’язів вашого тіла — це скелетні м’язи. Вони здійснюють рухи за вашим бажанням. Ви навчаєтесь керувати цими м’язами від самого народження. Немовлятко, наприклад, вчиться переміщати руки й ноги так, щоб ходити й утримувати рівновагу. Оскільки м’язи можуть лише скорочуватися, скелетні м’язи працюють попарно. Коли один м’яз скорочується, інший розслаблюється. Без цієї спільної роботи щоразу, почухавши голову, вам довелося б розраховувати на силу тяжіння, щоб опустити руку додолу. Замість цього ваш трицепс — м’яз, який працює в парі з біцепсом,— скорочується й ви швидко випростовуєте руку.

М’язи бувають різні як за розмірами, так і за формою. Деякі з них довгі й тонкі, наприклад, м’язи задньої групи стегна. Інші — важкі й товсті, як-от сідничні м’язи. Всі вони створені так, щоб ви могли рухатися. Грудна клітка була б негнучкою, якби порожнини між ребрами не заповнювалися м’язами. А завдяки їм вона рухається, як акордеон, допомагаючи вам дихати. Подібно до шарів фанери, м’язи живота розміщені широкими смугами під різними кутами й запобігають випаданню внутрішніх органів.

Співпраця м’язів та сухожилля

М’язи, які тягнуть ваші кістки, прикріплені до них міцною, подібною до шнура білою тканиною, котра називається сухожилля. Сухожилля простягається далеко вглиб м’язів і з’єднується зі сполучною тканиною, яка оточує м’язові волокна. За допомогою сполучної тканини м’язова тяга передається через сухожилля на кості й приводить їх у рух. Найміцнішим вважається п’яткове сухожилля, яке прикріплюється до литкового м’яза — одного з найсильніших м’язів вашого тіла. Литковий м’яз діє в організмі подібно до амортизатора. Коли ви ходите, бігаєте чи скачете, він витримує тиск більше тонни.

Рухливість ваших рук — це ще один приклад співпраці м’язів та сухожилля. Двадцять пар м’язів передпліччя прикріплені до вашої багатокісточкової кисті за допомогою довгих сухожилків, які проходять під волокнистою смужкою, що оточує зап’ясток. Ці м’язи, а також ще понад 20 інших, які простягаються вздовж долоні та пальців, надають вашій руці дивовижної вправності. Тож ви можете і складати маленькі частинки годинника, і, затиснувши в руці сокиру, рубати дрова.

Понад 30 м’язів лиця

З усіх частин тіла найбільше про особистість людини свідчить її обличчя, а якщо точніше — то вираз обличчя. Аби у вас не був завжди один і той самий вираз обличчя, Творець зосередив на лиці багато м’язів — усіх разом понад 30. Лише для самої усмішки потрібно співпраці аж 14 м’язів!

Деякі м’язи обличчя дуже сильні, наприклад, ті, що прикріплені до щелеп. Для пережовування їжі вони можуть створити силу в 75 кілограмів. Інші — тендітні, але витривалі, як-от м’язи, що контролюють мигання повік. Завдяки їм понад 20 000 разів на день око промивається рідиною і з нього усувається бруд та бактерії.

Дивовижний задум

Кожен м’яз створений таким чином, щоб скорочуватися плавно. Скелетні м’язи повинні так скорочуватися, щоб на підхоплення пір’їнки не йшло стільки ж сили, скільки на підняття 10-кілограмового тягаря. Як це робиться? Подивімось.

Усі м’язи складаються з окремих клітин. Оскільки м’язові клітини дуже витягнуті, їх називають волокнами. Деякі волокна світліші, а інші темніші. Світліші волокна скорочуються швидко. Вони включаються в дію, коли потрібно короткого сплеску енергії, як, наприклад, під час 100-метрової пробіжки або підняття тягаря. «Швидкі» волокна є міцними і як джерело енергії використовують анаеробний метаболізм глікогену (полісахариду). Однак ці волокна швидко стомлюються і можуть навіть судомити й боліти через накопичення в них молочної кислоти.

Темніші м’язові волокна скорочуються повільно й приводяться в рух кисневим метаболізмом. Оскільки «повільні» волокна мають ліпше кровопостачання та більше аеробної енергії, ніж «швидкі», їх називають «канатами міцності».

Є ще й інший вид волокон, які трохи темніші, ніж «швидкі» волокна. Ці волокна подібні до світліших, але не піддаються втомі. Оскільки вони використовують як джерело енергії і анаеробний, і кисневий метаболізм, то, мабуть, включаються в дію тоді, коли ви довго й інтенсивно працюєте.

Співвідношення цих видів волокон у різних м’язах є іншим у кожної людини. Наприклад, бігуни на довгі дистанції можуть мати в м’язах ніг у середньому 80 відсотків «повільних» волокон, а спринтери — понад 75 відсотків «швидких».

Приводяться в дію за допомогою нервів

Усі м’язові волокна приводяться в дію за допомогою нервів. Коли до м’язів надходить по нервах імпульс, у відповідь вони збуджуються й скорочуються. Проте не всі м’язові волокна у м’язі скорочуються водночас, оскільки вони розбиті на моторні одиниці. До моторної одиниці підходить тільки один нерв, який контролює всі волокна тієї групи.

Декотрі моторні одиниці, як, наприклад, ті, з яких складаються м’язи ніг, налічують понад 2000 волокон, і їх збуджує тільки один нерв. Але у моторних одиницях ока на один нерв припадає лише три волокна. Чим більше у м’язі одиниць і чим менше у цих одиницях волокон, тим злагодженіші й точніші рухи може виконувати м’яз, що необхідно, наприклад, під час всиляння нитки в голку або гри на фортепіано.

Коли ви підхоплюєте пір’їнку, то лише деякі моторні одиниці скорочуються. Якщо ж вам потрібно підняти важку річ, тоді особливі чутливі органоїди в м’язових волокнах посилають у мозок зі швидкістю блискавки інформацію й завдяки цьому в дію включається більше моторних одиниць і збільшується сила, необхідна для підняття тягаря. Коли ви повільно проходжуєтесь, лише деякі моторні одиниці працюють, а коли біжите, то збуджується набагато більше одиниць і з вищою частотою.

Серцевий м’яз відрізняється від скелетних м’язів, оскільки він або повністю скорочується, або відпочиває. Якщо в серцевому м’язі збуджено одну клітину, імпульс передається всім іншим й усі вони відразу збуджуються. Як наслідок, увесь м’яз скорочується, а потім розслаблюється — близько 72 разів у хвилину.

Гладенькі м’язи працюють дуже подібно до серцевого м’яза: коли якісь волокна скорочуються, скорочується весь м’яз. Але гладенькі м’язи можуть продовжувати скорочуватися не втомлюючись довше, ніж серцевий м’яз. Гладенькі м’язи виявляють своє існування лише тоді, коли від голоду починає смоктати у шлунку або під час переймів.

Підтримуйте м’язи у добрій формі

«Фізичні вправи допомагають цілому організму як всередині, так і зовні... Регулярно треновані м’язи виконують усю свою роботу ліпше»,— говориться у книжці «М’язи: магія руху» (англ.). Тренування сприяє доброму м’язовому тонусу, завдяки якому внутрішні органи одержують більше підтримки й м’язи не так швидко втомлюються.

Для м’язів корисні два види фізичних вправ. Анаеробні вправи, під час яких щодня потрібно підіймати на короткий час якийсь тягар, добре зміцнюють м’язи. А сильніші м’язи не лише накопичують більше цукрів та жирних кислот, але й можуть спалювати їх ефективніше, що допомагає м’язам протидіяти втомі.

Аеробні вправи, такі, як біг підтюпцем, плавання, їзда на велосипеді та швидка хода, сприяють загальній добрій формі організму. Цей вид вправ, що робить людину витривалішою, збільшує приплив крові до м’язів та кількість мітохондрій, які синтезують АТФ — енергетичні сполуки, необхідні для скорочення м’язів. Такі вправи особливо корисні для серця й можуть навіть допомогти запобігти серцевому приступу.

Перш ніж розпочати енергійно виконувати вправи, потрібно зробити розминку, тоді вдасться уникнути розтягнення та іншого ушкодження м’язів. Завдяки такій розминці м’язи розігріваються, підсилюється їхнє кровопостачання й виробляється більше енергії, а це сприяє ліпшому скороченню м’язів. Закінчувати тренування потрібно тими ж вправами, якими ви почали розминку, тоді усувається накопичена в м’язах молочна кислота й вони не болять і не втрачають еластичності.

Все ж слід сказати, що коли нетренована людина надто енергійно виконує вправи, то може пошкодити скелетні м’язи. Також якщо сильно напружувати м’язи, піддаючи їх повторним тривалим скороченням, наприклад, коли повільно опускати тягар або бігти згори, то м’язові волокна можуть порватися. Навіть незначний розрив внаслідок розтягнення викликає болісний спазм м’яза та його запалення.

Дбайте про свої м’язи. Давайте їм правильне навантаження й достатній відпочинок, аби вони могли й далі служити вам як добре сконструйований двигун — «найліпший мотор» вашого тіла.

[Вставка на сторінці 20]

У нашому тілі налічується коло 650 м’язів. Найбільші м’язи — сідничні — приводять у рух ноги.

[Рамка на сторінці 24]

М’язи й харчування

Добре харчування — це один із основних факторів, що сприяють підтриманню м’язів у добрій формі. Продукти, багаті на кальцій, наприклад молочні, та калій, як-от банани, а також цитрусові й різні сухофрукти, темно-жовті овочі, горіхи й насіння допомагають регулювати скорочення м’язів. У хлібі з висівками та різних кашах міститься багато заліза й вітамінів групи В, особливо В₁, які дуже важливі для перетворення вуглеводів, білків та жирів у енергетичне паливо, необхідне для м’язів. Крім того, потрібно пити багато води. Це не лише допомагає підтримувати електролітний баланс, але й усуває молочну кислоту та інші непотрібні речовини, які могли б перешкоджати функціонуванню м’язів.

[Рамка/Схема на сторінках 22, 23]

ЧУДО М’ЯЗОВОГО СКОРОЧЕННЯ

Робота м’язів може здаватися дуже простою. Але механізм скорочення — це щось справді дивовижне. Професор Джеральд Г. Поллек каже: «Я вражений естетичністю творива природи. Процес перетворення хімічної енергії у механічну виконується настільки майстерно,— хочеться навіть сказати розумно,— що ним неможливо не захоплюватися».

Удаймося ж за допомогою до електронного мікроскопа, щоб розглянути складний процес скорочення м’язів і більше довідатися про цей витвір нашого Творця.

Кожна м’язова клітина, або волокно, насправді складається з пучків менших скоротливих ниток — міофібрил, які розміщуються паралельно одні одним. У кожній міофібрилі налічуються тисячі тоненьких міофіламентів. Деякі з них товстіші, деякі — тонші. Товстіші містять білок міозин, а тонші — актин. Власне ці білки допомагають клітинам м’язів скорочуватися.

На поверхні кожного м’язового волокна є заглиблення. Нервове волокно, яке розгалужується від спинного мозку, закінчується в цьому заглибленні. М’язова діяльність починається за командою з мозку й відбувається відповідно до отриманої від нього інформації, що досягає нервового закінчення, проходячи через мільйони нервових клітин центральної нервової системи. Коли імпульс доходить до кожного нервового закінчення, відкривається понад 100 крихітних пухирців, з яких виділяється хімічна речовина, що підсилює нервовий імпульс під час його контакту з мембраною м’язової клітини. Після цього виникає хвиля електричного збудження, яка поширюється по цілій м’язовій клітині, внаслідок чого збільшується проникність клітинної мембрани для іонів кальцію і розпочинається механічний процес скорочення.

Тепер іони кальцію поширюються через мережу тонесеньких каналів по всьому м’язовому волокні й вступають у зв’язок з різними білками. Іони кальцію так діють на ті білки, що на тонкій актиновій нитці відкриваються, або розблоковуються, захищені білки.

У цей самий час починають діяти подвійні кульки з високоенергетичними сполуками (АТФ), які виступають з товстих міозинових ниток. Одна з кульок міозинової нитки прикріплюється до однієї з відблокованих тепер ділянок на актиновій нитці, утворюючи поперечний місток. Інша кулька розщеплює АТФ, внаслідок чого виділяється достатня кількість енергії, щоб поперечний місток потягнув актинову нитку вздовж або поверх міозинової нитки. Подібно до команди, яка тягне канат, звільнюючи одну руку, щоб схопитися нею за канат далі, міозинові кульки відпускають актинову нитку, аби знову приєднатися до неї далі. Весь цей час вони штовхають актинову нитку до центру міозинової. Це повторюється доти, доки не закінчиться скорочення. І вся ця ланцюгова реакція займає лише кілька тисячних часток секунди!

Коли скорочення закінчено, кальцій повертається до свого місця у мембрані м’язової клітини, а відблоковані місця на актиновій нитці знову закриваються й м’язове волокно відпочиває до наступного збудження. Справді, як ‘дивно ми утворені’! (Псалом 139:14).

[Схема]

(Повністю форматований текст дивіться в публікації)

М’язи — це насправді шари пучків волокон.

Товсті й тонкі міофіламенти (збільшено в багато разів)

Міофібрила

Пучок міофібрил

М’язове волокно

М’яз

[Ілюстрація на сторінці 21]

(збільшено у 2 рази)

Найменші м’язи приєднані до найкрихітніших кісточок у вусі.

[Ілюстрація на сторінці 21]

Лише для самої усмішки потрібно співпраці аж 14 м’язів!

[Ілюстрація на сторінці 21]

Завдяки м’язам ви можете моргати понад 20 000 разів на день.

[Ілюстрація на сторінці 24]

Серцевий м’яз скорочується й розслаблюється коло 72 разів на хвилину або 2,6 мільярда разів протягом життя середньої тривалості.

[Ілюстрація на сторінці 24]

Анаеробні вправи.

[Відомості про ілюстрації, сторінка 20]

Людина, с. 20; око, с. 21; серце, с. 24: The Complete Encyclopedia of Illustration/J. G. Heck