svalová aktivita. Vztah mezi svalovou aktivitou a duševní aktivitou. Otázky k samovyšetření

Změny psychofyzického stavu studentů při zkoušce.

Zkouškové sezení je jedním z konstrukční prvky
vyučování - vedoucí činnost žáků.

Jeho specifikem je napjatost zkouškového sezení. Vliv na pracovní schopnost, aktivitu studenta a jeho psychický stav mají také informační parametry aktivity - obsah, objem lístků na zkoušky, rychlost prezentace otázek. Další vlastnosti - vlastnosti dodávky
zkoušky spojené s proměnou – zapamatováním si pracovních (zapamatovaných) informací, jsou hlavním důvodem rozvoje stavu psychické zátěže a napětí. Zkoušková situace je typickou situací nejistoty.

Lze usuzovat, že zkoušky nezlepšují zdravotní stav studentů, ale naopak. Četné studie skutečně ukazují, že během přípravy a složení zkoušek dochází k intenzivní duševní aktivitě, extrémnímu omezení motorické aktivity, narušení odpočinku a spánku, emočním prožitkům.
To vše vede k přetížení nervového systému, negativně ovlivňuje celkový stav a odolnost organismu.

Podmíněně lze rozlišit následující skupiny duševních stavů:
charakteristika tohoto věku:

1. Vnitřní nepohodlí, nepohodlí, podrážděnost, roztržitost, bezcílnost. Je těžké sbírat myšlenky, kontrolovat jejich činy. Vůle je redukována, emoce jsou dezinfikovány, myšlenky nejsou shromažďovány.

2. Stav vyjádřené nespokojenosti, nepřátelství, negativního přístupu k druhým.

3. Podmínky blízké agresivitě, bojovnosti, hněvu, hrubosti.

4. Afektivní výbuchy - rvačka, hrubost, urážky, porušení kázně.

Prostředky tělesné kultury pro optimalizaci pracovní kapacity, prevence neuroemoční a psychofyzické únavy žáků, zvýšení efektivity výchovně vzdělávacího procesu.

1) systematické studium předměty studentů za semestr, bez
"bouře" v období testů a zkoušek.

2) Rytmická a systematická organizace duševní práce.

3) Neustálé udržování emocí a zájmu

4) Zlepšení mezilidských vztahů studentů mezi sebou a vysokoškolskými učiteli, výchova citů.

5) Organizace racionálního režimu práce, výživy, spánku a odpočinku.

6) Odmítnutí špatné návyky: užívání alkoholu a drog, kouření a zneužívání návykových látek.

7) Tělesná příprava, neustálé udržování těla ve stavu optimální fyzické zdatnosti.

8) Naučit studenty metodám sebekontroly nad stavem těla za účelem zjišťování odchylek od normy a včasné nápravy a odstraňování těchto odchylek pomocí prevence.

Klasifikace cvičení.

1. Klasifikace tělesných cvičení na základě historicky zavedených systémů tělesná výchova. Historicky se společnost vyvíjela tak, že celá škála tělesných cvičení se postupně nashromáždila pouze ve čtyřech typických skupinách: gymnastika, hry, sport, turistika. Každá z těchto skupin tělesných cvičení má své podstatné rysy, ale především se liší pedagogickými možnostmi, specifickým určením v systému tělesné výchovy a také specifickými metodami vedení výuky.

2. Klasifikace tělesných cvičení podle anatomických rysů. Na tomto základě jsou všechna tělesná cvičení seskupena podle jejich účinku na svaly paží, nohou, břicha, zad atd. Pomocí této klasifikace se sestavují různé sestavy cviků (hygienická gymnastika, atletická gymnastika, rozcvička atd.).

3. Klasifikace tělesných cvičení na základě jejich primárního zaměření na výchovu jedincefyzické vlastnosti. Zde jsou cvičení rozdělena do následujících skupin:

rychlostně-silové typy cvičení (například sprint, skok, vrh atd.);

vytrvalostní cvičení (například běh na střední a dlouhé tratě, lyžařský závod, plavání atd.);

Cvičení vyžadující vysokou koordinaci pohybů (například akrobatická a gymnastická cvičení, potápění, krasobruslení atd.);

· cvičení, která vyžadují komplexní projev fyzických kvalit a pohybových dovedností v podmínkách proměnlivých způsobů pohybové aktivity, neustálé změny situací a forem jednání (například sportovní hry, zápas, box, šerm).

4. Klasifikace tělesných cvičení na základě biomechanické struktury pohybu. Na tomto základě se rozlišují cyklická, acyklická a smíšená cvičení.

5. Klasifikace tělesných cvičení na základě fyziologických silových zón. Na tomto základě se rozlišují cvičení maximální, submaximální, vysoké a střední síly.

6. Klasifikace tělesných cvičení na základě sportovní specializace. Všechna cvičení jsou spojena do tří skupin: soutěžní, speciální přípravná a všeobecná přípravná.

Svalová činnost a srdeční činnost, jejich vztah.

Funkcí svalů v lidském těle je produkce práce a energie pomocí látek získaných z potravy, především sacharidů a tuků.
Dobré zdraví vyžaduje dobrou svalovou aktivitu. Svaly jsou schopny vykonávat svou práci jen za určitých podmínek – je potřeba energie. Energie se získává oxidací živin – především tuků.

Lidské tělo se skládá ze svalů. Srdce je sval.

Bylo zjištěno, že provedení fyzická aktivita vysoký výkon posiluje činnost a propojení svalového a kardiovaskulárního systému. V klidu a při únavě se projevuje lineární povaha vztahu mezi oběma systémy, zatímco při cvičení a v ustáleném stavu je exponenciální. Rozvoj kompenzované únavy, aniž by se změnila vedoucí úloha m. quadriceps, biceps a m. gastrocnemius dolních končetin při realizaci námahy, mění jejich vztah a dílčí roli k různé oblasti cyklický pohyb, zvyšuje jejich elektrickou aktivitu. S rozvojem dekompenzované únavy se snižuje elektrická aktivita a je narušena koordinace ve vzájemných spojeních vedoucích svalů pravé a levé končetiny.

Činnost a vzájemné vztahy MS a CCC závisí na provozních podmínkách (odpočinek, práce různých kapacit), době práce a individuálních charakteristikách.

Přechod ze stavu klidu do práce, posilující činnost svalového a kardiovaskulárního systému, synchronizuje jejich činnost, stupeň jejich integrace, mění charakter interakce - z lineární - v klidu a při únavě, na exponenciální - během cvičení a ustálený stav.

Všichni víme, že během spánku jsme v nehybném, uvolněném stavu. Víme ale také, že během noci nejednou měníme polohy a mnohokrát provádíme jakékoli pohyby: třeseme se, cukáme, někteří i mluvíme ve spánku.

Vztah mezi spánkem a svalovou aktivitou je mnohem složitější, než by se na první pohled mohlo zdát. Ne nadarmo obsahuje patofyziologie spánku celý shluk onemocnění spojených s abnormální svalovou aktivitou během spánku, od syndromu neklidných nohou po somnambulismus, které jsou stále obtížné, ne-li přístupné léčbě.

usínání

Takže když jdeme spát, naše svaly se postupně uvolňují. Ale na rozdíl od REM spánku, kdy se svaly uvolňují „násilně“, v důsledku aktivní inhibice retikulospinálního sestupného systému, u pomalovlnného spánku se svaly uvolňují v důsledku postupného snižování tonické aktivity antigravitačních svalů. (ten, který je zodpovědný za polohu našeho těla v prostoru, jinými slovy za držení těla).

Při usínání, někde na samé hranici mezi bděním a spánkem, kdy se naše vědomí již začíná vypínat, zažíváme často náhlý prudký start, který nás znovu probudí. Tento jev se nazývá hypnický myoklonus nebo hypnotické záškuby.

Ve středověku se takovému chvění při usínání říkalo „ dotek ďábla". Mechanismus tohoto jevu a jeho biologický význam nejsou dosud zcela jasné. Nejpravděpodobnější příčinou může být konflikt mezi dvěma subsystémy nervového systému – svalovým tonusem a úplnou relaxací.

Když se uvolní svaly těla a prudce se sníží tok nervových vzruchů, které do mozku přenášejí informace o poloze těla v prostoru, často se stává, že mozek takové náhlé zastavení signalizace ze svalů špatně interpretuje.

On bere to jako pád a vyšle silný impuls do svalů, aby zkontrolovaly, zda je vše v pořádku. Výsledkem je poměrně silná svalová kontrakce. To znamená, že leknutí je pokus mozku probudit člověka a varovat ho před nebezpečím nebo jednoduše zkontrolovat správné fungování všech systémů.

Je docela možné, že naše pocity z létání nebo pádu z výšky, které se často vyskytují v našich snech, mají podobný mechanismus. S uvolněnými svaly a současnou excitací motorického kortexu v důsledku virtuálních pohybů prováděných ve snech je to pravděpodobně jediný způsob, jak mozek vyřešit konflikt mezi svalovým a nervovým systémem, protože při takových úletech a pádech se pohybujeme, aniž bychom cokoli dělali. pohyby!

REM spánek

Obrázek 1 ukazuje tři hlavní stavy mozku: bdělost, non-REM spánek a REM spánek. Hlavním rozdílem mezi stavem REM spánku a bdění je svalová atonie. Při pohledu do budoucna řeknu, že jde o jakýsi obranný mechanismus: mozek chrání tělo před, kupodivu, sny.

Koneckonců, když vidíme sen, účastníme se ho, provádíme ve snu nějaké virtuální akce: chodíme, plaveme, pohybujeme se .... Všechny tyto „pohyby“ aktivují stejné oblasti v mozku, jako bychom je dělali ve skutečnosti, když jsme vzhůru. To znamená, že mozek dává příkaz svalům k pohybu, ale kvůli nucené inhibici motorické aktivity k žádným pohybům nedochází.

Nebýt svalové atonie, skutečně bychom tyto akce prováděli, odehrávali scény z bdělého snu, což se mimochodem děje u poruch chování v REM fázi. (REMspátchováníporucha, zkrRBD).

Obr. 1. Charakteristická poloha těla ve třech různých stavech mozku u koček a schematické znázornění mechanismu každého ze tří stavů: A - bdělost; B - pomalý spánek; C - REM spánek. Označení:místocoeruleus - modrá skvrna;raphesystém - jádra švů. Zdroj: adoptovanýzMichel Jouvet, Scientific American, 1967.

Michel Jouvet v 60. letech 20. století (1925) , jeden z pilířů somnologie experimentálně ukázal, co by se stalo, kdybychom toto odstranili ochranný systém. Kočky s poškozením oblasti mozku odpovědné za svalovou atonii (modrá skvrna), během REM spánku prováděli na vlastní oči vše, o čem snili: utíkali za neviditelnou myší, naježili se při pohledu na neviditelného psa, jedli neviditelné jídlo atd. A samozřejmě neorientovat se v prostoru (koneckonců, kočky byly ve stavu spánku se zavřenýma očima), naráželi do předmětů a mohli se vážně zranit.

Normálně se ve fázi REM spánku aktivují díky inhibiční aktivitě orexinu (hypokretinu) hypotalamu noradrenergní modrá skvrna, serotonergní raphe nuclei, glutamátergní pontinní neurony. (ventrální sublateralodorzální jádro u hlodavců, submodrá skvrna u lidí) (obr.2).

Obr.2.Schéma umístění neuronů a jejich spojení odpovědných za svalovou atonii. Označení:LC- modrá skvrna. Zdroj:McGregor& Siegel, Příroda neurosci, 2010.

Dále excitační glutamátergní vlivy ventrálního sublateralodorzálního jádra (nebo namodralá skvrna) svými projekcemi do prodloužené míchy aktivují glycinové a GABAergní inhibiční neurony ventromediální dřeně (magnocelulární jádro u koček, obří buněčné jádro u lidí), které zase inhibují motorické neurony míchy a hyperpolarizují je.

Vlivem hyperpolarizace motorických neuronů se zastaví uvolňování acetylcholinu, který je nezbytný pro svalovou kontrakci, což způsobuje svalovou paralýzu během REM spánku. Tento mechanismus (obr.3) byl nedávno zpochybňován a považován pouze za součást složitějšího procesu (Brooks,Peever, 2012). Jeho odhalení je možná otázkou blízké budoucnosti.

Obr.3. Schematické znázornění mozkových struktur podílejících se na zahájení a udržování REM spánku a také na rozvoji svalové atonie (zvýrazněno červeně). Označení:cortex - motorická kůra,CAN - centrální jádro amygdaly,PAG - periakveduktální šedá hmota,LC - modrá skvrna,DR - šicí jádra,PPT - pedunculopontal nucleus,LDT - laterodorzální tegmentum,vSLD - ventrální sublateralodorzální jádro,VMM - ventromediální dřeň,Glu - glutamát,GABA - GABA, 5-HT - serotonin,Ah - acetylcholin,NA - norepinefrin, + excitační vlivy, - inhibiční vlivy, * odpovídající struktura u hlodavců.

Všichni jsme však mohli alespoň jednou v životě sledovat, jak malé děti nebo naši mazlíčci v REM fázi spánku cukají končetinami, provádějí sací nebo olizující pohyby atd.

V takových chvílích se nám zdá „samozřejmé“, že děti nebo zvířata sní. Dospělí mají také záškuby končetin, ale většinou jsou méně výrazné. Jak to? Svaly totiž musí být při snech zcela uvolněné, „ochrnuté“.

Ukazuje se, že svalová paralýza postihuje pouze svaly tonické, tedy ty, které jsou zodpovědné za naše držení těla, polohu těla v prostoru. (antigravitační svaly). To jsou všechny hlavní kosterní svaly těla.

Fázické svaly jsou malé, umístěné na končetinách. (na rukou a nohou) a odpovědné za rychlé pohyby nejsou ovlivněny, a proto lze jejich kontrakce pozorovat v REM spánku. Proto můžeme říci, že úplná atonie kosterní sval do jisté míry doprovázené krátkými fázickými záškuby.

Dodnes není znám ani biologický význam tohoto jevu, ani jeho mechanismus, ani anatomické struktury zapojené do tohoto procesu. Nedávno skupina vědců z University of Iowa zjistila, že takové svalové záškuby končetin nejsou ani tak odrazem snů, ale mechanismem, který aktivuje tvorbu neuronových sítí v mozku, čímž přispívá k jeho rozvoji. (Tiriacetal., 2012; 2014). Proto jsou u miminek vyvinutější.

Je třeba říci, že svalová atonie při REM spánku neovlivňuje svaly okohybného aparátu, vnitřního ucha a dýchací svaly včetně bránice. S obličejovými svaly inervovanými hlavovými nervy není vše jasné.

Je tam přítomna i atonie během REM spánku, ale mechanismus jejího rozvoje je jiný. S největší pravděpodobností zde hraje rozhodující roli aminergní systém mozku, který ovlivňuje motorické neurony trojklaného nervu. Možná právě tento rozdíl určuje skutečnost, že v REM fázi naše tvář často odráží povahu prožívaného snu, zvláště je-li emocionálně zabarvený: usmíváme se nebo se tváří.

V REM spánku jsou i fázické záškuby obličejových svalů, jsou zprostředkovány glutamátergními vlivy parvocelulárního retikulárního jádra. Velmi často jak u zvířat, tak u lidí dochází během REM spánku k fenoménu vokalizace – psi kňučí, lidé ve spánku mluví. To je způsobeno abnormální excitací části mozku, která je zodpovědná za řeč u lidí nebo produkci zvuku u zvířat a obvykle se vyskytuje někde na hranici mezi non-REM a REM spánkem. Zároveň ve fázi REM spánku je řeč zřetelnější a v non-REM spánku (delta spánek)- nezřetelné, něco jako mumlání.

Nejznámějšími pohyby v REM spánku jsou rychlé pohyby očí. (BDG), která dala název této fázi spánku – spánek s REM. Nejsou jako pohyby očí během bdění, když se na něco díváme. Jejich charakter připomíná spíše pohyby očí, když se snažíme zapamatovat si vizuální obrazy.

Z celého období REM spánku zabírají samotné pohyby očí přibližně 10 %. Kupodivu lidé, kteří jsou slepí od narození (nebo podle některých zpráv slepý před dosažením 5 let)žádné přímé pohyby očí během REM spánku (Bergeretal., 1962) nebo tyto pohyby nejsou výrazné (Hobsonetal., 1988), i když takoví lidé mají také sny, ale ne ve formě vizuálních obrázků, ale ve formě vůní, zvuků, vjemů.

Při poškození nebo farmakologické blokádě vestibulárních jader prodloužené míchy mizí i oční pohyby v REM spánku a s nimi i celý komplex reakcí, který je provází: fázické záškuby končetin, vegetativní reakce atp. Přitom jsou zachovány izolované pohyby očí. Vestibulární jádra pouze iniciují REM, ale jejich konečná tvorba závisí na colliculus a retikulární formaci středního mozku, kde se nacházejí jádra okohybných nervů.

pomalý spánek

Většina pohybů, které během noci děláme, se odehrává v non-REM spánku. Jejich počet je sice ve srovnání s obdobím bdělosti výrazně snížen, nicméně stále jsou přítomny – ve formě epizodických nechtěných pohybů: změna polohy, ve které spíme, otáčení ze strany na stranu a další pohyby. Zdravý, dobře spící člověk dělá velké pohyby v průměru 25 až 30krát za noc. (obr.4).

Pokud je člověk nemocný nebo nespí dobře kvůli nervovému přebuzení, může počet pohybů přesáhnout sto. Co nás nutí se ve spánku pohybovat? Za prvé, toto jsou některé stavy, které nás probouzejí: náhlý hluk, pohyby spící osoby v blízkosti, záblesky světla a další faktory. Za druhé, dlouhodobý tlak na ty části těla, na kterých spíme, narušuje jejich prokrvení.

Všichni známe ten pocit, když je nějaká část našeho těla „znecitlivělá“. Oblasti s narušeným krevním oběhem tímto způsobem vysílají signál do mozku, aby změnil polohu těla a obnovil prokrvení. V důsledku toho se obracíme. A to vše se děje na podvědomé úrovni.

Nejznámějším onemocněním spojeným s poruchou motorické aktivity během non-REM spánku je náměsíčnost. (somnambulismus nebo náměsíčnost).

Obr.4. Změna polohy těla během spánku. K pohybům dochází jak během non-REM spánku, tak během krátkých období bdělosti, které mohou nastat bezprostředně po REM spánku.

Velmi často bezprostředně po REM spánku nastává krátká doba bdělosti, často si to po konečném ranním probuzení ani nepamatujeme. V těchto intervalech také děláme pohyby, měníme držení těla. Možná má tato krátká probuzení svůj evoluční význam, kdy naši předkové nemohli spát v blaženém bezpečí, jelikož jsme moderní lidé, a museli být neustále ve střehu.

Nové příspěvky lze nejsnáze sledovat pomocí oznámení v naší veřejnosti

Vítejte, vítejte, někdo? ABC kulturistiky v kontaktu! A toto páteční odpoledne rozebereme neobvyklé téma zvané elektrická svalová aktivita.

Po přečtení se dozvíte, co je EMG jako fenomén, proč a k jakým účelům se tento proces používá, proč většina studií o „nejlepších“ cvičeních pracuje na datech elektrické aktivity.

Tak se pohodlně usaďte, bude to zajímavé.

Elektrická aktivita svalů: otázky a odpovědi

Toto je druhý článek v cyklu „Svaly uvnitř“, v prvním jsme mluvili, ale obecně je cyklus věnován jevům a událostem, které se odehrávají (může unikat) uvnitř svalů. Tyto poznámky vám umožní lépe porozumět procesům čerpání a rychleji postupovat při zlepšování vaší postavy. Proč jsme se vlastně rozhodli mluvit o elektrické aktivitě svalů? Vše je velmi jednoduché. V našich technických (nejen) článcích neustále poskytujeme seznamy nejlepších cviků, které jsou tvořeny právě na základě dat EMG výzkumu.

Již téměř pět let vás o této informaci informujeme, ale ani jednou za tuto dobu jsme neodhalili samotnou podstatu jevu. No, dnes tuto mezeru vyplníme.

Poznámka:
Veškeré další vyprávění na téma elektrická svalová činnost bude rozděleno do podkapitol.

Co je elektromyografie? Měření svalové aktivity

EMG je metoda elektrodiagnostické medicíny pro hodnocení a záznam elektrické aktivity generované kosterními svaly. Procedura EMG se provádí pomocí přístroje zvaného elektromyograf k vytvoření záznamu zvaného elektromyogram. Elektromyograf detekuje elektrický potenciál generovaný svalovými buňkami, když jsou elektricky nebo neurologicky aktivovány. Pro pochopení podstaty EMG fenoménu je nutné mít představu o struktuře svalů a procesech probíhajících uvnitř.

Sval je organizovaná „sbírka“ svalových vláken (mf), která jsou zase tvořena skupinami komponent známých jako myofibrily. V kosterním systému nervová vlákna iniciují elektrické impulsy v m.v., známé jako svalové akční potenciály. Vytvářejí chemické interakce, které aktivují kontrakci myofibril. Čím více aktivovaných vláken ve svalové partii, tím silnější je kontrakce, kterou sval dokáže vyvolat. Svaly mohou vytvářet sílu pouze tehdy, když se stahují/zkracují. Tažná a tlačná síla v muskuloskeletálním systému je generována konjugací svalů, které působí antagonistickým způsobem: jeden sval se stahuje, zatímco druhý se uvolňuje. Například při zvedání činky na biceps se při zvednutí projektilu stahuje / zkracuje bicepsový sval ramene a triceps (antagonista) je v uvolněném stavu.

EMG v různých sportech

Metoda hodnocení základní svalové aktivity, ke které dochází při fyzickém pohybu, se rozšířila v mnoha sportech, zejména ve fitness a kulturistice. Měřením počtu a velikosti impulsů, které se vyskytují během svalové aktivace, lze odhadnout, jak moc je svalová jednotka stimulována, aby poskytla konkrétní sílu. Elektromyogram je vizuální ilustrace signálů generovaných během svalové aktivity. A dále v textu se budeme zabývat některými „portréty“ EMG.

EMG postup. Z čeho se skládá a kde se provádí?

Z větší části je možné měřit elektrickou aktivitu svalů pouze ve speciálních výzkumných sportovních laboratořích, tzn. specializované instituce. Moderní fitness kluby takovou příležitost neposkytují kvůli nedostatku kvalifikovaných odborníků a nízké poptávce ze strany klubového publika.

Samotný postup se skládá z:

• umístění na lidském těle v určité oblasti (na nebo v blízkosti studované svalové skupiny) speciální elektrody připojené k jednotce, která měří elektrické impulsy;
• záznam a přenos signálů do počítače prostřednictvím bezdrátové jednotky pro přenos EMG dat z lokalizovaných povrchových elektrod pro následné zobrazení a analýzu.

V obrázkové verzi je postup EMG následující.

Svalová tkáň v klidu je elektricky neaktivní. Když se sval dobrovolně stáhne, začnou se objevovat akční potenciály. Jak se síla svalové kontrakce zvyšuje, stále více svalových vláken vytváří akční potenciály. Když je sval plně stažen, měla by se objevit náhodná skupina akčních potenciálů s různými rychlostmi a amplitudami. (úplná sada a interferenční vzor).

Proces získání obrázku je tedy redukován na skutečnost, že subjekt provádí konkrétní cvičení podle konkrétního schématu. (série/opakování/odpočinek) a přístroje zaznamenávají elektrické impulsy generované svaly. Nakonec jsou výsledky zobrazeny na obrazovce PC ve formě specifického grafu pulsů.

Čistota výsledků EMG a koncept MVC

Jak si jistě pamatujete z našich technických poznámek, někdy jsme udávali různé hodnoty elektrické aktivity svalů i pro stejné cvičení. To je způsobeno jemností samotného postupu. Obecně platí, že konečné výsledky jsou ovlivněny řadou faktorů:

• výběr konkrétního svalu;
• velikost samotného svalu (muži a ženy mají různé objemy);
• správné umístění elektrody (v konkrétním místě povrchového svalu - břicho svalu, podélná střední čára);
• procento tělesného tuku (čím více tuku, tím slabší signál EMG);
• tloušťka - jak silně centrální nervový systém generuje signál, jak rychle vstupuje do svalu;
• tréninkové zkušenosti – jak dobře je člověk vyvinutý.

S ohledem na uvedené výchozí podmínky mohou tedy různé studie poskytnout různé výsledky.

Poznámka:

Přesnější výsledky svalové aktivity v konkrétním pohybu dává intramuskulární metoda hodnocení. To je, když se jehlová elektroda zavede přes kůži do svalové tkáně. Jehla se poté přesune do několika bodů v uvolněném svalu, aby se vyhodnotila jak zaváděcí aktivita, tak klidová aktivita ve svalu. Vyhodnocením klidové a zaváděcí aktivity elektromyograf vyhodnocuje svalovou aktivitu během dobrovolné kontrakce. Tvar, velikost a frekvence výsledných elektrických signálů se používá k posouzení stupně aktivity konkrétního svalu.

Při elektromyografickém postupu je jednou z jeho hlavních funkcí, jak dobře může být sval aktivován. Nejběžnější metodou je provedení maximální dobrovolné kontrakce (MVC) testovaného svalu. Je to MVC, který je ve většině studií přijímán jako nejspolehlivější prostředek pro analýzu špičkové síly a síly generované svaly.

Nejúplnější obraz svalové aktivity však lze získat poskytnutím obou souborů dat. (MVC a ARV jsou střední) EMG hodnoty.

Vlastně jsme přišli na teoretickou část poznámky, teď se vrhneme do praxe.

Elektrická svalová aktivita: Nejlepší cvičení pro každou svalovou skupinu, výsledky výzkumu

Nyní začneme sbírat hrboly :) od našeho váženého publika, a to vše proto, že se zapojíme do nevděčného úkolu – dokázat, že konkrétní cvik je pro určitou svalovou skupinu nejlepší.

A proč je to nevděčné, pochopíte v průběhu příběhu.

Takže měřením EMG během různých cvičení si můžeme udělat ilustrativní obrázek o úrovni aktivity a vzrušení ve svalu. To může naznačovat, jak efektivní je konkrétní cvičení při stimulaci konkrétního svalu.

I. Výsledky výzkumu (Profesor Tudor Bompa, Mauro Di Pasquale, Itálie 2014)

Údaje jsou uvedeny podle šablony, svalová skupina-cvičení-procento aktivace m.v.:

Poznámka:

Procentuální hodnota udává podíl aktivovaných vláken, hodnota 100 % znamená plnou aktivaci.

Č.1. Latissimus dorsi:

• – 91 ;
• – 89 ;
• – 86 ;
• – 83 .

№2. prsní svaly (velký prsní sval):

• – 93 ;
• – 87 ;
• – 85 ;
• – 84 .

č. 3. Přední delta:

• tlak s činkami ve stoje - 79 ;
• – 73 .

č. 4. Střední/boční delta:

• zvedání rovných paží po stranách s činkami - 63 ;
• zvedání rovných paží přes strany na horním bloku crossoveru - 47 .

č. 5. Zadní delta:

• zředění rukou ve sklonu ve stoje s činkami - 85 ;
• rozpažení paží v náklonu ve stoje ze spodního bloku crossoveru - 77 .

č. 6. Biceps (dlouhá hlava):

• kroutit paže na lavičce Scott s činkami - 90 ;
• ohýbání paží s činkami vsedě na lavici pod úhlem nahoru - 88 ;
• (úzká rukojeť) - 86 ;
• – 84 ;
• – 80 .

č. 7. Quadriceps (rectus femoris):

• – 88 ;
• – 86 ;
• – 78 ;
• – 76 .

č. 8. Zadní plocha (biceps) stehna:

• – 82 ;
• – 56 .

č. 9. Zadní plocha (semitendinosus sval) boky:

• – 88 ;
• mrtvý tah na rovných nohách - 63 .

S úctou a vděčností, Dmitrij Protasov.

Svalový systém je obrazně definován jako biologický klíč člověka k vnějšímu světu.

Elektromyografie - metoda pro studium funkčního stavu pohybových orgánů zaznamenáváním biopotenciálů svalů. Elektromyografie je záznam elektrických procesů ve svalech, ve skutečnosti záznam akčních potenciálů svalových vláken, které způsobují jejich kontrakci. Sval je hmota tkáně složená z mnoha jednotlivých svalových vláken spojených dohromady a pracujících ve shodě. Každé svalové vlákno je tenké vlákno, pouze asi 0,1 mm silné až 300 mm dlouhé. Při stimulaci elektrickým akčním potenciálem přicházejícím do vlákna z motorického neuronu se toto vlákno někdy zkrátí asi na polovinu své původní délky. Svaly zapojené do korekcí jemné motoriky (fixace předmětu očima) mohou mít pouze 10 vláken v každé jednotce. Ve svalech, které provádějí hrubší úpravu při zachování držení těla, může být v jedné motorické jednotce až 3000 svalových vláken.
Povrchový elektromyogram (EMG) shrnuje výboje motorických jednotek, které způsobují kontrakci. EMG registrace umožňuje identifikovat záměr začít se pohybovat několik sekund před jeho skutečným začátkem. Myogram navíc funguje jako indikátor svalového napětí. Ve stavu relativního klidu je vztah mezi skutečnou silou vyvinutou svalem a EMG lineární.
Zařízení, kterým se zaznamenávají biopotenciály svalů, se nazývá elektromyograf a záznam jím zaznamenaný je elektromyogram (EMG). EMG se na rozdíl od bioelektrické aktivity mozku (EEG) skládá z vysokofrekvenčních výbojů svalových vláken, pro jejichž nezkreslený záznam je podle některých představ potřeba šířka pásma až 10 000 Hz.

Ukazatele aktivity dýchacího systému

Dýchací systém se skládá z dýchacích cest a plic.
Hlavním motorickým aparátem tohoto systému jsou mezižeberní svaly, bránice a břišní svaly. Vzduch vstupující do plic během inhalace zásobuje krev proudící plicními kapilárami kyslík. Zároveň se z krve uvolňuje oxid uhličitý a další škodlivé produkty látkové výměny, které se vylučují při výdechu. Mezi intenzitou svalové práce vykonávané člověkem a spotřebou kyslíku existuje jednoduchý lineární vztah.
V psychofyziologických experimentech je dýchání v současnosti zaznamenáváno poměrně zřídka, především za účelem kontroly artefaktů.

K měření intenzity (amplitudy a frekvence) dýchání se používá speciální přístroj – pneumograf. Skládá se z nafukovacího komorového pásu těsně ovinutého kolem hrudníku subjektu a výbojové trubice spojené s tlakoměrem a záznamovým zařízením. Jsou možné i jiné způsoby registrace dýchacích pohybů, v každém případě však musí být přítomny senzory napětí, které zaznamenávají změny objemu hrudníku.
Tato metoda poskytuje dobrý záznam změn dechové frekvence a amplitudy. Pomocí takového záznamu je snadné analyzovat počet dechů za minutu a také amplitudu dýchacích pohybů v různých podmínkách. Můžeme říci, že dýchání je jedním z podceňovaných faktorů psychofyziologických studií.

Oční reakce

Pro psychofyziologa jsou nejvíce zajímavé tři kategorie očních reakcí: zúžení a rozšíření zornice, mrkání a pohyby očí.
Pupilometrie - metoda pro studium reakcí zornic. Zornice je otvor v duhovce, kterým světlo vstupuje do sítnice. Průměr lidské zornice se může pohybovat od 1,5 do 9 mm. Velikost zornice výrazně kolísá v závislosti na množství světla dopadajícího na oko: na světle se zornice zužuje, ve tmě rozšiřuje. Spolu s tím se výrazně změní velikost zornice, pokud subjekt na dopad emocionálně reaguje. V tomto ohledu se pupilometrie používá ke studiu subjektivního postoje lidí k určitým vnějším podnětům.
Průměr zornice lze měřit pouhým vyfotografováním oka během vyšetření nebo pomocí speciálních přístrojů, které převádějí velikost zornice na neustále se měnící potenciální úroveň zaznamenanou na polygrafu.
Bliká (blikání) - přerušované uzavření očních víček. Doba trvání jednoho mrknutí je přibližně 0,35 s. Průměrná frekvence mrkání je 7,5 za minutu a může se lišit od 1 do 46 za minutu. Mrkání plní v životě očí různé funkce. Pro psychofyziologa je však zásadní, aby se frekvence mrkání měnila v závislosti na psychickém stavu člověka.
pohyb očí jsou široce studovány v psychologii a psychofyziologii. Jedná se o rotace očí na oběžných drahách, které se liší funkcí, mechanismem a biomechanikou. Existovat odlišné typy pohyby očí vykonávající různé funkce. Nejdůležitější funkcí očních pohybů mezi nimi je však udržení obrazu, který člověka zajímá, ve středu sítnice, kde je zraková ostrost nejvyšší. Minimální rychlost trasovacích pohybů je asi 5 oblouků. min/s, maximum dosahuje 40 stupňů/s.
Elektrookulografie - metoda registrace pohybu očí, na základě grafické registrace změn elektrického potenciálu sítnice a očních svalů. U lidí je přední pól oka elektricky kladný a zadní pól záporný, takže existuje potenciální rozdíl mezi očním pozadím a rohovkou, který lze změřit. Při otáčení oka se mění poloha pólů a výsledný potenciálový rozdíl charakterizuje směr, amplitudu a rychlost pohybu oka. Tato změna, zaznamenaná graficky, se nazývá elektrookulogram. Mikropohyby oka se však touto metodou nezaznamenávají, pro jejich registraci byly vyvinuty jiné techniky. (viz obrázek.)

Detektor lži

Detektor lži - podmíněný název polygrafického zařízení, které současně registruje komplex fyziologických ukazatelů (GSR, EEG, pletysmogram atd.) za účelem identifikace dynamiky emočního stresu. S osobou podstupující polygrafní vyšetření je veden pohovor, při kterém jsou mu spolu s neutrálními otázkami kladeny otázky, které jsou předmětem zvláštního zájmu. Podle povahy fyziologických reakcí, které doprovázejí odpovědi na různé otázky, lze posuzovat emoční reaktivitu člověka a do určité míry i míru jeho upřímnosti v dané situaci. Protože ve většině případů speciálně netrénovaný člověk neovládá své autonomní reakce, dává detektor lži podle některých odhadů až 71 % případů odhalení podvodu.
Je však třeba mít na paměti, že samotná procedura pohovoru (výslechu) může být pro člověka natolik nepříjemná, že fyziologické změny, ke kterým na cestě dojde, budou odrážet emocionální reakci osoby na proceduru. Je nemožné odlišit emoce vyvolané testovací procedurou od emocí vyvolaných cílovými otázkami. Zároveň se člověk s vysokou emoční stabilitou bude moci v této situaci cítit relativně klidně a jeho vegetativní reakce nebudou tvrdý základ vynést jednoznačný úsudek. Z tohoto důvodu by měly být výsledky získané pomocí detektoru lži ošetřeny náležitou mírou kritičnosti (viz video).

Volba metod a indikátorů

V ideálním případě by volba fyziologických metod a indikátorů měla logicky vycházet z metodologického přístupu, který výzkumník přijal, a cílů stanovených pro experiment. V praxi se však často berou v úvahu i jiná hlediska, například dostupnost přístrojů a snadnost zpracování experimentálních dat.
Argumenty ve prospěch volby metod se zdají být závažnější, pokud s jejich pomocí extrahované indikátory dostanou logicky konzistentní smysluplnou interpretaci v kontextu studovaného psychologického nebo psychofyziologického modelu.

psychofyziologické modely. Ve vědě je model chápán jako zjednodušená znalost, která nese určité, omezené informace o objektu/jevu, odrážející tu či onu jeho vlastnost. Pomocí modelů je možné simulovat fungování a předpovídat vlastnosti studovaných objektů, procesů nebo jevů. V psychologii má modelování dva aspekty: mentální modelování A situační modelování. Prvním je symbolické nebo technické napodobování mechanismů, procesů a výsledků duševní činnosti, druhým je organizace určitého druhu lidské činnosti umělým konstruováním prostředí, ve kterém je tato činnost vykonávána.
Oba aspekty modelování nacházejí své místo v psychofyziologickém výzkumu. V prvním případě jsou simulované rysy lidské činnosti, duševních procesů a stavů predikovány na základě objektivních fyziologických ukazatelů, často zaznamenaných mimo přímou souvislost se zkoumaným jevem. Například se ukázalo, že některé individuální charakteristiky vnímání a paměti lze předvídat z charakteristik mozkových bioproudů. Ve druhém případě psychofyziologické modelování zahrnuje napodobování v laboratorních podmínkách určité duševní činnosti za účelem identifikace jejích fyziologických korelátů a/nebo mechanismů. V tomto případě je povinné vytvářet nějaké umělé situace, do kterých jsou tak či onak zahrnuty studované duševní procesy a funkce. Příkladem tohoto přístupu jsou četné experimenty k identifikaci fyziologických korelátů vnímání, paměti atd.
Při interpretaci výsledků v takových experimentech si výzkumník musí jasně uvědomit, že model není nikdy zcela identický se studovaným jevem nebo procesem. Zpravidla bere v úvahu jen některé samostatné aspekty reality. Ať už se tedy jakýkoli psychofyziologický experiment k identifikaci neurofyziologických korelátů paměťových procesů zdá být jakkoli vyčerpávající, poskytne pouze částečné poznatky o povaze jeho fyziologických mechanismů, omezených rozsahem tohoto modelu a metodologickými technikami a indikátory. použitý. Z tohoto důvodu je psychofyziologie plná různých nesouvisejících a někdy jednoduše protichůdných experimentálních dat. Taková data získaná v kontextu různých modelů představují fragmentované znalosti, které by se v budoucnu pravděpodobně měly spojit do integrálního systému, který popisuje mechanismy psychofyziologického fungování.

Interpretace ukazatelů. Zvláštní pozornost si zaslouží otázka, jakou hodnotu experimentátor přikládá každému z ukazatelů, které používá. Fyziologické indikátory mohou v zásadě plnit dvě hlavní role: cílovou (sémantické) a servisní (pomocné). Například při studiu bioproudů mozku v procesu duševní činnosti je vhodné současně zaznamenávat pohyby očí, svalové napětí a některé další ukazatele. Navíc v kontextu takové práce nesou sémantickou zátěž spojenou s tímto úkolem pouze indikátory mozkových bioproudů. Zbývající indikátory slouží ke kontrole artefaktů a kvality registrace bioproudů (registrace očních pohybů), ke kontrole emocionálních stavů subjektu (registrace GSR), protože je dobře známo, že pohyby očí a emoční stres mohou způsobit interference a zkreslují obraz bioproudů, zvláště když se subjekt rozhodne nebo úkol. Zároveň v jiné studii může registrace pohybů očí i GSR hrát spíše sémantickou než pomocnou roli. Například když je předmětem zkoumání strategie vizuálního vyhledávání nebo studium fyziologických mechanismů emoční sféry člověka.
Stejný fyziologický indikátor tedy může být použit k řešení různých problémů. Jinými slovy, specifika použití indikátoru jsou dána nejen jeho vlastní funkčností, ale také psychologickým kontextem, do kterého je zařazen. Dobrá znalost podstaty a všech možností používaných fyziologických ukazatelů je důležitým faktorem při organizaci psychofyziologického experimentu.

Význam pokusů prováděných na zvířatech. Jak bylo uvedeno výše, mnoho problémů v psychofyziologii bylo a stále je řešeno experimenty na zvířatech. (Především mluvíme o studiu aktivity neuronů.) V tomto ohledu problém formulovaný L.S. Vygotský. Jde o problém poměru strukturních a funkčních jednotek v činnosti mozku, který je specifický pro člověka, a stanovení nových principů fungování systémů, vnitro- a mezisystémových interakcí ve srovnání se zvířaty.
Přímo je třeba poukázat na to, že problém „lidsky specifické korelace strukturních a funkčních jednotek v činnosti mozku a určování principů fungování systémů, které jsou ve srovnání se zvířaty nové, bohužel dosud nebyl produktivní rozvoj. Jako O.S. Andrianov (1993): "Rychlé "ponoření" biologie a medicíny ... do hlubin živé hmoty zatlačilo do pozadí studium nejdůležitějšího problému - evolučních specifik lidského mozku. Pokusy najít na molekulární level určitý hmotný substrát, který je charakteristický pouze pro lidský mozek a určuje rysy nejsložitější mentální funkce dosud nebyly korunovány úspěchem.
Vyvstává tak otázka oprávněnosti přenosu dat získaných na zvířatech k vysvětlení mozkových funkcí u lidí. Je široce přijímané hledisko, podle kterého existují univerzální mechanismy buněčného fungování a obecné zásady kódovací informace, která umožňuje interpolaci výsledků (viz např.: Základy psychofyziologie, vyd. Yu.I. Aleksandrov, 1998).
Jeden ze zakladatelů ruské psychofyziologie E.N. Sokolov, řešící problém přenosu výsledků studií provedených na zvířatech na člověka, formuloval princip psychofyziologického výzkumu takto: člověk - neuron - model. To znamená, že psychofyziologická studie začíná studiem behaviorálních (psychofyziologických) reakcí člověka, poté pokračuje ke studiu mechanismů chování pomocí mikroelektrodové registrace neuronální aktivity v experimentech na zvířatech a u lidí - pomocí elektroencefalogramu. a evokované potenciály. Integrace všech dat se provádí vytvořením modelu prvků podobných neuronu. V tomto případě musí celý model jako celek reprodukovat studovanou funkci a jednotlivé elementy podobné neuronu musí mít vlastnosti a vlastnosti skutečných neuronů. Perspektivy výzkumu tohoto druhu spočívají v konstrukci modelů „specificky lidského typu“, jako je například neurointeligence.

Závěr. Výše uvedené materiály svědčí o velké rozmanitosti a různé úrovni psychofyziologických metod. Kompetence psychofyziologa zahrnuje mnohé, od dynamiky neuronální aktivity v hlubokých strukturách mozku až po lokální průtok krve v prstu. Přirozeně se nabízí otázka, jak zkombinovat ukazatele tak rozdílné z hlediska metod získávání a obsahu do logicky konzistentního systému. Jeho řešení však spočívá na absenci jediné obecně uznávané psychofyziologické teorie.
Psychofyziologie, která se zrodila jako experimentální odvětví psychologie, jí do značné míry zůstává dodnes, kompenzuje nedokonalost teoretického základu rozmanitostí a propracovaností metodologického arzenálu. Bohatství tohoto arzenálu je velké, jeho zdroje a vyhlídky se zdají nevyčerpatelné. Rychlý růst nových technologií nevyhnutelně rozšíří možnosti pronikání do tajů lidské tělesnosti. Povede k vytvoření nových zpracovatelských zařízení schopných formalizovat komplexní systém závislostí proměnných používaných v objektivních fyziologických ukazatelích, přirozeně spojených s lidskou duševní činností. Bez ohledu na to, zda nová řešení budou výsledkem dalšího rozvoje elektronické výpočetní techniky, heuristických modelů nebo jiných způsobů poznání, které nám dosud nejsou známy, vývoj vědy v naší době předpokládá radikální proměnu psychofyziologického myšlení a metod práce.

Slovníček pojmů

1. alfa rytmus
2. kardiostimulátor
3. retikulární formace
4. aferentace
5. kortiko-limbická interakce
6. galvanická kožní odezva (GSR)

Otázky k samovyšetření

1. Jak souvisí rytmické složky elektroencefalogramu se stavem člověka?
2. Co způsobuje galvanickou odezvu kůže?
3. Jak se liší pneumografie a spirografie?
4. Co dává posouzení stavu periferních cév?
5. Jak se interpretují indikátory detektoru lži?

Bibliografie

1. Anokhin P.K. Eseje o fyziologii funkčních systémů. Moskva: Medicína, 1975.
2. Buresh Ya., Bureshova O., Houston D.P. Metody a základní experimenty ke studiu mozku a chování. M.: postgraduální škola, 1991.
3. Belenkov N.Yu. Princip integrity v činnosti mozku. M.: Medicína, 1980.
4. Bernstein N.A. Eseje o fyziologii pohybů a o fyziologii činnosti. Moskva: Medicína, 1966.
5. Bekhtereva N.P., Bundzen P.V., Gogolitsyn Yu.L. Mozkové kódy duševní činnosti. L.: Nauka, 1977.
6. Gnezditsky V.V. Evokované potenciály mozku v klinické praxi. Taganrog: TSTU, 1997.
7. Danilová N.N. Psychofyziologie. Moskva: Aspect Press, 1998.
8. Dubrovský D.I. psychika a mozek: výsledky a perspektivy výzkumu // Psychologický časopis. 1990. V.11. č. 6. S. 3-15.
9. Přírodovědné základy psychologie / Pod. vyd. A.A. Smirnová, A.R. Luria, V.D. Nebylitsyn. Moskva: Pedagogika, 1978.
10. Ivanitsky A.M., Sagittarius V.B., Korsakov I.A. Informační procesy mozku a duševní činnost. Moskva: Nauka, 1984.
11. Lomov B.F. Metodologické a teoretické problémy psychologie. Moskva: Nauka, 1984.
12. Neuropočítač jako základ myslících počítačů. Moskva: Nauka, 1993.
13. Merlin V.S. Esej o integrálním výzkumu individuality. Moskva: Pedagogika, 1986.
14. Metodika a technika psychofyziologického experimentu. Moskva: Nauka, 1987.
15. Základy psychofyziologie / Ed. Yu.I. Alexandrova. M., 1998.
16. Tikhomirov O.K. Psychologie myšlení. M.: MSU, 1984.
17. Chupřiková N.I. psychika a vědomí jako funkce mozku. Moskva: Nauka, 1985.
18. Hasset J. Úvod do psychofyziologie. M.: Mir, 1981.
19. Yarvilechto T. Mozek a psychika. Moskva: Progress, 1992.

Energie svalové činnosti.

Jedno svalové vlákno může obsahovat 15 miliard tlustých vláken. Navzdory tomu, že se svalová vlákna aktivně stahují, v každé tlusté niti se za sekundu rozpadne přibližně 2500 molekul ATP (nukleotid, který hraje důležitou roli v metabolismu energie a látek v těle). I malé kosterní svaly obsahují tisíce svalových vláken.

Hlavní funkcí ATP je přenos energie z jednoho místa na druhé, nikoli dlouhodobé ukládání energie. V klidu produkují vlákna kosterního svalstva více ATP, než potřebují. Za těchto podmínek ATP přenáší energii na kreatin. Kreatin je malá molekula, kterou svalové buňky sestavují z fragmentů aminokyselin. Přenosem energie vzniká další vysokoenergetická sloučenina, kreatinfosfát (CP).

ATP + kreatin ADP + kreatinfosfát

Během svalové kontrakce se sloučeniny ATP rozkládají, což má za následek tvorbu adenosindifosfátu (ADP). Energie uložená v kreatinfosfátu je pak použita k „dobití“ ADP a zpětné přeměně ATP zpět na ATP.

ADP + kreatinfosfát + kreatin

Enzym kreatinfosfokináza (CPK) tuto reakci usnadňuje. Když jsou svalové buňky poškozeny, CPK prosakuje buněčné membrány do krevního řečiště. Vysoká koncentrace CPK v krvi tedy obvykle indikuje vážné poškození svalů.

Odpočinková vlákna kosterního svalstva obsahují asi šestinásobek množství kreatinfosfátu než ATP. Ale když jsou svalová vlákna pod neustálým stresem, tyto energetické zásoby se vyčerpají za pouhých 15 sekund. Svalová vlákna se pak musí spoléhat na jiné mechanismy k přeměně ADP na ATP.

Většina buněk v těle vytváří ATP aerobním metabolismem v mitochondriích a glykolýzou v cytoplazmě. Aerobní metabolismus (doprovázený spotřebou kyslíku) typicky poskytuje 95 % ATP v klidové buňce. V tomto procesu mitochondrie přijímají kyslík, ADP, fosfátové ionty a organické substráty z okolní cytoplazmy. Substráty pak vstupují do cyklu trikarboxylové kyseliny (také známého jako cyklus kyselina citronová nebo Krebsův cyklus), enzymatická dráha, která rozkládá organické molekuly. Atomy uhlíku se uvolňují jako oxid uhličitý, atomy vodíku cirkulují respiračními enzymy ve vnitřní mitochondriální membráně, kde jsou odstraňovány jejich elektrony. Po sérii mezikroků se protony a elektrony spojují s kyslíkem za vzniku vody. V tomto efektivním procesu se uvolňuje velké množství energie a využívá se k tvorbě ATP.

Klidová svalová vlákna se při tvorbě ATP téměř výhradně spoléhají na aerobní metabolismus mastných kyselin. Když se sval začne stahovat, mitochondrie začnou místo mastných kyselin rozkládat molekulu kyseliny pyrohroznové. Kyselina pyrohroznová je poskytována enzymatickou cestou glykolýzy. Glykolýza je rozklad glukózy na kyselinu pyrohroznovou v cytoplazmě buňky. Tento proces se nazývá anaerobní, protože nevyžaduje kyslík. Glykolýza poskytuje zvýšení ATP a generuje 2 molekuly kyseliny pyrohroznové z každé molekuly glukózy. ATP vzniká při glykolýze. Protože glykolýza může nastat v nepřítomnosti kyslíku, může být zvláště důležitá, když přítomnost kyslíku omezuje rychlost mitochondriální produkce ATP. Ve většině kosterních svalů je glykolýza hlavním zdrojem ATP během období vrcholné aktivity. K štěpení glukózy za těchto podmínek dochází především ze zásob glykogenu v sarkoplazmě. Glykogen je polysacharid řetězců molekul glukózy. Typická vlákna kosterního svalstva obsahují velké zásoby glykogenu, které mohou tvořit 1,5 % celkové hmotnosti svalů.

Spotřeba energie a úroveň svalové aktivity.

V kosterních svalech, když jsou v klidu, je poptávka po ATP nízká. Vzhledem k tomu, že mitochondrie mají k dispozici více než dostatek kyslíku k uspokojení této poptávky, nakonec produkují nadbytek ATP. Extra ATP se používá k vytvoření zásob glykogenu. Odpočívající svalová vlákna absorbují mastné kyseliny a glukózu, které jsou dodávány krevním řečištěm. Mastné kyseliny se štěpí v mitochondriích a vzniká ATP, který přeměňuje kreatin na kreatinfosfát a glukózu na glykogen.

Na středních úrovních fyzická aktivita zvyšuje se potřeba ATP. Tento požadavek je splněn mitochondriemi, když se zvyšuje rychlost mitochondriální produkce ATP, což zvyšuje rychlost spotřeby kyslíku. Dostupnost kyslíku není limitujícím faktorem, protože kyslík může difundovat (slučovat, mísit) ve svalovém vláknu dostatečně rychle, aby splnil mitochondriální požadavky. Kosterní sval v tomto bodě závisí hlavně na aerobním metabolismu kyseliny pyrohroznové za účelem tvorby ATP. Kyselina pyrohroznová vzniká při procesu glykolýzy, která rozkládá molekuly glukózy odvozené z glykogenu ve svalových vláknech. Pokud jsou zásoby glykogenu nízké, svalové vlákno může také rozkládat další substráty, jako jsou lipidy nebo aminokyseliny. Zatímco poptávku po ATP lze uspokojit mitochondriální aktivitou, poskytování ATP glykolýzou zůstává v celkovém energetickém procesu svalového vlákna zanedbatelné.

Při maximálních úrovních aktivity je potřeba hodně ATP, v důsledku čehož se produkce ATP v mitochondriích zvyšuje na maximum. Tato maximální rychlost je určena přítomností kyslíku a kyslík nemůže difundovat do svalových vláken dostatečně rychle, aby umožnil mitochondriím produkovat požadovaný ATP. Při vrcholné úrovni cvičení může mitochondriální aktivita poskytnout pouze asi jednu třetinu potřebného ATP. Zbytek pochází z glykolýzy.

Když glykolýza produkuje kyselinu pyrohroznovou rychleji, než ji lze použít v mitochondriích, zvyšuje se hladina kyseliny pyrohroznové v sarkoplazmě. Za těchto podmínek se kyselina pyrohroznová přeměňuje na kyselinu mléčnou.

Anaerobní proces glykolýzy umožňuje buňce generovat další ATP, když mitochondrie nejsou schopny pokrýt aktuální energetické potřeby. Výroba anaerobní energie má však své nevýhody:

Kyselina mléčná je organická kyselina nacházející se v tělesných tekutinách
disociuje na vodíkové ionty a záporně nabitý laktátový iont. Produkce kyseliny mléčné tedy může vést ke snížení intracelulárního pH. Pufry v sarkoplazmě mohou odolat posunům pH, ale tyto ochrany jsou omezené. Změny pH nakonec změní funkční charakteristiky klíčových enzymů.
Glykolýza je relativně neefektivní způsob tvorby ATP. Za anaerobních podmínek každá molekula glukózy vytváří 2 molekuly kyseliny pyrohroznové, které se přeměňují na kyselinu mléčnou. Buňka zase obdrží 2 molekuly ATP prostřednictvím glykolýzy. Pokud by tyto molekuly kyseliny pyrohroznové byly katabolizovány aerobně v mitochondriích, buňka by obdržela 34 dalších molekul ATP.

Svalová únava. Vlákna kosterního svalstva se unaví, když se již nemohou stahovat navzdory pokračování nervového impulsu. Příčina svalové únavy se liší podle úrovně svalové aktivity. Po krátkých vrcholných úrovních aktivity, jako je 100m časovka, může být únava
důsledkem vyčerpání zásob ATP nebo z poklesu pH, který je doprovázen hromaděním kyseliny mléčné. Po delší námaze, jako je maraton, může únava zahrnovat fyzické poškození sarkoplazmatického retikula, které narušuje regulaci intracelulárních koncentrací + Ca2 iontů. Svalová únava se hromadí a její účinky se stávají výraznějšími, když se stavem začíná nabírat více svalových vláken. Výsledkem je postupné snižování kapacity všech kosterních svalů.

Pokud se svalové vlákno smršťuje na středních úrovních a poptávku po ATP lze uspokojit aerobním metabolismem, únava nenastane, dokud nebudou vyčerpány zásoby glykogenu, lipidů a aminokyselin. Tento typ únavy se vyskytuje u sportovců na dlouhé vzdálenosti, jako jsou maratónští běžci, po několika hodinách běhu na dlouhé vzdálenosti.

Když sval produkuje náhlý, intenzivní výbuch aktivity na nejvyšší úrovni, většina ATP je poskytována glykolýzou. Po několika sekundách až minutě zvýšení hladiny kyseliny mléčné sníží pH tkání a svaly již nemohou normálně fungovat. Sportovci, kteří zažívají rychlé a silné zátěže, jako jsou sprinteři na 100 metrů, zažívají tento typ svalové únavy.

Funkce svalů vyžaduje: 1) významné zásoby intracelulární energie, 2) normální krevní oběh a 3) normální koncentrace kyslíku v krvi. Cokoli, co narušuje jeden nebo více z těchto faktorů, přispěje k předčasné svalové únavě. Například snížený průtok krve z těsného oblečení, porucha krevního oběhu nebo ztráta krve zpomalují dodávání kyslíku a živin a zároveň urychlují hromadění kyseliny mléčné a přispívají ke svalové únavě.

Období zotavení. S kontrakcí svalových vláken se mění poměry v sarkoplazmě. Spotřebovávají se energetické zásoby, uvolňuje se teplo a pokud bylo snížení vrcholné, vzniká mléko. Během období rekonvalescence se poměry ve svalových vláknech vrátí do normálu. Může trvat několik hodin, než se svalová vlákna zotaví z období mírné aktivity. Po delší aktivitě při vyšších úrovních aktivity může úplné zotavení trvat týden. Během období regenerace, kdy je dostatek kyslíku, může být kyselina mléčná recyklována přeměnou zpět na kyselinu pyrohroznovou.

Kyselina pyrohroznová může být použita buď mitochondriemi k tvorbě ATP, nebo jako substrát pro enzymy, které syntetizují glukózu a obnovují zásoby glykogenu.

Během cvičení kyselina mléčná difunduje ze svalových vláken do krevního řečiště. Tento proces pokračuje i po skončení stresu, protože intracelulární koncentrace kyseliny mléčné jsou stále relativně vysoké. Játra absorbují kyselinu mléčnou a přeměňují ji na kyselinu pyrohroznovou. Přibližně 30 % těchto molekul kyseliny pyrohroznové se rozloží, což poskytuje ATP potřebné k přeměně jiných molekul kyseliny pyrohroznové na glukózu. Molekuly glukózy se poté uvolní do oběhu, kde jsou vychytány vlákny kosterního svalstva a použity k doplnění zásob glykogenu. Toto přesouvání kyseliny mléčné v játrech a glukózy do svalových buněk se nazývá Coriho cyklus.

Během období zotavení je kyslík snadno dostupný a tělesná potřeba kyslíku zůstává zvýšená nad normální klidové hladiny. Období zotavení je poháněno ATP. Čím více ATP je potřeba, tím více kyslíku bude potřeba. Kyslíkový dluh, neboli nadměrná spotřeba kyslíku po tréninku během cvičení, je množství kyslíku, které je potřeba normální zotavení. Vlákna kosterního svalstva, která musí obnovit ATP, kreatinfosfát a glykogen, na předchozí úroveň a jaterní buňky, kterégenerují ATP potřebné k přeměně přebytečné kyseliny mléčné na glukózu, jsou zodpovědné za většinu extra příjmu kyslíku. Zatímco se doplňuje kyslíkový dluh, zvyšuje se frekvence a hloubka dýchání. V důsledku toho budete těžce dýchat ještě dlouho poté, co přestanete s intenzivním tréninkem.

Ztráta tepla Svalová činnost vytváří značné množství tepla. Dojde-li ke katabolické reakci, například při rozkladu glykogenu nebo glykolýzových reakcích, svalová vlákna zachytí pouze část uvolněné energie. Zbytek se uvolňuje jako teplo. Klidová svalová vlákna spoléhající na aerobní metabolismus zachycují asi 42 % energie uvolněné při katabolismu. Zbývajících 58 % ohřívá sarkoplazmu tkáňového moku a cirkulující krve. Aktivní kosterní svaly uvolňují asi 85 % tepla potřebného k udržení normální tělesné teploty.

Když jsou svaly aktivní, jejich spotřeba energie se dramaticky zvyšuje. Protože se anaerobní produkce energie stává primární metodou ATP, svalová vlákna jsou méně účinná při absorpci energie. Při vrcholné úrovni cvičení je pouze asi 30 % uvolněné energie uloženo jako ATP, přičemž zbývajících 70 % zahřeje svaly a okolní tkáně.

Hormony a svalový metabolismus. Metabolická aktivita ve vláknech kosterního svalstva je regulována hormony endokrinního systému. Růstový hormon z hypofýzy a testosteron (hlavní pohlavní hormon u mužů) stimulují syntézu kontraktilních proteinů a expanzi kosterních svalů. Hormony štítná žláza zvýšit míru spotřeby energie během odpočinku. Při intenzivní fyzické aktivitě stimulují hormony nadledvin, zejména adrenalin, svalový metabolismus a prodlužují dobu trvání stimulace a sílu kontrakce.