Activitatea musculară. Relația dintre activitatea musculară și activitatea mentală. Întrebări de autotest

Modificări ale stării psihofizice a elevilor în timpul sesiunii de examene.

Sesiunea de examen este una dintre elemente structurale
predarea este activitatea principală a elevilor.

Caracterul intens al sesiunii de examinare este caracteristica sa specifică. Parametrii de informare ai activității - conținutul, volumul lucrărilor de examen, ritmul de prezentare a întrebărilor - au, de asemenea, impact asupra performanței, activității și stării psihice a elevului. Alte caracteristici - caracteristici de livrare
examenele asociate cu transformarea - reamintirea informațiilor de lucru (memorizate) sunt motivul principal pentru dezvoltarea unei stări de stres mental și tensiune. Situația de examen este o situație tipică de incertitudine.

Putem concluziona că examenele nu îmbunătățesc sănătatea elevilor, ci invers. Într-adevăr, numeroase studii arată că în timpul pregătirii și promovării examenelor există o activitate mentală intensă, limitarea extremă a activității motorii, perturbarea tiparelor de odihnă și somn și experiențe emoționale.
Toate acestea conduc la suprasolicitare a sistemului nervos și afectează negativ starea generală și rezistența organismului.

În mod convențional, se pot distinge următoarele grupuri de stări mentale:
caracteristic acestei vârste:

1. Disconfort intern, neliniste, iritabilitate, neconcentrare, lipsa de scop. Este dificil să-ți colectezi gândurile și să-ți controlezi acțiunile. Voința este redusă, emoțiile sunt dezinhibate, gândurile sunt neadunate.

2. O stare de nemulțumire exprimată, ostilitate, atitudine negativă față de ceilalți.

3. Condiții apropiate de agresivitate, belicitate, furie, grosolănie.

4. Izbucniri afective - lupte, grosolănie, insulte, încălcări ale disciplinei.

Educația fizică înseamnă optimizarea performanței, prevenirea oboselii neuro-emoționale și psihofizice a elevilor, creșterea eficienței procesului educațional.

1) studiu sistematic materii educaționale studenți pe semestru, fără
„asalt” în perioada testelor și examenelor.

2) Organizarea ritmică și sistematică a muncii mentale.

3) Menținerea constantă a emoției și a interesului

4) Îmbunătățirea relațiilor interpersonale dintre studenți și profesorii universitari, hrănirea sentimentelor.

5) Organizarea unui regim rațional de muncă, alimentație, somn și odihnă.

6) Refuzul obiceiuri proaste: consumul de alcool și droguri, fumatul și abuzul de substanțe.

7) Antrenamentul fizic, menținerea constantă a corpului într-o stare de condiție fizică optimă.

8) Instruirea elevilor în metode de automonitorizare a stării organismului în vederea identificării abaterilor de la normă și corectarea și eliminarea în timp util a acestor abateri prin prevenire.

Clasificare exerciţii fizice.

1. Clasificarea exercițiilor fizice pe baza unor sisteme stabilite istoric educaţie fizică. Din punct de vedere istoric, s-a dezvoltat în societate că toată varietatea exercițiilor fizice a fost acumulată treptat în doar patru grupe tipice: gimnastică, jocuri, sport, turism. Fiecare dintre aceste grupe de exerciții fizice are propriile caracteristici esențiale, dar diferă în principal prin capacitățile pedagogice, scopul specific în sistemul de educație fizică, precum și metodologia lor inerentă pentru desfășurarea orelor.

2. Clasificarea exercițiilor fizice în funcție de caracteristicile lor anatomice. Pe această bază, toate exercițiile fizice sunt grupate în funcție de efectul lor asupra mușchilor brațelor, picioarelor, abdomenului, spatelui etc. Folosind această clasificare, sunt alcătuite diverse seturi de exerciții (gimnastică igienă, gimnastică atletică, încălzire etc.).

3. Clasificarea exercițiilor fizice pe baza concentrării lor primare pe educația individuluicalitati fizice. Aici exercițiile sunt clasificate în următoarele grupe:

· tipuri de exerciții viteză-forță (de exemplu, sprint, sărituri, aruncări etc.);

Exerciții ciclice de anduranță (de exemplu, alergare pe distanțe medii și lungi, schi fond, înot etc.);

· exerciții care necesită o coordonare ridicată a mișcărilor (de exemplu, exerciții de acrobație și gimnastică, scufundări, patinaj artistic etc.);

· exerciții care necesită manifestarea complexă a calităților fizice și motricității în condiții de moduri variabile de activitate motrică, schimbări continue în situații și forme de acțiune (de exemplu, jocuri sportive, lupte, box, scrimă).

4. Clasificarea exercițiilor fizice pe baza structurii biomecanice a mișcării. Pe această bază se disting exercițiile ciclice, aciclice și mixte.

5. Clasificarea exercițiilor fizice pe baza zonelor de putere fiziologică. Pe această bază se disting exerciții de putere maximă, submaximală, mare și moderată.

6. Clasificarea exercițiilor fizice pe baza specializării sportive. Toate exercițiile sunt împărțite în trei grupe: competitiv, special-pregătitor și general-pregătitor.

Activitatea musculară și activitatea cardiacă, relația lor.

Funcțiile mușchilor din corpul uman sunt producția de muncă și energie folosind substanțe obținute din alimente, în primul rând carbohidrați și grăsimi.
O sănătate bună necesită o activitate musculară bună. Mușchii își pot îndeplini munca numai în anumite condiții - este nevoie de energie. Energia se obține prin oxidarea nutrienților, în primul rând a grăsimilor.

Corpul uman este format din mușchi. Inima este un mușchi.

A fost dezvăluit că implementarea activitate fizică puterea mare sporește activitatea și relațiile sistemelor musculare și cardiovasculare. În repaus și în timpul oboselii, natura liniară a interrelațiilor dintre cele două sisteme se manifestă în timpul antrenamentului și în stare de echilibru, este exponențială; Dezvoltarea oboselii compensate, fără a modifica rolul principal al muşchilor cvadriceps, biceps şi gastrocnemiu ai extremităţilor inferioare în implementarea efortului, modifică relaţiile acestora şi rolul parţial în diverse zone mișcarea ciclică, crește activitatea lor electrică. Odată cu dezvoltarea oboselii decompensate, activitatea electrică scade și coordonarea relațiilor dintre mușchii conducători ai membrelor drepte și stângi este întreruptă.

Activitatea și relațiile dintre MS și CVS depind de condițiile de funcționare (odihnă, muncă cu putere variabilă), perioada de muncă și caracteristicile individuale.

Trecerea de la starea de odihnă la muncă, sporind activitatea mușchilor și a sistemului cardiovascular, sincronizează activitatea acestora, gradul de integrare a acestora, schimbă natura interacțiunii - de la liniară - în repaus și în timpul oboselii, la exponențială - în timpul antrenament și o stare de echilibru.

Știm cu toții că în timpul somnului suntem într-o stare nemișcată, relaxată. Dar mai știm că în timpul nopții ne schimbăm poziția de mai multe ori și facem de multe ori niște mișcări: ne înfiorăm, ne zvâcnim, unii chiar vorbesc în somn.

Relația dintre somn și activitatea musculară este mult mai complexă decât ar părea la prima vedere. Nu degeaba în fiziopatologia somnului există un întreg grup de boli asociate cu o activitate musculară anormală în timpul somnului, de la sindromul picioarelor neliniştite până la somnambulism, care sunt încă greu, dacă chiar deloc, de tratat.

A adormit

Așadar, când ne culcăm, mușchii ni se relaxează treptat. Dar spre deosebire de somnul REM, când mușchii se relaxează „forțat”, datorită inhibării active a sistemului descendent reticulospinal, în somnul lent mușchii se relaxează datorită scăderii treptate a activității tonice a mușchilor antigravitaționali. (cea care este responsabilă de poziția corpului nostru în spațiu, de postură cu alte cuvinte).

Când adormim, undeva la granița dintre veghe și somn, când conștiința noastră începe deja să se oprească, de multe ori experimentăm un început brusc brusc care ne trezește din nou. Acest fenomen se numește mioclon hipnic sau zvâcniri hipnice.

În Evul Mediu, un astfel de început în timp ce adormi se numea „ atingerea diavolului" Mecanismul acestui fenomen și semnificația lui biologică nu sunt încă pe deplin clare. Motivul cel mai probabil poate fi un conflict între două subsisteme ale sistemului nervos - tonusul muscular și relaxarea completă.

Când mușchii corpului se relaxează și fluxul de impulsuri nervoase care transportă informații către creier despre poziția corpului în spațiu este redus brusc, se întâmplă adesea ca creierul să interpreteze incorect o astfel de încetare bruscă a semnalizării de la mușchi.

El îl percepe ca pe o cădereși trimite un impuls puternic mușchilor pentru a verifica dacă totul este în ordine. Ca urmare, apare o contracție musculară destul de puternică. Adică, o pornire este o încercare a creierului de a trezi o persoană și de a o avertiza de pericol sau pur și simplu de a verifica funcționarea corectă a tuturor sistemelor.

Este foarte posibil ca senzațiile noastre de zbor sau cădere de la înălțime, care apar adesea în visele noastre, să aibă un mecanism similar. Cu mușchii relaxați și excitarea simultană a cortexului motor, rezultată din mișcările virtuale efectuate în vise, aceasta este probabil singura modalitate prin care creierul poate rezolva conflictul dintre sistemul muscular și cel nervos, deoarece în astfel de zboruri și căderi ne mișcăm fără a face mișcări. !

Somn REM

Figura 1 prezintă cele trei stări principale ale creierului: veghe, somn cu unde lente și somn REM. Principala diferență dintre somnul REM și starea de veghe este atonia musculară. Privind în perspectivă, voi spune că acesta este un fel de mecanism de apărare: creierul protejează corpul de, destul de ciudat, vise.

La urma urmei, când vedem un vis, participăm la el, realizăm câteva acțiuni virtuale într-un vis: mergem, înotăm, ne mișcăm... Toate aceste „mișcări” activează aceleași zone din creier ca și cum le-am face în realitate în timp ce suntem treji. Adică creierul dă comandă mușchilor să se miște, dar din cauza inhibării forțate a activității motorii nu apar mișcări.

Dacă nu ar fi atonia musculară, am executa efectiv aceste acțiuni, am juca scene dintr-un vis de veghe, ceea ce, de altfel, este ceea ce se întâmplă cu tulburările de comportament în faza de somn REM. (R.E.M.dormicomportamenttulburare, prescurtatRBD).

Fig.1. Poziția caracteristică a corpului în trei stări diferite ale creierului la pisici și o reprezentare schematică a mecanismului fiecăreia dintre cele trei stări: A - stare de veghe; B - somn lent; C - Somn REM. Denumiri:locuscoeruleus - pată albastră;rafesistem - miezuri de cusătură. Sursă: adoptatdinMichel Jouvet, Scientific American, 1967.

În anii 1960 Michel Jouvet (1925) , unul dintre pilonii somnologiei a arătat experimental ce s-ar întâmpla dacă acest lucru sistem de protectie. Pisici cu leziuni ale zonei creierului responsabilă pentru atonia musculară (punctul sub-albastru), în timpul somnului REM, ei au împlinit personal tot ceea ce visau: au alergat după un șoarece invizibil, s-au încrețit la vederea unui câine invizibil, au mâncat mâncare invizibilă etc. Și, bineînțeles, fără a fi orientat în spațiu (la urma urmei, pisicile erau în stare de somn cu ochii închiși), s-au lovit de obiecte și s-ar putea răni grav.

În mod normal, în faza de somn REM, datorită activității inhibitoare a orexinei (hipocretinei) a hipotalamusului, a locusului coeruleus noradrenergic și a nucleilor rafelor serotoninergici, neuronii pontini glutamatergici sunt activați. (nucleul ventral sublaterodorsal la rozătoare, locus coeruleus la om) (Fig.2).

Fig.2.Diagrama locației neuronilor și a conexiunilor lor responsabile pentru atonia musculară. Denumiri:L.C.- pata albastra. Sursă:McGregor& Siegel, Natură Neurosci, 2010.

Alte influențe glutamatergice excitatoare ale nucleului sublaterodorsal ventral (sau spot sub-coeruleus) prin proiecțiile lor în medula oblongata, glicina și neuronii inhibitori GABAergici ai medulului ventromedial sunt activați (nucleu magnocelular la pisici, nucleu de celule gigantice la om), care la rândul lor inhibă neuronii motori ai măduvei spinării, hiperpolarizându-i.

Din cauza hiperpolarizării neuronilor motori, eliberarea de acetilcolină, necesară contracției musculare, se oprește, ceea ce provoacă paralizia musculară în timpul somnului REM. Acest mecanism (Fig.3) a fost recent pusă la îndoială și văzută doar ca parte a unui proces mai complex (BrooksPeever, 2012). Dezvăluirea acestuia poate fi o problemă de viitor apropiat.

Fig.3. Reprezentare schematică a structurilor cerebrale implicate în inițierea și menținerea somnului REM, precum și în dezvoltarea atoniei musculare (în roșu). Denumiri:cortex - cortex motor,CAN - nucleul central al amigdalei,PAG - substanță cenușie periaqueductală,LC - punct albastru,DR - nuclei de sutură,PPT - nucleu pedunculopontin,LDT - tegmentul laterodorsal,vSLD - nucleu ventral sublaterodorsal,VMM - medular ventromedial,Glu - glutamat,GABA - GABA, 5-HT - serotonina,Ach - acetilcolina,NA - norepinefrină, + influențe excitatorii, - influențe inhibitoare, * structura corespunzătoare la rozătoare.

Cu toate acestea, cu toții am putut măcar o dată în viață să observăm cum copiii mici sau animalele noastre de companie, în faza de somn rapid, își zvâcnesc membrele, fac mișcări de suge sau lingă etc.

Ni se pare „evident” în astfel de momente pe care copiii sau animalele visează. Adulții au și zvâcniri ale membrelor, dar de cele mai multe ori sunt mai puțin pronunțate. Cum așa? La urma urmei, mușchii trebuie să fie complet relaxați, „paralizați” în timpul viselor.

Se dovedește că paralizia musculară afectează doar mușchii tonici, adică cei care sunt responsabili pentru postura noastră, poziția corpului în spațiu (mușchi anti-gravitație). Aceștia sunt toți mușchii scheletici mari ai corpului.

Mușchii fazici sunt cei mici, localizați la nivelul membrelor (degetele de la mâini și de la picioare) iar cei responsabili de mișcările rapide nu sunt afectați și de aceea pot fi observate contracții în somnul REM. Prin urmare, putem spune că atonie completă muschii scheleticiîntr-o măsură sau alta însoțite de scurte zvâcniri fazice.

Până în prezent, nu se cunoaște nici semnificația biologică a acestui fenomen, nici mecanismul său, nici structurile anatomice implicate în acest proces. Recent, un grup de cercetători de la Universitatea din Iowa a descoperit că o astfel de zvâcnire musculară a membrelor nu este atât o reflectare a viselor, ci mai degrabă un mecanism care activează formarea rețelelor neuronale în creier, promovând astfel dezvoltarea acestuia. (Tiriacetal., 2012; 2014). Acesta este motivul pentru care sunt mai dezvoltate la bebelusi.

Trebuie spus că atonia musculară în timpul fazei de somn REM nu afectează mușchii sistemului oculomotor, urechea internă și mușchii respiratori, inclusiv diafragma. Nu totul este clar cu mușchii faciali inervați de nervii cranieni.

Atonia în timpul somnului REM este și ea prezentă acolo, dar mecanismul dezvoltării sale este diferit. Cel mai probabil, sistemul aminergic al creierului joacă aici un rol decisiv, influențând neuronii motori ai nervului trigemen. Poate că această diferență determină faptul că în timpul fazei de somn REM chipul nostru reflectă adesea natura visului pe care îl trăim, mai ales dacă este încărcat emoțional: zâmbim sau facem grimasi.

Există, de asemenea, contracții fazice ale mușchilor faciali în somnul REM, acestea sunt mediate de influențele glutamatergice ale nucleului reticular parvocelular. Foarte des, atât la animale, cât și la om, fenomenul de vocalizare are loc în timpul somnului REM - câinii se plâng, oamenii vorbesc în somn. Acest lucru se întâmplă din cauza activării anormale a părții creierului responsabilă de vorbire la oameni sau de producția de sunet la animale și de obicei apare undeva la granița dintre somnul cu unde lente și somnul cu mișcarea rapidă a ochilor. În același timp, vorbirea este mai clară în timpul fazei de somn REM și în timpul somnului lent (somn delta)- indistinct, ceva de genul mormăit.

Cele mai cunoscute mișcări din somnul REM sunt mișcările rapide ale ochilor. (BDG), care a dat numele acestei faze a somnului - somn REM. Ele nu sunt ca mișcările ochilor când suntem treji când ne uităm la ceva. Caracterul lor amintește mai mult de mișcările ochilor atunci când încercăm să ne amintim imaginile vizuale.

Din întreaga perioadă de somn REM, mișcările oculare ocupă aproximativ 10%. Este curios că oamenii care sunt orbi de la naștere (sau, conform unor surse, orb înainte de vârsta de 5 ani) nu se observă mișcări directe ale ochilor în timpul somnului REM (Bergeretal., 1962), sau aceste mișcări nu sunt exprimate clar (Hobsonetal., 1988), deși astfel de oameni au și vise, dar nu sub formă de imagini vizuale, ci sub formă de mirosuri, sunete, senzații.

Odată cu afectarea sau blocarea farmacologică a nucleilor vestibulari ai medulei oblongate, mișcările oculare din somnul REM dispar, iar odată cu ele întregul complex de reacții care le însoțește: zvâcnirea fazică a membrelor, reacții autonome etc. În același timp, mișcările izolate ale ochilor sunt păstrate. Nucleii vestibulari inițiază doar REM, dar formarea lor finală depinde de colicul și de formarea reticulară a mezencefalului, unde se află nucleii nervilor oculomotori.

somn lent

Majoritatea mișcărilor pe care le facem în timpul nopții au loc în somn cu unde lente. Deși, față de perioada de veghe, numărul lor este semnificativ redus, ele sunt încă prezente – sub formă de mișcări episodice neintenționate: schimbarea poziției în care dormim, întoarcerea dintr-o parte în alta și alte mișcări. În medie, o persoană sănătoasă, care doarme bine, face mișcări mari de 25 până la 30 de ori pe noapte. (Fig.4).

Dacă o persoană este bolnavă sau nu doarme bine din cauza supraexcitației nervoase, atunci numărul de mișcări poate depăși o sută. Ce ne face să ne mișcăm în somn? Ei bine, în primul rând, acestea sunt câteva condiții care ne trezesc: zgomot brusc, mișcări ale unei persoane adormite în apropiere, fulgerări și alți factori. În al doilea rând, presiunea prelungită asupra acelor zone ale corpului în care dormim le întrerupe alimentarea cu sânge.

Cu toții cunoaștem senzația când o parte a corpului nostru „amorțește”. Zonele cu circulația sanguină perturbată în acest fel trimit un semnal către creier pentru a schimba poziția corpului și a restabili alimentarea cu sânge. Drept urmare, ne întoarcem. Mai mult, toate acestea se întâmplă la nivel subconștient.

Cea mai cunoscută boală asociată cu activitatea motrică afectată în timpul somnului cu unde lente este somnambulismul. (somnambulism sau somnambulism).

Fig.4. Schimbarea pozițiilor corpului în timpul somnului. Mișcarea are loc atât în ​​timpul somnului non-REM, cât și în perioadele scurte de veghe care pot apărea imediat după somnul REM.

Foarte des, imediat după somnul REM există o perioadă scurtă de veghe, de multe ori nici măcar nu ne amintim despre asta după ce ne-am trezit în cele din urmă dimineața. În aceste intervale facem și mișcări și ne schimbăm postura. Poate că există o semnificație evolutivă în aceste scurte treziri, când strămoșii noștri nu puteau dormi în siguranță fericită, ca noi oamenii moderni, și trebuiau să fie în alertă tot timpul.

Cea mai simplă modalitate de a urmări noile postări este prin intermediul anunțurilor din paginile noastre publice.

Bine ai venit, bine ai venit, e cineva acolo? ABC-urile culturismului sunt în legătură! Și în această vineri vom examina un subiect neobișnuit numit activitatea electrică a mușchilor.

După ce ați citit, veți afla ce este EMG ca fenomen, în ce și în ce scopuri este utilizat acest proces, de ce majoritatea studiilor privind exercițiile „mai bune” operează în mod specific asupra datelor de activitate electrică.

Așa că, fă-te confortabil, va fi interesant.

Activitatea electrică a mușchilor: întrebări și răspunsuri

Acesta este al doilea articol din seria „Mușchi în interior”, în primul despre care am vorbit, dar în general ciclul este dedicat fenomenelor și evenimentelor care au loc (se poate scurge)în interiorul mușchilor. Aceste note vă vor permite să înțelegeți mai bine procesele de pompare și să faceți progrese mai rapide în îmbunătățirea fizicului. De ce am decis să vorbim în mod specific despre activitatea electrică a mușchilor? Este foarte simplu. În articolele noastre tehnice (și nu numai), oferim în mod constant liste cu cele mai bune exerciții, care sunt formate tocmai pe baza datelor de cercetare EMG.

De aproape cinci ani, vă oferim aceste informații, dar nu o dată în acest timp am dezvăluit însăși esența fenomenului. Ei bine, astăzi vom umple acest gol.

Nota:
Toate narațiunile ulterioare pe tema activității electrice a mușchilor vor fi împărțite în subcapitole.

Ce este electromiografia? Măsurarea activității musculare

EMG este o tehnică de medicină de electrodiagnostic pentru evaluarea și înregistrarea activității electrice produse de mușchii scheletici. Procedura EMG este efectuată folosind un dispozitiv numit electromiograf pentru a crea o înregistrare numită electromiogramă. Electromiograful detectează potențialul electric generat de celulele musculare atunci când acestea sunt activate electric sau neurologic. Pentru a înțelege esența fenomenului EMG, este necesar să aveți o idee despre structura mușchilor și procesele care au loc în interiorul acestora.

Un mușchi este o „colecție” organizată de fibre musculare (MF), care, la rândul lor, sunt formate din grupuri de componente cunoscute sub numele de miofibrile. În sistemul osos, fibrele nervoase inițiază impulsuri electrice în m.v., cunoscute sub numele de potențiale de acțiune musculară. Ele creează interacțiuni chimice care activează contracția miofibrilei. Cu cât sunt mai multe fibre activate într-o porțiune musculară, cu atât contracția pe care o poate produce mușchiul este mai puternică. Mușchii pot crea forță doar atunci când se contractă/scurtează. Forțele de tragere și împingere în sistemul musculo-scheletic sunt generate de cuplarea mușchilor care acționează într-un model antagonic: un mușchi se contractă, iar celălalt se relaxează. De exemplu, la ridicarea unei gantere pentru biceps, mușchiul biceps brahial se contractă/scurtează la ridicarea aparatului, iar tricepsul (antagonistul) este într-o stare relaxată.

EMG în diverse sporturi

Metoda de evaluare a activității musculare de bază care are loc în timpul mișcării fizice a devenit larg răspândită în multe sporturi, în special fitness și culturism. Măsurând numărul și magnitudinea impulsurilor generate în timpul activării musculare, este posibil să se evalueze cât de mult este stimulată o unitate musculară pentru a produce o anumită forță. O electromiograma este o ilustrare vizuală a semnalelor generate în timpul activității musculare. Și mai departe în text ne vom uita la câteva „portrete” ale EMG.

Procedura EMG. În ce constă și unde se desfășoară?

În cea mai mare parte, este posibilă măsurarea activității electrice a mușchilor numai în laboratoare speciale de cercetare sportivă, de exemplu. institutii specializate. Cluburile moderne de fitness nu oferă o astfel de oportunitate din cauza lipsei de specialiști calificați și a cererii scăzute din partea publicului clubului.

Procedura în sine constă în:

• plasarea pe corpul uman într-o anumită zonă (pe sau lângă grupa musculară studiată) electrozi speciali conectați la o unitate care măsoară impulsurile electrice;
• înregistrarea și transmiterea semnalelor către un computer printr-o unitate de transmisie fără fir pentru date EMG de la electrozii de suprafață localizați pentru afișare și analiză ulterioară.

În versiunea cu imagine, procedura EMG arată astfel.

Țesutul muscular în repaus este electric inactiv. Atunci când un mușchi se contractă voluntar, potențialele de acțiune încep să apară. Pe măsură ce forța de contracție musculară crește, tot mai multe fibre musculare declanșează potențiale de acțiune. Când mușchiul se contractă complet, ar trebui să apară un grup aleatoriu de potențiale de acțiune viteze diferiteși amplitudini (set complet și model de interferență).

Astfel, procesul de obținere a unei imagini se rezumă la faptul că subiectul efectuează un anumit exercițiu după o anumită schemă (seturi/repetări/odihnă), iar aparatele înregistrează impulsurile electrice generate de mușchi. În cele din urmă, rezultatele sunt afișate pe ecranul computerului sub forma unui grafic de puls specific.

Puritatea rezultatelor EMG și conceptul de MVC

După cum probabil vă amintiți din notele noastre tehnice, uneori am dat valori diferite pentru activitatea electrică musculară chiar și pentru același exercițiu. Acest lucru se datorează complexității procedurii în sine. În general, rezultatele finale sunt influențate de o serie de factori:

• alegerea unui anumit mușchi;
• mărimea muşchiului însuşi (bărbații și femeile au volume diferite);
• amplasarea corectă a electrozilor (într-un loc specific al mușchiului superficial - burta musculară, linia mediană longitudinală);
• procentul de grăsime corporală umană (cu cât mai multă grăsime, cu atât semnalul EMG este mai slab);
• grosimea - cât de puternic generează sistemul nervos central semnalul, cât de repede intră în mușchi;
• experiență de formare - cât de bine dezvoltată este o persoană.

Astfel, datorită acestor condiții inițiale, studii diferite pot produce rezultate diferite.

Nota:

Rezultate mai precise ale activității musculare într-o anumită mișcare sunt furnizate de metoda de evaluare intramusculară. Acesta este momentul în care un electrod cu ac este introdus prin piele în țesutul muscular. Acul este apoi mutat în mai multe puncte ale mușchiului relaxat pentru a evalua atât activitatea de inserție, cât și cea de repaus în mușchi. Evaluând activitatea de repaus și de inserție, electromiograful evaluează activitatea musculară în timpul contracției voluntare. Forma, dimensiunea și frecvența semnalelor electrice rezultate indică gradul de activitate al unui anumit mușchi.

În procedura de electromiografie, una dintre funcțiile sale principale este cât de bine poate fi activat mușchiul. Cea mai comună metodă este de a efectua o contracție voluntară maximă (MVC) a mușchiului testat. În majoritatea studiilor, MVC este acceptat ca mijlocul cel mai fiabil de analiză a forței de vârf și a forței produse de mușchi.

Cu toate acestea, imaginea cea mai completă a activității musculare poate fi furnizată prin furnizarea ambelor seturi de date. (MVC și ARV - medie) Valorile EMG.

De fapt, ne-am ocupat de partea teoretică a notei, acum să trecem în practică.

Activitatea electrică a mușchilor: cele mai bune exerciții pentru fiecare grupă musculară, rezultate cercetări

Acum vom începe să colectăm conuri :) de la publicul nostru drag și totul pentru că ne vom angaja într-o sarcină ingrată - demonstrând că un anumit exercițiu este cel mai bun pentru un anumit grup muscular.

Și de ce este nerecunoscător, veți înțelege pe măsură ce povestea progresează.

Deci, luând citiri EMG în timpul diferitelor exerciții, putem picta o imagine ilustrativă a nivelului de activitate și excitare în mușchi. Acest lucru poate indica cât de eficient este un anumit exercițiu în stimularea unui anumit mușchi.

I. Rezultatele cercetării (Profesor Tudor Bompa, Mauro Di Pasquale, Italia 2014)

Datele sunt prezentate conform șablonului, grupa musculară-exercițiu-procent de activare m.v.:

Nota:

Valoarea procentuală indică proporția de fibre activate; o valoare de 100% indică activarea completă.

nr 1. Mușchii latissimus dorsi:

• – 91 ;
• – 89 ;
• – 86 ;
• – 83 .

№2. Mușchii pectorali (pectoral mare):

• – 93 ;
• – 87 ;
• – 85 ;
• – 84 .

nr. 3. Deltoid frontal:

• presa cu gantere in picioare - 79 ;
• – 73 .

nr. 4. Delta mijlocie/laterală:

• brațul drept se ridică prin laterale cu gantere - 63 ;
• ridică brațele drepte prin părțile laterale de pe blocul superior al crossoverului - 47 .

nr. 5. Deltoid din spate:

• stând îndoit peste ridicare cu gantere - 85 ;
• Brațele îndoite se ridică în timp ce stați din blocul inferior al crossoverului - 77 .

nr. 6. Biceps (capul lung):

• curling brațele pe o bancă Scott cu gantere - 90 ;
• curling brațele cu gantere în timp ce stai pe o bancă într-un unghi în sus - 88 ;
• (prindere îngustă) – 86 ;
• – 84 ;
• – 80 .

nr. 7. Cvadriceps (mușchiul drept femural):

• – 88 ;
• – 86 ;
• – 78 ;
• – 76 .

nr 8. Suprafața spatelui (biceps) a coapsei:

• – 82 ;
• – 56 .

nr. 9. Suprafata spate (mușchi semitendinos) solduri:

• – 88 ;
• deadlift pe picioare drepte - 63 .

Cu respect și recunoștință, Dmitri Protasov.

Sistemul muscular este definit la figurat ca cheia biologică a unei persoane pentru lumea exterioară.

Electromiografie - metodă de studiere a stării funcţionale a organelor de mişcare prin înregistrarea biopotenţialelor musculare. Electromiografia este înregistrarea proceselor electrice din mușchi, înregistrând de fapt potențialele de acțiune ale fibrelor musculare care provoacă contractarea acesteia. Un mușchi este o masă de țesut alcătuită din multe fibre musculare individuale conectate între ele și care lucrează în comun. Fiecare fibră musculară este un fir subțire, de doar aproximativ 0,1 mm grosime și 300 mm lungime. Atunci când este stimulată de un potențial de acțiune electrică care vine la o fibră de la un neuron motor, fibra uneori se scurtează la aproximativ jumătate din lungimea inițială. Mușchii implicați în corecțiile motorii fine (fixarea unui obiect cu ochii) pot avea doar 10 fibre în fiecare unitate. În mușchii care efectuează mai multe ajustări grosiere la menținerea posturii, o unitate motorie poate avea până la 3000 de fibre musculare.
Electromiograma de suprafață (EMG) reflectă sumar descărcările unităților motorii care provoacă contracția. Înregistrarea EMG permite detectarea intenției de a începe o mișcare cu câteva secunde înainte ca aceasta să înceapă efectiv. În plus, miograma acționează ca un indicator al tensiunii musculare. Într-o stare de repaus relativ, relația dintre forța reală dezvoltată de mușchi și EMG este liniară.
Dispozitivul cu care sunt înregistrate biopotențialele musculare se numește electromiograf, iar înregistrarea înregistrată cu acesta este o electromiogramă (EMG). EMG, spre deosebire de activitatea bioelectrică a creierului (EEG), constă în descărcări de înaltă frecvență ale fibrelor musculare, pentru înregistrarea nedistorsionată a cărora, conform unor idei, este necesară o lățime de bandă de până la 10.000 Hz.

Indicatori ai activității sistemului respirator

Sistemul respirator este format din căile respiratorii și plămâni.
Aparatul motor principal al acestui sistem este format din mușchii intercostali, diafragma și mușchii abdominali. Aerul care intră în plămâni în timpul inhalării furnizează oxigen cu sângele care curge prin capilarele pulmonare. În același timp, dioxidul de carbon și alte produse metabolice dăunătoare părăsesc sângele și sunt expulzate atunci când sunt expirate. Există o relație liniară simplă între intensitatea muncii musculare efectuate de o persoană și consumul de oxigen.
În experimentele psihofiziologice, respirația este înregistrată în prezent relativ rar, în principal pentru a controla artefactele.

Pentru a măsura intensitatea (amplitudinea și frecvența) respirației, se folosește un dispozitiv special - un pneumograf. Este alcătuit dintr-o cameră de centură gonflabilă înfășurată strâns în jurul pieptului subiectului și un tub de descărcare conectat la un manometru și un dispozitiv de înregistrare. Sunt posibile și alte metode de înregistrare a mișcărilor respiratorii, dar, în orice caz, trebuie să existe senzori de tensiune pentru a înregistra modificările volumului toracelui.
Această metodă oferă o înregistrare bună a modificărilor ritmului și amplitudinii respirației. Folosind această înregistrare, este ușor de analizat numărul de respirații pe minut, precum și amplitudinea mișcărilor respiratorii în diferite condiții. Putem spune că respirația este unul dintre factorii insuficient evaluați în cercetarea psihofiziologică.

Reacții oculare

Pentru un psihofiziolog, trei categorii de reacții oculare prezintă cel mai mare interes: constricția și dilatarea pupilei, clipirea și mișcările oculare.
Pupilometrie - metoda de studiere a reactiilor pupilare. Pupila este orificiul din iris prin care lumina pătrunde în retină. Diametrul pupilei unei persoane poate varia de la 1,5 la 9 mm. Dimensiunea pupilei fluctuează semnificativ în funcție de cantitatea de lumină care cade asupra ochiului: la lumină pupila se îngustează, în întuneric se extinde. Odată cu aceasta, dimensiunea elevului se schimbă semnificativ dacă subiectul reacționează emoțional la influență. În acest sens, pupilometria este folosită pentru a studia atitudinea subiectivă a oamenilor față de anumiți stimuli externi.
Diametrul pupilei poate fi măsurat prin simpla fotografiere a ochiului în timpul unei examinări sau folosind dispozitive speciale care convertesc dimensiunea pupilei într-un nivel potențial care variază constant înregistrat pe un poligraf.
Intermitent (clipi) - închiderea periodică a pleoapelor. Durata unei clipiri este de aproximativ 0,35 s. Rata medie de clipire este de 7,5 pe minut și poate varia de la 1 la 46 pe minut. Clipirea îndeplinește diferite funcții în menținerea funcțiilor vitale ale ochilor. Cu toate acestea, pentru un psihofiziolog este important ca frecvența clipirii să varieze în funcție de starea psihică a unei persoane.
Mișcarea ochilor larg studiat în psihologie și psihofiziologie. Acestea sunt variate în funcție de funcție, mecanism și biomecanica de rotație a ochilor în orbite. Sunt diferite tipuri mișcări ale ochilor care îndeplinesc diverse funcții. Cu toate acestea, cea mai importantă funcție a mișcărilor oculare dintre ele este de a menține imaginea de interes pentru o persoană în centrul retinei, unde acuitatea vizuală este cea mai mare. Viteza minimă a mișcărilor de urmărire este de aproximativ 5 arc. min/s, maxima ajunge la 40 de grade/s.
Electrooculografie - metoda de inregistrare a miscarilor oculare, bazat pe înregistrarea grafică a modificărilor potențialului electric al retinei și al mușchilor oculari. La om, polul anterior al ochiului este electric pozitiv, iar polul posterior este negativ, deci există o diferență de potențial între fundul ochiului și corneea care poate fi măsurată. Când ochiul se întoarce, poziția polilor se schimbă, iar diferența de potențial rezultată caracterizează direcția, amplitudinea și viteza mișcării ochiului. Această modificare, înregistrată grafic, se numește electrooculogramă. Cu toate acestea, micromișcările oculare nu sunt înregistrate folosind această metodă și alte tehnici au fost dezvoltate pentru înregistrarea acestora. (vezi poza)

Detector de minciuni

Detector de minciuni - denumirea conventionala a unui aparat poligraf care inregistreaza simultan un complex de indicatori fiziologici (GSR, EEG, pletismograma etc.) in vederea identificarii dinamicii stresului emotional. Este intervievată o persoană supusă unui examen poligraf, în cadrul căreia, alături de cele neutre, pun întrebări care constituie un subiect de interes deosebit. Prin natura reacțiilor fiziologice care însoțesc răspunsurile la diferite întrebări, se poate judeca reactivitatea emoțională a unei persoane și, într-o oarecare măsură, gradul de sinceritate a acesteia într-o situație dată. Întrucât în ​​majoritatea cazurilor o persoană special neantrenată nu își controlează reacțiile vegetative, un detector de minciuni dă, conform unor estimări, până la 71% din cazurile de detectare a înșelăciunii.
Trebuie avut în vedere, totuși, că procedura de interviu (interogare) în sine poate fi atât de neplăcută pentru o persoană, încât modificările fiziologice care apar pe parcurs vor reflecta reacția emoțională a persoanei la procedură. Este imposibil să distingem emoțiile provocate de procedura de testare de emoțiile cauzate de întrebările țintă. În același timp, o persoană cu stabilitate emoțională ridicată se va putea simți relativ calmă în această situație, iar reacțiile sale vegetative nu vor duce la baze solide pentru a face o judecată clară. Din acest motiv, rezultatele obtinute cu ajutorul unui detector de minciuni trebuie tratate cu un grad de criticitate cuvenit (vezi video).

Selectarea metodelor și indicatorilor

În mod ideal, alegerea metodelor și indicatorilor fiziologici ar trebui să decurgă în mod logic din abordarea metodologică adoptată de cercetător și din obiectivele stabilite pentru experiment. Cu toate acestea, în practică, acestea se bazează adesea pe alte considerente, de exemplu, disponibilitatea instrumentelor și ușurința procesării datelor experimentale.
Argumentele în favoarea alegerii metodelor par mai puternice dacă indicatorii extrași cu ajutorul lor primesc o interpretare semnificativă logic consistentă în contextul modelului psihologic sau psihofiziologic studiat.

Modele psihofiziologice.În știință, un model este înțeles ca cunoștințe simplificate care poartă anumite informații limitate despre un obiect/fenomen, reflectând anumite proprietăți ale acestuia. Folosind modele, puteți simula funcționarea și prezice proprietățile obiectelor, proceselor sau fenomenelor studiate. În psihologie, modelarea are două aspecte: modelare mentalăŞi modelarea situației. Primul înseamnă o imitare simbolică sau tehnică a mecanismelor, proceselor și rezultatelor activității mentale, al doilea înseamnă organizarea unuia sau altui tip de activitate umană prin construirea artificială a mediului în care se desfășoară această activitate.
Ambele aspecte ale modelării își găsesc un loc în cercetarea psihofiziologică. În primul caz, trăsăturile simulate ale activității umane, ale proceselor mentale și ale stărilor sunt prezise pe baza unor indicatori fiziologici obiectivi, înregistrați adesea fără legătură directă cu fenomenul studiat. De exemplu, s-a demonstrat că unele caracteristici individuale ale percepției și memoriei pot fi prezise din caracteristicile biocurenților din creier. În al doilea caz, modelarea psihofiziologică presupune simularea anumitor activități mentale în condiții de laborator pentru a identifica corelatele și/sau mecanismele sale fiziologice. În acest caz, este obligatorie crearea unor situații artificiale în care subiectele studiate sunt incluse într-un fel sau altul. procesele mentale si functii. Un exemplu al acestei abordări sunt numeroasele experimente pentru a identifica corelatele fiziologice ale percepției, memoriei etc.
Atunci când interpretează rezultatele în astfel de experimente, cercetătorul trebuie să înțeleagă clar că modelul nu este niciodată complet identic cu fenomenul sau procesul studiat. De regulă, ține cont doar de anumite aspecte ale realității. În consecință, oricât de cuprinzător ar părea, de exemplu, orice experiment psihofiziologic de identificare a corelațiilor neurofiziologice ale proceselor de memorie, acesta va oferi doar cunoștințe parțiale despre natura mecanismelor sale fiziologice, limitate de cadrul acestui model și de tehnicile metodologice și indicatori utilizați. Din acest motiv, psihofiziologia este plină cu o varietate de date experimentale neînrudite și uneori pur și simplu contradictorii. Astfel de date obținute în contextul diferitelor modele reprezintă cunoștințe fragmentare, care în viitor ar trebui probabil combinate într-un sistem integral care să descrie mecanismele funcționării psihofiziologice.

Interpretarea indicatorilor.Întrebarea importanței pe care experimentatorul o acordă fiecăruia dintre indicatorii pe care îi folosește merită o atenție specială. În principiu, indicatorii fiziologici pot îndeplini două roluri principale: țintă (semantică) și serviciu (auxiliar). De exemplu, atunci când studiem biocurenții creierului în timpul activității mentale, este recomandabil să înregistrezi simultan mișcările ochilor, tensiunea musculară și alți indicatori. Mai mult, în contextul unei astfel de lucrări, doar indicatorii biocurenților creierului poartă o încărcătură semantică asociată cu această sarcină. Indicatorii rămași servesc la controlul artefactelor și a calității înregistrării biocurenților (înregistrarea mișcărilor oculare), controlul stărilor emoționale ale subiectului (înregistrarea GSR), deoarece este bine cunoscut faptul că mișcările oculare și stresul emoțional pot introduce interferențe și distorsionează imaginea biocurenților, mai ales atunci când subiectul decide ce sau o sarcină. În același timp, într-un alt studiu, înregistrarea atât a mișcărilor oculare, cât și a GSR poate juca mai degrabă un rol semantic decât un rol de serviciu. De exemplu, atunci când subiectul cercetării este o strategie de căutare vizuală sau studiul mecanismelor fiziologice ale sferei emoționale umane.
Astfel, același indicator fiziologic poate fi folosit pentru a rezolva diferite probleme. Cu alte cuvinte, utilizarea specifică a unui indicator este determinată nu numai de propria funcționalitate, ci și de contextul psihologic în care este inclus. O bună cunoaștere a naturii și a tuturor posibilităților indicatorilor fiziologici utilizați este un factor important în organizarea unui experiment psihofiziologic.

Semnificația experimentelor efectuate pe animale. După cum sa menționat mai sus, multe probleme din psihofiziologie au fost și continuă să fie rezolvate prin experimente pe animale. (În primul rând, vorbim despre studierea activității neuronilor.) În acest sens, problema formulată de L.S. Vygotski. Aceasta este problema relației specifice omului dintre unitățile structurale și funcționale din activitatea creierului și determinarea unor noi principii de funcționare a sistemului, interacțiuni intra și intersistem, în comparație cu animalele.
Trebuie precizat direct că problema „corelației specifice umane a unităților structurale și funcționale în activitatea creierului și determinarea unor noi principii de funcționare a sistemului în comparație cu animalele”, din păcate, nu a primit încă o dezvoltare productivă. După cum scrie O.S Andrianov (1993): „Imersia” rapidă a biologiei și medicinei... în adâncurile materiei vii a împins în fundal studiul celei mai importante probleme - specificul evolutiv al creierului uman Încercările de a găsi nivel molecular un anumit substrat material care este caracteristic doar creierului uman și determină caracteristicile cele mai complexe funcții mentale nu au fost încă încununate cu succes.”
Astfel, se pune întrebarea cu privire la legitimitatea transferului de date obținute pe animale pentru a explica funcțiile creierului la om. Este o viziune larg acceptată că există mecanisme universale de funcționare celulară și principii generale codificarea informațiilor, care permite interpolarea rezultatelor (vezi, de exemplu: Fundamentals of Psychophysiology, editat de Yu.I. Aleksandrov, 1998).
Unul dintre fondatorii psihofiziologiei ruse E.N. Sokolov, rezolvând problema transferului rezultatelor cercetărilor efectuate pe animale la om, a formulat principiul cercetării psihofiziologice astfel: om - neuron - model. Aceasta înseamnă că cercetarea psihofiziologică începe cu studiul reacțiilor comportamentale (psihofiziologice) ale unei persoane. Apoi se trece la studiul mecanismelor comportamentului folosind înregistrarea cu microelectrozi a activității neuronale în experimente pe animale și la oameni folosind o electroencefalogramă și evocată. potenţiale. Integrarea tuturor datelor se realizează prin construirea unui model din elemente de tip neural. În acest caz, întregul model în ansamblu trebuie să reproducă funcția studiată, iar elementele individuale asemănătoare neuronilor trebuie să aibă caracteristicile și proprietățile neuronilor reali. Perspectivele cercetării de acest fel constă în construirea de modele de „tipuri specific umane”, cum ar fi, de exemplu, neurointelligence.

Concluzie. Materialele de mai sus indică o mare varietate și niveluri diferite de metode psihofiziologice. Sfera de competență a unui psihofiziolog include multe, de la dinamica activității neuronale în structurile profunde ale creierului până la fluxul sanguin local într-un deget. Se pune firesc întrebarea cum să combinați astfel de indicatori, care sunt atât de diferiți în metodele lor de obținere și conținut, într-un sistem consistent logic. Soluția sa se bazează însă pe lipsa unei singure teorii psihofiziologice general acceptate.
Psihofiziologia, care s-a născut ca o ramură experimentală a psihologiei, rămâne în mare măsură așa până astăzi, compensând imperfecțiunea fundamentului teoretic cu varietatea și sofisticarea arsenalului său metodologic. Bogăția acestui arsenal este mare, resursele și perspectivele sale par inepuizabile. Creșterea rapidă a noilor tehnologii va extinde inevitabil posibilitățile de pătrundere în secretele fizicii umane. Ea va duce la crearea de noi dispozitive de procesare capabile să oficializeze un sistem complex de dependență de variabile utilizate în indicatorii fiziologici obiectivi, în mod natural legați de activitatea psihică umană. Indiferent dacă noile soluții vor fi rezultatul dezvoltării ulterioare a tehnologiei de calcul electronic, a modelelor euristice sau a altor metode de cunoaștere încă necunoscute nouă, dezvoltarea științei în epoca noastră anticipează o transformare radicală a gândirii psihofiziologice și a metodelor de lucru.

Glosar de termeni

1. ritmul alfa
2. stimulator cardiac
3. formatiune reticulara
4. aferentare
5. interacțiune corticolimbică
6. răspuns galvanic al pielii (GSR)

Întrebări de autotest

1. Cum sunt componentele ritmice ale electroencefalogramei legate de condiția umană?
2. Ce cauzează răspunsul galvanic al pielii?
3. Cum sunt diferite pneumografia și spirografia?
4. Ce oferă evaluarea stării vaselor periferice?
5. Cum sunt interpretate scorurile detectorului de minciuni?

Referințe

1. Anokhin P.K. Eseuri despre fiziologia sistemelor funcționale. M.: Medicină, 1975.
2. Buresh Y., Bureshova O., Huston D.P. Metode și experimente de bază pentru studiul creierului și comportamentului. M.: facultate, 1991.
3. Belenkov N.Yu. Principiul integrității în activitatea creierului. M.: Medicină, 1980.
4. Bernstein N.A. Eseuri despre fiziologia mișcărilor și fiziologia activității. M.: Medicină, 1966.
5. Bekhtereva N.P., Bundzen P.V., Gogolitsyn Yu.L. Codurile creierului ale activității mentale. L.: Nauka, 1977.
6. Gnezditsky V.V. Potențialele cerebrale evocate în practica clinică. Taganrog: TSTU, 1997.
7. Danilova N.N. Psihofiziologie. M.: Aspect Press, 1998.
8. Dubrovsky D.I. psihicul și creierul: rezultate și perspective ale cercetării // Jurnal psihologic. 1990. T.11. Nr. 6. P. 3-15.
9. Fundamentele științifice naturale ale psihologiei / Under. ed. A.A. Smirnova, A.R. Luria, V.D. Nebylitsyna. M.: Pedagogie, 1978.
10. Ivanitsky A.M., Strelets V.B., Korsakov I.A. Procesele informaționale ale creierului și activitatea mentală. M.: Nauka, 1984.
11. Lomov B.F. probleme metodologice şi teoretice ale psihologiei. M.: Nauka, 1984.
12. Neurocalculatorul ca bază a calculatoarelor gânditoare. M.: Nauka, 1993.
13. Merlin V.S. Eseu despre un studiu integral al individualității. M.: Pedagogie, 1986.
14. Metodologia și tehnica experimentului psihofiziologic. M.: Nauka, 1987.
15. Fundamentele psihofiziologiei / Ed. Yu.I. Alexandrova. M., 1998.
16. Tihomirov O.K. Psihologia gândirii. M.: MSU, 1984.
17. Chuprikova N.I. psihicul și conștiința ca o funcție a creierului. M.: Nauka, 1985.
18. Hassett J. Introducere în psihofiziologie. M.: Mir, 1981.
19. Yarvilehto T. Creierul și psihicul. M.: Progres, 1992.

Energia activității musculare.

O fibră musculară poate conține 15 miliarde de filamente groase. În timp ce fibrele musculare se contractă activ, aproximativ 2.500 de molecule de ATP (o nucleotidă care joacă un rol important în metabolismul energiei și substanțelor din organism) pe secundă se descompun în fiecare fir gros. Chiar și mușchii scheletici mici conțin mii de fibre musculare.

Funcția principală a ATP este de a transfera energie dintr-un loc în altul, mai degrabă decât stocarea pe termen lung a energiei. În repaus, fibrele musculare scheletice produc mai mult ATP decât au nevoie. În aceste condiții, ATP transferă energie către creatină. Creatina este o moleculă mică pe care celulele musculare o adună din fragmente de aminoacizi. Transferul de energie creează un alt compus de înaltă energie, fosfatul de creatină (CP).

ATP + creatina ADP + creatina fosfat

În timpul contracției musculare, compușii ATP sunt descompuși, rezultând formarea de adenozin difosfat (ADP). Energia stocată în creatină fosfat este apoi folosită pentru a „reîncărca” ADP, transformându-l înapoi în ATP prin reacția inversă.

ADP + creatina fosfat + creatina

Enzima creatin fosfokinaza (CPK) facilitează această reacție. Când celulele musculare sunt deteriorate, CPK se scurge membranele celulareîn fluxul sanguin. Astfel, concentrațiile mari de CPK în sânge indică de obicei leziuni musculare grave.

Fibrele musculare scheletice în repaus conțin aproximativ de șase ori mai mult fosfat de creatină decât ATP. Dar atunci când fibrele musculare sunt sub tensiune susținută, aceste rezerve de energie se vor epuiza în doar aproximativ 15 secunde. Fibrele musculare trebuie apoi să se bazeze pe alte mecanisme pentru a converti ADP în ATP.

Majoritatea celulelor din organism generează ATP prin metabolismul aerob în mitocondrii și prin glicoliză în citoplasmă. Metabolismul aerob (însoțit de consumul de oxigen) furnizează de obicei 95% din ATP într-o celulă în repaus. În acest proces, mitocondriile absorb oxigenul, ADP, ionii de fosfat și substraturile organice din citoplasma înconjurătoare. Substraturile intră apoi în ciclul acidului tricarboxilic (cunoscut și ca ciclu acid citric sau ciclul Krebs), o cale enzimatică care descompune moleculele organice. Atomii de carbon sunt eliberați sub formă de dioxid de carbon, iar atomii de hidrogen sunt transportați de enzimele respiratorii în membrana mitocondrială interioară, unde electronii lor sunt îndepărtați. După o serie de pași intermediari, protonii și electronii se combină cu oxigenul pentru a forma apă. În acest proces eficient, cantități mari de energie sunt eliberate și utilizate pentru a crea ATP.

Fibrele musculare scheletice în repaus se bazează aproape exclusiv pe metabolismul aerob al acizilor grași pentru a genera ATP. Când mușchiul începe să se contracte, mitocondriile încep să descompună molecula de acid piruvic în loc de acizii grași. Acidul piruvic este furnizat de calea enzimatică a glicolizei. Glicoliza este descompunerea glucozei în acid piruvic în citoplasma celulei. Acest proces se numește anaerob deoarece nu necesită oxigen. Glicoliza asigură o creștere a ATP și generează 2 molecule de acid piruvic din fiecare moleculă de glucoză. ATP se formează în timpul glicolizei. Deoarece glicoliza poate avea loc în absența oxigenului, aceasta poate fi deosebit de importantă atunci când prezența oxigenului limitează rata de producere a ATP mitocondrial. În majoritatea mușchilor scheletici, glicoliza este principala sursă de ATP în perioadele de vârf de activitate. Descompunerea glucozei în aceste condiții are loc în principal din rezervele de glicogen din sarcoplasmă. Glicogenul este o polizaharidă a lanțurilor de molecule de glucoză. Fibrele musculare scheletice tipice conțin depozite mari de glicogen, care pot reprezenta 1,5% din greutate totală muşchii.

Consumul de energie și nivelul de activitate musculară.

În mușchii scheletici, când sunt în repaus, cererea de ATP este scăzută. Cu oxigen mai mult decât suficient disponibil pentru mitocondrii pentru a satisface această cerere, acestea ajung să producă ATP în exces. ATP suplimentar este folosit pentru a construi depozite de glicogen. Fibrele musculare în repaus absorb acizii grași și glucoza care sunt livrate de sânge. Acizii grași sunt degradați în mitocondrii și ATP este generat pentru a transforma creatina în creatinfosfat și glucoza în glicogen.

La niveluri moderate activitate fizică nevoia de ATP crește. Această cerere este satisfăcută de mitocondrii atunci când rata producției mitocondriale de ATP crește, ceea ce crește rata consumului de oxigen. Disponibilitatea oxigenului nu este un factor limitativ, deoarece oxigenul poate difuza (combina, amesteca) în fibra musculară suficient de repede pentru a satisface cerințele mitocondriale. Mușchiul scheletic în acest moment depinde în primul rând de metabolismul aerob al acidului piruvic pentru a genera ATP. Acidul piruvic se formează în timpul glicolizei, care descompune moleculele de glucoză derivate din glicogen din fibrele musculare. Dacă rezervele de glicogen sunt scăzute, fibra musculară poate descompune și alte substraturi, cum ar fi lipidele sau aminoacizii. În timp ce cererea de ATP poate fi satisfăcută prin activitatea mitocondrială, furnizarea de ATP prin glicoliză rămâne un contributor minor la producția generală de energie a fibrei musculare.

La nivelurile de vârf de activitate, este necesară o mulțime de ATP, ceea ce face ca producția de ATP în mitocondrii să crească la maxim. Această viteză maximă este determinată de disponibilitatea oxigenului, iar oxigenul nu poate difuza prin fibrele musculare suficient de repede pentru a permite mitocondriilor să producă ATP-ul necesar. La nivelurile de vârf ale volumului de muncă, activitatea mitocondrială poate furniza doar aproximativ o treime din ATP necesar. Restul este explicat de glicoliză.

Când glicoliza produce acid piruvic mai repede decât poate fi folosit de mitocondrii, nivelul de acid piruvic din sarcoplasmă crește. În aceste condiții, acidul piruvic este transformat în acid lactic.

Procesul anaerob al glicolizei permite celulei să genereze ATP suplimentar atunci când mitocondriile nu sunt capabile să satisfacă cerințele actuale de energie. Cu toate acestea, producția de energie anaerobă are dezavantajele sale:

Acidul lactic este un acid organic care se găsește în fluidele corpului
se disociază în ioni de hidrogen și ionul lactat încărcat negativ. Astfel, producția de acid lactic poate duce la scăderea pH-ului intracelular. Tampoanele din sarcoplasmă pot rezista schimbărilor de pH, dar aceste protecții sunt limitate. În cele din urmă, modificările pH-ului vor modifica caracteristicile funcționale ale enzimelor cheie.
Glicoliza este o modalitate relativ ineficientă de a genera ATP. În condiții anaerobe, fiecare moleculă de glucoză generează 2 molecule de acid piruvic, care sunt transformate în acid lactic. La rândul său, celula primește 2 molecule de ATP prin glicoliză. Dacă acele molecule de acid piruvic ar fi catabolizate aerob în mitocondrii, celula ar primi 34 de molecule de ATP suplimentare.

Oboseala musculara. Fibrele musculare scheletice obosesc atunci când nu se mai pot contracta în ciuda continuării impulsului nervos. Cauza oboselii musculare variaza in functie de nivelul de activitate musculara. După niveluri de vârf scurte de activitate, cum ar fi o încercare de timp de 100 de metri, poate fi oboseală
rezultatul epuizării rezervelor de ATP sau o scădere a pH-ului, care este însoțită de acumularea de acid lactic. După efort prelungit, cum ar fi un maraton, oboseala poate implica afectarea fizică a reticulului sarcoplasmatic, care interferează cu reglarea concentrațiilor intracelulare de ioni Ca2+. Oboseala musculară se acumulează și efectele devin mai pronunțate pe măsură ce mai multe fibre musculare încep să fie recrutate de afecțiune. Rezultatul este o scădere treptată a capacităților tuturor mușchilor scheletici.

Dacă fibra musculară se contractă la niveluri moderate și cerințele de ATP pot fi îndeplinite prin metabolismul aerob, oboseala nu va apărea până când rezervele de glicogen, lipide și aminoacizi nu sunt epuizate. Acest tip de oboseală apare în mușchii sportivilor de lungă durată, precum alergătorii de maraton, după câteva ore de alergare pe distanțe lungi.

Când un mușchi produce o explozie bruscă și intensă de activitate la niveluri de vârf, cea mai mare parte a ATP este furnizată de glicoliză. După câteva secunde până la un minut, creșterea nivelului de acid lactic scade pH-ul țesuturilor, iar mușchii nu mai pot funcționa normal. Sportivii care se confruntă cu sarcini rapide și puternice, cum ar fi sprinterii de 100 de metri, experimentează acest tip de oboseală musculară.

Pentru funcționarea normală a mușchilor aveți nevoie de: 1) rezerve semnificative de energie intracelulară, 2) circulație normală a sângelui și 3) concentrație normală de oxigen în sânge. Orice interferează cu unul sau mai mulți dintre acești factori va contribui la oboseala prematură a mușchilor. De exemplu, scăderea fluxului sanguin de la îmbrăcămintea strâmtă, circulația proastă sau pierderea de sânge încetinește livrarea de oxigen și nutrienți, accelerând în același timp acumularea de acid lactic și, de asemenea, contribuie la oboseala musculară.

Perioada de recuperare. Când fibrele musculare se contractă, condițiile din sarcoplasmă se schimbă. Se consumă rezerve de energie, se eliberează căldură și, dacă contracția a fost maximă, se generează lapte. În timpul perioadei de recuperare, condițiile din fibrele musculare revin la normal. Poate dura câteva ore pentru ca fibrele musculare să se recupereze după o perioadă de activitate moderată. După o activitate prelungită la niveluri mai ridicate de activitate, recuperarea completă poate dura o săptămână. În timpul perioadei de recuperare, când oxigenul este abundent, acidul lactic poate fi procesat prin transformarea înapoi în acid piruvic.

Acidul piruvic poate fi folosit fie de către mitocondrii pentru a genera ATP, fie ca substrat pentru enzimele care sintetizează glucoza și refac depozitele de glicogen.

În timpul perioadelor de efort, acidul lactic difuzează din fibrele musculare în fluxul sanguin. Acest proces continuă după ce tulpina sa încheiat, deoarece concentrațiile intracelulare de acid lactic sunt încă relativ mari. Ficatul absoarbe acidul lactic și îl transformă în acid piruvic. Aproximativ 30% din aceste molecule de acid piruvic sunt descompuse, furnizând ATP-ul necesar pentru a transforma alte molecule de acid piruvic în glucoză. Moleculele de glucoză sunt apoi eliberate în circulație, unde sunt preluate de fibrele musculare scheletice și folosite pentru a-și reface depozitele de glicogen. Această amestecare a acidului lactic către ficat și a glucozei către celulele musculare se numește ciclul Cori.

În timpul perioadei de recuperare, oxigenul este ușor disponibil, iar nevoia de oxigen a organismului rămâne crescută, mai mare. nivel normal pace. Perioada de recuperare este alimentată de ATP. Cu cât este nevoie de mai mult ATP, cu atât va fi nevoie de mai mult oxigen. Datoria de oxigen, sau excesul de consum de oxigen după exercițiu, creat în timpul exercițiului, este aceeași cantitate de oxigen necesară pentru recuperarea normală. Fibrele musculare scheletice, care trebuie să restabilească ATP, creatină fosfat și glicogen, la concentrația nivelurilor lor anterioare, și celulele hepatice, caregenerează ATP-ul necesar pentru a transforma excesul de acid lactic în glucoză și sunt responsabili pentru cea mai mare parte a consumului suplimentar de oxigen. În timp ce datoria de oxigen este completată, frecvența și adâncimea respirației cresc. Ca rezultat, vei continua să respiri greu mult timp după ce te oprești exercițiile intense.

Pierderile termice ale activității musculare generează cantități semnificative de căldură. Atunci când are loc o reacție catabolică, cum ar fi defalcarea glicogenului sau reacțiile de glicoliză, fibrele musculare captează doar o parte din energia eliberată. Restul este eliberat sub formă de căldură. Fibrele musculare în repaus, bazându-se pe metabolismul aerob, captează aproximativ 42% din energia eliberată în catabolism. Restul de 58% încălzește sarcoplasma lichidului tisular și a sângelui circulant. Mușchii scheletici activi eliberează aproximativ 85% din căldura necesară pentru a menține temperatura normală a corpului.

Când mușchii devin activi, consumul lor de energie crește dramatic. Pe măsură ce producția de energie anaerobă devine metoda principală de ATP, fibrele musculare sunt mai puțin eficiente în absorbția energiei. La nivelurile de vârf de efort, doar aproximativ 30% din energia eliberată este stocată ca ATP, restul de 70% încălzind mușchii și țesuturile din jur.

Hormoni și metabolism muscular. Activitatea metabolică în fibrele musculare scheletice este reglată de hormonii sistemului endocrin. Hormonul de creștere din glanda pituitară și testosteronul (principalul hormon sexual la bărbați) stimulează sinteza proteinelor contractile și expansiunea mușchilor scheletici. Hormonii glanda tiroida crește rata consumului de energie în timpul repausului. În timpul activității fizice intense, hormonii suprarenaliali, în special adrenalina, stimulează metabolismul muscular și măresc durata stimulării și forța de contracție.