Mišično delo in moč

Glavna lastnost mišičnega tkiva, ki tvori skeletne mišice, je kontraktilnost, ki vodi do spremembe dolžine mišice pod vplivom živčnih impulzov. Mišice delujejo na kosti vzvodov, ki so povezani s sklepi. V tem primeru vsaka mišica deluje na sklep samo v eni smeri. V enoosnem sklepu (valjastem, blokovnem) se gibanje kostnih vzvodov dogaja le okoli ene osi, zato so mišice nameščene glede na tak sklep na obeh straneh in delujejo nanj v dveh smereh (fleksija - ekstenzija; addukcija - abdukcija, rotacija). Na primer, v komolčnem sklepu so nekatere mišice upogibalke, druge pa ekstenzorke. V odnosu druga do druge so te mišice, ki delujejo na sklep v nasprotnih smereh, antagonisti. Praviloma dve ali več mišic deluje na vsak sklep v eni smeri. Takšne mišice, ki so si v smeri delovanja podobne, se imenujejo sinergisti. V dvoosnem sklepu (elipsoidnem, kondilarnem, sedlastem) so mišice združene glede na njegove dve osi, okoli katerih se izvajajo gibi. V kroglastem sklepu, ki ima tri osi gibanja (večosni sklep), so mišice med seboj povezane z več strani in delujejo nanj v različnih smereh. Na primer, ramenski sklep ima mišice - fleksorje in ekstenzorje, ki izvajajo gibanje okoli čelne osi, abduktorje in adduktorje - okoli sagitalne osi in rotatorje - okoli vzdolžne osi (navznoter - pronatorji in navzven - supinatorji).

V skupini mišic, ki izvajajo določeno gibanje, lahko ločimo glavne mišice, ki zagotavljajo dano gibanje, in pomožne mišice, katerih pomožno vlogo nakazuje že samo ime. Pomožne mišice modelirajo gibanje in mu dajejo individualne značilnosti.

Za funkcionalne značilnosti mišic se uporabljajo kazalniki, kot sta njihov anatomski in fiziološki presek. Anatomski presek je velikost (površina) prečnega prereza, ki je pravokoten na dolgo os mišice in poteka skozi trebuh v najširšem delu. Ta kazalnik označuje velikost mišice, njeno debelino. Fiziološki presek mišice je skupna površina prečnega prereza vseh mišičnih vlaken, ki sestavljajo preučevano mišico. Ker je moč mišice, ki se krči, odvisna od števila mišičnih vlaken in velikosti prečnega prereza, fiziološki presek mišice označuje njeno moč. Pri vretenastih, trakastih mišicah z vzporedno razporeditvijo vlaken se anatomski in fiziološki presek ujemata. Drugačna slika je pri pernatih mišicah, ki imajo veliko število kratkih mišičnih snopov. Od dveh enakih mišic z enakim anatomskim prečnim prerezom ima pernata mišica večji fiziološki presek kot vretenasta mišica. Skupni presek mišičnih vlaken v pernati mišici je večji, sama vlakna pa so krajša kot v vretenasti mišici. V tem pogledu ima penata mišica večjo moč kot slednja, vendar je obseg krčenja njenih kratkih mišičnih vlaken manjši. Penate mišice najdemo tam, kjer je potrebna znatna sila mišične kontrakcije z relativno majhnim obsegom gibanja (mišice spodnjega dela noge, stopala, nekatere mišice podlakti). Vretenaste, trakaste mišice, zgrajene iz dolgih mišičnih vlaken, se med krčenjem bolj skrajšajo. Hkrati razvijejo manjšo silo kot penate mišice, ki imajo enak anatomski prerez.

Mišično delo. Ker so konci mišice pritrjeni na kosti, se točke njenega izvora in pritrditve med krčenjem približajo druga drugi, mišice pa same opravijo določeno količino dela. Tako človeško telo ali njegovi deli spremenijo svoj položaj, ko se ustrezne mišice krčijo, premikajo, premagujejo upor gravitacije ali, nasprotno, popustijo tej sili. V drugih primerih, ko se mišice krčijo, telo ostane v določenem položaju, ne da bi pri tem izvedlo gibanje. Na podlagi tega se razlikuje med premagovanjem, popuščanjem in zadrževanjem mišičnega dela.

Premagovanje mišičnega dela se izvaja, ko sila mišične kontrakcije spremeni položaj dela telesa, okončine ali njene povezave, z obremenitvijo ali brez nje, pri čemer premaga silo upora.

Slabše delo je delo, pri katerem mišična moč popusti sili gravitacije dela telesa (okončine) in bremenu, ki ga ta drži. Mišica deluje, vendar se ne skrajša, temveč se podaljša; na primer, ko je nemogoče dvigniti ali držati predmeta z veliko maso. Z velikim mišičnim naporom je treba telo spustiti na tla ali drugo površino.

Držalno delo se opravi, če sila mišičnih krčenj drži telo ali breme v določenem položaju, ne da bi se premikalo v prostoru. Na primer, oseba stoji ali sedi negibno ali drži breme v istem položaju. Sila mišičnih krčenj uravnoteži maso telesa ali bremena. V tem primeru se mišice krčijo, ne da bi spremenile svojo dolžino (izometrična kontrakcija).

Premagovanje in oddajanje dela, pri katerem sila mišičnih krčenj premika telo ali njegove dele v prostoru, lahko štejemo za dinamično delo. Zadrževalno delo, pri katerem se ne premika celotno telo ali del telesa, je statično delo.

Kosti, povezane s sklepi, delujejo kot vzvodi, ko se mišice krčijo. V biomehaniki ločimo vzvod prvega razreda, pri katerem sta točki upora in delovanja mišične sile na različnih straneh vrtišča, in vzvod drugega razreda, pri katerem obe sili delujeta na eni strani vrtišča, na različnih razdaljah od njega.

Prva vrsta dvoročne ročice se imenuje "ravnotežna ročica". Točka oporišča se nahaja med točko delovanja sile (sila krčenja mišic) in točko upora (gravitacija, masa organa). Primer takšne ročice je povezava hrbtenice z lobanjo. Ravnotežje se doseže pod pogojem, da je navor uporabljene sile (produkt sile, ki deluje na okcipitalno kost, in dolžine roke, ki je enaka razdalji od točke oporišča do točke delovanja sile) enak navoru gravitacije (produkt gravitacije in dolžine roke, ki je enaka razdalji od točke oporišča do točke delovanja gravitacije).

Vzvod druge vrste je enokraki. V biomehaniki (za razliko od mehanike) obstajata dve vrsti. Vrsta takšnega vzvoda je odvisna od lokacije točke delovanja sile in točke delovanja gravitacije, ki sta v obeh primerih na isti strani vrtišča. Prva vrsta vzvoda druge vrste (vzvod sile) se pojavi, ko je krak delovanja mišične sile daljši od kraka upora (gravitacije). Če za primer vzamemo stopalo, lahko vidimo, da je vrtišče (os vrtenja) glava metatarzalnih kosti, točka delovanja mišične sile (mišica triceps surae) pa petnica. Točka upora (gravitacija telesa) je na stičišču goleni s stopalom (gleženjski sklep). Pri tem vzvodu pride do povečanja sile (krak delovanja sile je daljši) in izgube hitrosti gibanja točke upora (njen krak je krajši). Pri drugi vrsti enoročne ročice (hitrostna ročica) je ročica delovanja mišične sile krajša od ročice upora, kjer deluje nasprotna sila, gravitacija. Za premagovanje gravitacije, katere točka delovanja je precej oddaljena od točke vrtenja v komolčnem sklepu (točke oporišča), je potrebna bistveno večja sila mišic upogibalk, pritrjenih v bližini komolčnega sklepa (na točki delovanja sile). V tem primeru pride do pridobitve hitrosti in obsega gibanja daljše ročice (točke upora) in izgube sile, ki deluje na točki delovanja te sile.