Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Мышечная усталость - это снижение способности мышц генерировать силу . Это может быть результатом интенсивных упражнений, но аномальная усталость может быть вызвана препятствиями или помехами на различных этапах сокращения мышц . Есть две основные причины мышечной усталости: ограничение способности нерва генерировать устойчивый сигнал (нервная усталость); и снижение способности мышечных волокон сокращаться (метаболическая усталость).

Сокращение мышц [ править ]

Основная статья: сокращение мышц

Мышечные клетки работают путем обнаружения потока электрических импульсов от мозга , который сигнализирует им контракт через выпуск кальция по саркоплазматическому ретикулуму . Усталость (снижение способности генерировать силу) может возникать из-за нерва или самих мышечных клеток.

Нервная усталость [ править ]

Нервы отвечают за управление сокращением мышц, определяя количество, последовательность и силу мышечных сокращений. Для большинства движений требуется сила, намного ниже той, которую потенциально может генерировать мышца, и нервная усталость редко является проблемой. Но во время чрезвычайно мощных сокращений, близких к верхнему пределу способности мышцы генерировать силу, нервное утомление (истощение), при котором ослабляется нервный сигнал, может быть ограничивающим фактором у нетренированных людей.

У начинающих силовых тренажеров способность мышц генерировать силу наиболее сильно ограничена способностью нерва выдерживать высокочастотный сигнал. После периода максимального сокращения частота сигнала нерва уменьшается, и сила, создаваемая сокращением, уменьшается. Нет ощущения боли или дискомфорта, кажется, что мышца просто «перестает слушать» и постепенно перестает сокращаться, часто возвращаясь назад . Часто мышцы и сухожилия испытывают недостаточную нагрузку, чтобы вызвать отсроченную болезненность мышц после тренировки.

Частью процесса силовой тренировки является повышение способности нерва генерировать устойчивые высокочастотные сигналы, которые позволяют мышце сокращаться с максимальной силой. Эта нейронная тренировка может вызвать быстрый прирост силы в течение нескольких недель, который стабилизируется, когда нерв генерирует максимальные сокращения и мышца достигает своего физиологического предела. После этого тренировочные эффекты увеличивают мышечную силу за счет миофибриллярной или саркоплазматической гипертрофии, а метаболическая усталость становится фактором, ограничивающим сократительную силу.

Метаболическая усталость [ править ]

Хотя термин «метаболическая усталость» используется не повсеместно, это общий термин для обозначения снижения сократительной силы из-за прямого или косвенного воздействия двух основных факторов:

  1. Нехватка топлива ( субстратов ) в мышечном волокне
  2. Накопление веществ ( метаболитов ) в мышечном волокне, которые препятствуют высвобождению кальция (Ca 2+ ) или способности кальция стимулировать сокращение мышц.

Субстраты [ править ]

Субстраты внутри мышцы служат для усиления мышечных сокращений. Они включают такие молекулы, как аденозинтрифосфат (АТФ), гликоген и креатинфосфат . АТФ связывается с головкой миозина и вызывает «трещотку», которая приводит к сокращению в соответствии с моделью скользящей нити . Креатинфосфат накапливает энергию, поэтому АТФ может быстро регенерироваться в мышечных клетках из аденозиндифосфата (АДФ) и ионов неорганического фосфата, что обеспечивает устойчивые мощные сокращения, которые длятся от 5 до 7 секунд. Гликоген - это форма внутримышечного хранения глюкозы., используется для быстрого генерирования энергии после того, как внутримышечные запасы креатина исчерпываются, производя молочную кислоту в качестве побочного продукта метаболизма.

Недостаток субстрата - одна из причин метаболической усталости. Субстраты истощаются во время упражнений, что приводит к нехватке внутриклеточных источников энергии для подпитки сокращений. По сути, мышца перестает сокращаться, потому что ей не хватает для этого энергии.

Метаболиты [ править ]

Метаболиты - это вещества (как правило, отходы), образующиеся в результате мышечного сокращения. Они включают хлорид , калий , молочную кислоту , АДФ , магний (Mg 2+ ), активные формы кислорода и неорганический фосфат . Накопление метаболитов может прямо или косвенно вызывать метаболическую усталость в мышечных волокнах из-за нарушения высвобождения кальция (Ca 2+ ) из саркоплазматического ретикулума или снижения чувствительности сократительных молекул актина и миозина к кальцию.

Хлорид [ править ]

Внутриклеточный хлорид частично подавляет сокращение мышц. А именно, он предотвращает сокращение мышц из-за «ложных тревог», небольших раздражителей, которые могут вызвать их сокращение (подобно миоклонусу ).

Калий [ править ]

Высокие концентрации калия (K + ) также вызывают снижение эффективности мышечных клеток, вызывая спазмы и усталость. Калий накапливается в системе Т-канальцев и вокруг мышечных волокон в результате потенциалов действия . Сдвиг K + изменяет мембранный потенциал вокруг мышечного волокна. Изменение мембранного потенциала вызывает уменьшение высвобождения кальция (Ca 2+ ) из саркоплазматического ретикулума . [1]

Молочная кислота [ править ]

Когда-то считалось, что накопление молочной кислоты является причиной мышечной усталости. [2] Предполагалось, что молочная кислота оказывает «травящее» действие на мышцы, подавляя их способность сокращаться. Хотя влияние молочной кислоты на работоспособность в настоящее время неизвестно, она может способствовать или препятствовать мышечной усталости.

Вырабатываемая как побочный продукт брожения , молочная кислота может повышать внутриклеточную кислотность мышц. Это может снизить чувствительность сократительного аппарата к Ca 2+, но также имеет эффект увеличения цитоплазматической концентрации Ca 2+ за счет ингибирования химического насоса, который активно транспортируеткальций из клетки. Это противодействует подавляющему влиянию калия на мышечные потенциалы действия. Молочная кислота также оказывает отрицательное влияние на ионы хлорида в мышцах, уменьшая их ингибирование сокращения и оставляя ионы калия в качестве единственного ограничивающего влияния на мышечные сокращения, хотя влияние калия намного меньше, чем если бы не было молочной кислоты, которую нужно было удалить. ионы хлора. В конечном итоге неясно, снижает ли молочная кислота утомляемость за счет увеличения внутриклеточного кальция или увеличивает утомляемость за счет снижения чувствительности сократительных белков к Ca 2+ .

Молочная кислота теперь используется как мера эффективности тренировок на выносливость и VO2 max. [3]

Патология [ править ]

Слабость мышц может быть вызвана проблемами с нервным питанием , нервно-мышечными заболеваниями (такими как миастения ) или проблемами самих мышц. Последняя категория включает полимиозит и другие мышечные заболевания .

Молекулярные механизмы [ править ]

Мышечная усталость может быть вызвана точными молекулярными изменениями, которые происходят in vivo при длительных физических упражнениях. Было обнаружено, что рецептор рианодина, присутствующий в скелетных мышцах, претерпевает конформационные изменения во время упражнений, в результате чего образуются «дырявые» каналы, в которых отсутствует высвобождение кальция . Эти «дырявые» каналы могут быть причиной мышечной усталости и снижения переносимости упражнений. [4]

Влияние на производительность [ править ]

Было обнаружено, что усталость играет большую роль в ограничении работоспособности практически у каждого человека в каждом виде спорта. В исследованиях было обнаружено, что участники продемонстрировали снижение произвольной выработки силы в утомленных мышцах (измеренное с помощью концентрических, эксцентрических и изометрических сокращений), высоты вертикального прыжка, других полевых испытаний силы нижней части тела, снижения скорости броска, уменьшения силы и скорости удара ногой, меньшая точность в метании и стрельбе, выносливость, анаэробная способность, анаэробная сила, умственная концентрация и многие другие параметры производительности при изучении конкретных спортивных навыков. [5] [6] [7] [8] [9]

Электромиография [ править ]

Электромиография - это метод исследования, который позволяет исследователям наблюдать за набором мышц в различных условиях путем количественной оценки электрических сигналов, посылаемых в мышечные волокна через двигательные нейроны. В целом протоколы утомления показали увеличение данных ЭМГ в течение протокола утомления, но снижение набора мышечных волокон в тестах силы у утомленных людей. В большинстве исследований это увеличение набора во время упражнений коррелировало со снижением работоспособности (как и следовало ожидать от утомляющего человека). [10] [11] [12] [13]

Средняя частота мощности часто используется для отслеживания усталости с помощью ЭМГ. Используя среднюю частоту мощности, необработанные данные ЭМГ фильтруются для уменьшения шума, а затем соответствующие временные окна преобразуются по Фурье. В случае утомления при 30-секундном изометрическом сокращении первое окно может быть первым вторым, второе окно может быть вторым 15-м, а третье окно может быть последней секундой сокращения (вторым 30-м). Каждое окно данных анализируется и определяется средняя частота сети. Как правило, средняя частота мощности со временем снижается, что свидетельствует об утомлении. Некоторые причины, по которым обнаруживается утомляемость, связаны с потенциалами действия двигательных единиц, имеющих схожий паттерн реполяризации: быстрые двигательные единицы активируются, а затем быстро деактивируются, в то время как более медленные двигательные единицы остаются.и скорости проводимости нервной системы со временем снижаются.[14] [15] [16] [17]

См. Также [ править ]

  • Астения
  • Слабость
  • Усталость (медицинская)
  • Центральная утомляемость
  • Недомогание
  • Мышечная слабость
  • Парез

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ди Unglaub Silverthorn (2009). Физиология человека: комплексный подход (5-е изд.). Пирсон. п. 412. ISBN 978-0321559807.
  2. ^ Салин K (1986). «Мышечная усталость и накопление молочной кислоты». Acta Physiol Scand Suppl . 556 : 83–91. PMID 3471061 . 
  3. ^ Lundby С, Р Robach (июль 2015). «Повышение производительности: каковы физиологические пределы?». Физиология . 30 (4): 282–92. DOI : 10.1152 / physiol.00052.2014 . PMID 26136542 . 
  4. ^ Bellinger AM, Reiken S, M Dura, Murphy PW, Дэн SX, Лэндри DW, Ниман D, Lehnart SE, Samaru M, LaCampagne A, Marks AR (февраль 2008). «Ремоделирование рецепторного комплекса рианодина вызывает« дырявые »каналы: молекулярный механизм снижения переносимости упражнений» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 105 (6): 2198–202. Bibcode : 2008PNAS..105.2198B . DOI : 10.1073 / pnas.0711074105 . PMC 2538898 . PMID 18268335 .  
  5. ^ Knicker AJ, Реншоу I, Олдхэм AR, Cairns SP (апрель 2011). «Интерактивные процессы связывают множественные симптомы усталости в спортивных соревнованиях» (PDF) . Sports Med . 41 (4): 307–28. DOI : 10.2165 / 11586070-000000000-00000 . PMID 21425889 .  
  6. Перейти ↑ Montgomery PG, Pyne DB, Hopkins WG, Dorman JC, Cook K, Minahan CL (сентябрь 2008 г.). «Влияние стратегий восстановления на физическую работоспособность и кумулятивную усталость в соревновательном баскетболе». J Sports Sci . 26 (11): 1135–45. DOI : 10.1080 / 02640410802104912 . PMID 18608847 . 
  7. ^ Linnamo В, Хаккинен К, Коми П. В. (1998). «Нервно-мышечное утомление и максимальное восстановление по сравнению с силовой взрывной нагрузкой». Eur J Appl Physiol Occup Physiol . 77 (1–2): 176–81. DOI : 10.1007 / s004210050317 . PMID 9459539 . 
  8. ^ Smilios I, Хаккинен K, Tokmakidis SP (август 2010). «Мощность и электромиографическая активность во время и после тренировки на мышечную выносливость с умеренной нагрузкой». J Strength Cond Res . 24 (8): 2122–31. DOI : 10.1519 / JSC.0b013e3181a5bc44 . PMID 19834352 . 
  9. ^ Girard O, Lattier G, Микалефф JP, Просо GP (июнь 2006). «Изменения характеристик упражнений, максимального произвольного сокращения и взрывной силы при длительной игре в теннис» . Br J Sports Med . 40 (6): 521–6. DOI : 10.1136 / bjsm.2005.023754 . PMC 2465109 . PMID 16720888 .  
  10. ^ Карнейро JG, Гонсалвес Е.М., Camata TV, Altimari JM, Мачадо М.В., Батиста А.Р., Guerra Младший G, Moraes AC, Altimari LR (2010). «Влияние пола на сигнал ЭМГ четырехглавой мышцы бедра и производительность в краткосрочных высокоинтенсивных упражнениях». Электромиогр Клин Нейрофизиол . 50 (7–8): 326–32. PMID 21284370 . 
  11. ^ Кларк BC, Manini TM, ди - джей, Doldo Н.А., Ploutz-Снайдер LL (июнь 2003). «Гендерные различия в утомляемости скелетных мышц связаны с типом сокращения и спектральной компрессией ЭМГ» . J. Appl. Physiol . 94 (6): 2263–72. DOI : 10.1152 / japplphysiol.00926.2002 . PMID 12576411 . 
  12. ^ Беника А.Г., Malliou ПК, Missailidou В, Chatzinikolaou А, Fatouros я, Gourgoulis В, Е Георгиадис (2013). «Производительность мышц после интенсивной плиометрической тренировки в сочетании с упражнениями с отягощениями низкой или высокой интенсивности». J Sports Sci . 31 (3): 335–43. DOI : 10.1080 / 02640414.2012.733820 . PMID 23083331 . 
  13. ^ Pincivero DM, Aldworth C, Дикерсон T, C Petry, Шульца T (апрель 2000). «ЭМГ-активность четырехглавой мышцы-подколенного сухожилия во время выполнения функциональных упражнений с замкнутой кинетической цепью до утомления». Евро. J. Appl. Physiol . 81 (6): 504–9. DOI : 10.1007 / s004210050075 . PMID 10774875 . 
  14. ^ Jakobsen MD, Sundstrup E, Andersen CH, Zebis MK, Mortensen P, Andersen LL (сентябрь 2012 г.). «Оценка мышечной активности во время стандартной тренировки с отягощением плеч у новичков» . J Strength Cond Res . 26 (9): 2515–22. DOI : 10.1519 / JSC.0b013e31823f29d9 . PMID 22067242 . 
  15. ^ Sundstrup E, Jakobsen MD, Andersen CH, Zebis MK, Mortensen OS, Andersen LL (июль 2012 г.). «Стратегии активации мышц во время силовых тренировок с тяжелой нагрузкой по сравнению с повторениями до отказа». J Strength Cond Res . 26 (7): 1897–903. DOI : 10.1519 / JSC.0b013e318239c38e . PMID 21986694 . 
  16. ↑ Cardozo AC, Gonçalves M, Dolan P (декабрь 2011 г.). «Усталость мышц-разгибателей спины при субмаксимальных нагрузках, оцениваемых с использованием частотного диапазона электромиографического сигнала». Clin Biomech (Бристоль, Эйвон) . 26 (10): 971–6. DOI : 10.1016 / j.clinbiomech.2011.06.001 . PMID 21696871 . 
  17. ^ Hollman JH, Hohl JM, Kraft JL, Strauss JD, Traver KJ (май 2013). «Влияет ли длина окна быстрого преобразования Фурье на наклон графика средней частоты электромиограммы во время утомительного изометрического сокращения?». Поза походки . 38 (1): 161–4. DOI : 10.1016 / j.gaitpost.2012.10.028 . PMID 23211923 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Мышцы + усталость в предметных рубриках Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)