Результаты многочисленных исследований [1,2,3,4,5,6,7] показывают, что запаздывание механического ответа скелетной мышцы по отношению к электрической активности, возникающей при ее возбуждении, связано с процессами активации и распространения возбуждения по мышце, биомеханическими свойствами контрактильных и упругих компонентов мышцы. Величина этого временного интервала (ЭМИ - электромеханический интервал) по данным разных авторов колеблется в довольно широких пределах - от 12 до 98 мс, что обусловлено по меньшей мере двумя обстоятельствами. Первое - чувствительностью приборов, регистрирующих начало электрической активности мышцы и ее механического ответа. Второе - влиянием различных факторов (утомление, режим сокращения мышцы, скорость движения и т.п.). Среди последних не достаточно полно исследован вопрос о влиянии длины и скорости сокращения мышцы на величину ЭМИ.

Цель данной работы заключается в исследовании зависимости ЭМИ трехглавой мышцы голени от угла в голеностопном суставе и скорости движения.

Электромиограмма регистрировалась поверхностными биполярными электродами, расположенными на медиальной и латеральной икроножных мышцах и камбаловидной мышце правой ноги. Межэлектродное расстояние - 25 мм, диаметр электродов - 7 мм. Чувствительность усилителя со входа - 50 мкВ. Полоса пропускаемых частот - от 50 до 10000 Гц. Сигналы с выходов биоусилителя и тензоусилителя подавались на вход многоканального АЦП. Частота считывания сигналов - 2 кГц.

Измерение ЭМИ проводилось следующим образом. Испытуемый сидел на стуле, высота которого регулировалась, углы в тазобедренном и коленном суставах - 90° . Стопа располагалась таким образом, что пятка находилась на тензометрированной пластине, а плюстнофаланговые суставы пальцев опирались на платформу, высоту которой можно было изменять. После подачи звукового сигнала испытуемый выполнял сгибание стопы, т.е. оторвал пятку от опоры. Появление ЭМГ соответствовало началу ЭМИ, а начало уменьшения силы давления под пяткой началу тяги трехглавой мышцы голени за кость, т.е. моменту окончания ЭМИ. Кроме того определялся градиент силы. В эксперименте приняли участие 5 испытуемых, средний возраст которых равен 24,1 (=7,3) года, длина тела 185,4 (=5,3) см и масса 77,5 (=10,4) кг. Каждый испытуемый выполнял по 5 попыток с разными скоростями (быстро, медленно, средне) и из трех исходных положений (угол в голеностопном суставе - 100° , 120° и 150° ).

С увеличением угла в голеностопном суставе при подошвенном сгибании стопы ЭМИ трехглавой мышцы голени увеличивается при всех скоростях движения. Увеличение угла в голеностопном суставе (уменьшение длины икроножной мышцы) приводит к достоверному увеличению ЭМИ при всех градациях скорости движения стопы (табл.1). Изменение ЭМИ в диапазоне углов от 120° до 150° гораздо более выражено, чем при меньших углах.

Зависимость ЭМИ трехглавой мышцы голени и градиента силы от скорости движения и угла в голеностопном суставе (Х и ).

Полученные данные об изменении ЭМИ при разных углах в суставе и скорости односуставного движения подтверждают гипотезу о том, что в трехкомпонентную механическую модель мышцы необходимо добавить еще одну компоненту, которая по своей природе не является ни упругой, ни сократительной, а служит передатчиком силы тяги контрактильной компоненты на последовательную упругую компоненту.

С учетом связующей компоненты последовательность механических явлений в возбужденной мышце выглядит следующим образом. Если мышца растянута и в ней отсутствует провисание связующей компоненты, то после возникновения ЭМГ в контрактильной компоненте изменяется ее длина и возникает сила тяги. Эта сила начинает растягивать последовательную упругую компоненту. Начало изменения длины последовательной упругой компоненты, а значит и появление силы тяги на ее конце, свидетельствует об окончании электромеханического интервала. Точность измерения этого интервала зависит от чувствительности приборов, регистрирующих ЭМГ и силу тяги мышцы [1, 6 ]. В дальнейшем сила тяги возрастает до величины, необходимой для начала движения звена, а та в свою очередь зависит от внешне преодолеваемого сопротивления. Быстрота нарастания силы тяги мышцы в этом случае зависит от состояния контрактильной компоненты и жесткости последовательной упругой компоненты.

Если мышца находится в укороченном состоянии, то связующая компонента деформирована и в начале возбуждения контрактильная компонента должна ликвидировать деформацию связующей компоненты и лишь потом начать растягивать последовательную упругую компоненту. Вследствие этого электромеханический интервал увеличивается и при наибольшем укорочении мышцы имеет наибольшую величину.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что величина ЭМИ мышцы определяется состоянием контрактильной и связующей компоненты, а не последовательной упругой компоненты, как это полагали ранее [5]. Разумеется данное утверждение справедливо, если моментом окончания ЭМИ считать момент появления силы тяги мышцы, а не начало движения. Состояние последовательной упругой компоненты влияет на прирост силы тяги мышцы после окончания ЭМИ.

1. Шалманов Ан.А., Григоренко А.В., Шалманов Ал.А. Методика измерения электромеханического интервала скелетных мышц // Труды ученых ГЦОЛИФКа, - М., ГЦОЛИФК. - 1993. - С. 272-277.

2. Эльнер Б.Э. Некоторые характеристики управления мышечной активностью в позных движениях // Биофизика - 1993. Т. XXVII, вып. 5. - С. 81-87.

3. Cavanagh P.R., Komi P.V. Electromechanical delay in human skeletal muscle under concentric and eccentric contractions // Eur. J. Appl. Physiol. - 1979, N 42. - P. 159-163.

4. Komi P.V., Viitasalo J. Electromechanical delay in skeletal muscle under voluntary and reflex conditions and its dependence on muscle structure // Med. Sci. Sports Exerc.- 1980,N 12 (2). - P. 134.

5. Norman R., Komi P.V. Electromechanical delay in skeletal muscle under normal movement conditions // Acta. Physiol.Scand. - 1979. Vol. 106. - P. 241-248.

6. Viitasalo J., Komi P. EMG, reflex and reaction time components, muscle structure and fatigue during intermittent isometric contractions in man // Int. J. Sports Med. - 1980, N 1. - P. 185-190.

7. Weiss A. The Locus of reaction time change with set, motivation and age // J. of Gerontology. - 1965, N 20. - P 60-64.

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

Шалманов Ан., А. Четырехкомпонентная механическая модель мышцы / Шалманов Ан. А., Сагитов Р.И., Крылов А.В. // Моделирование спортив. деятельности в искусственно созд. среде (стенды, тренажеры, имитаторы) : (материалы конф.). - М., 1999. - С. 236-240.