Физиология мышц
Наверняка многие из вас могут усомниться в необходимости досконально изучить весь изложенный ниже материал. Рассмотрев в предыдущей главе функции, названия и общее понятие о мышцах в целом, уже можно понять, насколько знание всех этих моментов важны для тренинга. Но какова польза и значимость знаний о внутреннем строении мышцы? Как это может помочь тренирующемуся при составлении своего плана тренировок?
Понимание этого придет сразу после прочтения материала ниже. Но, прежде чем дать вам содержательный ответ на эти вопросы, я просто не могу оставить без внимания и не описать один случай из реальной жизни.
Частенько бывает, что атлеты со стажем, считающие себя продвинутыми бодибилдерами с манией величия академика, думают, что они не только знают все о тренинге, но также обладают всеми необходимыми знаниями в области анатомии и физиологии мышц. Хотя в большинстве случаев все доводы таких «экспертов» построены на основе собственных предположений и всему своему близкому окружению преподносятся как самая настоящая истина. Был случай, как один «эксперт – культурист» решил поделиться с неопытным новичком своими «бесценными» знаниями. По его утверждению, у нас в мышцах есть два типа мышечных волокон, одни из которых отвечают за силу, другие за выносливость. С этим еще можно согласиться. Но, услышав следующее пояснение этого «академика», можно сразу понять, насколько он безграмотен на самом деле. С его слов, мышечные волокна, отвечающие за выносливость, располагаются вдоль самой мышцы, а отвечающие за силу, – поперек. Но, что на самом деле может произойти при сокращении этих волокон, приходится только догадываться. Этот атлет даже не задумывался, как глупо он выглядел в глазах других, но, тем не менее, держался достойно образу «профессора наук».
Физиология мышечного роста весьма сложна, но, не поняв хотя бы ее основ, вы будете постоянно совершать ошибки, чреватые снижением эффективности тренировок. Узнав, как устроена мышца изнутри, вы сможете максимально правильно подобрать нагрузку необходимого характера. Беглое чтение изложенного материала в этой главе, как, впрочем, и во всей книге, не даст вам возможности понять в целом его суть. Не лишним для вас будет еще хотя бы раз вдумчиво прочитать те основные моменты, которые не совсем были понятны с первого раза.
Теперь более подробно поговорим о внутреннем строении скелетных мышц. А начнем мы с основ физиологии. Затем обсудим как функционирует мышца при сокращении и как образуется сила, необходимая для выполнения движения.
Если посмотреть на мышцу в разрезе, мы увидим мышечные волокна, собранные в пучки, покрытые соединительной тканью. Она окружает мышцы и придает им форму. Каждый пучок содержит множество мышечных волокон, также покрытых соединительной тканью. Мышечное волокно является отдельной мышечной клеткой. В каждом волокне в свою очередь содержится от нескольких сотен до несколько тысяч миофибрилл. Они представляют собой палочкообразные структуры, простирающиеся на всю длину волокна. Пространство между мышечными волокнами заполнено желатинообразной жидкостью – саркоплазмой. Она содержит главным образом растворимые белки, микроэлементы, гликоген, жиры и необходимые органеллы.
Каждое мышечное волокно, чтобы сократиться, должно получить приказ, исходящий из головного мозга. Явления, вызывающие сокращение мышечного волокна, весьма сложны. Я затрону лишь некоторые основные моменты этого вопроса, не вдаваясь в глубокие физиологические подробности. Все сигналы передаются по нашему организму в виде нервных (электрических) импульсов (словно ток по проводам) от головного мозга к центральной нервной системе и наоборот. Каждое мышечное волокно иннервируется, т. е. получает сигнал о сокращении, отдельным двигательным нервом, имеющим окончание у серединной части волокна. Достигнув двигательного нейрона, электрический импульс идет по нему до нервно – мышечного соединения. Здесь он распространяется во все мышечные волокна, иннервируемые определенным двигательным нервным волокном.
Двигательный нейрон и все иннервируемые им мышечные волокна образуют отдельную двигательную единицу.
Каждое мышечное волокно иннервируется лишь одним двигательным нейроном, в то время как каждый двигательный нейрон, в зависимости от функции мышц, иннервирует до нескольких тысяч мышечных волокон.
Двигательная единица (ДИ)
Рассмотрев общую структуру мышц можно перейти к изучению того, как они функционируют во время физической нагрузки. Любые действия, проявляемые человеком, будь то бег или поднятие тяжестей, во многом зависят от способности мышц производить энергию и силу.
Наши мышцы имеют два типа мышечных волокон – это быстросокращающиеся (БС) и медленносокращающиеся (МС). В чем же их различие? Если посмотреть на мышцу в разрезе под микроскопом, то можно увидеть красные (МС) и белые (БС) мышечные волокна. Соотношение содержания мышечных волокон в нашем организме неодинаково. Как правило, количество МС и БС-волокон в различных мышцах значительно колеблется. Исследования показывают, что у человека в мышцах рук и ног сходный состав волокон. Как правило, это люди, имеющие преобладание в мышцах ног МС-волокон, одинаково с мышцами рук. Например, камбаловидная мышца, находящаяся ниже икроножной, почти у всех людей состоит из МС-волокон. В повседневной жизни, при мышечной деятельности человек чаще всего использует МС-волокна и реже БС-волокна.
МС-волокна. Этим мышечным волокнам присущ высокий уровень аэробной нагрузки. Это означает, что при выполнении конкретных физических действий, для обеспечения энергии организма используется кислород. Способность поддерживать мышечную активность в течение длительного периода называется мышечной выносливостью, следовательно, МС-волокна обладают высокой аэробной выносливостью. И поэтому они более приспособлены к выполнению длительной работы невысокой интенсивности, например, марафонский бег, езда на велосипеде или спокойное плаванье на длительные дистанции.
БС мышечные волокна более приспособлены к анаэробной деятельности, т. е. обеспечение энергией без кислорода. И имеют относительно низкую аэробную выносливость. Двигательные единицы БС-волокон производят значительно больше силы и содержат больше мышечных волокон, чем у ДИ МС-волокон. Таким образом, БС мышечные волокна используются при выполнении кратковременной работы высокой интенсивности, не требующей проявления выносливости. Например, такие виды деятельности, как спринтерский бег на 100 метров или приседания со штангой в 1–5 повторениях, где требуется взрывная сила мышц.
Величина силы находится в прямой зависимости от количества активируемых мышечных волокон. Когда необходима небольшая сила, организм стимулирует лишь несколько мышечных волокон, а когда требуется значительное усилие, соответственно подключается большее количество волокон.
Но даже при максимальном усилии нервная система не вовлекает в работу 100 процентов имеющихся мышечных волокон. Несмотря на ваше желание произвести большую величину силы, активируется лишь их часть. Таким образом организм оберегает ваши мышцы и сухожилия от серьезных повреждений и травм. Если бы мышечные волокна могли бы сократиться в один момент, произведенная сила разорвала бы мышцы или сухожилия.
Вы, наверное, думаете, а как же узнать, какое соотношение типов мышечных волокон именно у вас. На этот счет могу сказать только одно, что без медицинского дорогостоящего анализа (биопсия), который предполагает извлечение крошечного кусочка ткани из брюшка мышцы, тут не обойтись.
Типы мышечных сокращений
Существует три основных типа сокращения: концентрический, эксцентрический и статический.
При сгибании руки в локтевом суставе двуглавая мышца плеча сокращается концентрически, укорачиваясь в длину. В то время как при эксцентрических сокращениях мышцы удлиняются и происходит разгибание руки. Поскольку в обоих случаях осуществляется движение сустава, то эти два типа сокращения считаются динамическими. Также они еще могут называться позитивными и негативными сокращениями.
Мышцы также могут производить силу, не меняя своей длины, такой тип сокращения называется статическим. Это происходит, например, когда вы удерживаете какой-то предмет, согнув руку в локтевом уставе. Такой тип сокращения не относится к динамическому режиму работы мышц, так как никакого движения в суставе не происходит.
Факторы, отвечающие за развитие силы одной мышцы
Бывает так, что атлет с недостаточно развитой внешне мускулатурой, может поднять тот же вес, что и атлет внушительных размеров. На первый взгляд такая разница кажется противоречивой. Ведь по логике вещей, чем мышца больше в объемах, тем она, соответственно, должна производить больше силы. Так почему же на нашем примере получается все по-другому. Чтобы понять это, нужно знать, от чего зависит производимая сила одной мышцы.
Рассмотрим ряд факторов, отвечающих за развитие силы одной мышцы:
1) длина мышцы;
2) место прикрепления сухожилия к кости (чем дальше от сустава будет прикреплено сухожилие к кости, тем, соответственно, будет больше произведена сила);
3) количество мышечных волокон, составляющих данную мышцу (больше волокон – больше силы);
4) композиции мышцы – соотношение в ней волокон различного типа: БС и МС (чем больше БС волокон, тем сильнее мышца);
5) количество активированных двигательных единиц (от того, сколько будет задействовано двигательных единиц в сокращении мышцы, зависит производимая ею сила);
6) тип активированных двигательных единиц (БС двигательные единицы производят больше силы, чем МС, поскольку БС двигательная единица содержит больше мышечных волокон, чем МС двигательная единица).
Безусловно, все выше перечисленные анатомические особенности влияют на производимое мышечное усилие. Но большинство из них невозможно определить на глаз.
Такие факторы, как размер мышцы, суставной угол, не тренируемые, они заданы генетически, и попытки как-то повлиять и улучшить эти особенности организма под воздействием физической нагрузки не принесут каких-либо положительных результатов. К большому сожалению, пока еще не изобрели упражнение, меняющего место прикрепление сухожилия к кости. Но вот по поводу длины мышцы в бодибилдинге бытует мнение, что некоторые упражнения влияют на изменения этого фактора. Примером может служить то, как многие атлеты прибегают к разнообразным изощренным методикам по раскачке рук и пытаются всячески из длинного бицепса сделать короткий и высокий, желая добиться его пика. Но ничего не выходит. Если вспомнить чуть ранее рассматриваемое строение мышцы, то можно прийти к логическому заключению, что мышечное волокно не способно менять свою, заданную генетически величину. Если бы это было возможным, то наверно все на Олимпии ходили бы с абсолютно одинаковыми бицепсами, как у Ронни Колемана. Однако Кевин Леврон не мог похвастаться пиком своей двуглавой мышцы плеча. Потому, что даже стероиды не способны изменить эти генетические особенности организма.
В то время, как количество мышечных волокон и их соотношение в мышце, а также количество_активированных двигательных единиц, в отличие от предыдущих факторов, поддаются тренированности. Регулярные физические нагрузки высокой интенсивности стимулируют БС мышечные волокна увеличиваться в размерах (от чего зависит гипертрофия мышечного волокна в целом, мы рассмотрим чуть позже). Но существует исключение, когда мышечные волокна могут расщепляться на две половины (гиперплазия) и увеличиваться до размера родительского волокна. На этот счет есть ряд исследований, доказывающих такую способность адаптации мышц к нагрузке. Также мышечная сила зависит от синхронности вовлечения в работу большего количество двигательных единиц, и эта способность тренируется под воздействием физических упражнений. Увеличение мышечного усилия может происходить вследствие вовлечения дополнительных двигательных единиц, действующих синхронно, которые увеличивают способность мышцы производить силу. Предположим, атлет в начале своего тренировочного цикла выполняет упражнение жим штанги лежа с весом 100 кг в 3-х повторениях, а в конце цикла он уже способен взять вес в 105 кг. Получается, что сила атлета увеличилась, и это в целом благодаря тому, что его двигательные единицы стали активироваться более синхронно и вовлекать в работу больше мышечных волокон, сокращающихся одновременно, производя тем самым больше силы в конце цикла.
Гипертрофия мышц
Далее изучим, за счет чего мышцы увеличиваются в размерах, и какие компоненты отвечают за это. Увеличение мышц в размере – это одна из самых главных задач бодибилдера. Однако в профессиональных видах спорта, таких как пауэрлифтинг, тяжелая атлетика и другие, развитие мышечной массы считается побочным явлением. Поскольку рост силовых показателей всегда сопровождается набором нескольких килограммов веса тела за счет гипертрофии мышц. Профессиональным атлетам такая адаптация организма к нагрузкам не выгодна, так как автоматически переводит его в более тяжелую весовую категорию, а это значит, что силовые результаты тоже должны возрасти. Но повлиять на адаптационные процессы нашего организма и хоть как-то замедлить нежелательные из них просто невозможно. Спортсменам только остается смириться с этим и заранее быть готовым к возможным скачкам лишних килограммов. Однако в бодибилдинге гипертрофия мышц и является самой целью. Этому явлению все больше и больше уделяется внимания с целью изучения. Проводится множество исследований в надежде хоть как-то ускорить процессы, отвечающие за рост мышц. Но на сегодняшний день этот вопрос так и остается до конца не изученным. Таким образом, получается, что бодибилдинг основан на побочных и нежелательных явлениях других видов спорта (т. е. набор мышечной массы). Как это ни странно звучит, но такова действительность. Побочный эффект превратился в желаемый результат. Я думаю, достаточно вдаваться в рассуждения, а стоит перейти к самому главному, а то вам наверно уже не терпится узнать, за счет чего же все-таки мышцы увеличиваются в размере. Как упоминалось выше, и вы, наверное, уже сами предполагаете, что один из компонентов, отвечающих за рост мышц, это увеличение мышечного волокна (миофибрилл) в размере. Но существует еще ряд других факторов. Давайте рассмотрим самые основные из них по порядку.
Мышцы увеличиваются в объеме за счет:
– увеличения количества и объема миофибрилл;
– увеличения количества соединительной ткани;
– увеличения объема саркоплазмы;
– увеличения количества митохондрий.
За развитие вышеперечисленных компонентов отвечает разная по характеру физическая нагрузка. Это в первую очередь зависит от поставленных целей и задач атлета. Как уже выяснилось, в профессиональных видах спорта, кроме бодибилдинга, не преследуются конкретные задачи по развитию качеств, отвечающих за гипертрофию мышц. Там главное улучшение результативности в нормативах, а влияющие на рост мышц компоненты развиваются параллельно с достижением результатов. К примеру, в силовых видах спорта (тяжелая атлетика и пауэрлифтинг) массивность мускулатуры атлетов обусловлена развитием миофибриллярного аппарата и соединительной ткани. Ярко выраженное развитие саркоплазмы чаще всего можно наблюдать в бодибилдинге. В спорте, где требуется выносливость, к примеру, марафонский бег или ходьба на лыжах, как правило, хорошо развит митохондриальный аппарат. О последнем я еще не упоминал раньше, но обязательно к нему вернусь чуть позже, когда мы приступим к более подробному рассмотрению физических нагрузок, отвечающих за развитие мышечных компонентов, перечисленных выше.
Как уже стало понятно, в каждом виде спорта, где преследуются конкретные цели и задачи, адаптируясь к нагрузке, мышцы пытаются развить те или иные качества, которые будут способствовать повышению результативности атлета. Очевидно, что в таком случае развитие мышц происходит неравномерно. Подобный дисбаланс, как правило, влечет за собой стремительный спад результатов, когда атлет делает очень длительные перерывы между циклами тренировок или совсем прекращает заниматься. Чтобы этого не допустить, все компоненты, отвечающие за мышечный рост, должны быть развиты пропорционально. Каждая из мышечных структур тренируется в определенных режимах интенсивности и объемах и в определенные периоды тренировочного цикла.
