Двигательная система. Прикрепление мышц
Напомним, что в результате движения объекта или сегмента создаются силы инерции. При быстрых движениях силы инерции становятся существенными и коренным образом изменяют схему действия мышц, необходимую для управления движением.
Действительно, для такого движения, как сильный удар, необходимо рассмотреть, каким образом движение голени будет влиять на бедро и, наоборот, движение бедра будет влиять на голень (Putnam, 1983, 1991). Воздействие инерции можно установить, сравнив результирующий вращающий момент мышц относительно коленного сустава с результирующим вращающим моментом мышц, выведенным в соответствии с квазистатическим подходом.
Этот график показывает несколько представляющих интерес особенностей: за исключением первой части удара, результирующий вращающий момент мышц создается экстензорами коленного сустава, а не флексорами, как предполагается в соответствии с квазистатическим анализом; большая часть движения из позиции 1 в позицию 3, во время которого угол коленного сустава уменьшается, осуществляется в результате эксцентрического действия экстензоров; движение из позиции 3 до контактирования с мячом — в результате концентрического действия экстензоров и результирующий вращающий момент мышц максимален при переходе от эксцентрического действия к концентрическому.
Эти наблюдения показывают, что квазистатический анализ, игнорирующий эффекты, обусловливаемые ускорением, не приемлем для определения схемы результирующего действия мышц для таких задач, как быстрый удар. Методом, который может быть использован для качественной оценки информации, является совмещение графиков результирующего вращающего момента мышц и угловой скорости. Для иллюстрации этой методики возвратимся к примеру горизонтального разгибания-сгибания относительно локтевого сустава.
Половина этого движения представлена разгибанием (положительная скорость), а половина — сгибанием. Изменение направления движения от разгибания к сгибанию происходит при нулевой скорости. Первая часть фазы разгибания выполняется под действием результирующего вращающего момента экстензоров; следовательно, экстензоры действуют эксцентрично.
Тем не менее остальная часть фазы разгибания выполняется в результате результирующего действия флексоров, а это означает, что флексоры активно растягиваются (т.е. происходит эксцентрическое сокращение). В соответствии с подобной аргументацией фаза сгибания обеспечивается в результате концентрического (К) действия флексоров и затем в результате эксцентрического (Э) действия экстензоров. Мы получили такую же схему результирующего действия другими средствами.
В данном обсуждении результирующего действия мышц выделено важное следствие мышечно-скелетной структуры. Вследствие сегментной динамики нервная система управляет быстрым и медленным движениями различным образом, т.е. схема результирующего действия мышц изменяется со скоростью движения для согласования эффектов инерции между сегментами.
Кроме того, быстрые движения обычно включают эксцентрически-концентрическую последовательность, в которой пиковый результирующий вращающий момент мышц имеет место при переходе от эксцентрической фазы к концентрической. Тем не менее независимо от того, осуществляется движение медленно или быстро, вклад мышцы определяется результирующим действием среди мышц-синергистов и мышц-антагонистов.
Прикрепление мышц. Особенностью мышечно-скелетной структуры, привлекающей значительное внимание, является распределение активности среди мышц, участвующих в движении. Термин «синергия» относится к группе мышц, вынужденных действовать в качестве одной единицы. Поскольку мышцы могут только тянуть, а не толкать, пересекать сустав для контроля каждой степени свободы (например, сгибание-разгибание, отведение-приведение) должно не менее одной пары мышц.
Обычно в одном и том же действии участвуют несколько мышц. Например, основные флексоры локтя включают бицепс брахии, брахиарис и брахиорадиалис. Почему у нас так много мышц? Имеем ли мы больше чем это фактически нам необходимо?