肌肉收縮形式與物理特性

1、第五節(jié) 肌肉收縮的形式與力學(xué)特征,一、單收縮和強(qiáng)直收縮二、肌肉收縮形式三、肌肉收縮的力學(xué)特征四、肌肉結(jié)締組織對肌肉收縮的影五、肌電圖在體育科研中的應(yīng)用,二、骨骼肌的收縮形式,(一)縮短收縮 概念：肌肉收縮時(shí)，長度縮短的收縮稱為向心收縮。特點(diǎn)：收縮時(shí)肌肉長度縮短、起止點(diǎn)相互靠近，因而引起身體運(yùn)動(dòng)。,（二）縮短收縮的分類,1.等張收縮（非等動(dòng)收縮）在整個(gè)收縮過程中負(fù)荷恒定，肌肉收縮產(chǎn)生的張力和負(fù)荷不等同，收縮速度

2、也不同。,當(dāng)屈肘舉起一恒定負(fù)荷時(shí)肌肉收縮產(chǎn)生的張力隨關(guān)節(jié)角度而變化,（2）等動(dòng)收縮,等動(dòng)收縮：在整個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)肌肉以恒定的速度，且肌肉收縮時(shí)產(chǎn)生的力量始終與阻力相等的肌肉收縮。,等動(dòng)收縮時(shí)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)肌肉都產(chǎn)生最大張力,等動(dòng)收縮和等張收縮區(qū)別：,等動(dòng)收縮時(shí)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)都能產(chǎn)生最大的肌張力，等張收縮則不能。等動(dòng)收縮的速度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。理論和實(shí)踐證明，等動(dòng)練習(xí)是提高肌肉力量的有效手段。,（二）拉長收縮,1.

3、 概念：當(dāng)肌肉收縮所產(chǎn)生的張力小于外力時(shí)，肌肉積極收縮但被拉長。2.特點(diǎn)：張力與阻力方向相反，做負(fù)功。3. 舉例：如下蹲時(shí)，股四頭肌在收縮的同時(shí)被拉長，以控制重力對人體的作用，使身體緩慢下蹲，起緩沖作用。如搬運(yùn)重物時(shí)，將重物放下，以及下坡跑和下樓梯等也需要肌肉進(jìn)行離心收縮。,（三）等長收縮,等長收縮概念：當(dāng)肌肉收縮產(chǎn)生的張力等于外力時(shí)，肌肉積極收縮但長度不變。 （靜力收縮）如體操中的“十字支撐”“直角支撐”和武術(shù)中的站樁,

4、（四）骨骼肌不同收縮形式的比較,1.力量 同一塊肌肉，在收縮速度相同的情況下，離心收縮可產(chǎn)生最大的張力。離心收縮產(chǎn)生的力量比向心收縮大50%左右，比等長收縮大25%左右。原因：①是牽張反射，肌肉受到外力的牽張時(shí)會(huì)反射性地引起收縮。在離心收縮時(shí)肌肉受到強(qiáng)烈的牽張，因此會(huì)反射性地引起肌肉強(qiáng)烈收縮。②是離心收縮時(shí)肌肉中的彈性成分被拉長而產(chǎn)生阻力，同時(shí)肌肉中的可收縮成分也產(chǎn)生最大阻力。,2.代謝 在

5、輸出功率相同的情況下，肌肉離心收縮時(shí)所消耗的能量低于向心收縮，其耗氧量也低于向心收縮。肌肉離心收縮對其他與代謝有關(guān)的生理指標(biāo)的反應(yīng)(如心率、心輸出量、肺通氣量、肺換氣效率、肌肉的血流量和肌肉溫度等)均低于向心收縮。,3.肌肉酸疼,很早就發(fā)現(xiàn)，肌肉做退讓工作時(shí)容易引起肌肉酸疼和損傷。近來研究表明，大負(fù)荷肌肉離心收縮比向心收縮更容易引起肌肉酸疼和肌纖維超微結(jié)構(gòu)以及收縮蛋白代謝的變化 。,離心收縮、等長收縮和向心收縮后的肌肉酸

6、疼之比較離心收縮導(dǎo)致的肌肉酸疼最明顯，向心收縮導(dǎo)致的肌肉酸疼最不明顯,肌肉三種收縮形式的比較,————————————————————工作形式 肌肉長度 外力與肌 在運(yùn)動(dòng)中 肌肉對外 能量供給率 變 化 張力的變化 的功能 所作的功——————————————————————————

7、———————縮短收縮 縮 短 小于肌張力 加 速 正 增 加拉長收縮 拉 長 大于肌張力 減 速 負(fù) 減 少等長收縮 不 變 等于肌張力 固

8、定 未 小于縮短收縮—————————————————————————————————,二、肌肉收縮的力學(xué)特征,(一)后負(fù)荷對肌肉收縮的影響——張力速度曲線 張力大小：取決于活化的橫橋數(shù)目；收縮速度：取決于能量釋放速率和肌球蛋白ATP酶活性，與活化的橫橋數(shù)目無關(guān)。,肌肉收縮的張力速度關(guān)系,2.肌肉力量與運(yùn)動(dòng)速度,肌肉力量增加可以提高運(yùn)動(dòng)速度。,握推力量不同的人在不同負(fù)荷下的運(yùn)動(dòng)

9、時(shí)間,3.不同訓(xùn)練負(fù)荷對張力速度曲線的影響,（二）前負(fù)荷對肌肉收縮的影響－長度與張力關(guān)系,1.前負(fù)荷：是指在肌肉收縮前就加在肌肉上的負(fù)荷，它使肌肉收縮前就處于某種被拉長狀態(tài)。2.適宜初長度：把引起肌肉收縮張力最大的初長度。3. 當(dāng)肌肉初長度處于適宜水平時(shí)，肌節(jié)長度2.0－2.2um，粗、細(xì)肌絲正處于最理想的重疊狀態(tài)，起作用的橫橋數(shù)目最多，收縮張力最大。,4.肌肉收縮的長度張力關(guān)系,三、結(jié)締組織的組成及運(yùn)動(dòng)對其影響,（一）結(jié)締組織的組

10、成1. 肌肉兩端的肌腱和肌內(nèi)膜、肌束膜、肌外膜及肌節(jié)中的Z線和M線。2. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 細(xì)胞少、基質(zhì)多，基質(zhì)中含有膠原、彈性蛋白、蛋白多糖等。膠原時(shí)結(jié)締組織最主要成分，它以膠原纖維形式存在。,（二）運(yùn)動(dòng)對肌肉結(jié)締組織的影響,1.長期運(yùn)動(dòng)可提高肌腱的抗張力量和抗斷裂力量 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可提高肌腱的抗張應(yīng)力，增強(qiáng)肌腱與骨結(jié)合區(qū)的結(jié)合能力和力量，從而使肌腱能承受更大的拉力。2. 長期運(yùn)動(dòng)可使肌中結(jié)締組織肥大

11、肌肉肥大的同時(shí)，結(jié)締組織也增加。主要是肌中膠原蛋白的增加。,四、肌電的研究與應(yīng)用,（一）利用肌電測定神經(jīng)的傳導(dǎo)速度 如果在神經(jīng)通路的兩個(gè)或兩個(gè)以上的點(diǎn)上給予電流刺激，從該神經(jīng)所支配的肌肉上記錄誘發(fā)電位，然后根據(jù)下列公式可計(jì)算出神經(jīng)的傳導(dǎo)速度。 V=S/t 式中:V為神經(jīng)傳導(dǎo)速度，單位為米/秒；t為兩刺激點(diǎn)從刺激開始到肌肉開始收縮的時(shí)間差，單位為秒；S為兩刺

12、激點(diǎn)之間的距離，單位為米。,（二）利用肌電圖研究肌肉疲勞,肌肉疲勞對其肌電活動(dòng)也會(huì)發(fā)生變化，因此可以用肌電來研究肌肉疲勞的發(fā)生及機(jī)制。(1)肌肉工作過程中肌電幅值的變化 肌電幅值是指肌電信號(hào)的振幅大小。在肌電研究過程中，反應(yīng)肌電幅值的指標(biāo)有積分肌電(EMG)和均方根振幅(RMS)。,(2)肌肉工作過程中肌電信號(hào)的頻譜變化,研究表明，在肌肉工作過程中，肌電信號(hào)的頻率特性可隨著肌肉的機(jī)能狀態(tài)的改變而發(fā)生變化。反應(yīng)肌電信號(hào)的頻

13、率特性的指標(biāo)有平均功率頻率(MPF)和中心頻率(FC)。,肌肉疲勞前后肌電頻率譜變化,（三）利用肌電圖評(píng)價(jià)肌力,當(dāng)肌肉以不同的負(fù)荷進(jìn)行收縮時(shí)，其肌電信號(hào)的積分值(IEMG)同肌力成正比關(guān)系，即肌肉產(chǎn)生的張力越大IEMG越大?？路埔?Chaffin)等人發(fā)現(xiàn)當(dāng)肌肉用40%MVC以下強(qiáng)度收縮時(shí)，肌力與肌電呈線性關(guān)系。60%MVC以上強(qiáng)度時(shí)，肌力與肌電也呈線性關(guān)系，但此時(shí)的直線斜率較大。而肌力在40%-60%MVC時(shí)，肌力與肌電之間的線

14、性關(guān)系往往就不存在了。,在勻速屈肘運(yùn)動(dòng)中肌張力與IEMG的關(guān)系 A 的心收縮 B 離心收縮,（四）利用肌電進(jìn)行動(dòng)作分析,在運(yùn)動(dòng)過程中可用多導(dǎo)肌電記錄儀將肌電記錄下來。然后，根據(jù)運(yùn)動(dòng)中每塊肌肉的放電順序和肌電幅度，結(jié)合高速攝像等技術(shù)，對運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作進(jìn)行分析診斷。 分析某項(xiàng)運(yùn)動(dòng)技術(shù)，找出在完成該項(xiàng)動(dòng)作時(shí)有哪些肌肉參加；各個(gè)肌肉用力程度怎樣；順序如何；直接為科學(xué)地安排教學(xué)與訓(xùn)練提供依據(jù)。,上肢豎直作主動(dòng)起蹲時(shí)股四頭肌的肌電圖（