Мышечный тонус: что это такое

После хорошего послеобеденного сна порой даже нет сил, чтобы встать с дивана: тело кажется слишком тяжелым и вялым. А если человек выматывается за день, его мышцы чрезмерно устают и теряют тонус.

Без мышечного тонуса любая физическая работа превращается в невыполнимую задачу.

Потеря мышечного тонуса не просто увеличивает инертность тела, но и словно делает его тяжелее. По ощущениям спящий ребенок, мертвое тело или парализованный человек кажутся гораздо тяжелее бодрствующих людей. У этого феномена множество причин, одной из которых является отсутствие мышечного тонуса. Человек, перенесший инсульт, после которого парализовало половину тела, воспринимает парализованную половину как более тяжелую по сравнению со здоровой. Через правые и левые конечности течет одинаковое количество крови, однако те из них, что поражены болезнью, кажутся тяжелее, несмотря на потерю мышечной массы. Единственной причиной субъективной легкости здоровой части тела может быть наличие в ней мышечного тонуса, который отсутствует у парализованной.

Поддержанием мышечного тонуса занимается бессознательная часть нашего разума. Хотя скелетные мышцы и находятся под сознательным контролем мозга, некоторые их функции осуществляются непроизвольно.

С точки зрения анатомии координацию движений, осанку и мышечный тонус контролируют таламус и мозжечок. Эти структуры размещаются в глубине головного мозга. В таламусе расположены нервные центры, отвечающие за координацию движений и мышечный тонус. Если эти нервные центры оказываются поражены, то из-за недостатка в них дофамина — важнейшего химического вещества — у человека развивается болезнь Паркинсона. Ее характерные проявления — дрожь, потеря мимики и медлительные движения, сменяющиеся судорожными подергиваниями. Все перечисленные симптомы являются следствиями проблем с мышечным тонусом. Избыточный тонус вызывает дрожь, а его недостаток сопровождается медлительностью и неповоротливостью.

Официальной медицине пока не удалось изучить функции бессознательной части головного мозга, хотя ученые и составили подробную его схему, отметив на ней области, отвечающие за разные функции. Поскольку для более подробного анализа необходимо исследовать головной мозг живого человека, такая задача становится практически невыполнимой. (Это все равно что с помощью рентгеновских лучей попытаться понять, как работает компьютер: можно получить подробную информацию о расположении всех его компонентов, но знаний о том, что творится внутри микросхем, от этого не прибавится.) И снова нам на помощь приходит логика. Мышечный тонус контролируется бессознательной частью мозга, потому что мы были бы не в состоянии выполнять столь непосильную задачу сознательно.

Мышечный тонус есть всегда, и не важно, ощущаем мы его, контролируем или нет. Физические упражнения помогают его повысить, однако его базовый уровень — мышечный тонус, который в норме постоянно имеется у человека, — находится вне нашего контроля.

Наука оставила вопрос о том, как именно мы контролируем мышечный тонус, без ответа, хотя центр управления этой функцией и отмечен на схеме головного мозга. В медицине мышечный тонус расплывчато описывается как базовое сокращение мышц в состоянии покоя.

Изначально физиологи, изучавшие мышцы, основное внимание уделяли нейромеханическим аспектам их функционирования. Мышцы сравнивали с нервами, потому что через свои мембраны они пропускают электрический ток так же, как это делают нервы. Мышечная и нервная ткани наделены уникальной способностью: они реагируют на электрическое возбуждение и производят собственный электрический потенциал. Их мембраны заряжены и очень чувствительны к электрическим импульсам, поступающим от других нервных окончаний. Клетки мышечной ткани, очевидно, обладают еще и дополнительной способностью сокращаться. Электрическая природа позволяет мышцам с удивительной быстротой распространять «сообщения» по всей своей длине (иногда мышечные клетки имеют такую же длину, как и мышца, которая из них состоит), что облегчает задачу согласованного сокращения. Ни один другой способ передачи сигналов в организме не обладает такой скоростью из-за сопротивления среды (жидкости, белков).

Изучая работу мышечной ткани, медицина уделяла внимание и ее биохимической природе. Ученые обнаружили, что филаменты (мельчайшие структурные единицы мышцы) состоят из белковых молекул — актина и миозина. В присутствии кальция эти белки вступают в реакцию, в результате которой белковые цепочки входят друг в друга (подобно пальцам рук, сцепленных в замок), из-за чего они сами уплотняются, а их длина уменьшается. Конечный итог этого процесса мы и называем сокращением мышцы.

Мышцы делятся на две основные группы: сгибатели (они отвечают за движение одной части тела к другой) и разгибатели (они отталкивают части тела друг от друга). Таким образом, бицепс руки — это мышца-сги-батель, потому что при его сокращении кисть приближается к плечу, а трицепс — мышца-разгибатель, потому что отвечает за противоположное движение. Следует иметь в виду, что слова «сгибание» и «разгибание» употребляются для описания движений, тогда как обе мышцы (бицепс и трицепс) в действительности не сгибаются и не разгибаются, а сокращаются, чтобы выполнять указанные движения. Впрочем, «сокращаются» — тоже не самое удачное слово для обозначения истинной функции мышц. Более того, далее мы с вами увидим, что оно противоречит некоторым явлениям, происходящим в мышечной ткани. Разумеется, все это лишь условные термины.

Чтобы изучить функции мышечной ткани, через нее пропускали электричество и рассматривали ее в электронный микроскоп. В наши дни, разумеется, существуют и более замысловатые методы. В прошлом же мышечные сокращения исследовались с помощью электрических импульсов. К мышцам прикрепляли некоторый вес, чтобы зафиксировать изменение длины или тонуса (понять, происходит изометрическое или изотоническое сокращение).

Для изучения структуры (или морфологии) мышцы использовали электронный микроскоп. Так были обнаружены быстрые, медленные и промежуточные мышечные волокна. Они, как мы уже знаем, значительно отличаются друг от друга — содержат разные количества митохондрий, кровеносных сосудов и миоглобина. Данные структурные особенности влияют на их выносливость. А расположение волокон на теле зависит от того, какая роль на них возлагается. Так, мышцы спины характеризуются ярко-красным оттенком (они содержат множество капилляров) и состоят преимущественно из медленных мышечных волокон. Соответственно, они могут сокращаться в течение длительного времени, почти не уставая. Мышцы ног бледнее на вид, поскольку выполняют быструю и напряженную работу. Они устают довольно быстро. Это связано с тем, что они содержат меньше митохондрий и кровеносных сосудов и полагаются на энергию, получаемую в процессе анаэробного расщепления глюкозы, которое приводит к образованию молочной кислоты. Все перечисленные открытия в точности отражали действительность — они помогли понять, почему различные мышцы функционируют по-разному.

Мышцы характеризуются гибкостью и легко растягиваются, в отличие от твердых материалов, которые уменьшаются в размерах на холоде и увеличиваются в тепле.

Главная проблема в том, что мышцы изучались отдельно от человеческого организма, в искусственных условиях. А ведь процессы, протекающие в мышцах живого организма под воздействием электрического тока, немного отличаются от того, что наблюдали экспериментаторы. Однако исследовать работу мышц у живого существа негуманно, к тому же такой эксперимент сложно организовать. Фактически для изучения работы мышц используется электромиография (ЭМГ) — весьма болезненная процедура, как и спинномозговая пункция, биопсия костного мозга и прочие инва-зивные вмешательства. Помимо всего прочего, мышцы человека получают куда больше информации, чем просто электрические импульсы от нервов, заставляющие их сокращаться.

Основное отличие заключается в наличии у человека мышечного тонуса. Если мышцу отделить от кости, тонус пропадает и она становится дряблой.

Мышечный тонус не только придает мускулатуре отчетливые контуры, но и поддерживает ее в постоянной боевой готовности. Более того, он помогает различным частям тела оставаться на своих местах. Люди, перенесшие инсульт, частенько сталкиваются со смещением плечевого и тазобедренного суставов. Кости, соединенные по принципу шарнира, удерживаются на месте как за счет связок, так и благодаря тонусу расположенных вокруг мышц. Если конечность парализована, то мышцы вокруг сустава расслаблены и не в состоянии удерживать головку кости в суставной сумке. Под тяжестью собственного веса конечность выходит из сустава — возникает вывих. Смещение сустава нарушает нормальную работоспособность конечности, которая больше не может совершать обычные движения.