Айзек Азимов - Популярная анатомия. Строение и функции человеческого тела

Висцеральные мышцы, работая медленно и в ответ на регулярные изменения во внутреннем окружении, поддерживают темп, соответствующий своим запасам кислорода. Они все время поддерживают вещества, выделяющие энергию, на необходимом уровне и не подвержены усталости.

Однако скелетные мышцы подвергаются интенсивной активности, превышающей нормальную, довольно продолжительное время. Тогда может показаться, что необходимо проследить, чтобы подача крови была больше все время, «просто на всякий случай», и все-таки было бы неэффективно предназначать мышцы для непрерывной работы на уровне выкапывания траншеи, когда большая часть жизненной активности значительно менее интенсивна. И все-таки иногда возникает необходимость выкопать канаву, нарубить дров или бежать изо всех сил, чтобы спастись от опасности. И если уж на то пошло, иногда хочется сыграть несколько сетов в теннис. В таких случаях организм может адаптироваться к большим потребностям в кислороде. Тяжелая работа или интенсивная игра вызывают увеличение как скорости, так и глубины дыхания (мы задыхаемся), а также усиление сердцебиения (сердце колотится) и способность кровеносных сосудов подпитывать мышцы (мы краснеем). И все-таки жизнь может зависеть от того, найдется ли путь, хотя бы временный, позволяющий обойти все то, что делают для организма легкие, сердце и кровь.

Мышцы добиваются этого, получая запас энергии (конечно, ограниченный запас) за счет химических изменений, не связанных с кислородом. В процессе этих химических реакций выделяется сложное вещество, известное как молочная кислота. Эта увертка, дающая мышце дополнительный рывок, возможно сохраняющий жизнь, тоже имеет свою цену. По мере того как молочная кислота накапливается, мышце становится все труднее сокращаться, и мы испытываем ощущение усталости. Волей-неволей замедляем движения и в конечном счете, даже если на карту поставлена жизнь, вынуждены остановиться в крайнем изнеможении.

Когда утомительная работа прекращается, мы не можем полностью прийти в себя до тех пор, пока молочная кислота не будет удалена из мышцы. Это требует кислорода – всего кислорода, который был бы использован, если бы общее потраченное усилие оказалось достаточно медленным для привычной организму скорости подачи кислорода. Мы как бы взяли кислород в долг, который теперь нужно отдавать. Это делается с помощью обеспечения мышцы кислородом с самой большой скоростью до тех пор, пока молочная кислота частично не сгорит, а частично не перестроится в изначальные вещества, вырабатывающие энергию. По этой причине мы продолжаем тяжело дышать, краснеть, а наше сердце сильно бьется довольно долго, после того как мы прервали свою деятельность и свалились от усталости на землю или в кресло.

Как раз потому, что полосатые мышцы способны выполнять более напряженную и более интенсивную работу, чем мышцы внутренних органов, они подвержены усталости, но не в равной степени. Те мышцы, что предназначаются для особенно быстрого и требующего напряжения сокращения, гораздо быстрее утомляются, чем те, которые для этого не предназначены. В общем, особенно быстро сокращающиеся и особенно быстро утомляющиеся мышцы те, которые светлее цветом, чем более медленные и более выносливые. Такое разделение наиболее нам заметно, когда мы едим курицу или индейку. Грудные мышцы, предназначенные для управления крыльями, а следовательно, для тяжелой работы, – это так называемое белое мясо. Мышцы лап, предназначенные для менее интенсивной работы на протяжении более продолжительного периода времени, представляют собой темное мясо.

У человека тоже есть более темные и более светлые мышечные волокна. Когда человек стоит, большие мышцы спины постоянно поддерживают его в этом состоянии, чтобы он не потерял равновесия. (Такое положение не слишком устойчиво, и, когда человек, например, слегка пьян, так что координация мышц его подводит, ему становится совсем легко упасть.) Эти мышцы спины относятся к разновидности темных, медленно устающих мышц, и даже если в конце концов мы устаем стоять, скажем, то устаем копать гораздо быстрее, ведь в этом случае вступают в игру быстро устающие мышцы руки.

Существует продолжительная адаптация к интенсивной работе мышц, которая предназначена для того, чтобы снизить эффект усталости. Сама мышца под действием продолжающейся долгое время работы в напряженном темпе (либо из-за необходимости физического труда, либо из каприза заниматься физическими упражнениями) увеличивается в размере. Это называется гипертрофия (по-гречески «разрастание»). У лесоруба или спортсмена мышцы больше, чем у продавца или конторского служащего, и эти большие мышцы могут сохранять больший запас веществ, выделяющих энергию, и обеспечить больше места для молочной кислоты. Легкие большего объема и сердце, перекачивающее кровь более интенсивно, снабжают большие мышцы дополнительным количеством кислорода, в результате чего появляется возможность прилагать большую силу на протяжении более продолжительного времени с меньшей усталостью.

Хотя из-за недостатка физической нагрузки мышцы относительно слабые и маленькие, при обычных условиях нет опасности, что мышца потеряет свою способность функционировать на приемлемом, однако соответствующем сидячему образу жизни человека уровне. Поэтому нормальная мышца постоянно подвержена небольшим сокращениям, даже когда кажется, что тело находится в расслабленном состоянии. Это в некотором смысле означает, что мы постоянно упражняемся, поддерживаем мышечный тонус, то есть готовность мышц человека к немедленному сокращению. Мышцы начинают, так сказать, с фальстарта. Люди в состоянии нервного возбуждения обычно имеют более напряженный мышечный тонус, им требуется меньший стимул для того, чтобы привести мышцы в действие. По этой причине они напряжены и «нервны». Тем не менее принцип остается ценным, даже если с ним можно «переусердствовать».

Во время сна мышечный тонус снижается до минимального уровня, и мышцы могут пребывать в состоянии поистине полной релаксации (расслабления), чего не могут испытывать во время бодрствования. Такая «навязанная» релаксация мышц, несомненно, является одной из жизненно важных функций сна. И это одна из причин, почему сон не только приятен, но и гораздо больше необходим, чем пища. (Бессонница – гораздо худшая пытка, чем голод, и человек умрет от отсутствия сна быстрее, чем от отсутствия пищи.)

Если мышечный тонус отсутствует постоянно, как при перерезании нерва, который ведет к мышце, тогда мышца действительно чахнет. Она подвергается атрофии (что по-гречески значит «нет роста»). Если разрушающая нервы болезнь, такая, как полиомиелит, парализует ноги, мышцы ног сохнут, несмотря на то что остальное тело остается сильным и хорошо развитым. Висцеральные мышцы тогда сохраняют тонус и, следовательно, полезность, даже без нервной стимуляции, так что они не поражаются полиомиелитом. Самая большая опасность этой болезни состоит в том, что происходит паралич мышц, которые двигают грудную клетку вверх и вниз. Эти мышцы полосатые, и они обеспечивают возможность дыхания. Когда они парализованы, становится необходимым использование «искусственного легкого»; когда больной подсоединен к аппарату, изменения давления воздуха будут выполнять ту же функцию, что и грудные мышцы тех, кого не постигло такое несчастье.