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運動醫學及科學(三)

 願隨身 2016-09-07

運動醫學及科學(三)

 (2007-04-18 20:25:30)、


身體活動的神經控制

  感覺神經,司感覺功能,將刺激之訊息,通知中樞、運動神經,是中樞針對刺激,引起反應的執行部門;分自主神經與體性神經。自主神經系統又稱內臟神經系統,或不隨意神經系統,分佈在內臟之平滑肌。心肌與各種腺體。自主神經可分為交感神經與副交感神經,彼此的作用相互拮抗。

  神經訊息的傳遞有電氣和化學兩種形式,中樞神經系統中的軸突幾乎以化學的形式來傳送,傳遞神經衝動的主要化學介質是乙醯膽胺與正腎上腺素。

  膜電位是以時間綜合與空間綜合兩種方式,使神經元達到興奮的閾值。神經衝動的傳遞,可以是從一個神經元產生興奮性後突觸膜電位而傳向下一個神經元,也可能是分泌抑制性傳遞物,造成抑制性後突觸膜電位。

  肌梭、高爾基腱器與關節接受器,在控制肌肉反應和收縮上扮演重要的角色。肌梭避免肌肉的過度伸展,高爾基腱器避免肌肉的過度收縮,關節接受器則提供身體肢體的空間感覺。

  不斷練習運動技巧,可刺激大腦感覺區特定細胞,改變原生質輪廓。快速的動作存於大腦的運動區,慢速動作存於大腦的感覺區,透過自動化機轉回饋。

  協調性是運動執行過程中,一個個動作在時間與空間控制的能力。協調性愈佳高技巧性的動作表現愈好。

  神經的傳導速度不受訓練所影響,反應時間的快慢則與訓練有密切關連。

 

肌肉的種類

人體的肌肉(Muscle)可分為三大類,即平滑肌、心臟肌和骨骼肌。各有不同的特性及功能。

平滑肌
存在於心臟以外的其他內臟器官,如胃腸道、泌尿道、呼吸道和生殖器統管道等,這類肌肉不但在顯微鏡的觀察下有其特別的形態,而且它絕大多數的情況下不受個人的主觀意識控制,而是由內臟本身的自主神經系統和血液內的荷爾蒙調節。

心臟肌
只限於心臟腔室內,它同樣也是不受主觀意識支配,它有規律的搏動形成了心跳;心跳在人體生存的每一分每一秒鐘都在進行著。這個節律的起源來自右心房內的一組特殊且專門的心肌細胞,醫學上稱為起搏點(Pacemaker)。起搏點細胞會隨著細胞內外的鈉鉀和其他電解質的濃度交替變化,形成脈衝式的電流。這些電流再通過心肌內的特殊傳導組織,擴散到心肌的其他部位。由於心臟內電流的傳送速度異常快速,所以左右心室兩個腔室的心肌,幾乎是同一時間接受到神經衝動信號,因而產生一致性的收縮,將心室內的血液強力而有效地泵出。左右心房兩個腔室則在下一個神經衝動到來之時一齊搏動。搏動之後跟隨著極短暫的時間讓心肌放鬆,然後才再進行新一輪的搏動周期,如此循環不止。

骨骼肌

這種肌肉的最大特點是可由個人意識控制收縮的時間、幅度和強度,而且這類肌肉的尺寸大小可隨著訓練、使用的程度而出現顯著的變化;其他影響肌肉粗幼的因素包括遺傳因素、營養、荷爾蒙等。

骨骼肌的功能是通過收縮使它所附著的骨骼運動,來完成人體各類活動的所需。按照肌肉纖維收縮的快慢又可將骨骼肌分為快肌和慢肌兩種。

  • 慢肌即是所謂的紅肌,這由於它的微細血管分佈豐富,肌肉細胞內的糖元和線粒體都較少,所以它主要是依靠有氧呼吸代謝產生的能量來供給肌肉的收縮之用。這類肌肉的收縮速度較緩慢,爆發力差,但能較持久,不易產生疲勞,是日常生活活動的主要肌群。
  • 快肌又有人稱之為白肌,肌肉細胞內糖元和線粒體較多,而微細血管則相對較缺乏,它主要是通過無氧呼吸代謝產生的能量來進行收縮活動,故能在很短的時間內快速地運動,產生巨大的爆發力,但較易疲勞,不耐持久。這類肌肉常用於短跑、跳遠、舉重、推鉛球等。在日常生活運動中則專門用於精細和靈敏的運動中,如手部肌肉和眼球肌肉則屬這一類。 .

解剖肌肉的構造

要認識肌肉的構造,便要弄清楚肌腹、肌纖維、肌腱等的定義及功能。

  • 肌肉的主體是肌腹,也就是肌纖維的所在處。肌纖維的長度可由幾毫米至數十厘米長,愈長的肌纖維,收縮時能縮短的幅度就愈大,就愈有可能進行快速的運動。
  • 肌纖維的長度將決定肌肉收縮的速度,而其數目則與肌力的大小有關。
  • 由於每單位橫截面積所能產生的肌力是接近固定的,因此肌力的大小與其橫截面積成正比。
  • 肌力產生的大小和方向和肌肉纖維的排列也有很大的關係。肌肉的排列有平行型、單翼型、雙翼型、多翼型和環狀型幾種。
    平行型:肌纖維主要以肌肉收縮的速度為主,如大腿前方的縫匠肌等。
    多翼型:肌肉由於集合了較細緻緊密的肌纖維排列,當這些纖維一起收縮時,產生的力量是相當顯著的,所以它主要體現了肌肉的力量,這種類型的肌肉有肩膀處的三角肌等。
  • 肌纖維的兩頭是肌腱。肌腱則附著在骨頭上,為肌肉的收縮提供著力點。與肌纖維不同,肌腱主要是由結締組織纖維組成無收縮的功能,作用是為肌纖維提供支持和固定。它呈明亮顯眼的淺白色,跟深血色的肌肉成明顯的對比。

常見的肌肉收縮形態

等長收縮
指當肌肉收縮時,整塊肌肉的長度維持不變。這種肌肉收縮的機制是當肌肉的主體部分(即肌腹)收縮時,它拉長了與它相連的肌腱,與此同時保持兩側肌腱在骨骼上的附著點之間的距離不變,這樣便構成等長收縮運動。據科學文獻透露,當等長收縮產生的力量超過一定的程度時,肌肉局部的血液供應便會暫時終止,形成缺氧狀態。這種狀態在上臂肌肉用力超過最大力量的百分之七十時出現。

等張收縮
指當肌肉為抵抗一定的阻力時,雖然其收縮時肌肉的長度發生了變化,但產生的張力卻保持恆定,這種肌肉收縮在日常活動中並不常見。

運動單元

骨骼肌肉的收縮是由大腦發出運動的信號,經過脊椎傳送到支配肌肉的神經線,最後傳達到肌肉纖維,引起肌肉的收縮活動。在脊椎的各種神經元細胞中,有一種是專門控制肌肉收縮的,叫做甲運動神經元(α-motor neuron)。醫學上有種疾病叫做運動神經元病,就是當運動神經元細胞因為某些原因造成功能性退化,造成四肢的肌肉癱瘓。

一個甲運動神經元和它所控制的所有肌纖維,就叫做一個運動單元。運動單元的大小,即其內含的肌纖維的多少,和此肌肉的活動需要有關。

  • 需要作出精細動作的肌肉
    如眼球肌等,每個甲運動神經元所支配的肌纖維數目也較少,只有六至十條肌纖維。這類肌肉所作出的動作雖較精細,但產生的力量相對地較小。
  • 其他的肌肉
    如大腿前面的股四頭肌,一個運動神經元所支配的肌纖維有二千多條,當這些肌纖維一起收縮時,所產生的力量是巨大的,但動作卻並不精細。

 

三種運動神經元

運動神經元按特性又可細分為三種。它們在不同的肌肉活動和收縮過程中按不同的順序進行。

  • 日常生活的運動由第一種運動單元開始。這種運動單元是慢速氧化型的運動單元,產生的肌力較小。
  • 當運動的速度或收縮的力量需要增大時,便會召集到另一種的運動單元,即快氣化兼糖元分解型的運動單元,這種運動單元除兼有前一種的運動單元裡的氣化反應產生能量外,還有透過無氣呼吸提供多餘的能量,但又不容易產生疲勞。
  • 如果身體要在最短的時間內發出最大的力量,就要使用第三種的運動單元,即快速無氧糖元分解型的單元,由於無氧代謝產生的乳糖會在肌肉內堆積,所以肌肉在這運動之後會覺得疲勞和痠痛。

 

肌肉的收縮機制

  • 肌肉細胞內含有兩種特殊的蛋白:肌球蛋白和肌凝蛋白。這兩種蛋白在肌纖維內呈整齊而有規律的串狀排列,兩種蛋白排列之間有重疊的部分,稱為連接橋。
  • 當肌肉收縮的信號由運動單元傳來時,運動神經的刺激引起肌肉內膜的電位發生變化,電解質分子也就隨著電位的變化而進出肌肉細胞,這種化學分子的流動促發細胞內ATP能量的分解,在分解的過程之中,連接橋處的肌凝蛋白的頭彎曲,便帶動了肌球蛋白向前滑動,因此便達成了肌肉的收縮。
  • 肌肉收縮力量的大小是由連接橋的數目來決定的。特別是是當平行的肌纖維越多時,愈多的肌球蛋白一致的滑動,產生的力量便愈大。
  • 肌肉收縮力量的大小也和肌肉的一定長度有關。上文提過,肌球蛋白的滑動是由兩者之間的接觸為基礎的。當肌肉過度被動地被拉長時,兩種肌球蛋白失去接觸,收縮能力便大打折扣。當肌肉長度太短時,肌球蛋白微纖維鍊之間太多的重疊,也會影響到彼此之間滑動的效率。而當肌肉在某一特定長度下產生的力量最大,這個長度便稱為最合適長度。

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