Тело человека: строение и функции

Висцеральные мышцы относительно медленно реагируют на изменения внутри организма и делают это без вмешательства воли. Стенки кровеносных сосудов сжимаются или расширяются под действием определенных химических веществ, появляющихся в крови, или под температурным воздействием, но мы не можем сами намеренно заставить их это делать безо всякого усилия, как мы поднимаем руку или облизываем губы. По этой причине гладкие мышцы также называются непроизвольно сокращающимися мышцами.

Различия на клеточном уровне также имеются. Отдельные клетки гладких мышц напоминают по форме сигару (обычно их называют веретенообразные, но осталось очень мало людей, которые когда-либо имели дело с веретеном или хотя бы точно знают, как оно выглядит) и имеют всего одно ядро. Полосатые мышцы состоят из цилиндрических структур, которые отличаются от обычных клеток тем, что имеют несколько ядер, расположенных то там, то тут, как будто несколько отдельных клеток слились воедино с целью, чтобы общая сила сокращения могла быть больше и лучше скоординирована.

Мышечные волокна сокращаются по принципу «или все, или ничего». Раздражитель (электрический ток, давление при прикосновении, тепло или определенные химические вещества), воздействующий непосредственно на мышцу или на нерв, ведущий к ней, может быть столь слабым, что мышца никак не реагирует. Если раздражитель усиливается, то наступает такой момент, когда возникает ответ волокна, и отвечает это волокно единственным ему известным способом — полным сокращением, на которое оно в данный момент способно. Не существует средних раздражителей, которые вызывали бы среднее сокращение. Либо все, либо ничего.

Кажется, что это утверждение расходится с действительностью, поскольку мышцу нашего плеча, как самую известную всем нам (именно ее напрягают, чтобы «разработать мускулы»), можно заставить сжиматься до любой степени от малейшего подергивания, которое просто передвигает плечо на ничтожное расстояние, до быстрого и максимального сгибания в локте.

Это не парадокс, но это явление возникает потому, что в действительности мышца состоит из множества волокон, которые до определенной степени обладают способностью к независимому действию. Если всего несколько волокон мышцы подвергаются раздражению, именно эти несколько волокон и будут сокращаться, но чистый эффект этих «всех» на фоне очень многих «ничего» будет выражаться лишь в легком общем сгибании. По мере того как все больше и больше волокон отвечает на раздражитель, общее сокращение постепенно становится больше.

Ответ волокна полосатой мышцы на раздражение быстр и краток, он длится только долю секунды, в некоторых случаях всего 1/40 секунды. За этим следует быстрое расслабление. Единичный краткий раздражитель подобного рода называется судорога, или конвульсия, и обычно не возникает в организме. Как правило, происходит медленное сокращение всей мышцы, или если и происходит ее непрерывное сокращение на протяжении какого-то приемлемого периода времени, то оно поддерживается различными волокнами, включающимися в конвульсии по очереди. Ни одно волокно не может сокращаться долго, но мышца как единое целое способна сокращаться довольно продолжительное время. Однако можно вызвать и единичную судорогу в мышце тела. Наилучший пример — резкий удар под колено, который вызывает знакомый ответ в виде «коленного рефлекса».

Имеется возможность возбудить отдельное волокно так, что оно будет отвечать рядом судорожных подергиваний. Если раздражители часто следуют друг за другом, каждая последующая судорога будет наслаиваться на предыдущую. То есть после одной судороги у мышцы не будет времени на то, чтобы полностью расслабиться до того, как возникнет новая. Вторая судорога, начинающаяся в состоянии большего напряжения, достигнет большей силы, а третья судорога, спешащая следом за второй, будет еще сильнее. К тому времени как скорость раздражения достигнет 50 импульсов в секунду, волокно будет находиться в состоянии непрерывного стойкого сокращения. Эта разновидность судорожных состояний называется тетания (от греческого слова «растянутый» — несмотря на то, что мышца скорее сокращается, чем растягивается).

Тетания не возникает в мышцах хорошо функционирующего организма, но организм не всегда хорошо функционирует. Даже те способности, которые подчиняются нашей воле, могут выйти из-под контроля. Наше тело — это химический механизм, и он остается послушным нам только тогда, когда его химия в порядке. Например, правильная передача нервного импульса к мышце зависит от надлежащей концентрации ионов определенных металлов в крови. Одни из них — ионы кальция. Если по какой-то причине концентрация ионов кальция в крови падает ниже определенного минимального уровня, нерв начинает передавать быстрые импульсы, и мышцы отвечают тем, что входят в состояние тетании. Если такое состояние не облегчится, последует смерть.