Αναστάσιος Γ. Χόρτης MSc, Cert. Ed. Τμήμα Ανθρωπιστικών Επιστημών/Επιστημών Υγείας

1. Θεμελίωση της πρακτικής φυσικοθεραπείας Εβδομάδα 3η 21/10/2013 – ΜΥΕΣ, ΟΣΤΑ, ΑΡΘΡΩΣΕΙΣ Θεωρία: Φυσιολογία μυών Αναστάσιος Γ. ΧόρτηςMSc, Cert. Ed. Τμήμα Ανθρωπιστικών Επιστημών/Επιστημών Υγείας Independent Science & Technology (IST) College 2013-2014

2. ΜΑΘΗΣΙΑΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ • Στο τέλος του μαθήματος και με ανεξάρτητη μελέτη θα πρέπει να μπορείτε να: • Συζητήσετε πως συσπώνται οι μύες • Κατανοήσετε τον τρόπο που οι σκελετικοί μύες παράγουν δύναμη τόσο σε μακροσκοπικό όσο και σε μικροσκοπικό επίπεδο • Συζητήσετε τους παράγοντες που επηρεάζουν την παραγωγή δύναμης και την ταχύτητα των μυών

3. ΜΥΕΣ Τύποι μυών Με βάση ορισμένα δομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά, ο μυϊκός ιστός κατατάσσεται σε τρεις κατηγορίες:

4. ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΣΚΕΛΕΤΙΚΟΥ ΜΥΟΣ Ποια είναι η δομή του μυός; Σε μακροσκοπικό επίπεδο οι μυϊκές ομάδες περικλείονται μέσα σε διαμερίσματα που ορίζονται από την περιτονία. Κάθε μεμονωμένος μυς διαθέτει ένα παχύ κεντρικό τμήμα που ονομάζεται γαστέρα. Ο μυς περιβάλλεται εξωτερικά από το επιμύιο. Κάθε μυς μπορεί να περιέχει χιλιάδες μυϊκές ίνες οι οποίες είναι οργανωμένες σε δεμάτια που ονομάζονται δεσμίδες. Η δεσμίδα καλύπτεται από το περιμύιο που προστατεύει τις μυϊκές ίνες και προσφέρει οδούς για τα νεύρα και τα αιμοφόρα αγγεία. Κάθε δεσμίδα περιέχει τις μακριές κυλινδρικές μυϊκές ίνες, δηλαδή τα κύτταρα των σκελετικών μυών οπού παράγεται η δύναμη. Οι μυϊκές ίνες είναι παράλληλες και καλύπτονται από το ενδομύιο. Αμέσως κάτω από το ενδομύιο είναι το σαρκείλημμα.

5. ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΣΚΕΛΕΤΙΚΟΥ ΜΥΟΣ (συνέχεια) Ποια είναι η δομή της μυϊκής ίνας; Σε μικροσκοπικό επίπεδο, μία μυϊκή ίνα μπορεί να χωριστεί περαιτέρω σε πολυάριθμα μυοΐνίδια. Αυτές οι λεπτές κυλινδρικές δέσμες διατρέχουν το συνολικό μήκος του μυός και κάθε μυϊκή ίνα αποτελείται κατά 80% από μυοΐνίδια Τα μυοΐνίδια έχουν εγκάρσιες γραμμώσεις από ανοιχτόχρωμα και σκουρόχρωμα νημάτια τοποθετημένα σε σειρά και σχηματίζουν επαναληπτικά σχέδια ζωνών. Η ανοιχτόχρωμη ζώνη είναι το λεπτό πολυπεπτίδιο ακτίνη και η σκουρόχρωμη ζώνη είναι η παχιά πρωτεΐνη μυοσίνη. Μία μονάδα αυτών των ζωνών ονομάζεται σαρκομέριο. Το υπόλοιπο της μυϊκής ίνας αποτελείται από οργανύλια όπως τα μιτοχόνδρια, το σαρκόπλασμα, το σαρκοπλασματικό δίκτυο και τα εγκάρσια (Τ) σωληνάρια. Σημείωση: Το σαρκομέριο είναι η πραγματική συσταλτή μονάδα του μυός που αναπτύσσει την τάση.

6. Περιτονία Περιμύιο Σαρκείλημμα Μυϊκή ίνα (κύτταρο) Εγκάρσια (Τ) σωληνάρια Δεσμίδα Μυοΐνίδια Σαρκοπλασματικό δίκτυο Ενδομύιο Επιμύιο ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΣΚΕΛΕΤΙΚΟΥ ΜΥΟΣ (συνέχεια) Ποια είναι η δομική οργάνωση του σκελετικού μυός; Σαρκομέριο

7. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΣΚΕΛΕΤΙΚΟΥ ΜΥΟΣ • Ποιες είναι οι τρείς βασικές λειτουργίες του σκελετικού μυός; • Οι βασικές λειτουργίες του σκελετικού μυός είναι: • Κίνηση • - Η πιο προφανής λειτουργία που επιτελούν οι σκελετικοί μύες είναι η μεταφορά του σώματος ή μετακίνηση μερών του σώματος • - Η συστολή των σκελετικών μυών είναι εξίσου σημαντική στην αναπνοή και στη μεταφορά των εσωτερικών υγρών του σώματος • Παραγωγή θερμότητας • - Επειδή οι μύες αποτελούν περίπου το 40% του σωματικού βάρους η συνεχής δραστηριότητα των μυϊκών ινών αποτελεί την κύρια πηγή θερμότητας του σώματος • Στάση και στήριξη • - Το σκελετικό σύστημα παρέχει ένα πλαίσιο για το σώμα, αλλά οι σκελετικούς μύες είναι αυτοί που διατηρούν την στάση του σώματος, σταθεροποιούν τις αρθρώσεις και υποστηρίζουν τα σπλάχνα

8. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΣΚΕΛΕΤΙΚΟΥ ΜΥΟΣ (συνέχεια) • Ποια είναι τα κύρια είδη των μυϊκών συσπάσεων; • Όταν η μυϊκή τάση παράγει ροπή μεγαλύτερη από την ροπή αντίστασης τότε ο μυς βραχύνεται (μειομετρική) • Όταν η μυϊκή τάση παράγει ροπή ίση με την ροπή αντίστασης τότε ο μυς διατηρεί σταθερό μήκος (ισομετρική) • Όταν η μυϊκή τάση παράγει ροπή μικρότερη από την ροπή αντίστασης τότε ο μυς επιμηκύνεται (πλειομετρική) • Σημείωση: Η πλειομετρική συστολή δρα σαν μηχανισμός πέδησης για να ελεγχθεί η ταχύτητα κίνησης.

9. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΣΚΕΛΕΤΙΚΟΥ ΜΥΟΣ (συνέχεια) • Από τι αποτελείται η κινητική μονάδα; • Η κινητική μονάδα αποτελείται από έναν κινητικό νευρώνα και όλες τις μυϊκές ίνες που νευρώνονται από αυτόν. Ο νευράξονας από κάθε κινητικό νευρώνα υποδιαιρείται πολλές φορές ώστε σε κάθε μυϊκή ίνα να παρέχεται μία νευρομυϊκήσύναψη. • Ο αριθμός των μυϊκών ινών μιας κινητικής μονάδας ποικίλλει ανάλογα με το είδος των κινήσεων που εκτελούν: • Κινήσεις που απαιτούν ακρίβεια, δημιουργούνται από κινητικές μονάδες με μικρό αριθμό κινητικών ινών • Κινήσεις που δεν απαιτούν ακρίβεια, δημιουργούνται από κινητικές μονάδες με μεγάλο αριθμό κινητικών ινών

10. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΣΚΕΛΕΤΙΚΟΥ ΜΥΟΣ (συνέχεια) Κινητική μονάδα Επιπλέον πληροφορίες για την κινητική μονάδα μπορείτε να βρείτε και εδώ Νωτιαίος μυελός Κινητική μονάδα 1 Κινητική μονάδα 2 Νεύρο Σώμα κινητικού νευρώνα Άξονας κινητικού νευρώνα Μυς Μυϊκές ίνες

11. ΝΕΥΡΟΜΥΙΚΗ ΣΥΝΑΨΗ (συνέχεια) Δυναμικό ηρεμίας και μυϊκή σύσπαση:

12. ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΥΙΚΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ • Δύναμη μυϊκής σύσπασης • Η δύναμη της μυϊκής σύσπασης επηρεάζεται από: • Ανατομικά χαρακτηριστικά • Μακροσκοπική δομή του μυός (αριθμό, μέγεθος και τύπο μυϊκών ινών) • Νευρολογικά χαρακτηριστικά • Συχνότητα διέγερσης • Επιστράτευση κινητικών μονάδων • Λειτουργικά χαρακτηριστικά • Ταχύτητα σύσπασης • Μήκος μυός

13. ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΥΙΚΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ (συνέχεια) • Τύποι μυϊκών ινών • Οι κινητικές μονάδες στο ανθρώπινο σώμα αποτελούνται από δύο τύπους μυϊκών ινών: • Βραδείας Συστολής (ΒΣ) • - Οι περισσότερες κινητικές μονάδες στο ανθρώπινο σώμα αποτελούνται από μικρές κινητικές μονάδες, βραδείας συστολής που καλούνται και τονικές (τύπος Ι). • - Από την πλευρά της μηχανικής απόδοσης, παράγουν συστολές με μικρή τάση, ενώ χρειάζονται μεγάλο χρονικό διάστημα για την παραγωγή μέγιστης δύναμης (60 έως 120 msec). • Ταχείας Συστολής (ΤΣ) • - Ένας μικρότερος αριθμός κινητικών μονάδων στο ανθρώπινο σώμα αποτελούνται από μεγάλες κινητικές μονάδες, ταχείας συστολής (τύποι ΙΙα και ΙΙβ). • Από την πλευρά της μηχανικής απόδοσης, παράγουν συστολές με υψηλή τάση, ενώ χρειάζονται μικρό χρονικό διάστημα για την παραγωγή μέγιστης δύναμης (10 έως 50 msec). • Σημείωση: Στις μυϊκές ίνες ταχείας συστολής επέρχεται γρηγορότερα μυϊκός κάματος.

14. ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΥΙΚΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ (συνέχεια) Επιλεγμένες πτυχές τύπων μυϊκών ινών:

15. Πλειομετρική Δύναμη Μέγιστη ισομετρική Μειομετρική 0 Ταχύτητα επιμήκυνσης Ταχύτητα βράχυνσης ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΥΙΚΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ (συνέχεια) Ταχοδυναμική σχέση Η μέγιστη δύναμη που μπορεί να παράγει ένας μυς εξαρτάται από την ταχύτητα συστολής (βράχυνση ή διάταση) του μυός. Η ταχοδυναμική σχέση δεν υποδηλώνει ότι είναι αδύνατο να μετακινηθεί μια μεγάλη αντίσταση με υψηλή ταχύτητα ή μια μικρή αντίσταση με χαμηλή ταχύτητα. Όσο δυνατότερος ο μυς, τόσο μεγαλύτερη η μέγιστη ισομετρική συστολή. Σημείωση: Αυτή η σχέση αφορά πλήρως ενεργοποιημένους μύες.

16. ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΥΙΚΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ (συνέχεια) Μηκοδυναμική σχέση. Το μέγεθος της μέγιστης ισομετρικής τάσης, που μπορεί να παράγει ένας μυς, εξαρτάται εν μέρει από το μήκος του μυός. Η μεγαλύτερη τάση αναπτύσσεται στο σημείο Β (ελαφρά διατεταμένος) με λιγότερη τάση να αναπτύσσεται στα σημεία Α (βραχυμένος) και Γ (διατεταμένος). Σημείωση: Αυτή η σχέση αφορά το ανθρώπινο σώμα και όχι εργαστηριακές συνθήκες. Συνολική τάση Β Ενεργητική τάση Γ Τάση Τάση Α Παθητική τάση 50 100 150 50 100 150 Μήκος σαρκομερίου (% μήκους ηρεμίας) Μήκος σαρκομερίου

17. ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΥΙΚΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ (συνέχεια) Κύκλος διάτασης-βράχυνσης. Όταν ένας μυς εκτελεί πλειομετρική συστολή (διάταση) πριν εκτελέσει μειομετρική συστολή (βράχυνση) τότε παράγει μεγαλύτερη δυναμη σε σχέση με το αν εκτελούσε την ίδια σύσπαση από θέση ηρεμίας. Αυτό συμβαίνει επειδή τα Εν Σειρά Ελαστικά Στοιχεία (ΣΕΣ) συνεισφέρουν σημαντικά με επαναφορά ελαστικής ενέργειας που συσσωρεύεται κατά την προδιάταση. Η ενεργοποίηση των μυϊκών ατράκτων παρέχει σύντομη διευκόλυνση στη μεταφορά νευρικών μηνυμάτων σε εκούσιες συστολές, όταν υπάρχει προδιάταση (Δείτε μυοτατικό αντανακλαστικό). H συστολή βράχυνσης πρέπει να εξελιχθεί μέσα σε λογικά χρονικά πλαίσια (έως 0,9 sec). Αλλιώς η αποθηκευμένη ελαστική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα.

18. ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΥΙΚΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ (συνέχεια) Ηλεκτρομηχανική καθυστέρηση. Όταν διεγείρεται ένας μυς περνάει μια σύντομη περίοδος πριν αρχίσει να αναπτύσσει τάση. Αυτό συμβαίνει γιατί χρειάζεται κάποιος χρόνος μέχρι τα συσταλτά στοιχεία να διατείνουν τα ΣΕΣ. Μόλις τα ΣΕΣ είναι επαρκώς διατεταμένα, αρχίζει η τάση. Ο χρόνος ποικίλει (από 20-100ms) και είναι μικρότερος όταν επιστρατεύονται μυικές ίνες ΤΣ, καθώς και σε ανάπτυξη υψηλότερων δυνάμεων. Ο χρόνος είναι μεγαλύτερος σε μυ που είναι σε ηρεμία και στα παιδιά. Σημείωση: Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου η χαλαρότητα του μυός ελαχιστοποιείται.

19. ΕΞΑΣΦΑΛΙΣΤΕ ΟΤΙ: Ευχαριστώ για την προσοχή σας! • Ανατρέξατε στα μαθησιακά αποτελέσματα για αυτό το μάθημα και πραγματοποιήσατε τη σχετική μελέτη που απαιτείται • Επισκεφθήκατε τα βιβλία στην βιβλιοθήκη του IST, και μελετήσατε τις ενότητες που σχετίζονται με το σημερινό μάθημα • Επισκεφθήκατε άλλες πηγές πληροφοριών (προτεινόμενα βιβλία, ιστοσελίδες και περιοδικά) για να απαντήσετε σε τυχόν ερωτήσεις • Είστε ικανοποιημένοι ότι έχουν εκπληρωθεί και ότι έχετε καταλάβει τις έννοιες που εισάγονται και συζητούνται • Μην διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μου ή την κ. Οικονομοπούλου για τυχόν απορίες