Мышцы-антагонисты: загадочные примеры из мира спорта

Мышцы-антагонисты - удивительный механизм, позволяющий человеку совершать сложные движения. Казалось бы, противоположно направленные мышцы должны мешать друг другу, однако в действительности они работают слаженно. Давайте разберемся, как это происходит, на примерах из мира спорта.

Что такое мышцы-антагонисты и зачем они нужны

Мышцами-антагонистами называют такие две мышцы (или две группы мышц) одного сустава, которые при сокращении осуществляют тягу в противоположные стороны. Например, бицепс и трицепс руки, четырехглавая и двуглавая мышца бедра.

Из двух мышц-антагонистов ту, которая осуществляет данное движение (то есть выполняет основную задачу), называют агонистом, а другую — антагонистом.

Мышцами-синергистами называют мышцы одного сустава, которые тянут в одном и том же направлении. Например, при сгибании руки в локте бицепсу помогает плечевая мышца.

Примеры мышц-антагонистов

• Сгибание и разгибание предплечья осуществляют соответственно двуглавая и трехглавая мышцы плеча
• Сгибание и разгибание голени выполняет двуглавая и четырехглавая мышцы бедра
• Сгибание и разгибание стопы происходит благодаря трехглавой мышце голени и передней большеберцовой мышце

Зачем нужны мышцы-антагонисты

Наличие мышц-антагонистов необходимо, так как мышца может лишь тянуть кость, но не может ее толкать. Чтобы костное звено могло сгибаться и разгибаться, нужны как минимум две мышцы с противоположным действием.

Кроме того, баланс между агонистом, его синергистами и антагонистом крайне важен для плавности движений, предотвращения травм суставов и связок.

Реципрокная иннервация

Для того, чтобы мышца-агонист могла эффективно работать, ее антагонист должен расслабиться. Этот процесс контролируется механизмом реципрокной иннервации в центральной нервной системе:

При возбуждении мышцы-агониста, ЦНС одновременно тормозит работу мышцы-антагониста.

Этот механизм был подробно изучен Нобелевским лауреатом Чарльзом Шеррингтоном.

Как мышцы-антагонисты помогают спортсменам

В спорте правильная работа мышц-антагонистов имеет большое значение. Рассмотрим на конкретных примерах.

Биатлон

В биатлоне при беге на лыжах включаются мышцы-антагонисты ног - четырехглавые и двуглавые мышцы бедра. Они поочередно сокращаются, обеспечивая ритмичные движения ногами.

При стрельбе же важнейшую роль играют мышцы-антагонисты кисти и плеча, удерживая винтовку в неподвижном положении. Здесь задействованы двуглавые и трехглавые мышцы плеча.

Плавание

В плавании кроль на груди и на спине - основная нагрузка ложится на плечи. Здесь мышцы-антагонисты (передние и задние дельтовидные) по очереди напрягаются и расслабляются, что создает волнообразные колебательные движения руками.

При плавании брассом и баттерфляем больше задействованы антагонисты ног - четырехглавые и двуглавые мышцы бедра. Они обеспечивают энергичные движения ногами вверх-вниз.

Интересные факты о мышцах-антагонистах

Мышцы глаз

Еще в XVII веке философ Рене Декарт обратил внимание на то, что глаза человека двигаются благодаря парам мышц с противоположным действием. Это один из первых примеров обнаружения мышц-антагонистов.

Влияние скорости движений

При медленных движениях мышцы-антагонисты активируются строго поочередно. Но чем выше скорость, тем больше накладываются их фазы активности. Антагонист начинает включаться все раньше, выполняя роль тормоза.

Нестандартные антагонисты

Иногда мышцы, являющиеся антагонистами в одном движении, могут стать синергистами в другом. Например, двуглавая мышца плеча при сгибании предплечья работает в паре с плечевой мышцей, а при вращении предплечья они становятся антагонистами.

Различное проявление активности антагонистов

Как мы видели в примерах выше, антагонисты по-разному проявляют свою активность в зависимости от условий. Давайте рассмотрим некоторые интересные особенности.

Работа антагонистов против разных сил

Еще в начале XX века немецкий физиолог R. Wagner показал, что при работе мышц против сил трения их активность полностью совпадает с фазами движения. Но против сил инерции антагонист включается раньше, выполняя роль тормоза.

Влияние внешней нагрузки

При выполнении упражнений с небольшим весом антагонисты активируются строго поочередно, обеспечивая плавное движение. Но с увеличением внешней нагрузки (веса) их фазы активности начинают накладываться - происходит одновременное напряжение агониста и антагониста для удержания сустава.

Адаптация антагонистов к тренировкам

При регулярных занятиях спортом мышцы-антагонисты адаптируются к повышенным нагрузкам, увеличивая силу и выносливость. Это позволяет спортсменам выполнять все более сложные упражнения и движения.

Тренировка мышц-антагонистов

Для гармоничного развития опорно-двигательного аппарата важно правильно тренировать как основные мышцы-агонисты, так и вспомогательные антагонисты.

Основные принципы

Основные принципы тренировки антагонистов:

• Равномерная нагрузка на агонисты и антагонисты
• Тренировка антагонистов в отдельные дни
• Использование изолирующих упражнений
• Постепенное наращивание веса

Изолирующие упражнения

Для целевой проработки мышц-антагонистов эффективны упражнения в тренажерах, позволяющие изолировать нужные мышечные группы:

1. Жим ногами и сгибание ног в тренажере для четырехглавых и двуглавых мышц бедра
2. Сгибание на бицепс и французский жим для бицепса и трицепса
3. Разгибание на трицепс и отведение руки назад для трицепса и заднего пучка дельты

Подобные упражнения позволяют дозировать нагрузку и вовлекать в работу именно нужные мышечные группы.

Профилактика травматизма с помощью антагонистов

Правильная работа мышц-антагонистов важна не только для эффективности движений, но и для профилактики травм опорно-двигательного аппарата.

Причины возникновения травм

Основные причины получения травм, связанные с нарушением работы антагонистов:

• Перегруз одной мышечной группы и недогруз другой
• Нарушение реципрокной иннервации из-за усталости
• Недостаточная сила и гибкость мышц-стабилизаторов

Рекомендации по профилактике

Для минимизации риска травм рекомендуется:

1. Сбалансированная тренировка агонистов и антагонистов
2. Разминка перед нагрузкой и растяжка после
3. Массаж и самомассаж мышц для улучшения кровообращения
4. Достаточный отдых между подходами

Кроме того, важно научиться правильно выполнять упражнения и использовать индивидуальный подбор веса отягощений.

Исследования и открытия

Наука продолжает открывать и изучать новые факты о работе скелетных мышц и их регуляции. Рассмотрим последние интересные открытия касательно мышц-антагонистов.

Генетические маркеры

В 2019 году группа исследователей выявила генетические маркеры, позволяющие предсказывать соотношение силы агонистов и антагонистов у конкретного человека. Это открывает возможности для индивидуального подбора спортивных нагрузок и предотвращения травм.

Новые методы тренировок

Помимо традиционных методов тренировки антагонистов с отягощениями, активно разрабатываются и новые подходы. Рассмотрим некоторые из них:

• Электростимуляция мышц-антагонистов во время выполнения упражнений на агонисты
• Использование специальных тренажеров и устройств для изокинетических упражнений
• Методики мышечной коактивации антагонистов и агонистов

Данные подходы помогают целенаправленно воздействовать на нужные мышечные группы, совершенствуя координацию и силовые качества с меньшим риском перегрузок и травм.

Изучение реципрокной иннервации

Несмотря на многолетнее изучение, механизмы регуляции активности антагонистов в центральной нервной системе до конца не ясны. Ведутся работы по выявлению конкретных зон головного мозга и отделов спинного, ответственных за реципрокную иннервацию.

Ученые также пытаются определить причины сбоев в этом механизме, приводящих к нарушениям координации и патологическим состояниям опорно-двигательного аппарата.