第一章 肌肉活动课件.ppt

《第一章 肌肉活动课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章 肌肉活动课件.ppt（159页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、2022/12/11,1,第一章 肌肉活动,第一节 细胞生物电现象第二节 肌肉收缩原理第三节 肌肉收缩的形式及力学特征 第四节 肌纤维类型与运动能力第五节 肌电图,2022/12/11,2,第一节 细胞生物电现象,一、兴奋和兴奋性的概念二、引起兴奋的刺激条件三、兴奋性的评价指标四、兴奋后恢复过程的兴奋性变化五、神经肌肉的生物电现象六、兴奋在神经肌肉接头的传递,2022/12/11,3,一、兴奋和兴奋性概念,兴奋：在生理学中，将组织受刺激后产生动作电位的过程或动作电位本身称为兴奋。兴奋性：组织这种受刺激后产生兴奋的能力称为兴奋性。,2022/12/11,4,二、引起兴奋的刺激条件,三条件缺一不可

2、：1、刺激强度（阈刺激或以上）2、刺激作用时间（最短作用时间） 3、一定的刺激变化速率(反比),2022/12/11,5,（一）阈强度与阈刺激,阈强度：通常把在一定刺激作用时间和强度时间变化率下，引起组织兴奋的这个临界刺激强度，称为阈强度或阈值。阈刺激：具有这种临界强度的刺激，称为阈刺激，强度小于阈值的刺激为阈下刺激，强度大于阈值的刺激为阈上刺激,2022/12/11,6,（二）强度时间曲线,强度-时间曲线：以刺激强度变化为纵坐标，刺激的作用时间为横坐标，将引起组织兴奋所需的刺激强度和时间的变化关系，描绘在直角坐标系中，可得到一条曲线，称强度-时间曲线。基强度：刺激的强度低于某一强度时，无论刺

3、激的作用时间怎样延长，都不能引起组织兴奋，这个最低的或者最基本的阈强度，称为基强度。意义：强度-时间曲线揭示了组织兴奋的普遍规律，在体内一切可兴奋组织都可以绘制出类似的曲线。,2022/12/11,7,强度,时间,基强度,时值,（二）强度时间曲线,2022/12/11,8,三、兴奋性的评价指标,（一）阈强度：是评定组织兴奋性高低的最简易指标。测定阈强度时只须固定一适中的刺激作用时间，再由低向高逐渐增加刺激的强度，便能获得刚能引起组织反应所需的最低刺激强度，这就是阈强度。兴奋性与阈强度呈倒数关系，即引起组织兴奋所需要的阈强度越低，表明组织的兴奋性越高，反之则反。,2022/12/11,9,三、兴

4、奋性的评价指标,（二）时值：以倍基强度刺激组织，刚能引起组织兴奋所需的最短作用时间。 兴奋性与时值亦呈倒数关系，即时值越小，组织的兴奋性越高， 反之则反。,2022/12/11,10,四、兴奋性变化过程,5个时期：绝对不应期相对不应期超常期低常期恢复正常,2022/12/11,11,四、兴奋后恢复过程兴奋性变化,兴奋性： （0） （较低） （较高 ） （ 较低） （正常）,绝对 不应期,相对 不应期,超常期,低常期,恢复,2022/12/11,12,四、兴奋后恢复过程兴奋性变化,2022/12/11,13,五、神经肌肉细胞的生物电现象,（一）静息电位（RP Resting Potential）

5、和动作电位（AP Action Potential）（二）静息电位和动作电位产生机制（三）动作电位的传导（四）局部兴奋,2022/12/11,14,（一）静息电位和动作电位,静息电位（跨膜电位、膜电位、平衡电位 ）定义：细胞未受到刺激时存在于细胞膜内外两侧的电位差。人体神经、肌肉细胞的静息电位是90毫伏，其机制是K离子外流所致。 基本概念：外正内负（-70-90mv） 细胞膜内外离子的分布（膜内K+，A-；膜外Na+，Cl-） 细胞膜的离子通道（电压依从式与化学依从式） 细胞膜离子通道的选择性通透（静息时对K+通透，受到刺激后对Na+通透）。,2022/12/11,15,2022/12/11,

6、16,（一）静息电位和动作电位,动作电位定义：指可兴奋组织接受刺激而兴奋时，在静息电位的基础上发生的膜电位由去极化到反极化与复极化的过程，其机制是细胞受到刺激后，该处对Na的通透性突然增加，对K的通透性暂时降低，造成膜两侧电位差减少基本概念：内正外负（-90mv+30mv-90mv） 细胞膜内外离子的分布（膜内Na+，A-；膜外K+，Cl-） 细胞膜的离子通道（电压依从式与化学依从式） 细胞膜离子通道的选择性通透（静息时对K+通透，受到刺激后对Na+通透）。,2022/12/11,17,2022/12/11,18,图1-2 静息电位和动作电位,2022/12/11,19,图1-3 单一神经动作

7、电位的实验模式图,2022/12/11,20,（二）静息电位产生机制,静息（膜）电位,2022/12/11,21,（二）静息电位产生机制,神经和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度,膜内外离子分布的不均匀性,K+,Cl-,Na+,A-,2022/12/11,22,（二）静息电位产生机制,K+,Cl-,Na+,A-,膜通道的选择性通透,2022/12/11,23,（二）静息电位产生机制,K+,Cl-,Na+,A-,K+,K+,K+,K+,+,-,静息膜电位是K+外流所造成,静息膜电位的形成,2022/12/11,24,（二）静息电位产生机制,K+借浓度差外流，动力（浓度差）越来越小，阻力（电位差）越来

8、越大）。 动力=阻力， K+停止外流，形成内负外正的膜电位。 静息膜电位是K+外流所造成。,2022/12/11,25,2022/12/11,26,（二）动作电位产生机制,K+,Cl-,Na+,A-,动作电位是Na+内流所造成,+,-,Na+,Na+,Na+,Na+,动作电位的形成,2022/12/11,27,2022/12/11,28,（二）动作电位产生机制,动作电位（锋电位）的形成过程,2022/12/11,29,（二）动作电位产生机制,分期及机制：,2022/12/11,30,（二）动作电位产生机制,动作电位的形成Na+借浓度差内流，阻力（浓度差）越来越小，动力（电位差）越来越大）。 动

9、力=阻力， Na+停止内流，形成外负内正的膜电位。 动作电位是Na+内流所造成。,2022/12/11,31,动作电位机制小结,2022/12/11,32,Na-K泵,2022/12/11,33,小结：二种电位的比较,2022/12/11,34,（三）动作电位的传导,机理：局部电流见图1-4 动作电位传导原理示意图,2022/12/11,35,（三）动作电位的传导,动作电位在神经纤维上的传导（无髓鞘）,2022/12/11,36,（三）动作电位的传导,动作电位在神经纤维上的传导（有髓鞘）,2022/12/11,37,（三）动作电位的传导,动作电位传导的特点1、生理完整性2、双向传导3、不衰减性

10、4、绝缘性,2022/12/11,38,（四）局部兴奋,定义：低于阈刺激水平的刺激使得受刺激的局部Na+通道可被少量激活，使膜对Na+的通透性轻度增加，造成原有的静息电位轻度减少，此种电位变化只局限在受刺激的局部范围，故称局部反应或局部兴奋。特点（1）不是全或无（2）递减式传播：只向邻近细胞膜作电紧张性扩布（3）没有不应期（4）有总和现象,2022/12/11,39,2022/12/11,40,小结：,2022/12/11,41,补：运动单位与肌电图,1、运动单位：一个运动神经元连同它的全部神经末梢所支配肌纤维，从功能上是肌肉活动的基本单位，称为运动单位。它可大可小，眼内肌中，每一运动单位只有

11、3条肌纤维，腓肠肌中，有上千条纤维。2、肌电图：肌肉兴奋时产生的动作电位通过引导放大后，在肌电图仪上记录下来的图形称为肌电图。,2022/12/11,42,二、肌肉收缩原理,一、肌纤维的微细结构二、肌肉的收缩机制三、单收缩与强直收缩,2022/12/11,43,一、肌纤维的微细结构,（一）肌原纤维与肌小节（二）肌管系统（三）肌丝的分子组成,2022/12/11,44,（一）肌原纤维和肌小节,骨骼肌超微结构示意图,每个肌细胞含有数百至数千条与肌纤维长轴平行排列的肌原纤维。直径约1-2微米，纵贯肌细胞全长。肌小节：两条Z线之间的结构。,2022/12/11,45,（一）肌原纤维与肌小节,肌肉肌束

12、肌纤维 肌原纤维 肌小节肌原纤维：由许多肌小节组成，肌小节是实现肌肉收缩和舒张的最基本功能单位。 暗带（粗肌丝）M线连接，中间较明为H带肌原纤维 明带（细肌丝）Z线连接，肌小节：暗带+1/2明带,2022/12/11,46,图09 肌小节的示意图,2022/12/11,47,肌原纤维的结构示意图,2022/12/11,48,图12 肌小节分子结构,2022/12/11,49,粗肌丝和细肌丝的空间排列示意图,2022/12/11,50,（二）肌管系统,1、定义：由单位膜构成的囊管系统，包绕在每条肌纤维周围，分横管、纵管。 2、组成：横管系统（T管）：肌膜的延续，内为细胞外液，传递电信号横行于肌原

13、纤维之间。纵管系统（L管）：（肌质网），末端称终末池，贮存、释放Ca平行于肌原纤维之间。终末池：纵管两端的膨大称终末池（Ca的贮库）。三联管：每条横管和邻近两侧的终末池形成，但彼此并不相通。 3、功能：（1）肌原纤维内外物质交换（2）将动作电位传至肌纤维内部，终末池钙释放，肌肉收缩,2022/12/11,51,（二）肌管系统,横小管系统:肌细胞膜从表面横向伸入肌纤维内部的膜小管系统。纵小管系统:肌质网系统 。终池:肌质网在接近横小管处形成特殊的膨大。三联管结构:每一个横小管和来自两侧的终末池构成复合体。,肌管系统结构示意图,2022/12/11,52,骨骼肌纤维超微结构立体模式图,横小管,肌浆

14、网,肌原纤维,终池,纵小管,三联体,肌膜,终池,A带,I 带,横小管的开口,血管,肌核,2022/12/11,53,（三）肌丝的分子组成,1、粗肌丝：由肌球蛋白（又称肌凝蛋白）分子构成（杆+头）, （200-300个）。横桥：肌球蛋白分子的球状头部称为横桥。功能：（1）有能与ATP结合的位点，具有ATP酶活性，当它与肌动蛋白结合量使ATP迅速水解释放出能量。（2）在一定条件下，可和细肌丝上的肌动蛋白呈可逆性结合。,2022/12/11,54,2022/12/11,55,2022/12/11,56,（三）肌丝的分子组成,2、细肌丝：由三种蛋白组成 肌动蛋白（又称肌纤蛋白）：60%，长纤维状的双螺

15、旋结构，能与横桥可逆结合，被拖动滑行。 原肌球蛋白：位于肌动蛋白的双螺旋结构的沟边，安静时掩盖位点，隔离横桥与肌动蛋白。 肌钙蛋白：以一定间隙位于原肌球蛋白之上，肌肉安静时，钩住原肌球蛋白，肌肉兴奋时，与Ca2+结合，钩子失去作用，肌动蛋白露出与横桥结合的位点，启动肌肉收缩。包括C（Ca受体）、T（连接）、I亚基（传递）,2022/12/11,57,2022/12/11,58,（三）肌丝的分子组成,细肌丝与粗肌丝结构示意图,粗肌丝: 头部有一膨大部横桥:能与细肌丝上的结合位点发生可逆性结合;具有ATP酶的作用。 细肌丝:肌动蛋白 原肌球蛋白 肌钙蛋白：,2022/12/11,59,肌肉的收缩机

16、制,（一）肌肉收缩的滑行理论（二）肌肉收缩的过程,2022/12/11,60,（一）肌肉收缩的滑行理论,20世纪50年代，赫胥，肌肉收缩或伸长，是由于肌小节中的粗丝细丝的相互滑行，而肌丝本身的长度和结构不变。当肌肉缩短时，由Z线发出的细丝沿着粗丝向暗带中央滑行，结果相邻Z线相互靠近，肌小节的长度变短，出现整个肌细胞和整块肌肉的缩短。论点：肌肉收缩或伸长，是由于肌小节中的粗丝毫细丝的相互滑行，而肌丝本身的长度和结构不变。论据：暗带长度不变，明带长度缩短；H带也相应变窄。,2022/12/11,61,M线,Z线,I 带缩短 H带缩短、甚至消失 A带长度不变,结果,肌丝滑动学说,2022/12/11

17、,62,2022/12/11,63,2022/12/11,64,（二）肌肉收缩的过程,包括三个环节： 1、兴奋-收缩偶联： 2、横桥运动引起肌丝的滑行：3、肌肉的舒张：,2022/12/11,65,2022/12/11,66,1、兴奋-收缩偶联：,动作电位经肌膜 横管 终末池释放Ca2+与肌钙蛋白结合 原肌球蛋白对肌动蛋白的抑制解除 肌动蛋白与横桥结合引起肌肉收缩。过程：肌膜Ap至横管膜三联体（关键部位）终末池Ca通道开放Ca外流肌浆中Ca（关键耦联物）肌丝滑行收缩。,2022/12/11,67,2、横桥运动引起肌丝的滑行：,Ca2+与肌钙蛋白结合-原肌球蛋白从肌动蛋白双螺旋沟边滑到沟底-肌动

18、蛋白露出位点-含ATP的横桥与之结合-水解ATP释放能量-横桥头部向粗丝中心倾斜-细丝向暗带中央滑行。 过程：肌浆中CaCa与C亚基结合I亚基传递信息原肌球蛋白变构暴露横桥与肌动蛋白结合位点横桥与肌动蛋白结合拖动细肌丝滑行肌肉收缩。,2022/12/11,68,2022/12/11,69,图06 横桥的摆动,2022/12/11,70,3、肌肉的舒张：,刺激停止-Ca2+释放停止-Ca2+泵回终末池-Ca2+与肌钙蛋白解离-位点重新被掩盖-横桥与之分离-肌肉舒张。,2022/12/11,71,肌肉收缩与舒张的相互转化过程归纳,运动神经冲动 冲动停止肌细胞膜电位变化 肌细胞膜电位复原横管系膜电位

19、变化 横管系膜电位复原纵管系膜蛋白构型变化， 纵管系膜蛋白构型恢复对Ca2+通透性Ca2+释放 对Ca2+通透性Ca2+泵回Ca2+和肌钙蛋白结合，位阻效应解除 Ca2+和肌钙蛋白解离， 产生位阻效应肌动-球蛋白形成 肌动-球蛋白分解 肌球蛋白ATP酶活性 肌球蛋白ATP酶活性肌肉收缩 肌肉舒张,2022/12/11,72,图1-9 肌肉兴奋-收缩偶联示意图,2022/12/11,73,图1-10 横桥运动引起肌丝滑行过程,2022/12/11,74,兴奋通过神经肌肉接点的传递,Ca 2+,2022/12/11,75,2022/12/11,76,肌肉舒张时的状态,作用点,作用位置,原肌凝蛋白,

20、肌钙蛋白,2022/12/11,77,肌肉收缩时的状态,Ca2+,2022/12/11,78,三、单收缩与强直收缩,1、单收缩2、强直收缩：,2022/12/11,79,1、单收缩,单收缩 ：整块肌肉或单个肌细胞收到一次刺激，产生一次动作电位，出现一次收缩称单收缩。图1-11肌肉单收缩曲线,2022/12/11,80,2、强直收缩：,强直收缩：是指肌肉接受时间间隔很短的连续刺激，即后一刺激在前一次收缩的舒张期结束前到达肌肉，肌肉处于一定持续性缩短状态。不完全强直收缩：如果后一刺激落在前一刺激引起的舒张期内，肌肉在收缩过程中不能完全舒张，称为-。完全强直收缩：如果后一刺激落在前一刺激引起的收缩期

21、内，肌肉在收缩过程中持续处于收缩状态，称为-。,2022/12/11,81,2、强直收缩：,图1-12 不完全强直收缩与完全强直收缩,2022/12/11,82,三、肌肉做功、功率和机械效率,（一）影响机械功大小的因素1、肌肉的生理横断面2、肌肉长度,2022/12/11,83,肌肉结缔组织对肌肉收缩的影响,肌肉的弹性成分收缩成分：肌细胞（肌纤维）90%弹性成分：结缔组织如肌内膜、肌束膜、肌外膜、肌腱等。二者成并联或串联的关系，见图1-18,2022/12/11,84,肌肉结缔组织对肌肉收缩的影响,弹性成分的作用：储存能量。当收缩成分缩短时，弹性成分被拉长，而将前者释放的部分能量吸收储存起来，

22、这部分储存能量，以弹性反作用的形式发挥出来，而促使肌肉产生更大的力量和更大的运动速度，例如，跑步中蹬地力量的肌群，如股四头肌、臀大肌。防止肌肉损伤。此外，由于弹性成分的伸展吸收一部分力，从而使收缩成分在迅速收缩时所产生的张力趋于缓和，防止肌肉损伤。如跳跃、投掷。,2022/12/11,85,肌肉结缔组织对肌肉收缩的影响,一、肌肉结缔组织的组成组成：结缔组织、肌腱、Z线、横桥。二、运动对肌肉结缔组织的影响（一）长期运动可提高肌腱的抗张力量和抗断裂力量。（二）长期运动可使肌中结缔组织肥大,2022/12/11,86,第三节：肌肉的收缩形式与力学分析,一、肌肉的收缩形式二、肌肉收缩的力学分析三、肌肉

23、做功、功率和机械效率,2022/12/11,87,一、肌肉的收缩形式,依肌肉收缩时长度和张力的特点： （一）缩短收缩（向心收缩）（二）拉长收缩（离心收缩）（三）等长收缩,2022/12/11,88,（一）缩短收缩（向心收缩）,定义：当肌肉收缩时产生的张力大于外加阻力（负荷）时，肌肉缩短，牵拉骨杠杆做向心运动，这种收缩称缩短收缩。它是实现各种加速度的基础。如屈肘、高抬腿、挥臂。缩短收缩时，肌肉消耗了大量的能量以完成外功。缩短收缩依收缩时负荷和速度的变化为等张收缩和等动收缩。,2022/12/11,89,等张收缩与等动收缩,等动收缩：在整个关节运动范围内以恒定的速度进行最大收缩。等动收缩时在整个关

24、节的范围内都能产生最大的张力，而等张收缩则不能。图113，如自由泳的手臂划水动作。等张收缩：其负荷即外加阻力在整个收缩过程中是很恒定的。如屈肘、高抬腿。当肘关节屈曲一恒定负荷时，它能产生的张力随关节角度变化而变化。图示1-14,2022/12/11,90,等张收缩与等动收缩,图113 图1-14,2022/12/11,91,（二）拉长收缩（离心收缩）,定义：当肌肉收缩所产生的张力小于外力时，此时肌肉虽然积极地收缩，但仍被拉长，这种收缩称拉长收缩。贮存能量，肌肉作负功。作用：制动、减速、克服重力等。如：人从高处跳下，股四头肌和臀大肌产生拉长收缩，以缓和和制动身体下落。跑步时，伸髋肌被拉长，制止大

25、腿过分抬高。下坡跑、下梯也是离心收缩的例子。,2022/12/11,92,（三）等长收缩,定义：当肌肉收缩时产生的张力等于外力时，肌肉虽积极收缩，但长度不变，这种收缩称等长收缩。肌肉的张力可发展到最大，但位置未移动，肌肉未作功，但仍然消耗了能量。如握拳。作用：支持、固定、维持某一姿势。如：站立、悬垂、支撑等。,2022/12/11,93,肌肉的三种工作形式的比较,2022/12/11,94,二、肌肉收缩的力学分析,（一）肌肉收缩的张力-速度关系（二）肌肉收缩的张力长度关系 （三）肌肉收缩能力,2022/12/11,95,（一）肌肉收缩的张力-速度关系,后负荷：肌肉收缩时遇到的阻力。肌肉收缩的张

26、力与速度关系是指负荷（后负荷）对肌肉收缩速度的影响。肌肉收缩的速度随负荷的增加而下降。图示115 当负荷达到某一数值时，肌肉完全不能缩短，但肌肉的张力达最大（Po），当负荷减少到零时，肌肉缩短的速度达到最大。肌肉收缩时的张力取决于活化的横桥数目。肌肉收缩时的速度取决于能量释放的速度和肌球蛋白ATP酶的活性。,2022/12/11,96,Po,Vmax,1.0,2.0,3.0,4.0,缩短速度（c m.s- ）,0,10,20,30,40,50,60,负荷（g),图1-15 肌肉收缩的张力速度曲线,（一）肌肉收缩的张力-速度关系,2022/12/11,97,（一）肌肉收缩的张力-速度关系,指导实

27、践：根据张力速度关系曲线分析，在其它条件相同的情况下，如果希望有较大的速度，则负荷必须相应减小，如果肌肉要克服较大的阻力，则收缩速度不可能维持原有数值。如果要完成最大的物理功，以中等负荷较宜。在运动实际中，张力速度曲线可用来考虑确定最适作业的最佳负荷和发挥最大爆发力。肌肉收缩的张力速度关系曲线可通过训练而改变，向右上方偏移。相同的力量下，可发挥更大的速度，或相同的速度下，可发挥最大的力量 。训练时采取不同的负荷对张力速度曲线影响不同，无负荷和最大负荷分别在速度或力量上有较大改变，中等负荷表现为力量和速度的全面增进。见图1-16。,2022/12/11,98,（一）肌肉收缩的张力-速度关系,20

28、22/12/11,99,（二）肌肉收缩的张力长度关系,前负荷：肌肉收缩前遇到的负荷，并处于被拉长的状态。肌肉收缩的长度-张力的关系是指肌肉收缩前的初长度（前负荷）对肌肉收缩所产生的张力的影响。在一定范围内，肌肉的初长度逐渐增加，肌肉的张力也逐渐增大，当肌肉初长度增加到某一长度时（最适初长度），肌肉将产生最大的张力。当前负荷进一步增加，肌肉的初长度超过此限度后，肌肉收缩的张力随前负荷增加而逐渐减少。静息长度：肌肉自然状态下的长度。初长度：肌肉收缩前的长度。最适初长度：生理学上把能发挥最大收缩力量的肌肉初长度称为最适初长度。主动张力：肌肉收缩过程中肌球蛋白与肌动蛋白相互作用产生的张力。肌肉的主动张

29、力在肌肉初长度稍长于静息长度时最大。超过此长度后，主动张力逐渐下降。肌肉收缩的力量大小，主要取决于参与收缩的横桥的数目。,2022/12/11,100,25,50,75,100,70,85,100,115,130,145,最大主动张力百分比,肌肉长度（%静息长度）,图1-17 肌肉初长度与主动张力的关系,（二）肌肉收缩的长度张力关系,Lo,2022/12/11,101,肌肉收缩的力学特征,后负荷对肌肉收缩的影响张力与速度的关系：呈反变关系 前负荷对肌肉收缩的影响张力与长度的关系：适宜初长度,2022/12/11,102,（三）肌肉收缩能力,以上两种关系曲线是指当肌肉收缩的外部条件的改变对肌肉收

30、缩力的影响，除此之外，肌肉本身的功能状态也是可以必变的，通常把可以影响肌肉收缩效果的肌肉内部功能状态的改变，称为肌肉收缩能力。影响因素：神经-体液调节、药物、病理状态等。,2022/12/11,103,第四节 肌纤维类型与运动能力,一：不同类型骨骼肌纤维形态、功能特征二：骨骼肌纤维类型与运动的关系,2022/12/11,104,一：不同类型骨骼肌纤维形态、功能特征,1、骨骼肌纤维类型的区分2、不同类型骨骼肌纤维形态、代谢和生理特征,2022/12/11,105,1、骨骼肌纤维类型的区分,（一）骨骼肌纤维类型的区分（二）不同类型骨骼肌纤维的分布,2022/12/11,106,Normal hum

31、an skeletal muscle cross-section of fibers. The dark fibers are type II or fast fibers and the light fibers are type I or slow fibers, PAS stain. LM X40,2022/12/11,107,（一）骨骼肌纤维类型的区分,根据肌纤维的收缩时间将肌纤维分为两类：1、慢肌纤维ST（红肌），型纤维2、快肌纤维FT（白肌），型纤维。又分三个亚型：快A（ A）、快B（B）、快C（C）,2022/12/11,108,（二）不同类型骨骼肌纤维的分布,1、肌纤维类型分布

32、的一般规律2、骨骼肌纤维分布的“亚部化”现象3、骨骼肌纤维类型的性别差异4、骨骼肌纤维类型组成的年龄变化5、遗传因素对骨骼肌纤维类型分布的影响,2022/12/11,109,2、不同类型骨骼肌纤维形态、代谢和生理特征,形态特征生理特征代谢特征运动单位募集,2022/12/11,110,形态特征,2022/12/11,111,代谢特征,2022/12/11,112,生理特征,2022/12/11,113,生理特征,图2-5,2022/12/11,114,生理特征,图2-6 图2-7,2022/12/11,115,运动单位募集,概念：指运动过程中不同类型运动单位参与活动的次序和程度。 特点： 低强

33、度运动：慢肌纤维首先被募集。 运动强度增加：快肌纤维逐渐被动员参与收缩。 高强度运动：快肌纤维被募集的程度明显高于慢肌纤维。,2022/12/11,116,二：骨骼肌纤维类型与运动的关系,1、运动员的肌纤维类型2、运动训练对骨骼肌纤维的影响,2022/12/11,117,1、运动员的肌纤维类型,短时间、大强度的项目的运动员 快肌纤维百分比明显占优势。 耐力项目的运动员 慢肌纤维百分比占优势。 既需要耐力又需要速度项目的运动员 两类肌纤维的分布接近相等,2022/12/11,118,1、运动员的肌纤维类型,2022/12/11,119,2、运动训练对骨骼肌纤维的影响,（一）训练对肌纤维类型转变的

34、影响 （二）训练对肌纤维面积和肌纤维数量的影响 （三）训练对肌纤维代谢特征的影响,2022/12/11,120,（一）训练对肌纤维类型转变的影响,自然选择论：运动员某种类型肌纤维占优势的现象是自然选择的结果（遗传）。 训练适应论：专项训练可导致运动员肌纤维类型发生适应性改变。快、慢肌纤维转变的中介是快C纤维。,2022/12/11,121,（二）训练对肌纤维面积和肌纤维数量的影响,肌肉肥大：肌纤维增粗、肌原纤维增多。 肌纤维的选择性肥大：不同形式的运动训练可优先造成主要运动肌内部某类型肌纤维的肥大。 肌肉增生：肌纤维数量增加。 比较：肥大比增生更明显。,2022/12/11,122,（三）训练

35、对肌纤维代谢特征的影响,训练对肌纤维有氧能力的影响 耐力训练可使线粒体数目和体积增大，容积密度增加，有氧氧化酶的活性增加，肌纤维有氧氧化能力提高。 训练对肌纤维无氧能力的影响 随运动专项、所经受的训练形式而改变。 训练对肌纤维影响的专一性 训练所引起的肌纤维的适应变化，具有很明显的专一性，表现在不同的运动专项、或不同训练方式上。,第五节 肌电图,采用引导电极将肌肉兴奋时的电变化经过引导、放大和记录所得到的电压变化图形称为肌电图(electromyography,EMG)。目前，肌电图可以作为评价神经肌肉功能的一种方法,在临床医学和体育科研中已得到广泛的应用。,2022/12/11,123,肌电

36、图原理与应用,骨骼肌在兴奋时，会由于肌纤维动作电位的传导和扩布而发生电位变化，这种电位变化称为肌电。用适当的方法将骨骼肌兴奋时发生的电位变化引导、放大并记录所得到的图形，称为肌电图。,引导肌电信号的电极分类：,引导肌电信号的电极可分为两大类，一类是针电极，另一类是表面电极。,1.针电极,2.表面电极,一、肌电信号的引导和记录,肌电图的检测主要利用肌电图仪,它一般由放大器、显示和记录装置、记录电极等组成。,2022/12/11,126,常规的记录电极是通过针电极或表面电极进行的,针电极引导出的肌电图是将针电极插入肌肉检测记录到的,直接从肌组织中引导出来的肌电信号,可记录单个运动单位甚至单个肌纤维

37、的电活动。针电极的优点是干扰小、定位性好、易识别,缺点是引导区域太局限,针进入体内时有疼痛感,不适合记录运动时肌电图。,2022/12/11,127,表面肌电图( surface electromyography,sEMG)是从肌肉表面通过电极引导而记录下来的神经肌肉系统活动时的生物电信号。表面电极通常采用两块Ag-AgCL圆片作为引导电极,直接固定在被测肌肉皮肤表面。表面电极所引导记录的是整块肌肉的综合电活动,它与肌肉的活动状态和功能状态之间存在着不同程度的关联性,因而能在一定的程度上反映神经肌肉的活动,同时具有操作简便、无损伤和无痛苦等优点。,2022/12/11,128,轻度用力时用针电

38、极从20个不同部位记录到的正常人肱二头肌的运动单位电位,不同程度收缩时骨骼肌肌电图（表面电极引导）,二、肌电图的基本原理与正常肌电图,以针电极肌电图为例,正常肌肉在完全松弛情况下不出现活动,引导电极插入肌肉后,在记录仪上仅描记出一条平稳的基线。如果让受试者作轻度的肌肉收缩,可记录到一些简单的棘波,它们是一个运动单位的部分肌纤维电活动的总和,称为运动单位电位。,2022/12/11,130,由于针电极尖端与兴奋的肌纤维群间的距离、方向和位置不同,所记录的运动单位电位的波形有单相、双相、三相和多相之分(图1-20)。正常肌肉单相波电位占15%,双相及三相波电位占80%,多相波电位较少,约占5%。,

39、2022/12/11,131,运动单位电位所反映的只是单个运动单位活动时的电变化,在实践中随着肌肉活动强度的增大,参与工作的运动单位数目以及放电的频率增加,肌电图也不同(图1-21)。,2022/12/11,132,图1-21不同程度用力时的肌电图,肌肉轻度收缩时,可引导出一个或几个运动单位的电位, 肌电图上出现一系列清晰可辨的运动单位电位,此为单纯相。当肌肉作中等强度收缩时,参加收缩的运动单位数目及放电频率都会增加,肌电图上有的区域可见运动单位电位,有的区域则电位密集不能分辨单个电位,此为混合相。当肌肉作最大收缩时,参与放电的运动单位更多,放电频率更高,肌电图上电位重叠,无法分辨出单个电位,

40、此为干扰相。人在从事各种运动时的肌电图均为混合相和干扰相。,2022/12/11,133,三、肌电信号的分析,早期肌电图一般是利用肉眼对波形的振幅、频率和相位的变化等做粗略的分析。随着数字化信号分析技术的发展,已发展出专业的信号分析软件,针对肌电信号特征进行量化分析。,2022/12/11,134,目前,常用的信号分析主要包括时域和频域分析,分析指标包括平均肌电振幅(AEMG)、积分肌电值(IEMG)、均方根值(RMS)、平均功率频率(MPF)、中位频率(MF)、中心频率(CF)等。这些指标可以反映参加活动的肌肉中运动单位数量的多少、类型、放电大小以及动作电位的传导速度、运动单位活动同步化程度

41、、运动单位募集方式和局部肌肉疲劳程度等情况。,2022/12/11,135,四、肌电图的应用,肌电图不但在临床和康复医学的神经肌肉疾病诊断和功能评价中发挥重要作用,而且在人机工程领域的肌肉工作系统分析以及体育科学研究领域的运动技术分析、肌肉收缩水平、肌肉疲劳状态、肌纤维类型预测等方面都体现了重要的实用价值。,2022/12/11,136,1.肌肉活动的协调性评价2.局部肌肉疲劳度评价3.预测肌纤维类型,2022/12/11,137,1.肌肉活动的协调性评价,采用肌电图记录运动时多块肌肉的sEMG信号,通过肌电信号分析和判别主要动力肌群、协同肌群和拮抗肌群的动员顺序和活动强度等,了解肌肉活动的调

42、性,从而为体育教学和运动训练提供科学依据。例如,有人对踢球时有关下肢肌的肌电图进行研究,发现踢球时,股内肌和股外肌进行强烈收缩,共同完成伸膝动作,是伸膝的主要工作肌。同时,有训练的足球运动员股直肌和股二头肌都进行强烈放电,其意义是固定髖关节,使膝关节更好地伸展。无训练的足球运动员股直肌和股二头肌并未表现出强烈放电现象,因而髖关节固定效果不好,不利于伸膝,影响股四头肌力量的发挥。,2022/12/11,138,某受试者40cm下落跳时股外肌(EMG1)、股二头肌(EMG2)肌电图和测力台同步记录到的对地面垂直作用力(Fz)示意图,某受试者40cm下落跳时股外肌EMG功率谱,绕螺时的肌电变化,No

43、raxon Telemyo 2400T G2 Telemetry EMG System,肌电贡献率力电比过零率,2.局部肌肉疲劳度评价,通常情况下,随着肌肉疲劳的发生和发展,表面肌电信号的某些指标会出现相应的特征性变化,在一定程度上可反映出局部肌肉的疲劳程度。例如频域分析指标MPF、MF在肌肉疲劳过程中呈现出持续减小,而时域指标IEMG、AEMG等表现出持续增加,通过计算MPF、MF的下降率,可以量化评价局部肌肉对抗疲劳的能力。,2022/12/11,150,在肌肉等长收缩至疲劳的研究过程中发现，在一定的范围内，肌电幅值随着肌肉疲劳程度的加深而增加。,不同持续时间股直肌、股外肌IEMG的增长情

44、况,(2)肌肉工作过程中肌电信号的频谱变化,研究表明，在肌肉工作过程中，肌电信号的频率特性可随着肌肉的机能状态的改变而发生变化。反应肌电信号的频率特性的指标有平均功率频率(MPF)和中心频率(FC)。,肌肉疲劳前后肌电频率谱变化,在研究肌肉持续工作至疲劳过程中发现，随着疲劳程度的加深，肌电信号的频谱左移，即平均功率频率降低。,不同持续时间股直肌、股外肌肌电图MPF的下降情况,3.预测肌纤维类型,sEMG信号是一定范围内许多肌纤维活动的总和,利用sEMG预测骨骼肌纤维类型的基本理论依据是抗阻负荷过程中某些表面肌电信号(主要是MPF)特征与型纤维比例呈线性负相关也或与型纤维比例呈正相关,大多数学者

45、的研究认为快肌纤维成分高者MPF较高,疲劳时下降明显,而慢肌纤维成分高者MPF下降不明显。,2022/12/11,154,4、其他应用Myomo e100：修复身体运动机能,戴起来像一个手臂护套一样，myomo e100 神经机器人系统用EMG 传感器探测电子肌肉活动并触发刺激器帮助中风患者手臂重新恢复运动。,2022/12/11,159,小结与思考题：,小结1、细胞生物电现象主要表现为安静时的膜电位和受到刺激时产生动作电位。2、动作电位是全或无的可传播的电信号，是由于离子的跨膜流动引起的。3、动作电位的传导是不衰减的，在缝隙连接的组织中，动作电位可以由一个细胞直接传到下一个细胞。思考题：1、简述不同类型骨骼肌纤维的形态、代谢和生理特征，指出它们与运动能力的关系。2、简述运动训练对不同类型肌纤维的影响。,