По какой-то причине существующие методы исследования не полностью справляются с задачей анализа живой ткани. К сожалению, современная наука, использующая для изучения мышц ограниченную методику, рассматривает их так, словно это просто эластичные ленты, которые реагируют на электрические импульсы. Однако это примитивная модель. Природа же все устроила гораздо сложнее.
На сегодняшний день логика позволяет добиться куда более значительных результатов при изучении мышечной ткани, чем электрофизиология.
Я уверен, что когда-нибудь появятся более совершенные способы анализа, которые помогут нам по-настоящему раскрыть природный замысел, но пока самое правдоподобное объяснение можно получить, обратившись к таким проверенным временем методам, как логические рассуждения и здравый смысл.
Прорыв в науке о спорте
Иногда обычного наблюдения за каким-либо явлением оказывается достаточно, чтобы получить развернутое представление о его устройстве и функционировании.
Возьмем в качестве примера советских ученых, которые решили, что СССР должен во что бы то ни стало добиться превосходства в спорте перед Западом. Они обнаружили, что скелетные мышцы обладают собственным механизмом накачки крови. А все благодаря простому вопросу: как напряженные скелетные мышцы получают достаточно крови?
Сокращенная мышца оказывает такое сильное сопротивление, что никакая жидкость не в состоянии в нее просочиться. Эта задача выглядит невыполнимой, но работающие мышечные волокна нуждаются в постоянном снабжении энергией, которую они каким-то образом и добывают. Анаэробный распад сахара (гликолиз) является одним из способов получения энергии без участия кислорода, но этого процесса недостаточно – так много энергии требуется мышцам.
Советские ученые отыскали разгадку, просто наблюдая за мышечной тканью. Когда тяжелоатлеты поднимают над головой штангу и замирают в таком положении, чтобы судьи могли засчитать попытку как успешную, мышцы на руке начинают ритмично вибрировать. Им приходится выдерживать огромный вес (100 кг и даже больше), так что потребность в энергии достигает максимума. Чтобы ее удовлетворить, мышцы совершают быстрые ритмичные сокращения, действуя наподобие насоса и тем самым обеспечивая приток крови.
Так и был открыт новый процесс – или, если хотите, новое функциональное свойство скелетных мышц, – а именно тот факт, что у мышечной ткани есть собственный механизм накачки.
Наблюдателям стало очевидно, что при максимальной нагрузке мышцы на руках тяжелоатлетов совершают ритмичные сокращения. Советские ученые взялись за изучение этого явления и создали устройство, вырабатывающее слабые электрические импульсы по аналогии с механизмом накачки, причем в естественном ритме. Это позволило уменьшить период отдыха, требующийся уставшим мышцам.
После начала применения этой нехитрой методики результативность советских спортсменов тут же поползла в гору. Ее также стали использовать артисты балета в перерывах между актами, чтобы быстро восстанавливать запас энергии в мышцах и успешно продолжать потрясающие по красоте, но вместе с тем крайне утомительные выступления.
Было также замечено, что даже после самых изнурительных тренировок оказывается достаточно простейшего массажа активных мышц, чтобы восстановить их максимальную работоспособность благодаря улучшению циркуляции крови.
Хотя поначалу наука не могла объяснить данное явление, постепенно массаж стали широко использовать в спортивной медицине, и он сделался неотъемлемой частью тренировочного плана для многих спортсменов.
В штате каждой спортивной команды появился квалифицированный физиотерапевт или массажист, который регулярно делает спортсменам массаж для восстановления и поддержания мышечного тонуса. Все это стало результатом наблюдения и изучения нескольких восточных методов воздействия на мышцы.
Самая серьезная ошибка, допущенная медицинской наукой, состоит в том, что мышцы, которые несут весовую нагрузку, были включены в категорию произвольно сокращающихся скелетных мышц.
Данный просчет привел к ряду других ложных выводов, из-за которых возникло глубинное недопонимание природы такой распространенной проблемы, как боли в спине. (Этот процесс напоминает ситуацию, когда человек сначала лжет по какому-то поводу, а затем, чтобы скрыть правду, ему приходится врать все больше и больше.) Одна-единственная ошибка привела к тому, что людям часто ставят неправильный диагноз, назначают неправильное лечение и рекомендуют неправильные меры для профилактики болей в спине.
Вот как все началось.
КСТАТИ
Изначально физиологи, изучавшие мышцы, основное внимание уделяли нейромеханическим аспектам их функционирования. Мышцы сравнивали с нервами, потому что через свои мембраны они пропускают электрический ток так же, как это делают нервы. Мышечная и нервная ткани наделены уникальной способностью: они реагируют на электрическое возбуждение и производят собственный электрический потенциал. Их мембраны заряжены и очень чувствительны к электрическим импульсам, поступающим от других нервных окончаний. Клетки мышечной ткани, очевидно, обладают еще и дополнительной способностью сокращаться. Электрическая природа позволяет мышцам с удивительной быстротой распространять «сообщения» по всей своей длине (иногда мышечные клетки имеют такую же длину, как и мышца, которая из них состоит), что облегчает задачу согласованного сокращения. Ни один другой способ передачи сигналов в организме не обладает такой скоростью из-за сопротивления среды (жидкости, белков).
Поиски не там, где надо
Изучая работу мышечной ткани, медицина уделяла внимание и ее биохимической природе. Ученые обнаружили, что филаменты (мельчайшие структурные единицы мышцы) состоят из белковых молекул – актина и миозина. В присутствии кальция эти белки вступают в реакцию, в результате которой белковые цепочки входят друг в друга (подобно пальцам рук, сцепленных в замок), из-за чего они сами уплотняются, а их длина уменьшается. Конечный итог этого процесса мы и называем сокращением мышцы.
Мышцы делятся на две основные группы: сгибатели (они отвечают за движение одной части тела к другой) и разгибатели (они отталкивают части тела друг от друга). Таким образом, бицепс руки – это мышца-сгибатель, потому что при его сокращении кисть приближается к плечу, а трицепс – мышца-разгибатель, потому что отвечает за противоположное движение. Следует иметь в виду, что слова «сгибание» и «разгибание» употребляются для описания движений, тогда как обе мышцы (бицепс и трицепс) в действительности не сгибаются и не разгибаются, а сокращаются, чтобы выполнять указанные движения. Впрочем, «сокращаются» – тоже не самое удачное слово для обозначения истинной функции мышц. Более того, далее мы с вами увидим, что оно противоречит некоторым явлениям, происходящим в мышечной ткани. Разумеется, все это лишь условные термины.
Чтобы изучить функции мышечной ткани, через нее пропускали электричество и рассматривали ее в электронный микроскоп. В наши дни, разумеется, существуют и более замысловатые методы. В прошлом же мышечные сокращения исследовались с помощью электрических импульсов. К мышцам прикрепляли некоторый вес, чтобы зафиксировать изменение длины или тонуса (понять, происходит изометрическое или изотоническое сокращение).
Для изучения структуры (или морфологии) мышцы использовали электронный микроскоп. Так были обнаружены быстрые, медленные и промежуточные мышечные волокна. Они, как мы уже знаем, значительно отличаются друг от друга – содержат разные количества митохондрий, кровеносных сосудов и миоглобина. Данные структурные особенности влияют на их выносливость. А расположение волокон на теле зависит от того, какая роль на них возлагается. Так, мышцы спины характеризуются ярко-красным оттенком (они содержат множество капилляров) и состоят преимущественно из медленных мышечных волокон. Соответственно, они могут сокращаться в течение длительного времени, почти не уставая. Мышцы ног бледнее на вид, поскольку выполняют быструю и напряженную работу. Они устают довольно быстро. Это связано с тем, что они содержат меньше митохондрий и кровеносных сосудов и полагаются на энергию, получаемую в процессе анаэробного расщепления глюкозы, которое приводит к образованию молочной кислоты. Все перечисленные открытия в точности отражали действительность – они помогли понять, почему различные мышцы функционируют по-разному.
