Фото: lululemon athletica, Викимедиа, cc 2.0.
Исследования показывают, что жидкость - это ранее неизвестный источник напряжения, которое мы чувствуем, когда растягиваем мышцы.
У каждого животного, включая людей, каждое мышечное волокно заполнено несжимаемой жидкостью и покрыто оболочкой из обмоточной сетки коллагеновой соединительной ткани. Когда мышца растягивается в длину, окружающая сетка удлиняется и становится более узкой по диаметру.
То, что следует, похоже на то, что происходит в одной из этих сплетенных игрушек с «ловушкой для пальцев», сообщает докторант Университета Брауна Дэвид Слебода, ведущий автор исследования, опубликованного в Биологические письма, Подобно тому, как игрушка сжимает ваши обшитые пальцы, когда вы растягиваете ее достаточно далеко, коллагеновая сетка в конце концов сжимается на мышечном волокне. Поскольку волокно заполнено несжимаемой жидкостью, Слебода обнаружил, что его объем отталкивается от сужающейся сетки, создавая напряжение, которое еще более затрудняет растяжение.
«Основная проблема здесь - конфликт объемов, - говорит Слебода. «Втулка сетки может изменять объем, но волокно является постоянным объемом. В конце концов двое собираются столкнуться друг с другом, и именно там вы видите, что напряжение действительно поднимается ».
Другие ранее обусловленные факторы также способствуют напряжению, которое вы чувствуете, когда растягиваетесь, понимает Sleboda. Одним из них является напряжение, создаваемое изломами в самой коллагеновой сетке, а другое - эластичный белок в мышечных волокнах, называемый титином. Но наполненная жидкостью природа мышечных волокон также играет определенную роль.
Презерватив + Techflex
Слебода работает в лаборатории научного соавтора Томаса Робертса, профессора экологии и эволюционной биологии, который изучает структуру мышц и производительность. Слебода смотрел на изображения электронного микроскопа мышечных волокон животных и их коллагеновых оболочек и решил сам создать простую модель.
Материалы для модели Sleboda были непростыми. Коллагеновая сетка хорошо смоделирована с помощью плетеных оболочек Techflex (обычно используется для аккуратного соединения компьютерных кабелей вместе), а мышечное волокно может быть изготовлено из наполненного водой презерватива, купленного в угловом аптеке.
Модель показала, что жидкость играет значительную роль в механических свойствах мышцы - сопротивление заполненного водой презерватива затрудняет растяжение Techflex. Слебода говорит, что ученые редко моделируют мышечную механику для учета жидкости в волокнах. Они в основном полагали, что жидкость играет только химическую роль в клетках.
Мышечная мышца
Но разве модель Слободы говорила о значении реальной физиологии? Он проводил эксперименты, чтобы узнать. В исследовании Sleboda и Roberts сообщают о тщательных измерениях продольного растяжения и возникающем напряжении не только в модели, но и в реальной мышце bullfrog, поскольку они изменяют количество жидкости в мышечных волокнах (и презервативах).
Модель и настоящие мышцы отображали одну и ту же характеристическую кривую на своих участках: чем больше объем жидкости в мышечных волокнах, тем больше напряжения для данной длины растяжения. Жидкость создает специфическую, измеримую механическую разницу.
«Мы можем получить то же поведение, используя только простую модель», - говорит Слебода. «Наше исследование дает первые эмпирические данные о влиянии жидкости на напряжение мышц».
Слебода говорит, что его результаты утверждают, что они учитывают текучесть в моделях мышечной механики. Например, после тренировки мышечные волокна, по-видимому, приобретают больше жидкости. Добавление эффектов жидкости к моделям мышечного поведения могло бы затем улучшить понимание того, как мышцы ведут себя после тренировки.
Имеются также медицинские условия, которые влияют на то, как структурирована или работает коллагеновая сетка, говорит Слебода. Знание того, как оно взаимодействует с заполненными жидкостью мышечными волокнами, также может оказаться важным в будущих исследованиях.
Исследования в других областях физиологии животных обеспечивают готовые дорожные карты, по сути, потому что полости жидкости, укрепленные жидкостью, называемые «гидростатические скелеты», являются общими структурными элементами в некоторых организмах, говорит Слебода.
Исследование проводилось Национальным институтом здравоохранения.
Источник: Университет Брауна
Похожие книги:
at Внутренний рынок самовыражения и Amazon
