स्नायु फिजियोलॉजी: संक्षिप्त विवरण

डॉ। जियानफ्रेंको डी एंजेलिस द्वारा

प्रशिक्षकों और निजी प्रशिक्षकों को विभिन्न विषयों पर "अनुभवजन्य" स्पष्टीकरण देते हुए देखना निराशाजनक है: मांसपेशियों का संरचना और शरीर विज्ञान का एक सकल ज्ञान न होने पर भी मांसपेशियों (उच्च रक्तचाप), शक्ति, प्रतिरोध आदि में वृद्धि होती है।

मेक्रोस्कोपिक एनाटॉमी के कुछ ही अधिक या कम गहराई वाले ज्ञान होते हैं, जैसे कि यह जानने के लिए पर्याप्त था कि बाइसेप्स या पेक्टोरलिस कहाँ स्थित हैं, हिस्टोलॉजिकल संरचना की उपेक्षा करना और यहां तक ​​कि मांसपेशियों के जैव रसायन और शरीर विज्ञान को कम करना। मैं कोशिश करूँगा, जहाँ तक संभव हो, इस विषय की एक संक्षिप्त और सरल चर्चा करने के लिए, जैविक विज्ञान के आम आदमी के लिए भी सुलभ।

हिस्टोलॉजिकल संरचना

स्नायु ऊतक एक स्पष्ट विशेषता के कारण अन्य ऊतकों (तंत्रिका, हड्डी, संयोजी) से भिन्न होता है: सिकुड़न, यानी पेशी ऊतक अनुबंध करने में सक्षम है, या इसकी लंबाई कम करने में सक्षम है। इससे पहले कि हम देखें कि यह कैसे छोटा हो जाता है और किस तंत्र के लिए, आइए इसकी संरचना के बारे में बात करते हैं। हमारे पास तीन प्रकार के मांसपेशी ऊतक हैं, दोनों हिस्टोलॉजिकल और कार्यात्मक रूप से अलग हैं: धारीदार कंकाल की मांसपेशी ऊतक, चिकनी मांसपेशी ऊतक और हृदय की मांसपेशी ऊतक। पहले और दूसरे दो के बीच मुख्य कार्यात्मक अंतर यह है कि जहां पूर्व को इच्छा द्वारा शासित किया गया है, अन्य दो इच्छाशक्ति से स्वतंत्र हैं। पहली वह मांसपेशियां हैं जो हड्डियों को स्थानांतरित करती हैं, वे मांसपेशियां जिन्हें हम बारबेल, डंबल और मशीनों से प्रशिक्षित करते हैं। दूसरा प्रकार विसरा की मांसपेशियों द्वारा दिया जाता है, जैसे पेट, आंतों, आदि की मांसपेशियों। जो, जैसा कि हम प्रत्येक दिन देखते हैं, वसीयत द्वारा नियंत्रित नहीं होते हैं। तीसरा प्रकार हृदय एक है: दिल भी मांसपेशियों से बना है, वास्तव में यह अनुबंध करने में सक्षम है; विशेष रूप से, हृदय की मांसपेशियों को भी अलग किया जाता है, इसलिए कंकाल एक के समान है, हालांकि, एक महत्वपूर्ण अंतर, इसकी लयबद्ध संकुचन इच्छा से स्वतंत्र है।

स्ट्राइक कंकाल की मांसपेशी स्वैच्छिक मोटर गतिविधियों के लिए जिम्मेदार है, और इसलिए खेल गतिविधियों के लिए। धारीदार मांसपेशी कोशिकाओं से बनी होती है, जैसे जीव के अन्य सभी संरचना और सिस्टम; कोशिका स्वायत्त जीवन में सक्षम सबसे छोटी इकाई है। मानव जीव में अरबों कोशिकाएँ होती हैं और उनमें से लगभग सभी का एक केंद्रीय भाग होता है जिसे केन्द्रक कहा जाता है, जो एक जिलेटिनस पदार्थ से घिरा होता है जिसे साइटोप्लाज्म कहते हैं। मांसपेशियों को बनाने वाली कोशिकाओं को मांसपेशी फाइबर कहा जाता है : वे लम्बी तत्व होते हैं, मांसपेशियों की धुरी के लिए अनुदैर्ध्य रूप से व्यवस्थित होते हैं और बैंड में एकत्र होते हैं। धारीदार मांसपेशी फाइबर की मुख्य विशेषताएं तीन हैं:

1. यह बहुत बड़ा है, लंबाई कुछ सेंटीमीटर तक पहुंच सकती है, व्यास 10-100 माइक्रोन (1 माइक्रोन = 1/1000 मिमी मिमी) है। जीव के अन्य कोशिकाएं, कुछ अपवादों के साथ, आकार में सूक्ष्म हैं।
2. इसमें कई नाभिक होते हैं (लगभग सभी कोशिकाओं में केवल एक ही होता है) और इस कारण से एक "पोलिनेक्लियर सिंक्युटिअल" परिभाषित होता है।
3. यह पारदर्शी रूप से धारीदार प्रतीत होता है, अर्थात यह अंधेरे बैंड और प्रकाश बैंड का एक विकल्प प्रस्तुत करता है। पेशी फाइबर अपने साइटोप्लाज्म लम्बी संरचनाओं में प्रस्तुत करता है, फाइबर के अक्ष के लिए अनुदैर्ध्य रूप से निपटाया जाता है और इसलिए यह भी मांसपेशी की है, जिसे मायोफिब्रिल कहा जाता है, हम उन्हें सेल के अंदर रखे गए लम्बी डोरियों के रूप में मान सकते हैं। Myofibrils को भी ट्रांसवर्सली स्ट्रिप किया जाता है और पूरे फाइबर के स्ट्राइक के लिए जिम्मेदार होता है।

   मायोफिब्रिल लें और इसका अध्ययन करें: इसमें डार्क बैंड होते हैं, जिन्हें बैंड ए कहा जाता है, और लाइट बैंड्स को I कहा जाता है, बैंड के बीच में एक डार्क लाइन होती है जिसे लाइन Z कहा जाता है। एक लाइन Z और दूसरे के बीच का स्थान कहा जाता है सरकोमेरे, जो सिकुड़ा तत्व और मांसपेशी की सबसे छोटी कार्यात्मक इकाई का प्रतिनिधित्व करता है; व्यवहार में, फाइबर को छोटा किया जाता है क्योंकि इसके सारकोमर को छोटा किया जाता है।

अब देखते हैं कि मायोफिब्रिल कैसे बनाया जाता है, इसे पेशी का परफेक्ट ढांचा कहा जाता है। यह फिलामेंट्स से बना है, कुछ बड़े मायोसिन फिलामेंट्स, एक्टिन के अन्य पतले फिलामेंट्स हैं। बड़े लोग पतले लोगों के साथ एक साथ फिट होते हैं ताकि बैंड ए का गठन मोटे तंतु द्वारा किया जाता है (जो कि गहरा होता है), बैंड I का निर्माण पतले तंतु के उस हिस्से से होता है जो भारी तंतु से नहीं जुड़ा होता (द्वारा बनाया जा रहा है) पतली रेशा हल्का होता है)।

संकुचन का तंत्र

अब जब हम हिस्टोलॉजिकल स्ट्रक्चर और अल्ट्रा स्ट्रक्चर को जानते हैं, तो हम संकुचन के तंत्र का उल्लेख कर सकते हैं। संकुचन में भारी तंतुओं के बीच हल्के फिलामेंट चलते हैं, जिससे बैंड की लंबाई में कमी आती है; इस प्रकार सार्कोमियर की लंबाई भी कम हो जाती है, जो कि एक Z बैंड और दूसरे के बीच की दूरी है: इसलिए संकुचन नहीं होता है क्योंकि फिलामेंट्स को छोटा कर दिया गया है, लेकिन क्योंकि उन्होंने सार्कोमियर की लंबाई कम कर दी है। सरकोमियर की लंबाई कम होने से मायोफिब्रिल्स की लंबाई कम हो जाती है, इसलिए चूंकि मायोफिब्रिल्स फाइबर का गठन करते हैं, फाइबर की लंबाई कम हो जाती है, परिणामस्वरूप मांसपेशी, जो फाइबर से बना है, छोटा हो जाता है। जाहिर है, इन तंतुओं के लिए ऊर्जा प्रवाह की जरूरत होती है और यह एक पदार्थ द्वारा दिया जाता है: एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट), जो जीव की ऊर्जा मुद्रा है। भोजन के ऑक्सीकरण द्वारा एटीपी का निर्माण होता है: भोजन को एटीपी से जो ऊर्जा मिलती है, उसके बाद इसे फिलामेंट्स में प्रवाहित करने के लिए देता है। संकुचन होने के लिए, एक अन्य तत्व की आवश्यकता होती है, सीए ++ आयन (कैल्शियम)। पेशी कोशिका इसमें बड़े स्टॉक रखती है और संकुचन होने पर इसे सारकोमर को उपलब्ध कराती है।

मैक्रोस्कोपिक दृष्टि से मांसपेशियों का संकुचन

हमने देखा है कि सिकुड़ा तत्व सारकॉयर है, अब हम सभी मांसपेशियों की जांच करते हैं और इसे शारीरिक दृष्टिकोण से अध्ययन करते हैं, लेकिन मैक्रोस्कोपिक रूप से। एक मांसपेशी को अनुबंधित करने के लिए, इसके लिए एक विद्युत उत्तेजना में आना आवश्यक है : यह उत्तेजना मोटर तंत्रिका से आती है, रीढ़ की हड्डी से शुरू होती है (जैसा कि स्वाभाविक रूप से होता है); या यह एक विद्युतीय रूप से बचाया और उत्तेजित मोटर तंत्रिका से आ सकता है, या सीधे विद्युत को पेशी को उत्तेजित कर सकता है। एक मांसपेशी लेने की कल्पना करें: एक चरम बिंदु एक निश्चित बिंदु से बंधा हुआ है, दूसरा चरम वजन पर लटका हुआ है; इस बिंदु पर हम इसे विद्युत रूप से उत्तेजित करते हैं; पेशी सिकुड़ेगी, यानी यह वजन उठाकर छोटा होगा; इस संकुचन को आइसोटोनिक संकुचन कहा जाता है। अगर इसके बजाय हम मांसपेशियों को दोनों छोरों से दो कठोर समर्थनों के साथ जोड़ते हैं, जब हम इसे उत्तेजित करते हैं, तो मांसपेशियों को छोटा किए बिना तनाव बढ़ जाएगा: इसे आइसोमेट्रिक संकुचन कहा जाता है। व्यवहार में, अगर हम बारबेल को जमीन से हटाते हैं और इसे उठाते हैं, तो यह एक आइसोटोनिक संकुचन होगा; यदि हम इसे बहुत भारी वजन के साथ लोड करते हैं और, इसे उठाने की कोशिश करते समय, तो हालांकि हम मांसपेशियों को अधिकतम करने के लिए अनुबंध करते हैं, हम इसे स्थानांतरित नहीं करते हैं, इसे आइसोमेट्रिक संकुचन कहा जाएगा। आइसोटोनिक संकुचन में, हमने एक यांत्रिक कार्य (कार्य = बल x विस्थापन) किया; सममितीय संकुचन में यांत्रिक कार्य शून्य होता है, क्योंकि: कार्य = बल x विस्थापन = ०, विस्थापन = ०, कार्य = बल x ० = ०

यदि हम बहुत उच्च आवृत्ति (कि प्रति सेकंड कई आवेगों) के साथ मांसपेशियों को उत्तेजित करते हैं, तो यह बहुत अधिक बल विकसित करेगा और अधिकतम के लिए अनुबंधित रहेगा: इस स्थिति में मांसपेशियों को टेटनस कहा जाता है, इसलिए टेटनस संकुचन का अर्थ है अधिकतम और निरंतर संकुचन। एक मांसपेशी एक या बहुत कम अनुबंध कर सकती है; यह दो तंत्रों के माध्यम से संभव है: 1) जब एक मांसपेशी को थोड़ा संकुचित किया जाता है, तो केवल कुछ फाइबर अनुबंध होते हैं; संकुचन की तीव्रता में वृद्धि, अन्य तंतुओं को जोड़ा जाता है। 2) एक फाइबर निर्वहन आवृत्ति के आधार पर कम या अधिक बल के साथ अनुबंध कर सकता है, यह समय की इकाई में मांसपेशियों तक पहुंचने वाले विद्युत आवेगों की संख्या है। इन दो चर को संशोधित करके, केंद्रीय तंत्रिका तंत्र नियंत्रित करता है जो मांसपेशियों को अनुबंधित करना चाहिए। जब एक मजबूत संकुचन आदेश होता है, तो मांसपेशियों के लगभग सभी तंतुओं को छोटा किया जाता है, न केवल, बल्कि उन सभी को महान बल के साथ निचोड़ा जाएगा: जब एक कमजोर संकुचन आदेश केवल कुछ तंतुओं को छोटा और कम बल के साथ होता है।

आइए अब मांसपेशियों के शरीर विज्ञान के एक और महत्वपूर्ण पहलू का सामना करते हैं: मांसपेशी टोन । मांसपेशियों की टोन को मांसपेशियों के मामूली संकुचन की एक निरंतर स्थिति के रूप में परिभाषित किया जा सकता है, जो इच्छा से स्वतंत्र है। कौन सा कारक संकुचन की इस स्थिति का कारण बनता है? जन्म से पहले, मांसपेशियों की हड्डियों की लंबाई समान होती है, फिर, विकास के साथ, हड्डियां मांसपेशियों की तुलना में लंबे समय तक खींचती हैं, ताकि बाद में खिंचाव हो। जब एक स्पाइनल रिफ्लेक्स (मायोटैटिक रिफ्लेक्स) द्वारा मांसपेशियों को स्ट्रेच किया जाता है, तो यह सिकुड़ता है, इसलिए मांसपेशियों को जिस स्ट्रेचिंग का सामना करना पड़ता है, वह प्रकाश की निरंतर स्थिति को निर्धारित करता है, लेकिन लगातार संकुचन होता है। इसका कारण एक प्रतिबिंब है और चूंकि रिफ्लेक्सिस की मुख्य विशेषता गैर-स्वैच्छिकता है, इसलिए स्वर इच्छा द्वारा शासित नहीं है। टोन एक नर्वस रिफ्लेक्स पर आधारित एक घटना है, इसलिए अगर मैं तंत्रिका को काटता हूं जो केंद्रीय तंत्रिका तंत्र से मांसपेशी में जाता है, तो यह पूरी तरह से स्वर को खो देता है।

एक मांसपेशी का संकुचन बल उसके अनुप्रस्थ खंड पर निर्भर करता है और 4-6 kg.cm2 के बराबर होता है। लेकिन सिद्धांत सिद्धांत में मान्य है, प्रत्यक्ष आनुपातिकता का एक विशिष्ट अनुपात नहीं है: एक एथलीट में, एक एथलीट की तुलना में थोड़ा छोटा एक मांसपेशी मजबूत हो सकती है। एक मांसपेशी इसकी मात्रा बढ़ाती है यदि इसे बढ़ते प्रतिरोध के साथ प्रशिक्षित किया जाता है (यह सिद्धांत है जिस पर जिमनास्टिक वजन के साथ आधारित है); इस तथ्य को रेखांकित करना महत्वपूर्ण है कि प्रत्येक मांसपेशी फाइबर की मात्रा बढ़ जाती है, जबकि मांसपेशी फाइबर की संख्या स्थिर रहती है। इस घटना को मस्कुलर हाइपरट्रॉफी कहा जाता है।

स्नायु जैव रसायन

आइए अब मांसपेशियों में होने वाली प्रतिक्रियाओं की समस्या का सामना करते हैं। हमने पहले ही कहा है कि ऊर्जा संकुचन होने के लिए; यह ऊर्जा तथाकथित एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) में सेल को संरक्षित करती है, जो जब मांसपेशियों को ऊर्जा देती है, तो एडीपी (एडेनोसिन डिपोस्फेट) + पाई (इनऑर्गेनिक फॉस्फेट) में बदल जाती है: प्रतिक्रिया में फॉस्फेट को हटाने के होते हैं। तो मांसपेशी में होने वाली प्रतिक्रिया एटीपी → एडीपी + पाई + ऊर्जा है। हालांकि, एटीपी स्टॉक कम हैं और हमें इस तत्व को फिर से संश्लेषित करना होगा। इसलिए, मांसपेशियों को अनुबंधित करने के लिए, रिवर्स प्रतिक्रिया (ADP + Pi + energy> ATP) भी होनी चाहिए, ताकि मांसपेशियों में हमेशा एटीपी उपलब्ध हो। एटीपी पुनर्जीवन बनाने की ऊर्जा खाद्य पदार्थों द्वारा दी गई है: ये, पचने और अवशोषित होने के बाद, रक्त के माध्यम से मांसपेशियों तक पहुंचते हैं, जहां वे अपनी ऊर्जा छोड़ देते हैं, बस एटीपी बनाने के लिए।

ऊर्जा पदार्थ बराबर उत्कृष्टता शर्करा, विशेष रूप से ग्लूकोज द्वारा दिया जाता है । ग्लूकोज को ऑक्सीजन की उपस्थिति में (एक एरोबिक वातावरण में) तोड़ा जा सकता है और, जैसा कि अनुचित रूप से कहा जाता है, "जला"; ऊर्जा जो इससे छुटकारा पाती है वह एटीपी ले जाती है, जबकि ग्लूकोज कुछ और नहीं बल्कि पानी और कार्बन डाइऑक्साइड रहता है। एटीपी के 36 अणु एक ग्लूकोज अणु से प्राप्त किए जाते हैं। लेकिन ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में ग्लूकोज पर भी हमला किया जा सकता है, इस स्थिति में यह लैक्टिक एसिड में बदल जाता है और एटीपी के केवल दो अणु बनते हैं; लैक्टिक एसिड तब रक्त में गुजरता है, यकृत में जाता है, जहां इसे फिर से ग्लूकोज में बदल दिया जाता है। लैक्टिक एसिड के इस चक्र को कोरी चक्र कहा जाता है। मांसपेशियों के सिकुड़ने पर व्यावहारिक रूप से क्या होता है? शुरुआत में, जब पेशी सिकुड़ने लगती है, तो एटीपी तुरंत समाप्त हो जाती है और चूंकि बाद में कोई कार्डियोसर्क्युलेटरी और श्वसन अनुकूलन नहीं हुआ है, इसलिए मांसपेशियों तक पहुंचने वाली ऑक्सीजन अपर्याप्त है, इसलिए ग्लूकोज नीचे गिर जाता है लैक्टिक एसिड बनाने वाली ऑक्सीजन की अनुपस्थिति। दूसरी बार में हमारे पास दो स्थितियां हो सकती हैं: 1) यदि प्रयास हल्के ढंग से जारी है, तो ऑक्सीजन पर्याप्त है, तो ग्लूकोज पानी और कार्बन एनहाइड्राइट में ऑक्सीकरण करेगा: कोई लैक्टिक एसिड जमा नहीं होगा और व्यायाम घंटों तक चल सकता है ( इस प्रकार के प्रयासों को इसलिए एरोबिक कहा जाता है, उदाहरण के लिए पृष्ठभूमि की दौड़)। 2) यदि मांसपेशियों में बहुत अधिक ऑक्सीजन आने के बावजूद, प्रयास तीव्र बना रहता है, तो बहुत सारा ग्लूकोज ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में विभाजित हो जाएगा; इसलिए, बहुत सारे लैक्टिक एसिड का निर्माण होगा, जो थकान का कारण होगा (इसे एनारोबिक तनाव कहा जाता है, उदाहरण के लिए एक तेज दौड़, जैसे कि 100 मीटर)। आराम के दौरान, ऑक्सीजन की उपस्थिति में लैक्टिक एसिड, फिर से ग्लूकोज में बदल जाएगा। शुरुआत में, एरोबिक प्रयास में भी, ऑक्सीजन की कमी होती है: हम ऑक्सीजन ऋण के बारे में बात करते हैं, जिसका भुगतान हम आराम करने पर करेंगे; कहा कि ऑक्सीजन का उपयोग लैक्टिक एसिड से ग्लूकोज को फिर से संश्लेषित करने के लिए किया जाएगा; वास्तव में, प्रयास के तुरंत बाद हम सामान्य से अधिक ऑक्सीजन का उपभोग करते हैं: हम कर्ज का भुगतान कर रहे हैं। जैसा कि आप देख सकते हैं, हमने ग्लूकोज को ईंधन के उदाहरण के रूप में उद्धृत किया है, क्योंकि यह मांसपेशियों में सबसे महत्वपूर्ण ईंधन है; वास्तव में, भले ही वसा में अधिक मात्रा में ऊर्जा हो, लेकिन उन्हें ऑक्सीकरण करने के लिए, एक निश्चित मात्रा में ग्लाइसीड और बहुत अधिक ऑक्सीजन होना हमेशा आवश्यक होता है। इनके अभाव में महत्वपूर्ण विकार (किटोसिस और एसिडोसिस) होते हैं। प्रोटीन को ईंधन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, हालांकि, चूंकि वे एकमात्र ऐसे हैं जो मांसपेशियों को प्रशिक्षित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, प्लास्टिक फ़ंक्शन उन में प्रबल होता है। लिपिड की विशेषता है कि, एक ही वजन पर, उनके पास शर्करा और प्रोटीन की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है: वे आदर्श रूप से भंडारण के रूप में उपयोग किए जाते हैं। तो ग्लाइकाइड ईंधन हैं, प्रोटीन कच्चे माल हैं, लिपिड भंडार हैं।

मैंने इस मांसपेशी फिजियोलॉजी लेख में वैज्ञानिक कठोरता की उपेक्षा किए बिना जितना संभव हो उतना स्पष्ट होने की कोशिश की: मुझे लगता है कि मैंने एक उत्कृष्ट परिणाम प्राप्त किया होगा यदि मैंने फिटनेस ऑपरेटरों को शरीर विज्ञान में अधिक गंभीर रुचि लेने के लिए प्रेरित किया है, क्योंकि मेरा मानना ​​है कि शरीर विज्ञान और शरीर रचना विज्ञान की मौलिक धारणाएं इस अद्भुत मानव शरीर को किसी तरह समझने की कोशिश करने के लिए एक आवश्यक सांस्कृतिक संपत्ति होनी चाहिए।