Jest siła!

Doświadczenie 1

Z grubego kartonu wytnij trzy prostokąty o wymiarach 15 × 3 cm. Taśmą klejącą zlep z obu stron krótsze brzegi. Prostokąty utworzą model palca: tektura będzie kośćmi, a wiotkie łączenia taśmą – stawami. Przymocuj klejem lub taśmą bawełniany sznurek u dołu każdego „paliczka”. Tak samo z drugiej strony. Plasteliną przymocuj palec pionowo do blatu. Ciągnąc za poszczególne nici, steruj modelem. Spróbuj zrobić model całej ręki (do obsługi przyda się więcej osób). Można także zrobić inne modele i zmienić położenie przyczepu nici.

Wyjaśnienie: Model pokazuje współpracę mięśni i szkieletu. Eksperymentując z różnymi miejscami przyczepu, znajdziesz te działające najlepiej. Prostując palec, zobaczysz, jak ważna i trudna jest współpraca antagonistów (mięśni wyginających kończynę w przeciwnych kierunkach) np. w utrzymaniu postawy ciała.

Doświadczenie 2

Wykonuj je ostrożnie, uważając, by nie zrobić sobie krzywdy! Weź obciążnik – stosowny do wieku i kondycji. Zwykle wystarcza butelka wody mineralnej o poj. 5 l. Usiądź na krześle. Łokieć dociśnij do biodra, złap za rączkę butelki, ustawiając nadgarstek do przodu, zegnij rękę w łokciu do kąta prostego, następnie utrzymuj tak zgiętą przez 30 s. Drugą ręką zbadaj, czy mięsień dwugłowy ramienia (biceps) jest wyczuwalnie napięty podczas ruchu i w bezruchu.

Wyjaśnienie: Skurcz mięśnia powoduje skrócenie jego długości lub wzrost napięcia mięśniowego. Choć oba typy skurczów występują równocześnie, czasami jeden dominuje. Gdy podnosisz przedmiot, zmienia się głównie długość mięśnia. Nie zmienia się znacząco napięcie mięśniowe. Utrzymanie butelki z wodą wymaga wysiłku – obciążenie działa rozciągająco na mięsień, który musi być pobudzany do ciągłych skurczów, i choć jego długość (i pozycja butelki) się nie zmienia, napięcie wzrasta.

Doświadczenie 3

Doświadczenie wykonuj z odsłoniętymi kolanami. Usiądź na krześle i wysuń jedną nogę do przodu – oprzyj piętę na podłodze tak, by palce były swobodne i nie dotykały podłogi. Wymacaj dłonią miękkie miejsce tuż pod rzepką kolana – momentalnie twardnieje ono przy próbie uniesienia uda. Zapamiętaj to miejsce. Usiądź na blacie stołu tak, by noga swobodnie zwisała i mogła wykonywać ruch do przodu i do tyłu. Uważając, by nie zrobić sobie krzywdy, uderzaj coraz mocniej w punkt pod rzepką.

Wyjaśnienie: Mięśnie łączą się z kośćmi ścięgnami – jedno z nich wyczuwalne jest pod kolanem (z przodu), to ścięgno mięśnia czworogłowego uda. Uderzenie w to ścięgno powoduje niewielką zmianę naprężenia mięśnia – tę zmianę wykrywa przypominający sprężynę receptor (wrzecionko nerwowo-mięśniowe), który monitoruje aktualne napięcie mięśnia. Podrażnienie go powoduje wysłanie dwóch sygnałów – hamowania skurczu do mięśnia antagonisty dwugłowego (z tyłu) uda oraz uruchomienie skurczu czworogłowego (z przodu) uda. W efekcie obserwujemy mimowolne nagłe kopnięcie – słynny odruch kolanowy – przykład odruchu miotatycznego.

Doświadczenie 4

Wymagane są tu ostrożność i rozgrzewka, żeby nie zrobić sobie krzywdy. Wykonuj ćwiczenie na biceps podobnie jak w doświadczeniu 2. Ale tym razem weź siatkę wypełnioną np. paczkami cukru bądź półtoralitrowymi butelkami wody – dodawaj kolejne i sprawdź, przy jakiej wadze nie możesz już wykonać powtórzenia. Można też zrobić wiele powtórzeń (tzw. serię do upadłego) z dość dużym ciężarem. Uważnie obserwuj i wyczuj dłonią, jak zachowuje się twój biceps. Czy mięsień się napina? Czy czujesz, że coś odciąga rękę w dół?

Wyjaśnienie: Tu występuje odwrócony odruch miotatyczny. Podrażnienie wrzecionka nerwowo-mięśniowego wysyła sygnał do skurczu, ale tym razem do mięśnia antagonisty. Hamowane są skurcze pracującego mięśnia – nie da się już zgiąć ręki i utrzymać obciążenia, a ciało nakazuje wyprostować rękę (aktywuje triceps). I to mimo że biceps byłby w stanie podnieść dany ciężar. Jest to wyczuwalne, tył ramienia napina się i mamy wrażenie, jakby niewidzialna siła ciągnęła obciążnik. Do aktywacji tego odruchu wystarczy niewielka zmiana obciążenia – dlatego dołożenie nawet niewielkiego talerza może sprawić, że bywalec siłowni nie będzie mógł nagle podnieść sztangi. Ten pozornie dziwny odruch ma ważne zadanie – chroni ścięgna i przyczepy mięśniowe przed uszkodzeniem, a nawet zerwaniem, co wymagałoby ich chirurgicznego przyszycia. Treningi pozwalają wzmocnić ścięgna i rozbudować przyczepy mięśniowe, by były mniej podatne na zerwanie. Jest to widoczne w kościach – miejsca przyczepu stają się wyraźniejsze, chropowate – stąd antropolog czy archeolog może wnioskować o czyjejś muskulaturze tylko na podstawie oględzin szkieletu.

Doświadczenie 5

Z 6 strzykawek o pojemności 20 ml wyjmij tłoki. Połącz klejem szybkoschnącym tłoki po dwa „przyciskami” do siebie. Nożem do tapet (z odłamywanymi ostrzami) lub nożem rozgrzanym w płomieniu palnika odetnij z korpusu strzykawki część z dzióbkiem na igłę. Sklej korpusy płaskimi częściami, tworząc dłuższą rurkę. Zmontuj układ korpusy/tłoki/korpusy. Zaobserwuj składanie i rozkładanie się modelu.

Wyjaśnienie: Skurcz mięśnia to wsuwanie się między siebie włókienek aktyny (w naszym modelu – korpusy strzykawek) i miozyny (reprezentowane przez tłoki). W mięśniach poprzecznie prążkowanych ułożenie tych filamentów jest bardzo regularne, co nawet w obrazie mikroskopowym pozwala rozróżnić strefy bogate w miozynę lub aktynę – stąd prążki.

***

Uwaga!

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za ewentualne szkody powstałe wskutek doświadczeń.

***

Zestaw przyrządów i materiałów

6 strzykawek po 20 ml, 5-litrowa butelka (pełna), taśma klejąca, szpulka bawełnianych nici, klej szybkoschnący, plastelina

Niewliczone w cenę: nóż (nożyk do tapet), palnik, nożyczki, paczki cukru/butelki z wodą o poj. 1,5 l, torba na zakupy, karton

Czas przygotowania: 3,5 godz.

Koszt: 40 zł

***

Wiedza w pigułce

Nasze mięśnie pracują nieustannie, dzięki czemu np. nie osuwamy się na ziemię. Skurcz komórki mięśniowej zachodzi dzięki aktynie i miozynie – białkom podobnym do sznurów, które wsuwają się jedne pod drugie. Wypełniają one komórki mięśniowe, a te sklejone są ze sobą w pęczki budujące mięsień. Może się on jedynie kurczyć. Rozciągnie go tylko obciążenie lub skurcz innego mięśnia, tzw. antagonisty. Układ kostno-stawowy stanowi rusztowanie, ale także system dźwigni pozwalający na ruch i przenoszenie obciążeń.

Choć dużą siłę mięśni kojarzymy z muskulaturą atletów, to równie ważną rolę odgrywa liczba połączeń nerwowych z mięśniami – zwiększa się ona pod wpływem treningu. Chudzielec może być więc zaskakująco silny, bo jego układ nerwowy sprawniej odpala skurcze poszczególnych włókien mięśniowych podczas tzw. rekrutacji. Gdy bierzemy do ręki przedmiot, w pierwszej chwili mięsień rozciąga się pod wpływem obciążenia, co rejestrują czujniki – wrzecionka nerwowo-mięśniowe. Wysyłają one sygnały aktywujące po kolei coraz więcej włókien mięśniowych, ale uruchamia się ich tylko tyle, ile potrzeba do podniesienia danego przedmiotu. Reszta włókien robi niewiele. Rekrutacja włókien mięśniowych zwykle przebiega w identyczny sposób, więc na co dzień pracuje ciągle ta sama ich grupa. Dopiero dodatkowa stymulacja (większe obciążenie) uruchamia inne włókna – ale słabo unerwione, więc generujące początkowo słabsze skurcze. Wyjątkiem mogą być stres i adrenalina, ułatwiające rekrutację włókien mięśniowych i dokonywanie niezwykłych wyczynów – jak podniesienie auta przez Angelę Cavallo (1982 r.) w celu ratowania syna.

Rekrutacja włókien to oszczędzanie zasobów, ale i zwiększenie precyzji ruchu. Trening może zwiększać objętość mięśni (hipertrofia), co w pewnym stopniu także poprawia siłę tkanki, gdyż gromadzi ona więcej zapasów, mnoży mitochondria i jądra komórkowe, by sprawniej pracować.