स्नायु शरीर क्रिया विज्ञान: संक्षिप्त विवरण

डॉ. जियानफ्रेंको डी एंजेलिस द्वारा संपादित

विभिन्न विषयों पर "अनुभवजन्य" स्पष्टीकरण देते हुए जिम में प्रशिक्षकों और व्यक्तिगत प्रशिक्षकों को देखकर "निराशाजनक है: मांसपेशियों (हाइपरट्रॉफी), ताकत, धीरज, आदि में वृद्धि, यहां तक ​​​​कि ऊतकीय संरचना और मांसपेशियों के शरीर विज्ञान के किसी न किसी ज्ञान के बिना भी। .

कुछ लोगों को मैक्रोस्कोपिक एनाटॉमी का केवल कम या ज्यादा गहन ज्ञान होता है, जैसे कि यह जानना पर्याप्त था कि बाइसेप्स या पेक्टोरल कहां है, हिस्टोलॉजिकल संरचना की अनदेखी करते हुए और मांसपेशियों की जैव रसायन और शरीर क्रिया विज्ञान को भी कम करते हैं। एक संक्षिप्त और सरल चर्चा करें विषय की, जैविक विज्ञान के आम आदमी के लिए भी सुलभ।

ऊतकीय संरचना

स्नायु ऊतक एक स्पष्ट विशेषता के कारण अन्य ऊतकों (तंत्रिका, हड्डी, संयोजी) से भिन्न होता है: सिकुड़न, यानी मांसपेशी ऊतक इसकी लंबाई को कम करने या छोटा करने में सक्षम है। यह देखने से पहले कि यह कैसे छोटा होता है और किस तंत्र के लिए, आइए इसकी संरचना के बारे में बात करते हैं। हमारे पास तीन प्रकार के मांसपेशी ऊतक होते हैं, दोनों हिस्टोलॉजिकल और कार्यात्मक रूप से भिन्न होते हैं: कंकाल धारीदार मांसपेशी ऊतक, चिकनी मांसपेशी ऊतक और हृदय की मांसपेशी ऊतक। पहले और दूसरे दो के बीच मुख्य कार्यात्मक अंतर यह है कि जबकि पहला वसीयत द्वारा शासित होता है, अन्य दो वसीयत से स्वतंत्र होते हैं। पहली मांसपेशियां हैं जो हड्डियों को हिलाती हैं, 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 मांसपेशियां, जिन्हें हम हर दिन देखते हैं, इच्छाशक्ति द्वारा नियंत्रित नहीं होती हैं। तीसरा प्रकार हृदय है: हृदय है मांसपेशियों से भी बना है, वास्तव में, यह अनुबंध करने में सक्षम है; विशेष रूप से, हृदय की मांसपेशी भी धारीदार होती है, इसलिए कंकाल के समान, हालांकि, एक महत्वपूर्ण अंतर, इसका लयबद्ध संकुचन इच्छा से स्वतंत्र होता है।
कंकाल धारीदार मांसपेशी स्वैच्छिक मोटर गतिविधियों के लिए जिम्मेदार है, इसलिए खेल गतिविधियों के लिए। धारीदार मांसपेशी कोशिकाओं से बनी होती है, जीव की अन्य सभी संरचनाओं और प्रणालियों की तरह, कोशिका स्वायत्त जीवन के लिए सक्षम सबसे छोटी इकाई है। मानव जीव में अरबों कोशिकाएँ होती हैं और लगभग सभी में एक केंद्रीय भाग होता है जिसे नाभिक कहा जाता है, साइटोप्लाज्म नामक जिलेटिनस पदार्थ से घिरा होता है। पेशी बनाने वाली कोशिकाओं को पेशी तंतु कहा जाता है: वे लम्बी तत्व होते हैं, जो पेशी की धुरी पर अनुदैर्ध्य रूप से व्यवस्थित होते हैं और बैंड में एकत्रित 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।) है। जीव की अन्य कोशिकाएं, कुछ अपवादों के साथ, सूक्ष्म आयामों की हैं।
2. इसमें कई नाभिक होते हैं (लगभग सभी कोशिकाओं में केवल एक ही होता है) और इसलिए इसे "पॉलीन्यूक्लियर सिंकाइटियम" कहा जाता है।
3. यह ट्रांसवर्सली स्ट्राइप्ड है, यानी यह डार्क और लाइट बैंड का एक विकल्प प्रस्तुत करता है। पेशीय तंतु के कोशिका द्रव्य में लम्बी संरचनाएँ होती हैं, जो तंतु की धुरी पर अनुदैर्ध्य रूप से व्यवस्थित होती हैं और इसलिए पेशी के लिए भी, जिसे मायोफिब्रिल कहा जाता है, हम उन्हें कोशिका के अंदर रखे गए लम्बी डोरियों के रूप में मान सकते हैं। पूरे तंतु की धारियाँ।
   आइए एक मायोफिब्रिल लें और उसका अध्ययन करें: इसमें डार्क बैंड होते हैं, जिन्हें ए बैंड कहा जाता है, और लाइट बैंड जिन्हें I कहा जाता है, बैंड I c के बीच में एक डार्क लाइन है जिसे Z लाइन कहा जाता है। एक Z लाइन और दूसरी के बीच के स्थान को कहा जाता है। सरकोमेरे, जो सिकुड़ा हुआ तत्व और पेशी की सबसे छोटी कार्यात्मक इकाई का प्रतिनिधित्व करता है; व्यवहार में, फाइबर छोटा हो जाता है क्योंकि इसके सरकोमेरेस छोटे होते हैं।

अब देखते हैं कि मायोफिब्रिल कैसे बनता है, जिसे पेशी का अल्ट्रास्ट्रक्चर कहा जाता है। यह फिलामेंट्स से बना है, कुछ बड़े मायोसिन फिलामेंट कहलाते हैं, अन्य पतले एक्टिन फिलामेंट कहलाते हैं। बड़े लोग पतले लोगों के साथ इस तरह फिट होते हैं कि बैंड ए बड़े फिलामेंट द्वारा बनता है (इसीलिए यह गहरा होता है), बैंड I इसके बजाय पतले फिलामेंट के उस हिस्से से बनता है जो भारी फिलामेंट से नहीं चिपकता है (पतले फिलामेंट द्वारा बनने से यह हल्का होता है)।

संकुचन का तंत्र

अब जब हम हिस्टोलॉजिकल संरचना और अल्ट्रास्ट्रक्चर को जानते हैं, तो हम संकुचन के तंत्र पर संकेत कर सकते हैं। संकुचन में प्रकाश के तंतु भारी फिलामेंट्स के बीच प्रवाहित होते हैं, जिससे बैंड I की लंबाई कम हो जाती है; इस प्रकार सरकोमेरे की लंबाई भी कम हो जाती है, जो कि एक Z बैंड और दूसरे के बीच की दूरी है: इसलिए संकुचन इसलिए नहीं होता है क्योंकि फिलामेंट्स छोटे हो गए हैं, बल्कि इसलिए कि उन्होंने सरकोमेरे की लंबाई को सरकने से कम कर दिया है। मायोफिब्रिल्स की लंबाई, इसलिए चूंकि मायोफिब्रिल्स फाइबर का निर्माण करते हैं, फाइबर की लंबाई कम हो जाती है, फलस्वरूप मांसपेशी, जो फाइबर से बनी होती है, छोटा हो जाता है। जाहिर है, इन फिलामेंट्स के प्रवाह के लिए, ऊर्जा की आवश्यकता होती है और यह एक पदार्थ द्वारा दिया जाता है: l " ATP ( एडेनोसाइन ट्राइफॉस्फेट), जो जीव की ऊर्जा मुद्रा का गठन करता है। एटीपी भोजन के ऑक्सीकरण से बनता है: भोजन की ऊर्जा एटीपी को पारित की जाती है जो फिर इसे प्रवाह करने के लिए फिलामेंट्स में स्थानांतरित करती है। संकुचन भी होता है एक अन्य तत्व की आवश्यकता होती है , Ca++ आयन (कैल्शियम)। पेशी कोशिका अपने अंदर का बड़ा भंडार रखती है और इसे सरकोमेरे को उपलब्ध कराती है जब संकुचन होना चाहिए।

स्थूल दृष्टिकोण से पेशीय संकुचन

हमने देखा है कि सिकुड़ा हुआ तत्व सरकोमेरे है, आइए अब पूरी पेशी की जांच करें और शारीरिक दृष्टिकोण से इसका अध्ययन करें, लेकिन मैक्रोस्कोपिक रूप से। एक मांसपेशी को अनुबंधित करने के लिए, एक विद्युत उत्तेजना आनी चाहिए: यह उत्तेजना मोटर से आती है तंत्रिका, रीढ़ की हड्डी से शुरू होती है (जैसा कि यह स्वाभाविक रूप से होता है); या यह एक शोधित और विद्युत रूप से उत्तेजित मोटर तंत्रिका से आ सकती है, या सीधे पेशी को विद्युत रूप से उत्तेजित कर सकती है। इस बिंदु पर हम इसे विद्युत रूप से उत्तेजित करते हैं; मांसपेशी सिकुड़ जाएगी, यानी वजन उठाने से वह छोटी हो जाएगी; इस संकुचन को आइसोटोनिक संकुचन कहा जाता है। यदि, दूसरी ओर, हम मांसपेशियों को दोनों सिरों से दो कठोर समर्थनों से बाँधते हैं, जब हम इसे उत्तेजित करते हैं तो पेशी बिना छोटा किए तनाव में वृद्धि होगी: इसे आइसोमेट्रिक संकुचन कहा जाता है। व्यवहार में, यदि हम बारबेल को जमीन से उठाकर उठाते हैं, तो यह एक आइसोटोनिक संकुचन होगा; यदि हम इसे बहुत भारी भार से लोड करते हैं और इसे उठाने की कोशिश करते समय, इसलिए मांसपेशियों को अधिकतम तक सिकोड़ते हुए, हम इसे स्थानांतरित नहीं करते हैं, इसे आइसोमेट्रिक संकुचन कहा जाएगा। आइसोटोनिक संकुचन में, हमने यांत्रिक कार्य (कार्य = बल x विस्थापन) किया है; सममितीय संकुचन में यांत्रिक कार्य शून्य होता है, क्योंकि: कार्य = बल x विस्थापन = 0, विस्थापन = 0, कार्य = बल x 0 = 0
यदि हम मांसपेशियों को बहुत अधिक आवृत्ति (यानी प्रति सेकंड कई आवेग) के साथ उत्तेजित करते हैं, तो यह एक बहुत ही उच्च बल विकसित करेगा और अधिकतम तक सिकुड़ा रहेगा: इस स्थिति में मांसपेशियों को टेटनस में कहा जाता है, इसलिए टेटनिक संकुचन का अर्थ है अधिकतम और निरंतर संकुचन। एक मांसपेशी को अपनी इच्छा से बहुत कम या बहुत अधिक अनुबंधित किया जा सकता है; यह दो तंत्रों के माध्यम से संभव है: 1) जब एक पेशी थोड़ा संकुचित नहीं होती है, तो केवल कुछ तंतु सिकुड़ते हैं; संकुचन की तीव्रता में वृद्धि, अन्य तंतुओं को जोड़ा जाता है। 2) एक फाइबर निर्वहन की आवृत्ति के आधार पर कम या अधिक बल के साथ अनुबंध कर सकता है, अर्थात विद्युत आवेगों की संख्या जो समय की इकाई में मांसपेशियों तक पहुंचती है। इन दो चरों को संशोधित करके, केंद्रीय तंत्रिका तंत्र नियंत्रित करता है कि मांसपेशियों को कितनी मजबूती से अनुबंध करना चाहिए। जब यह एक मजबूत संकुचन का आदेश देता है, तो मांसपेशियों के लगभग सभी तंतु न केवल छोटे हो जाते हैं, बल्कि सभी बहुत बल के साथ छोटे हो जाते हैं: जब यह कमजोर संकुचन का आदेश देता है तो केवल कुछ तंतु छोटे और कम बल के साथ होते हैं।

आइए अब पेशी शरीर क्रिया विज्ञान के एक अन्य महत्वपूर्ण पहलू को संबोधित करें: पेशीय स्वर। मांसपेशियों की टोन को मामूली मांसपेशी संकुचन की निरंतर स्थिति के रूप में परिभाषित किया जा सकता है, जो स्वतंत्र रूप से इच्छा से होता है।इस संकुचन की स्थिति का कारण कौन सा कारक है? जन्म से पहले मांसपेशियां हड्डियों के समान लंबाई की होती हैं, फिर जैसे-जैसे वे विकसित होती हैं, हड्डियां मांसपेशियों की तुलना में अधिक खिंचती हैं, जिससे बाद वाली खिंच जाती हैं। जब एक मांसपेशी में खिंचाव होता है, तो एक स्पाइनल रिफ्लेक्स (मायोटैटिक रिफ्लेक्स) के कारण यह सिकुड़ जाता है, इसलिए जिस निरंतर स्ट्रेचिंग के लिए मांसपेशियों को लगाया जाता है, वह प्रकाश की निरंतर स्थिति लेकिन लगातार संकुचन को निर्धारित करता है। कारण एक प्रतिवर्त है और चूंकि सजगता की मुख्य विशेषता गैर-स्वैच्छिकता है, स्वर इच्छा से नियंत्रित नहीं होता है। स्वर एक नर्वस रिफ्लेक्स के आधार पर एक घटना है, इसलिए यदि मैं केंद्रीय तंत्रिका तंत्र से पेशी तक जाने वाली तंत्रिका को काटता हूं, तो यह पूरी तरह से अपना स्वर खो देते हुए ढीली हो जाती है।

एक पेशी का संकुचन बल उसके अनुप्रस्थ काट पर निर्भर करता है और 4-6 kg.cm2 के बराबर होता है। लेकिन सिद्धांत सिद्धांत रूप में मान्य है, कोई सटीक प्रत्यक्ष आनुपातिकता अनुपात नहीं है: एक एथलीट में, एक मांसपेशी जो दूसरे एथलीट की तुलना में थोड़ी छोटी होती है, वह मजबूत हो सकती है। एक मांसपेशी अपनी मात्रा को बढ़ा देती है यदि इसे प्रशिक्षित किया जाता है। बढ़ते प्रतिरोध के साथ (यह वह सिद्धांत है जिस पर भार जिम्नास्टिक आधारित है); इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि प्रत्येक मांसपेशी फाइबर की मात्रा बढ़ जाती है, जबकि मांसपेशी फाइबर की संख्या स्थिर रहती है। इस घटना को मांसपेशी अतिवृद्धि कहा जाता है।

पेशी की जैव रसायन

आइए अब मांसपेशियों में होने वाली प्रतिक्रियाओं की समस्या का समाधान करें। हम पहले ही कह चुके हैं कि संकुचन होने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है; कोशिका इस ऊर्जा को तथाकथित एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) में संरक्षित करती है, जो जब मांसपेशियों को ऊर्जा देती है, तो एडीपी (एडेनोसिन डिपोस्फेट) + पाई (अकार्बनिक फॉस्फेट) में बदल जाती है: प्रतिक्रिया में फॉस्फेट को हटाने में होता है। तो पेशी में होने वाली प्रतिक्रिया एटीपी → एडीपी + पाई + ऊर्जा है। हालांकि, एटीपी स्टॉक कम हैं और इस तत्व को फिर से संश्लेषित करना आवश्यक है। इसलिए, मांसपेशियों को अनुबंधित करने के लिए, रिवर्स रिएक्शन भी होना चाहिए (एडीपी + पीआई + ऊर्जा> एटीपी), ताकि मांसपेशियों में हमेशा एटीपी उपलब्ध हो। एटीपी पुनर्संश्लेषण करने के लिए ऊर्जा हमें भोजन द्वारा दी जाती है: ये, पचने और अवशोषित होने के बाद, रक्त के माध्यम से मांसपेशियों तक पहुँचते हैं, जहाँ वे अपनी ऊर्जा छोड़ते हैं, ठीक एटीपी रूप बनाने के लिए।

ऊर्जा पदार्थ उत्कृष्टता शर्करा, विशेष रूप से ग्लूकोज द्वारा दिया जाता है। ग्लूकोज को ऑक्सीजन (एरोबायोसिस में) की उपस्थिति में तोड़ा जा सकता है और, जैसा कि वे अनुचित रूप से कहते हैं, "जला"; जो ऊर्जा निकलती है वह एटीपी द्वारा ली जाती है, जबकि ग्लूकोज का जो कुछ बचा है वह पानी और कार्बन डाइऑक्साइड है। एक ग्लूकोज अणु से एटीपी के 36 अणु प्राप्त होते हैं। लेकिन ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में भी ग्लूकोज पर हमला किया जा सकता है, ऐसे में यह लैक्टिक एसिड में बदल जाता है और एटीपी के केवल दो अणु बनते हैं; लैक्टिक एसिड तब रक्त में जाता है, यकृत में जाता है जहां यह फिर से ग्लूकोज में बदल जाता है।लैक्टिक एसिड के इस चक्र को कोरी चक्र कहा जाता है। जब पेशी सिकुड़ती है तो व्यावहारिक रूप से क्या होता है? शुरुआत में, जब पेशी सिकुड़ने लगती है, तो एटीपी तुरंत समाप्त हो जाता है और चूंकि कार्डियोकिरक्यूलेटरी और श्वसन अनुकूलन नहीं हुए हैं जो बाद में होंगे, मांसपेशियों तक पहुंचने वाली ऑक्सीजन अपर्याप्त है, इसलिए ग्लूकोज की अनुपस्थिति में टूट जाता है ऑक्सीजन बनाने वाला लैक्टिक एसिड। दूसरी बार में हमारे पास दो स्थितियाँ हो सकती हैं: 1) यदि प्रयास हल्के ढंग से जारी रहता है, तो ऑक्सीजन पर्याप्त है, तो ग्लूकोज पानी और कार्बन डाइऑक्साइड में ऑक्सीकृत हो जाएगा: लैक्टिक एसिड जमा नहीं होगा और व्यायाम घंटों तक चल सकता है (इस प्रकार के प्रयास को एरोबिक कहा जाता है, उदाहरण के लिए क्रॉस-कंट्री रनिंग)। 2) यदि प्रयास तीव्र होता है, तो मांसपेशियों में बहुत अधिक ऑक्सीजन पहुंचने के बावजूद, ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में बहुत सारा ग्लूकोज विभाजित हो जाएगा; इसलिए बहुत सारा लैक्टिक एसिड जो थकान का कारण बनेगा (हम एनारोबिक प्रयास के बारे में बात करते हैं; उदाहरण के लिए तेज दौड़, जैसे कि 100 मीटर)। आराम के दौरान, लैक्टिक एसिड, ऑक्सीजन की उपस्थिति में, वापस ग्लूकोज में बदल जाएगा। शुरुआत में, एरोबिक प्रयास में भी, हमारे पास ऑक्सीजन की कमी होती है: हम ऑक्सीजन ऋण की बात करते हैं, जो हमारे आराम करने पर चुकाया जाएगा; इस ऑक्सीजन का उपयोग लैक्टिक एसिड से ग्लूकोज को फिर से संश्लेषित करने के लिए किया जाएगा; वास्तव में, परिश्रम के तुरंत बाद हम सामान्य से अधिक ऑक्सीजन का उपभोग करते हैं: हम कर्ज चुका रहे हैं। जैसा कि आप देख सकते हैं, हमने ग्लूकोज को ईंधन के उदाहरण के रूप में उद्धृत किया है, क्योंकि यह सबसे महत्वपूर्ण मांसपेशी का प्रतिनिधित्व करता है; वास्तव में, भले ही वसा में अधिक मात्रा में ऊर्जा हो, उन्हें ऑक्सीकरण करने के लिए एक निश्चित मात्रा में ग्लाइसाइड्स और बहुत अधिक ऑक्सीजन की हमेशा आवश्यकता होती है। इनकी अनुपस्थिति में काफी गड़बड़ी (केटोसिस और एसिडोसिस) होती है। प्रोटीन को ईंधन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, हालांकि, चूंकि वे केवल मांसपेशियों को प्रशिक्षित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, उनमें प्लास्टिक का कार्य प्रबल होता है। लिपिड की विशेषता है कि, समान वजन के लिए, उनके पास शर्करा और प्रोटीन की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है: वे हैं आदर्श रूप से उपयोग किया जाता है तो ग्लाइसाइड्स ईंधन हैं, प्रोटीन कच्चे माल हैं, लिपिड भंडार हैं।

मैंने मांसपेशियों के शरीर विज्ञान पर इस लेख में वैज्ञानिक कठोरता की कम से कम उपेक्षा किए बिना यथासंभव स्पष्ट होने की कोशिश की है: मेरा मानना ​​​​है कि अगर मैंने फिटनेस पेशेवरों को शरीर विज्ञान में अधिक गंभीर रुचि लेने के लिए प्रेरित किया है, तो मुझे एक उत्कृष्ट परिणाम प्राप्त होगा, क्योंकि मेरा मानना ​​​​है कि इस अद्भुत मानव शरीर को किसी तरह से समझने की कोशिश करने के लिए शरीर विज्ञान और शरीर रचना विज्ञान की मौलिक धारणा एक अनिवार्य सांस्कृतिक विरासत होनी चाहिए।