<< Современные проблемы нелинейной акустики

Динамика мышечного сокращения

О.В.Руденко

Наряду с использованием нелинейных волн в медицине, большой интерес представляет изучение нелинейного поведения самих внутренних органов и биологических тканей. Недавно были проведены простые эксперименты. Внутрь нагруженной мышцы человека (бицепса) излучалась сдвиговая волна. С ростом напряжения увеличивалась упругость мышцы (скорость волны возрастала с 2-3 м/с до десятков м/с). Кроме того, многократно усиливалась вязкость. Таким образом, напряженная мышца проявляет сильные демпфирующие свойства. При нагрузке на бицепс статической силой в несколько кГ вязкость увеличивается в десятки раз. Интересно, что динамическая нагрузка (удар) демпфируется за счет двух эффектов: во-первых, длительность удара увеличивается, следовательно, пиковая нагрузка падает; во-вторых, волна сильно поглощается мышцей. Таким образом, предварительное напряжение мышц спортсменами защищает их от травм.

Способность сопротивляться интенсивным динамическим нагрузкам сформировалась в результате эволюции, когда часть океанских животных вышла на сушу. Возникла необходимость защищать скелет от травм при беге, прыжках, иных действий, связанных с межвидовой и внутривидовой конкуренцией. Ярким примером в пользу этой гипотезы может служить много раз показанная в фильмах атака дельфина на акулу, в результате которой рыба оказывается оглушенной, а млекопитающее - непострадавшим. По-видимому, демпфирующие свойства мышц дельфинов сформировались в ту эпоху, когда они были сухопутными обитателями. Другой пример: каратист действительно может выдержать сильнейший удар, напрягая группу мышц в районе контакта. Детали описаны в лекции "Нелинейные свойства мышц".