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骨骼肌的相互作用、肌束排列及槓桿系統|第11章 肌肉系統 11.1《解剖學與生理學 2e》

夜黎

本文章內容基於萊斯大學 OpenStax 的 Anatomy and Physiology 2e,由夜黎重新編輯。(根據本書前言中的創用 CC BY 4.0 聲明

原文傳送門:<11> The Muscular System  — 11.1 Interactions of Skeletal Muscles, Their Fascicle Arrangement, and Their Lever Systems
索引傳送門:《解剖學和生理學2e》索引頁面

章節目標

學習本節後,你將能夠:

  • 比較主動肌〔agonist〕和拮抗肌〔antagonist〕
  • 描述骨骼肌內肌束的排列方式
  • 解釋肌肉內〝骨骼肌收縮產生力〞的主要事件
目錄

前言

為了移動骨骼,大多數骨骼肌中〝纖維收縮產生的張力〞被轉移到肌腱。 肌腱是由緻密、規則的結締組織組成的堅固帶,將肌肉與骨頭連接起來。 骨性連結就是這種肌肉組織被稱為骨骼肌的原因。

體內骨骼肌的相互作用

為了拉動骨頭(也就是改變滑膜關節的角度),這本質上是移動骨骼,骨骼肌也必須附著在骨骼的固定部分。 附著在被拉動的骨頭上的〝肌肉可移動端〞稱為肌肉的止點〔insertion〕,附著在固定(穩定)骨頭上的〝肌肉端〞稱為起點〔origin〕 在前臂屈曲〔flexion〕(彎曲肘部)期間,肱橈肌〔brachioradialis〕協助肱肌〔brachialis〕

雖然一個動作可能涉及許多肌肉,但所涉及的主要肌肉稱為原動肌〔prime mover〕主動肌〔agonist〕。 為了舉起杯子,肱二頭肌其實是原動肌。 然而,由於它可以得到肱肌的協助,因此肱肌在這個動作中被稱為協同肌〔synergist〕(圖11.2)。 協同肌也可以是固定肌〔fixator〕,用於穩定骨頭,作為原動肌起點的附件。

圖 11.2 原動肌與協同肌
肱二頭肌彎曲下臂。 〝前臂的肱橈肌〞和〝上臂二頭肌深處的肱肌〞都是有助於這種運動的協同肌。

與原動肌具有相反作用的肌肉稱​​為拮抗肌〔antagonist〕。 拮抗肌在肌肉功能中扮演兩個重要角色:(1)它們保持身體或肢體的位置,例如伸出手臂或站直; (2)它們控制快速運動,就像在空拳練習〔shadow boxing〕中一樣無需落實的拳擊,或檢查肢體運動的能力。

例如,為了伸展膝蓋,大腿前室中稱為股四頭肌〔quadriceps femoris〕的四塊肌肉被激活(並且被稱為膝蓋伸展的主動肌)。 然而,為了彎曲膝關節,需要激活一組相反或拮抗的肌肉,稱為膕繩肌〔hamstrings〕

正如你所看到的,對於相反的行動,這些術語也會被顛倒。 如果你將第一個動作視為膝蓋彎曲,則膕繩肌將被稱為主動肌,股四頭肌將被稱為拮抗肌。 一些主動肌和拮抗肌的列表見表11.1

主動肌拮抗肌動作
肱二頭肌:位於手臂的前室肱三頭肌:位於手臂後室肱二頭肌彎曲前臂,而肱三頭肌則伸展前臂。
膕繩肌:大腿後室的三塊肌肉股四頭肌:大腿前室的四塊肌肉膕繩肌彎曲腿部,而股四頭肌則伸展腿部。
屈指淺肌和屈指深肌:位於前臂的前室伸指肌:位於前臂後室屈指淺肌和屈指深肌彎曲手腕處的手指和手,而指伸肌則伸展手腕處的手指和手。
表 11.1 主動肌與拮抗肌的骨骼肌對

還有一些骨骼肌不會拉動骨骼進行運動。 例如,產生臉部表情的肌肉。 臉部肌肉的止點和起點都在皮膚中,因此某些個體肌肉收縮以形成微笑或皺眉、形成聲音或單詞,以及揚起眉毛。 舌頭上還有骨骼肌,以及尿道外括約肌〔external urinary sphincters〕和肛門括約肌〔anal sphincters〕分別可以自主調節排尿和排便。 此外,橫膈膜收縮和放鬆以改變胸膜腔的體積,但它不會移動骨骼來實現這一點。

日常連接

運動和伸展

運動時,先讓肌肉熱身很重要。 伸展會拉動肌肉纖維,也會導致流向〝正在工作的肌肉〞的血流量增加。 如果沒有適當的熱身,你可能會損傷一些肌肉纖維或拉傷肌腱。 肌腱拉傷(無論位置如何)都會導致疼痛、腫脹和功能減弱; 如果是中度到重度,受傷可能會使你長時間無法活動。

回想一下關於〝肌肉穿過關節以產生動作〞的討論。 運動過程中使用的關節大多是滑液關節,滑液關節在兩塊骨頭之間的關節間隙中有滑液。 運動和伸展也可能對滑膜關節產生有益的影響。 滑液是一種薄而黏的薄膜,具有蛋白的稠度。 當你首先站起來並開始活動時,由於多種原因,你的關節會感到僵硬。 經過適當的伸展和熱身後,滑液的黏稠度可能會降低,從而實現更好的關節功能。

肌束組織的模式

骨骼肌被三個層次的結締組織支架包圍。 每根肌纖維(細胞)都被肌內膜〔endomysium〕覆蓋,整個肌肉被肌外膜〔epimysium〕覆蓋。 當一組肌纖維被稱為肌束膜〔perimysium〕的結締組織的附加覆蓋物 “捆綁〔bundled〕” 為整個肌肉內的一個單元時,該捆綁的肌纖維組稱為肌束〔fascicle〕 肌束排列與肌肉產生的力量有關; 它也會影響肌肉的運動範圍。 根據肌束排列的模式,骨骼肌可以用多種方式分類。 以下是最常見的肌束排列。

平行肌〔parallel muscles〕的肌束與肌肉的長軸方向相同(圖 11.3)。 體內的大多數骨骼肌都具有這種類型的組織。 一些平行肌是扁平片狀的,在其末端擴張以形成廣泛的附著物。 其他平行肌呈圓形,一端或兩端有肌腱。 看似豐滿的肌肉,在肌肉的中部、止點和起點之間有組織的大塊,被稱為中央體〔central body〕。 這種肌肉較常見的名稱是肌腹〔belly〕。 當肌肉收縮時,收縮纖維會將其縮短為更大的凸起。 例如,伸展然後彎曲肱二頭肌; 中間大的部分是肌腹(圖 11.4)。 當平行肌有一個紡錘形的中央大肌腹時,這意味著它隨著延伸到其起點和止點而逐漸變細,有時被稱為梭狀〔fusiform〕

圖 11.3 肌肉形狀和纖維排列
身體的骨骼肌通常有七種不同的形狀。
圖 11.4 肱二頭肌肌肉收縮
肌肉中心的大塊稱為肌腹〔belly〕。 肌腱從肌腹兩端出現,將肌肉與骨頭連接起來,使骨骼能夠移動。 二頭肌的肌腱連接到上臂和前臂。 (credit: Victoria Garcia)

環狀肌〔circular muscles〕也稱為括約肌〔sphincters〕(見圖 11.3)。 當它們放鬆時,括約肌同心排列的肌纖維束會增加開口的大小,而當它們收縮時,開口的大小會縮小到閉合點。 口輪匝肌〔orbicularis oris muscle〕是圍繞口腔的圓形肌肉。 當它收縮時,口腔開口會變小,就像撅起嘴唇吹口哨一樣。 另一個例子是眼輪匝肌〔orbicularis oculi〕,其中一個圍繞著每隻眼睛。 例如,考慮兩個輪匝肌〔orbicularis muscles〕的名稱(口輪匝肌和眼輪匝肌),其中兩個肌肉的名字的一部分是相同的。 輪匝肌的第一部分,orb(orb = “圓形” ),是指圓形或環形結構; 它也可能讓人想到軌道,例如月球繞地球運行的路徑。 oris(oris = “口腔” )一詞指的是口腔或嘴巴。 oculi(ocular = “眼睛” )一詞指的是眼睛。

全身還有其他肌肉以其形狀或位置命名。 三角肌〔deltoid〕是一塊大的三角形肌肉,其覆蓋了肩膀。 因希臘字母 delta 看起來像三角形而得名。 腹直肌〔rectus abdominis〕( rector = “直〔straight〕” )是腹部前壁的直肌,而股直肌〔rectus femoris〕是大腿前室的直肌。

當一塊肌肉在相當大的區域內廣泛擴張,但隨後肌束到達一個單一的、共同的附著點時,肌肉就被稱為匯聚肌〔convergent〕。 匯聚肌的附著點可以是肌腱、腱膜〔aponeurosis〕(平坦、寬闊的肌腱)或縫〔raphe〕(非常細長的肌腱)。 胸部的大肌肉——胸大肌〔pectoralis major〕——是匯聚肌的一個例子,因為它透過肌腱聚集在肱骨大結節上。 顱骨的顳肌〔temporalis muscle〕是另一個例子。

羽狀肌〔pennate muscles〕(penna =“羽毛〔feathers〕”)融入肌腱,其貫穿肌肉整個長度的中心區域,有點像羽毛的羽莖,肌肉的排列與羽毛相似。 由於這種設計,羽狀肌中的肌纖維只能以一定角度拉動,因此,收縮羽狀肌不會將肌腱移動很遠。 然而,由於羽狀肌通常可以容納更多的肌肉纖維,因此它可以產生相對較大的張力。 羽狀肌有三種亞型。

單羽狀肌〔unipennate muscle〕中,肌束位於肌腱的一側。 前臂的伸指肌〔extensor digitorum〕是單羽狀肌的例子。 雙羽狀肌〔bipennate muscle〕的肌腱兩側都有肌束。 在一些羽狀肌中,肌纖維纏繞肌腱,有時會在過程中形成單獨的肌束。 這種排列方式被稱為多羽狀〔multipennate〕。 一個常見的例子是肩部的三角肌〔deltoid muscle〕,它覆蓋肩部,但有一條肌腱插入肱骨三角肌結節上。

由於肌束,多羽狀肌的一部分(如三角肌)可以受到神經系統的刺激來改變拉力的方向。 例如,當三角肌收縮時,手臂會外展(遠離矢狀面中線),但當僅刺激前束時,手臂會外展並彎曲(在肩關節處向前移動)。

肌肉和骨頭相互作用的槓桿系統

骨骼肌不能通過它們本身運作。 肌肉根據其功能成對排列。 對於附著在骨骼骨頭上的肌肉來說,連結決定了動作的力量、速度和範圍。 這些特徵相互依賴,可以解釋肌肉和骨骼系統的一般組織〔general organization〕

骨骼和肌肉共同作用來移動身體。 你是否曾經使用錘子背面從木頭上取下釘子? 手柄可作為槓桿,鎚頭充當支點,即向後拉或向下推手柄時施加力的固定點。 施加到該系統的作用力是拉動或推動手柄以移除釘子,這是系統中手柄動作的負載或 “阻力〔resistance〕” 。 我們的肌肉骨骼系統以類似的方式運作,骨頭是堅硬的槓桿,骨頭的關節末端——包裹在滑膜關節中——充當支點。 負荷可以是被舉起的物體或對動作的任何阻力(當你抬起頭時,你的頭部是一個負荷),而努力或施加的力來自收縮的骨骼肌。


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2024/04/15 發佈本文

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本文作者

腰痛十餘年的普通人。
20歲走上自我療癒的道路。
分享自己的想法與收集的訊息。

致力於將潛意識行為(心理)、認知行為(社會)、人體力學(生理)等等關聯起來,找出導致疼痛的根本原因,並通過自我覺察進行身心療癒。

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