Bài 53. Hoạt động thần kinh cấp cao ở người

BỘ VĂN HÓA THỂ THAO VÀ DU LỊCH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TDTT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA: Y SINH HỌC THỂ THAO
Giảng Viên: Đàm Tuấn Khôi
Lớp: Điền Kinh 1 – 30 HLV
SINH LÝ
HỆ THẦN KINH - CƠ
Danh sách điền kinh nhóm 1
30 - HLV
KIM NGỌC BÌNH
BÙI THỊ THÁI CHÂN
NGUYỄN THỊ THUỲ GIANG
ĐỒNG THỊ LAN HƯƠNG
TRẦN THỊ HỒNG
VÕ VĂN HẢO
HOÀNG VŨ QUỐC HƯNG

ĐẶNG QUỐC HOÀNG
LÊ VĂN HOÀNG
TRỊNH ANH KHOA
LIÊNG TRANG HA KHIÊM
K’KLIN
LÊ QUANG CHÍ LINH
NGUYỄN THI MAY

Một trong những biểu hiện quan trọng nhất của hoạt động sống là vận động. Có một hệ thống các cơ quan khác nhau tham gia vào sự vận động của cơ thể. Bộ phận cuối cùng của hệ thống này là xương, khớp, dây chằng, thần kinh vận động của cơ vân do nó điều khiển. Các noron vận động và cơ vân là bộ phận tích cực nhất tạo nên sự chuyển động của cơ thể và hoạt động thống nhất với nhau, tạo nên bộ máy thần kinh – cơ.
I. Cấu tạo của bộ máy thần kinh – cơ.
- Khi có những xung động thần kinh từ noron vận động đi đến cơ thì cơ sẽ co lại. Noron thần kinh nối với các cơ bằng các sợi trục (acxon) dài đi từ thân noron và là thành phần của dây thần kinh ngoại biên.
- Khi đến cơ, các sợi trục đó phân nhánh nhiều lần tạo thành nhánh tận cùng. Mỗi nhánh tận cùng kết hợp với một sợi cơ qua xinap thần kinh – cơ. Như vậy, mỗi noron vận động sẽ điều khiển một số sợi cơ bằng số nhánh tận cùng mà sợi trục của nó đã chia ra. Các sợi cơ chịu sự điều khiển của cùng một noron vận động sẽ hoạt động thống nhất với nhau.
- Đơn vị vận động là thành phần chức năng cơ bản của bộ máy thần kinh – cơ, được noron vận động cùng với sợi trục và các sợi cơ mà nó điều khiển tạo thành. Nói một cách khác, bộ máy thần kinh - cơ chính là tổ hợp của các đơn vị vận động.
- Mỗi đơn vị vận động gồm có 3 phần chính:
 Noron vận động và sợi trục của nó.
 Sợi cơ.
 Xinap thần kinh – cơ.
1. Cấu tạo của sợi cơ.
- Cơ vân được cấu tạo từ các tế bào cơ còn gọi là sợi cơ. Sợi cơ là một tế bào mảnh và dài (có sợi dài tới 10 – 12cm), có nhiều nhân.
- Sợi cơ có màng bao bọc, có cấu tạo như các màng tế bào khác.
- Chất chứa trong sợi cơ gọi là cơ tương, là một chất dịch có chất đạm, các ion và các chất hòa tan khác.
- Nằm trong cơ tương có lưới tương cơ, là một hệ thống các ống ngang và dọc cùng các bể chứa. Lưới cơ tương cũng có màng giống như sợi cơ.
- Hệ thống ống của lưới cơ tương nối bề mặt của màng sợi cơ với các bộ phận sâu trong cơ tương và có vai trò quan trọng trong việc dẫn truyền hưng phấn từ bề mặt sợi cơ vào sâu trong cơ và bài tiết các sản phẩm trao đổi chất ra ngoài khoảng gian bào.
- Trong sợi cơ, xen lẫn vào lưới cơ tương là các sợi nhỏ hơn nữa, nằm xếp dọc theo sợi cơ gọi là tơ cơ. Tơ cơ là một bó các sợi rất nhỏ nằm song song với nhau theo một trật tự nhất định. Có 2 loại tơ cơ là sợi dày và sợi mỏng.
 Sợi tơ cơ dày được cấu tạo chủ yếu bằng phân tử miozin ở 2 đầu của nó, các đầu của các phân tử miozin quay về phía sợi actin mỏng và được gọi là các cầu nối ngang. Các cầu nối ngang ở hai đầu quay về hai phía ngược chiều nhau và gắn với thân của nó dưới một góc nhọn. Ở phần giữa sợi miozin dày không có các cầu nối ngang.
 Sợi tơ cơ mỏng do 2 sợi actin xoắn vào nhau tạo nên. Ở các điểm uốn của vòng xoắn này có các chất đặc biệt để ngăn cản sự kết hợp với các cầu nối ngang của sợi miozin.
- Trên toàn bộ tơ cơ, các sợi tơ cơ dày và mỏngđược sắp xếp theo một trật tự chặt chẽ, nối tiếp xen kẽ nhau. Các sợi tơ cơ dày (miozin) tạo thành một đĩa tối sẫm gọi là đĩa A, xen kẽ giữa đĩa I sáng hơn, do các sợi tơ cơ mỏng (actin) tạo nên. Đĩa sáng I bị các đường Z chia làm hai, các sợi actin mỏng bám vào đường Z từ hai phía. Khoảng tơ cơ giữa hai đường Z được gọi là một ô cơ. Nó là cấu trúc lặp đi lặp lại cơ bản của cơ.
 Như vậy, tơ cơ là một sợi gồm các ô cơ nối tiếp nhau, có những khoảng sáng tối xen kẽ, vì vậy cơ xương có tên là cơ vân. Vì vậy, nếu cắt ngang tơ cơ ở các vùng khác nhau, sẽ được các cấu trúc của sợi tơ cơ khác nhau.

2. Đặc điểm cấu tạo của noron vận động và xinap thần kinh - cơ
- Thân của noron vận động tương đối to (100-150 micron). Sợi trục của noron vận động rất dài và được bọc bằng bao mielin. Tốc độ dẫn truyền hưng phấn của dây thần kinh vận động của động vật có vú là 100-120m/gy.
- Xinap thần kinh – cơ cũng có cấu tạo như xinap.
- Phần trước của xinap thần kinh – cơ là phần thần kinh. Phần này được cấu tạo từ các nhánh tận cùng của sợi trục nằm trong một chỗ lõm trên bề mặt sợi cơ. Ở tận cùng thần kinh có rất nhiều túi nhỏ chứa chất trung gian hóa học là axetylcholin (AC).
- Màng bao phủ sợi cơ ở vùng khớp thần kinh – cơ là màng sau khớp hay còn gọi là tấm tận cùng. - Màng sau khớp của khớp thần kinh – cơ có rất nhiều rãnh ăn sâu vào trong sợi cơ để làm tăng bề mặt tiếp xúc của nó. Màng sau khớp có các thụ quan đặc biệt, cảm thụ với AC và chứa men phân hủy AC là men ACE (axetylcholin exterraza).
-Khi xung động thần kinh ở noron vận động lan truyền theo sợi trục đến xinap thần kinh – cơ sẽ gây nên những biến đổi hóa học và điện học như qua các xinap khác.
II. Cơ chế co cơ
- Khi không có xung động thần kinh, sợi cơ nằm ở trạng thái tĩnh hay còn gọi là thả lỏng. Trong trạng thái này các cầu nối ngang của sợi miozin không gắn được vào sợi actin mỏng, vì trên sợi actin có các phân tử tropomiozin và tropozin. Các phân tử này ngăn cản phản ứng gắn các cầu nối ngang và ức chế men miozin – ATP – aza, là men phân giải ATP để cung cấp năng lượng. Vì vậy không có năng lượng để gắn các cầu nối ngang
- Khi có một luồng xung động thần kinh đi đến từ noron vận động, sau khi qua xinap thần kinh – cơ, luồng xung động ấy sẽ gây nên điện thế động lan tỏa theo bề mặt và vào bên trong sợi cơ, gây ra những biến đổi hóa học:
Sự lan tỏa điện thế động vào trong sợi cơ làm thay đổi tính thấm của màng các bể chứa ở lưới cơ tương. Sự thay đổi tính thấm đó làm cho các ion canxi nằm rất nhiều trong bể chứa nhanh chóng đi ra ngoài vào giữa các tơ cơ.
Các ion canxi tự do được giải phóng sẽ kết hợp với tropomiozin ở sợi actin mỏng, giải phóng vị trí các cầu nối ngang của sợi miozin có thể gắn vào sợi actin.
Các cầu nối ngang của sợi miozin di chuyển về phía phân tử actin và gắn vào các điểm nối của chúng.
Khi gắn vào các sợi actin, các cầu nối ngang nằm ở vị trí chéo sẽ có thể thực hiện một lực kéo dọc làm cho các sợi actin mỏng trượt dọc theo các sợi miozin dày. Các sợi actin lúc đó sẽ chui vào khoảng giữa các sợi miozin dày, di chuyển về phía tâm của ô cơ.
Cùng lúc đó ion canxi tự do cũng kết hợp với phân tử tropozin và giải phóng hoạt tính của men miozin – ATP – aza. Nó sẽ phân hủy ATP ở đầu miozin để cung cấp năng lượng cho các cầu nối ngang kéo sợi miozin.
Sau khi kéo, cầu nối ngang ở điểm tiếp xúc với sợi actin sẽ lại đứt ra. Phân tử ATP mới sẽ được tái tổng hợp ở cầu nối ngang của miozin.
- Quá trình co cơ như vậy làm cho ô cơ có một số thay đổi.
Đĩa I sáng do các sợi actin tạo nên bị thu hẹp dần và có thể bị mất hẳn.
Khoảng H ít tối hơn ở tâm ô cơ chỉ do những sợi miozin dày tạo nên cũng bị mất dần.
Các sợi actin từ 2 phía của ô cơ tiến lại gần nhau về phía tâm ô cơ. Khi cơ co nhiều, các sợi actin này có thể lồng vào nhau.
- Trong thời gian co cơ, cả sợi actin lẫn sợi miozin đề không co ngắn lại, mà chúng chỉ trượt lên nhau trong khi chiều dài của mỗi sợi đều không đổi.
- Lực co của mỗi sợi cơ sẽ được truyền vào màng cơ và từ đó đến các gân của cơ.
- Thuyết giải thích cơ chế co của sợi cơ như trên được gọi là thuyết trượt hay cơ chế co cơ Huxley.
- Khi nào trong các tơ cơ còn có ion canxi thì chu kỳ trên còn tiếp tục lặp lại.
- Hàm lượng ion canxi cao trong khoang tơ cơ chỉ kéo dài vài miligiay. Sau đó chúng bị đẩy ngược vào các bể chứa của lưới cơ tương nhờ một cơ chế tích cực là bơm canxi. Sự bơm canxi xảy ra ngược với quy luật khuếch tán, vì vậy được gọi là cơ chế tích cực và cần phải tiêu hao một lượng năng lượng nhất định.
- Khi ion canxi mất đi, tropozin ở các sợi actin lại được giải phóng và tiếp tục ức chế men miozin – ATP – aza làm cho ATP không bị phân hủy và không cung cấp được năng lượng. Sự kết hợp giữa cầu nối ngang của sợi actin bị ngăn cản, cơ duỗi ra, trở về trạng thái yên tĩnh.
- Lực do sợi cơ sinh ra phụ thuộc vào số lượng các cầu nối ngang được hình thành, còn tốc độ co cơ thì phụ thuộc vào tốc độ hình thành cầu nối ngang. Khi tốc độ co cơ tăng lên, số lượng các cầu nối ngang gắn vào sợi actin sẽ giảm xuống. Vì vậy lực co cơ sẽ giảm khi tốc độ co cơ tăng lên.
- Nguồn cung cấp năng lượng trực tiếp cho sự co cơ là ATP (adenozin triphotphat). - ATP là hợp chất giàu năng lượng. Khi phân giải (Thủy phân) ATP tạo ra ADP (adenozin diphotphat). Quá trình này xảy ra với sự tham gia của men miozin –ATP –aza và tỏa ra 10 kcal năng lượng tự do, cung cấp cho các cầu nối ngang để kéo các sợi actin trượt dọc theo sợi miozin.
III. Năng lượng của sự co cơ


- Dự trữ ATP trong một bó cơ không nhiều, để co cơ lâu dài, ATP phải luôn đuợc phục hồi đầy đủ. Năng lượng dùng để phục hồi ATP đuợc tạo ra bằng cách phân giải các chất dinh dưỡng khác như đường, đạm, mỡ. Năng lượng tự do này sẽ kết hợp một nhóm photphat vào ADP để tạo ra ATP.
Trong cơ thể, sự phục hồi ATP có thể thực hiện bằng hai đường chính :
Nếu có tham gia
của oxy
thì việc cung
cấp năng lượng
cho việc tái tạo ATP
(Cho vận động )
sẽ được gọi là
cung cấp bằng con
đường
yếm khí (anaerobia)
Nếu có sự
tham gia của oxy
là ưa khí
( aer-obia )
- Để tái tạo ATP, nguồn năng lượng trực tiếp duy nhất cho cơ hoạt động,trong cơ thể có 3 hệ thống tái tạo làm việc. Ba hệ này còn gọi là hệ năng lượng, bao gồm:
1. Hệ photphatgen
2. Hệ lactic
3. Hệ oxy
- Trong đó hệ photphatgen và hệ lactic là hệ yếm khí, còn hệ oxy là hệ ưa khí.
- Ba hệ này khác nhau về cơ chất ,tức chất dùng để sản sinh năng lượng; về dung lượng, nghĩa là số lượng tối đa có thể cung cấp và về công suất, nghĩa là năng lượng lớn nhất có thể cung cấp trong một khoảng thời gian nhất định.
- Mức độ tham gia của 3 hệ năng lượng vào việc cung cấp năng lượng để tái tạo ATP phụ thuộc vào công suất và thời gian co cơ, điều kiện hoạt động của cơ và mức độ cung cấp oxy cho hoạt động của cơ thể.
1. Hệ năng lượng photphat
- Lượng ATP tiêu hao trong cơ thể được tái tổng hợp nhờ năng lượng của hợp chất photphat giàu năng lượng là CP (cretinphotphat) chứa trong cơ. ATP và CP đều thuộc nhóm photphagen, vì vậy hệ năng lượng này được gọi là hệ năng lượng photphagen, hay hệ ATP-CP .
- Khi phân giải, CP sẽ cung cấp một nhóm photphat và một khối lượng năng lượng lớn được sữ dụng trực tiếp để tái tạo ATP từ ADP. Như vậy CP là nguồn dự trữ năng lượng đầu tiên của cơ. Quá trình phân giải CP để cung cấp năng lượng sảy ra rất nhanh, không qua nhiều phản ứng hóa học phức tạp và không phụ thuộc vào việc cung cấp oxy cho cơ thể. - Vì vậy, hệ photphatgen là nguồn cung cấp năng lượng nhanh nhất cho cơ. Nó được sử dụng trong giai đoạn đầu của tất cả các hoạt động cơ bắp.
- Hệ photphat có công suất hoạt động lớn nhất trong các hệ năng lượng. Số lượng tối đa (hay số ATP được tái tổng hợp) nhờ hệ photphagen trong một đơn vị thời gian (phút) nhiều gấp 3 lần so với hệ lactic và gấp 4 – 10 lần so với hệ oxy. Công suất vào khoảng 36 kcal/phút .
- Tuy nhiên dung lượng của hệ photphagen lại không lớn, và dự trữ CP cũng như ATP trong cơ thể rất ít. Dự trữ CP trong cơ thực tế chỉ có thể cung cấp để tạo ra 5 kcal, nghĩa là đủ để tái tạo 0,5 mol ATP.
- Do đặc điểm về công suất và dung lượng như vậy nên hệ photphagen có vai trò chủ yếu trong việc cung cấp năng lượng cho các hoạt động có công suất tối đa, có sự co cơ tối đa về lực và tốc độ ( chạy ngắn, ném, đẩy, nhảy, cử tạ …). Sự cung cấp năng lượng hoàn toàn bằng hệ photphagen chỉ có thể duy trì trong một trời gian rất ngắn (ví dụ, trong chạy ngắn không quá 5 giây). Vì vậy trong hoạt động dài hơn thì việc cung cấp năng lượng không thể chỉ bằng dự trữ CP và ATP trong cơ thể, tức là không thể chỉ bằng hệ photphagen.
2. Hệ năng lượng lactic
- Trong các hoạt động cơ bắp tương đối lâu, cơ thể có thể sữ dụng năng lượng để tái tổng hợp ATP và CP bằng cách phân giải hóa học yếm khí glycogen và glucoza. Phản ứng này sẽ tạo nên axit lactic, vì vậy hệ cung cấp năng lượng theo cách như thế được gọi là hệ lactic, hay còn gọi là hệ gluco phân. Tổ hợp các phản ứng sinh hóa nêu trên được gọi là gluco phân yếm khí, hay chu trình Embđen – Meierkhốp. Quá trình này xảy ra ỡ cơ tương, là nơi có đủ các men xúc tác cho các phản ứng này.

- Cơ chất năng lượng của hệ lactic là glycogen dự trữ ở cơ và glucoza. Glycogen là một chuỗi của glucoza. Khi phân giải phân tử glycogen sẽ tách ra thành các phân tử glucoza. Glucoza được dự trữ ở gan và máu. Khi hoạt động, glucoza được chuyển từ máu vào cơ và glucoza ở gan sẽ được đưa vào máu.

- Hệ năng lượng lactic có công suất tương đối lớn, nghĩa là có khả năng cung cấp một năng lượng lớn trong một đơn vị thời gian. Công suất trung bình của hệ lactic vào khoảng 12 kcal/phút. Công suất này nhỏ hơn hệ photphagen gấp 3 lần, song lại lớn hơn hệ oxy 1,5 lần.

- Hàm lượng glycogen trong cơ trung bình vào khoảng 15g/kg. Trong hoạt động với mức tối đa, sự phân giải glycogen yếm khí cũng chỉ sảy ra với không quá 25% lương glycogen dự trữ. Như vậy, toàn bộ hệ năng lượng lactic cũng chỉ cung cấp khoảng 12 kcal. Đại lượng này chính là dung lượng trung bình của hệ lactic .
- Sự phân giải glycogen yếm khí trong thực tế xảy ra ngay từ khi bắt đầu hoạt động cơ, song hệ lactic đạt công suất lớn nhất sau 30 – 40 giây. Vì vậy, hệ lactic có vai trò quyết định trong việc cung cấp năng lượng cho các hoat động kéo dài từ 20 giây đến vài phút có sự co cơ mạnh và tốc độ cao, như chạy 200m, 800m, bơi từ 50 đến 200m …, Công suất hoạt động càng tăng (thời gian hoạt động càng ngắn) thì vai trò của hệ lactic càng cao.
- Như đã nêu ở trên, hệ năng lượng lactic là hệ yếm khí, nó hoạt động khi sự cung cấp oxy cho cơ thể không đủ. Điều này thường xảy ra trong các hoạt động có công suất lớn. Tuy nhiên, sự cung cấp oxy còn thiếu hụt trong thời gian đầu của tất cả các hoạt động cơ bắp, khi các hệ thống cung cấp oxy của cơ thể chưa phat huy được hết công suất của mình, và trong các hoạt động tĩnh lực, là hoạt động làm cản trở tuần haòn máu và cung cấp oxy cho cơ thể.
- Trong các hoạt động cơ bắp do hệ lactic đảm nhiệm việc cung cấp năng lượng, hàm lượng glycogen trong cơ và trong gan không bao giờ được sữ dụng đến mức cạn kiệt. Dung lượng năng lượng của hệ lactic bị hạn chế không phải do hàm lượng các chất chứa năng lượng của nó thiếu, mà là do nồng độ axitlactic, sản phẩm cuối cùng của hệ này tăng cao trong cơ gây ức chế các men phân giải glycogen và glucoza và như vậy, giảm lượng năng lượng mà hệ lactic cung cấp để tái tạo ATP cho cơ hoạt động.
3. Hệ năng lượng oxy
- Trong các hoạt động cơ bắp có công suất không lớn và kéo dài, khi cơ thể được cung cấp tương đối đầy đủ, tức là trong các hoạt động ưa khí, cơ thể sử dụng các phản ứng oxy hóa các chất dinh dưỡng như đường (gluxit), mỡ (lipit), và đạm (protit) để cung cấp năng lượng cho cơ hoạt động. Hệ cung cấp năng lượng bằng cách oxy hóa các chất dinh dưỡng gọi là hệ oxy hay oxy hóa.

- Hệ năng lượng oxy dùng hai nhóm cơ chất chính để cung cấp năng lượng cho quá trình co cơ là gluxit và lipit. Hai loại chất này khác nhau về công suất cũng như dung lượng năng lượng, vì vậy chúng được sử dung trong những điều kiện vận động khác nhau.
- Sự oxy hóa đường (glycogen và glucoza) xảy ra giống như trong quá trình gluco phân yếm khí của hệ năng lượng lactic. Trong trường hợp này, do thiếu oxy nên đường phân giải đến axit pyruvic sẽ được chuuyển thành axit lactic. Khi có oxy, tức là trong điều kiện ưa khí, axit pyruvic không bị chuyển thành axit lactic, mà được oxy hóa để đi đến sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O theo phương trình tổng quát sau :

C6H12O6 + 6H2 + 38ADP + 38P 6CO2 + 6H2 + 38 ATP
- Oxy hóa hoàn toàn một phân tử glucoza sẽ cung cấp được một nănh lượng, hay nói cách khác, tái tạo một lượng ATP nhiều gấp 19 lần so với phân giải đường yếm khí. Vì vậy hệ oxy là hệ có hiểu quả năng lượng lớn hơn nhiều so với hệ lactic yếm khí.

- Để phân giải glucoza (glycogen) bằng con đường ưa khí, cơ thể cần phải hấp thụ được một lượng oxy nhất định. Ngoài ra, quá trình oxy hóa đường cũng cần phải có một khoảng thời gian nhất định. Những điều đó làm cho công suất của hệ oxy hóa đường thấp hơn so với hệ lactic, trung bình công suất đó vào khoảng 8 kcal/phút.
- Dung lượng của oxy hóa đường phụ thuộc vào dự trữ glycogen ở cơ, gan và vào khả năng tạo glucoza từ các chất khác ( axit lactic, axit amin, axit pyruvic …) của gan . Dự trữ đường đó rất lớn so với yêu cầu hoạt động của cơ thể và vào khoảng 800 kcal, số lượng năng lượng như thế đủ để một người bình thường chạy 20km chỉ bằng cách oxy hóa dự trữ đường.
- Một cơ chất (nhiên liệu) quan trọng nữa của hệ oxy là mỡ. Năng lượng sẽ được tạo ra khi oxy hóa các phân tử axit béo của triglyxerit – là thành phần cấu tạo chủ yếu của mỡ. Quá trình này xảy ra ở ty lạp thể và được gọi là oxy hóa bê ta.

- Sự phân giải ưa khí axit béo tạo ra nhiều năng lượng hơn phân giải ưa khí glucoza vài lần. Mỡ có dung lượng năng lượng lớn nhất trong số các nguồn năng lượng của cơ. Dự trữ mỡ của cơ thể rất lớn, chiếm từ 10 đến 30% trọng lượng cơ thể. Một phần nhỏ mỡ nằm trong cơ ( xấp xỉ 5% ) khối lượng mỡ chủ yếu nằm ở các kho dự trữ. Khi cần thiêt, mỡ sẽ đi vào máu và sau đó đến cơ. Toàn bộ dự trữ ấy lên đến vài chục nghìn kcal ( 60.000 kcal ).

- Đại lượng này cho thấy dung lượng của hệ oxy cực kỳ lớn, nếu nó sữ dụng mỡ làm nhiên liệu oxy hóa
- Dung lượng của hệ oxy, khi nó sữ dụng đường và mỡ làm nhiên liệu là lớn nhất trong số các hệ năng lượng, vì vậy hệ năng lượng oxy có thể đảm bảo năng lượng cho cơ thể hoạt động với thời gian dài, từ nhiều giờ đến vài chục ngà.

- Khi nào dự trữ đường và mỡ còn trong cơ thì chúng còn được sữ dụng để cung cấp năng lượng cho hoạt động cơ. Tỉ lệ giữa lượng đường và mỡ bị oxy hóa phụ thuộc vào công suất của hoạt động ưa khí. Công suất càng lớn thì tỉ lệ oxy hóa đường đóng góp vào việc cung cấp năng lượng càng lớn và tương ứng với nó, phần đóng góp của mỡ càng lớn.

- Trong các hoạt động có công suất rất lớn, năng lượng được cung cấp chủ yếu bằng cách oxy hóa đường, còn nếu hoạt động với công suất lớn hơn nữa và với thời gian ngắn vượt quá mức ưa khí thì hệ năng lượng lactic bắt đầu tham gia hoạt động.
IV. Các hình thức và chế độ co cơ
- Khi có xung động thần kinh đi đến , cơ sẽ đáp ứng lại bằng cách thay đổi độ căng hoặc độ dài của cơ theo các hình thức và chế độ cơ khác nhau, phụ thuộc vào tần số phát xung động của nơron vận đông và các điều kiện co cơ.
1. Các hình thức co cơ.
-Cơ có thể đáp ứng co cơ bằng 2 cách:
+ Một là sự co cơ, trong đó có phát lực nhưng không thay đổi chiều dài của mình mà chỉ thay đổi căng cơ, được gọi là co cơ đẳng trường ( không thay đổi chiều dài ). Đó là co cơ tĩnh. Thường gặp trong trường hợp khi trọng tải bên ngoài bằng lực căng của cơ và khi trọng tải bên ngoài lớn hơn lực căng của cơ, nhưng cơ không có điều kiện để giãn ra.

+ Hai là, là sự co cơ, trong đó cơ thay đổi chiều dài khi phát lực nhưng không thay đổi độ căng (trương lực ) của mình, được gọi là co cơ đẳng trương (không thay đổi trương lực ).
- Nếu trọng tải bên ngoài nhỏ hơn lực co của cơ thì cơ sẽ co ngắn lại và gây ra chuyển động. Co cơ như vậy được gọi là co cơ đẳng trương hướng tâm. - Nếu trọng tải bên ngoài lớn hơn lực co của cơ thì cơ sẽ giãn ra (dài ra ). Co cơ như vậy được gọi là co cơ đẳng trương ly tâm. Co cơ đẳng trương thuộc về loại co cơ động.
- Các hình thức co cơ động sẽ sinh ra công cơ học bên ngoài và được tính bằng tích trọng tải bên ngoài và quãng đường đi. Khi co cơ đẳng trường (co tĩnh), quãng đường đi bằng 0, tức là không sinh ra công theo các định luật vật lý. Song, co cơ đẳng trường về mặt sinh lý cũng có sự tiêu hao năng lượng rất lớn.Vì vậy, trong trường hợp này công có thể được xác định bằng tích của đại lượng căng cơ và thời gian căng cơ.
- Trong thực tế vận động, không có sự co cơ hoàn toàn đẳng trương hoặc đẳng trường. Khi thực hiện động tác, điều kiện co cơ như cánh tay đòn, góc tiếp xúc v.v…

- Vì vậy, trương lực của cơ không thể thay đổi được. Co cơ mà trong đó độ dài của cơ hoàn toàn không thể thay đổi được cũng khó có thể xảy ra trong thực tế. Ngay trong các thí nghiệm khi các đầu gân cơ đã bị cố định, các sợi cơ vẫn co rút ít nhiều mặc dù toàn bộ cơ không ngắn lại, vì các thành phần đàn hồi của cơ vẫn có thể giãn ra. Vì vậy trong cơ thể, hình thức co cơ chủ yếu là co cơ hỗn hợp, trong đó độ dài và độ căng ( trương lực ) của cơ đều thay đổi.
2. Các chế độ co cơ
- Do tần số xung động đi từ các nơron vận động, cơ có thể co với các chế độ khác nhau. Một xung động thần kinh sẽ gây ra phản ứng co nhanh (căng nhanh) sợi cơ. Sự co sợi cơ riêng lẻ ấy gọi là co đơn. Sự co cơ được chia làm 2 pha :
Pha co rút và
Pha duỗi trong co đẳng trương.
Hoặc :
Pha căng nhanh và
Pha thả lỏng trong co đẳng trường.
- Thời gian của pha co rút (căng nhanh) thường chỉ bằng ½ pha duỗi (thả lỏng). Thời gian đó cũng có thể khác nhau ở cả các sợi cơ khác nhau.
Ví dụ như sợi mắt, pha căng cơ là 7.5mgy, trong khi cơ ưng dài thời gian này là 100mgy.
- Trong điều kiện sống tự nhiên của cơ thể, nơron vận động không phát đi những xung động riêng lẻ mà phát hàng loạt xung động liên tiếp với tần số (khoảng cách giữa các xung động) rất khác nhau.
- Khi tần số xung động của nơron tương đối nhỏ thì khoảng cách giữa các xung động của nơron sẽ bằng hoặc lớn hơn thời gian co đơn của các sợi cơ do nó chỉ huy.
- Trong các trường hợp đó, xung động tiếp theo đi đến sợi cơ khi cơ đã kịp thả lỏng hoàn toàn. Chế độ làm việc như vậy của sợi cơ được gọi là chế độ co đơn.
- Nét đặc trưng của chế độ co đơn là lần co bóp tiếp theo của sợi cơ xảy ra sau khi chúng đã duỗi hoàn toàn, vì vậy trong chế độ co cơ đơn, sợi cơ ít bị mệt mỏi.
- Tuy nhiên, khi đó cơ sẽ sinh ra một lực không lớn, vì chúng chưa kịp phát huy hết sức mạnh của mình.
- Tần số xung động thích hợp để các sợi cơ hoạt động theo chế độ co cơ đơn cũng rất khác nhau đối với từng đơn vị vận động. Đơn vị vận động càng chậm thì tần số xung động càng phải nhỏ (thời gian giữa các xung động càng phải dài) để các sợi cơ của các đơn vị vận động đó hoạt động theo chế độ cơ đơn .
- Khi tần số rung động nơron vân động tương đối cao thì khoảng cách giũa các xung động đó có thể ngắn hơn thời gian co đơn của các sợi cơ do nó điều khiển.
- Nếu xung động tiếp theo tới sợi cơ khi chu kì co chưa kết thúc thì chu kì tiếp theo sẽ rơi trúng vào chu kì trước, sợi cơ sẽ đáp ứng bằng một cơ đơn chồng lên lần co trước, đáp ứng tổng hợp này sẽ lớn hơn cơ đơn cả về lực và thời gian. Sự co cơ như vậy được gọi là co theo chế độ co cứng.
- Nếu xung động sau rơi vào pha duỗi của lần co trước, co cứng sẽ theo hình răng cưa, hay còn gọi là co cứng không hoàn toàn .
- Nếu tần số xung động cao hơn thì lần kích thích sau sẽ rơi vào pha co rút của lần trước và ta có hình thái co cứng hoàn toàn. Lúc đó biểu đồ co cơ là một đường phẳng, không còn nhìn thấy những song co rút riêng biệt nữa. Vì vậy, co cơ cứng hoàn toàn còn được gọi là co tetanus hay co cứng phẳng.
- Trong co cứng hoàn toàn, độ lớn đáp ứng với mỗi xung động tiếp theo sẽ nhỏ hơn đối với xung động trước. Sau một vài xung động trước đầu tiên, các đáp ứng tiếp theo sẽ không thay đổi độ căng hoặc độ co rút của cơ, mà chỉ duy trì nó. Co cứng hoàn toàn xuất hiện khi tất cả các thành phần co đã tích cực ở mức tối đa.

- Tần số xung động của nơron vận động gây co cứng sợi cơ được gọi là tần số co cứng hoàn toàn. Đó là tần số tối đa đối với sợi cơ. Tăng tần số xung động lên trên mức độ tối đa chỉ có ý nghĩa quan trọng trong giai đoan ban đầu. Tần số xung động ban đầu càng cao thì độ căng (độ co rút) của sợi cơ càng nhanh đạt mức tối đa.
- Lực phát sinh khi co cứng thường lớn hơn khi co đơn 2 – 5 lần. Tỷ lệ giữa lực tối đa do sợi cơ sinh ra khi co đơn và khi co cứng hoàn toàn được gọi là chỉ số co cứng.

- Chế độ co cứng gây mệt mỏi nhiều hơn chế độ co đơn, vì vậy không thể duy trì được lâu do pha thả lỏng bị rút ngắn hoặc mất hẳn. Điều đó làm cho sợi cơ không kịp phục hồi dự trữ năng lượng.
- Tần số xung động nơron vận động để gây co cứng cũng khác nhau đối với các đơn vị vận động khác nhau. Các sợi cơ nhanh có giai đoạn co đơn ngắn thì có tần số cao hơn, còn các đơn vị vận động chậm có giai đoạn co đơn dài thì tần số co cứng sẽ thấp hơn.
V. Phân loại đơn vị vận động
-