Все хотят быть стройными, мускулистыми и подтянутыми. Многие даже готовы ради этого ходить в тренажерный зал. Но далеко не все понимают, как работает тренировка мышц, за счет чего растет мышечная масса и сила, и что нужно делать, чтобы стать больше и спортивнее.
Самое важное, что организм подчиняется универсальному принципу экономии энергии, он стремится сохранить гомеостаз. Применительно к мускульной системе это означает, что организм сохраняет только те мышцы, и только в том объеме, какие ему требуются для повседневной активности. И всячески сопротивляется попыткам эту ситуацию изменить. Поэтому для того, чтобы мышечные объемы сохранялись (и тем более чтобы росли) – организм должен постоянно получать сигналы, что ему они нужны. Эту задачу и выполняют тренировки.
Как работают мышцы во время тренировки: биомеханика
Все мышцы делятся на скелетные (или поперечно-полосатые), позволяющие двигать конечностями, и гладкие, выстилающие стенки сосудов, кишечника и других органов. Есть еще сердечная мышца – это совсем отдельная тема. Обсуждая, как работают мышцы во время тренировки, мы будем говорить о скелетной мускулатуре.
Относительно строения скелетных мышц важно понимать, что они состоят из пучков мышечных волокон, пронизанных нервными волокнами и кровеносными сосудами. А каждое мышечное волокно – это клетка, которая помимо ядер, митохондрий и прочих частей, включает некоторое количество миофибрилл (микроволокон), выполняющих сократительную функцию.
Сокращение мышечных волокон
Миофибрилла – пучок белковых волокон, разделенный по длине на секции (саркомеры), в которых толстые микронити миозина окружены тонкими микроволокнами актина. Сокращение миофибриллы происходит за счет того, что актиновые нити могут скользить вдоль миозиновых нитей. При сближении актиновых нитей одного конца саркомера с актиновыми нитями другого конца – вдоль толстого стержня миозина – происходит укорачивание саркомера. Мышца сокращается. При расслаблении актиновые нити разных концов саркомера «разъезжаются» – и саркомер удлиняется. Мышца растягивается.
Как мы видим, биомеханика работы мышц во время тренировки относительно проста. При поступлении сигнала на нервное окончание в мышце, изменяется электрический потенциал наружной мембраны и внутрь клетки начинает проникать кальций. Кальций изменяет состояние белковых протоволокон миозина, угол между их фрагментами меняется и актиновые нити начинают смещаться к центру саркомера. Мышечное волокно сократилось.
Нас, как практикующих спортсменов, здесь интересует прежде всего то, что нервные сигналы включают механизм, заставляющий волокна сокращаться. Но нет сигналов, растягивающих мышечные волокна. Поэтому для того, чтобы, к примеру, разогнуть согнутую сокращением бицепса руку, требуется другая, противоположно действующая, мышца. Т.е. сокращение трицепса. Вы скажете, что все это понятно. Но не совсем очевидно то, что часть актиновых волокон в саркомерах сократившейся мышцы при ее расслаблении остается немного смещенной. Поэтому последующее сокращение может включать их неравномерно, из-за чего мышца сократится с меньшей силой. Для этого мы выполняем растяжку – чтобы вернуть мышцам их изначальную форму, снять избыточный тонус и «выровнять» все протонити всех саркомеров миофибрилл, возвратив им полноценную сократительную способность.
Двигательные (моторные) единицы
Еще один важный нюанс мышечной биомеханики состоит в том, что нервный сигнал включает не сразу всю мышцу на полную мощность. Для того, чтобы мы могли дозировать усилие и совершать движения плавно и равномерно, нервные волокна «подключены» не просто к мышце, а к разным пучкам мышечных волокон. Одна группа мышечных волокон с управляющим ею нейроном называется двигательной единицей. Поэтому организм расходует энергию экономно – для небольшого усилия включаются сначала самые маленькие двигательные единицы, обеспечивающие небольшие усилия. Потом, при необходимости, подключаются другие.
Отсюда вытекает очевидное следствие – для того, чтобы качать мышцу и развивать силу, требуется нагрузить ее по полной, используя большие веса, в противном случае значительная часть мышечных волокон просто не включится в работу, а значит, у организма не возникнет стимула ее укреплять и увеличивать.
Кстати, если ваши мышцы уже как следует поработали, появилось чувство жжения, но вы заставляете их работать дальше, может возникнуть дрожание в нагруженной мышце и неравномерность в движении – это говорит как раз о том, что часть небольших двигательных единиц уже включена на полную и учащение нервных сигналов, включающее новые двигательные группы, превышает возможности прежних, из-за чего они начинают как бы «пропускать» сигналы и кратковременно выключаться из работы.
Мышечные волокна 1 и 2 типа
Необходимо также знать, что мышечные волокна неодинаковы по своей структуре и возможностям работы. Мышечные волокна 1 типа входят в маленькие двигательные единицы, они медленно сокращаются и развивают небольшие усилия. Зато, они обладают более высокими энергетическими возможностями – в них больше митохондрий (вырабатывающих энергию внутри клеток), больше кровеносных сосудов и работают они преимущественно на энергии окисления жиров. В итоге, они медленно устают и могут работать часами, обеспечивая организму большую выносливость.
Мышечные волокна 2 типа – входят в более крупные двигательные единицы, развивают гораздо большее усилие, но быстро утомляются (в зависимости от их разновидностей – от одной минуты до получаса). Их источники энергии – это фосфокреатин и гликоген.
Соотношение этих типов мышечных волокон в каждой мышечной группе, как сейчас считается, в большей степени обусловлено генетически. Это объясняет, почему одни люди от природы быстро овладевают легкоатлетическими дисциплинами, достигая в них больших успехов, а другие – более успешны в других видах спорта, например, силовых.
Но поскольку организм представляет собой целое, то для полноценной проработки мышц необходимо тренировать как мышечные волокна 1 типа, так и 2-го. Т.е. выполнять упражнения и на выносливость, и на силу.
Факторы мышечного роста (как работает тренировка мышц)
Рассуждая о том, как работают мышцы человека при тренировках, мы должны обсудить тему факторов, которые заставляют мышцы становиться объемнее. Большие нагрузки ведут к повреждению мышц. Если кто-то думал, что мышцы растут на тренировке, то мы таких сразу разочаруем – это не так. На тренировке мышцы разрушаются. Но это разрушение стимулирует их дальнейший рост. Как это происходит?
При активной работе мышцам начинает не хватать кислорода, а продукты работы (прежде всего лактат, или молочная кислота) не успевают окисляться и выводиться. В результате они накапливаются, вызывая характерное жжение в мышцах, и повреждая белки мышечных волокон. Поврежденные волокна не могут полноценно сокращаться, из-за чего у натруженных мышц падает сила и производительность.
Но нет худа без добра. В течение 2-3 суток после тренировки мышцы постепенно восстановятся. Боль исчезнет, воспалительный процесс прекратится, а поврежденные волокна будут отремонтированы. Что еще важнее для спортсмена – «отремонтированы» они будут с запасом. Т.е. организм добавит в мышечные клетки немножечко митохондрий, увеличит существующие, нарастит кровеносные капилляры, и запасет побольше питательных веществ (фосфокреатина, гликогена, миоглобина и т.д.) – на случай, а вдруг вы и дальше будете продолжать тренировки с такой же нагрузкой. Проще говоря, организм, восстанавливая мышечные клетки, адаптирует их к нагрузке. Это называется суперкомпенсация. И следующая тренировка пройдет немного легче, а после нее – еще легче. Поэтому для того, чтобы рост не остановился, необходимо будет через пару тренировок добавить еще нагрузки, чтобы организм не расслаблялся, а продолжал расти.
Теперь нам стали очевидны 3 основных фактора, запускающих рост мускулатуры.
1. Мышечное напряжение. Именно оно является началом и источником всех остальных явлений. Прежде всего, оно вызывается большой нагрузкой – например, поднятием тяжестей. Попытка поднять тяжелую штангу – это вызов организму, угроза повреждения его отдельных частей (мышц прежде всего) и его в целом. Организм реагирует на эту угрозу выбросом анаболических гормонов, обеспечивающих быстрое восстановление и рост мышц. А также совершенствует нейро-мышечную координацию, чтобы мышцы быстрее и сильнее откликались на нагрузки.
2. Метаболический стресс. Недостаточность кровоснабжения работающих мышц вызывается несколькими причинами, в числе которых как резко возросшие потребности, так и пережимание сосудов в процессе длительного и сильного сокращения мышц. Накапливающиеся в миоцитах молочная кислота и др. продукты вызывают повреждение белков сократительных волокон и являются продолжением тренировочного стресса, ставящего организм перед реальной угрозой своему комфортному существованию.
Выделение в кровь большого количества гормонов – сначала стрессовых, таких как кортизол и адреналин, а потом анаболических, таких как тестостерон и гормон роста – заставляет организм ускорять обмен веществ, чтобы повысить эффективность работы и восстановления.
3. Повреждение волокон, вызываемое накапливающимися продуктами мышечной работы. Воспаление и боль чаще всего сопутствуют этому процессу, но не всегда. Чем более тренированным является человек и чем более дозированной является нагрузка, тем меньше боль и симптомы воспаления. Тем не менее рост может все равно присутствовать, т.к. небольшие микроповреждения мышц стимулируют адаптацию, но не отзываются болью.
Есть распространенная поговорка «no pain – no gain», т.е. «нет боли – нет роста». Но во всем следует соблюдать меру. Боль бывает разная. Тренировка должна создавать стресс и обеспечивать стимул к росту, а не убивать организм. Новичку особенно важно тщательно дозировать нагрузку и соблюдать восстановительный период, чтобы не переборщить и не придти к травмам и к перетренированности.
Какие мышцы работают при тренировке, вызывая гипертрофию
Теперь мы можем заняться вопросом о том, как выстроить тренировку, чтобы она стимулировала рост мускулатуры.
Самый главный принцип, обеспечивающий тренировкам эффективность – принцип перегрузки. Мы уже говорили, что тренировки должны обеспечить мышцам стресс, достаточный для их дальнейшего роста. Это произойдет только тогда, когда нагрузка на мышцы будет превышать их обычный повседневный уровень, к которому они привыкли. Характерным признаком того, что мышцы работают в стрессовом для себя режиме, является ощущение жжения. Вторым важным маркером является мышечный отказ – т.е. предельное утомление мышц, когда они больше не могут продолжать упражнение с выбранным весом, как бы вы ни старались.
Конечно, к любому уровню нагрузки мышцы постепенно привыкают. Поэтому нагрузка, которая когда-то была близка к предельной, спустя некоторое время уже не дает нужного стресса мышцам и они перестанут расти. В этом случае можно просто поднять нагрузку, например, увеличив рабочие веса.
Рассмотрим пример. Вы делаете некое упражнение, в котором вы можете с выбранным весом (допустим, 20 кг) сделать 3 подхода по 8 повторений до отказа. Спустя некоторое время это упражнение дается вам легче и вы можете уже выполнить не 8, а 9, а потом и 10 повторений до отказа. Еще через какое-то время вы выполняете уже 12 повторений в трех подходах. Значит настало время поднять вес, скажем, до 25 кг. С этим весом вы снова можете сделать только 8 повторений в 3-х подходах. Некоторое время тренируетесь, постепенно увеличивая количество повторений до 12 и снова поднимаете вес, скажем, до 30 кг. Ну и так далее. Конечно же не обязательно увеличивать число повторений или вес на каждой тренировке. Но общий принцип понятен – периодически нагрузку на мышцы надо повышать.
При этом, чтобы мышцы росли лучше, тренировать нужно не только мышечные волокна 2 типа, которые лучше всего растут от силовых нагрузок – например, работая с субмаксимальными (для вас) весами, в упражнениях с которыми вы можете сделать до отказа от 3 до 6 повторений. Но и выполняя многоповторные упражнения с относительно небольшими весами: 12-20 повторений до отказа.
Необходимо учитывать, что разные упражнения дают разный тип нагрузки: одни создают максимальное напряжение в мышце в сокращенном виде. Очень часто это изолированные упражнения, к примеру, ягодичный мости, или подъемы гантелей в стороны. Другие упражнения создают максимальное напряжение при растяжении мышц – тяги, приседы и т.п. Они обеспечивают хороший метаболический стресс и существенную часть отложенной мышечной боли.
Можно сочетать базовые и изолирующие упражнения на одной тренировке, особенно когда вы уже не новичок и базовые упражнения не дают возможности предельно нагрузить некоторые мышцы – в этом случае хорошо начинать с базовых, обеспечивая мышцам общий уровень утомления, а потом «добить» отдельные мышцы изолирующими упражнениями.
Биохимия, объясняющая, как работают мышцы человека при тренировках
Ну и наконец, несколько слов о биохимии, обеспечивающей мышечную работу, для того чтобы понимать, какие соединения за что отвечают, и как можно помочь организму, принимая те или иные добавки.
Энергию мышечных сокращений (как и вообще любых реакций в организме) обеспечивают молекулы АТФ (аденозинтрифосфат). Это такие микроскопические батарейки, которые организм тратит, когда ему нужно выполнить какие-либо изменения. В мышечных клетках, конечно же, присутствует некоторое количество АТФ по умолчанию. Но их очень мало. Однако, при необходимости совершить мышечную работу, существует механизм восстановления использованных молекул АТФ – это делает фосфокреатин. Запасов этого вещества в мышцах хватает примерно на несколько секунд работы. А дальше приходится подключать механизмы извлечения энергии из более долговременных запасов, в виде которых выступают жиры и углеводы. Жирные кислоты могут окисляться с выходом энергии только в присутствии кислорода. Это аэробный процесс. Глюкоза может окисляться, отдавая энергию, как с участием кислорода, так и без его участия. Анаэробный гликолиз производит молочную кислоту, которая является одной из главных причин повреждений мышечных волокон под нагрузкой.
Аэробный и анаэробный механизмы зачастую работают параллельно. Во многом это зависит от того, насколько велики потребности мышц в энергии и насколько адаптировались дыхательная и сердечнососудистая системы к нагрузке.
При больших силовых нагрузках больше важен именно анаэробный режим гликолиза, поэтому мышцы в большей степени работают за счет сжигания запасов гликогена. При нагрузках низкой и средней интенсивности кислорода поступает достаточно для того, чтобы значительная часть энергопотребности была покрыта за счет аэробных процессов – и в том числе расщепления жиров. Во время тренировки для похудения мышцы работают, извлекая энергию и из гликогена, и из жиров – но при этом важна именно интенсивность усилий, а не их характер. Жиросжигающая тренировка вполне может быть чисто силовой – просто не надо поднимать ее интенсивность выше среднего уровня.