Muscles, Part 2 - Organismal Level: Crash Course Anatomy & Physiology #22

الأرجح أنكم سمعتم عبارة "حمل ثقيل" للإشارة إلى مهمة صعبة. أو ربما حين يطلب منكم شخص القيام بعمل ما وحدكم، تقولون: "لا يمكنك تكليف شخص آخر بأداء تمارينك." نعم، عند التحدث عن عمل صعب لا نريد القيام به، نستخدم عبارات مستوحاة من العضلات الهيكلية، وهذا بديهي، فنحن نستخدمها لأداء الأعمال الضرورية البغيضة التي تحتاج مجهودًا كبيرًا وتتطلبها الحياة منا، لكنها تقوم بأكثر من مجرد حمل الأثقال. للعضلات الهيكلية الـ640 أشكال وأحجام مختلفة، أكثرها طولًا هي العضلة الخياطية أعلى الفخذ وأكبرها حجمًا العضلة الألوب

ة الكبرى في المؤخرة وأصغرها العضلة الركابية في الأذن الوسطى والتي أحاول جهدي لتمرينها مؤخرًا ولكنني لم أنجح. هذه الأعضاء قادرة على القيام بمهام متنوعة تتطلب قوّة وثبات، ودقة وسلاسة أيضًا. فالعضلات ذاتها التي تستعملها لتقليم الحاجبين أو التقاط يراعة أو ملاطفة هرة يمكنها أيضًا سحق عبوات مشروبات ولكم الحائط أو القيام بتمارين الضغط، وهذا ليس بالأمر الصعب وستثبت هذا لنا. هذا صحيح، سأجعل شخصًا آخر يقوم بالعمل عني. عند النظر إلى طريقة تحرك الجهاز العضلي، يجب أن تتذكروا أمرين: أولًا، العضلات لا تدفع أبد

ًا بل تجذب دائمًا، كي يُعقل ذلك وكلير تدفع نفسها للأعلى؟ تذكروا أن معظم العضلات الهيكلية تمتد فوق المفاصل لتصل بين عظمتين على الأقل، ولذلك اسمها هيكلية. حين تنقبض عضلة تُعرف العظمة التي تتحرك بـ"نقطة إدراج العضلة"، والعضلة تقرّب الإدراج إلى العظمة التي لا تتحرك أو التي تتحرك بدرجة أقل وتُعرف بـ"أصل العضلة". وهذه الحركة هي سحب دائمًا حيث تُشدّ عظمة الإدراج نحو أصل العظمة. وهكذا يجب أن يكون الوضع. فلا يمكن للعضلات أن تتمدد بما يتعدى حالتها المسترخية لتدفع بعظمة بعيدًا. لذلك، رغم دفع كلير نفسها عن

الأرض إلى الأعلى في تمرين نسميه "الضغط"، فإن عضلاتها تسحب نقط إدراجها نحو أصلها. فحين تدفع نفسها إلى الأعلى تنقبض العضلة الصدرية وتسحب نقطة الإدراج وهو في هذه الحالة أعلى العضد، نحو الأصل غير المتحرك وهو القصّ. ينطبق المبدأ ذاته على كلّ حركات الهيكل العظمي، سواءً عند استخدام مطرقة أو رفع الخنصر عند شرب فنجان شاي. ذلك الأمر الأول، وثاني أمر يجب تذكره عن العضلات الهيكلية هو أن كلّ ما تقوم به عضلة ما يمكن لعضلة أخرى أن تلغيه. يمكن تقسيم العضلات الهيكلية إلى 4 مجموعات وظيفية وفقًا لنوع الحركة، فمثلً

ا، العضلات المسؤولة عن حركة معينة تسمّى بالمحركات الرئيسية أو العضلات الناهضة. إذن، حين تقفز كلير، تستخدم العضلات الصدرية والعضلة الظهرية العريضة لتقرّب ذراعيها إلى جانبيها، أي أن هذه العضلات هي المحركة الرئيسية للتقريب من المحور. كما توجد عضلات مناهضة تعمل بعكس تلك الحركة عبر البقاء مسترخية أو متمددة أو منقبضة بما يكفي لمنع فرط امتداد المحركات الرئيسية. في هذه الحالة، العضلات المناهضة في القفز تشمل العضلات الدالية أعلى كتفها، والتي بالإضافة لمهام أخرى، تساعدها على ابطاء ذراعيها كي لا تضرب فخذيه

ا بقوة. لكن حين تبدأ بخطف ذراعيها من جانبيها إلى فوق رأسها، تصبح العضلات الدالية هي المحركات الرئيسية وتصبح العضلات الصدرية والظهرية العريضة هي المناهضة. المجموعة الثالثة من العضلات الوظيفية هي المؤازرات، وتساعد المحركات الرئيسية عادةً بإعطائها دفعة صغيرة أو بحماية المفاصل من الخلع. مع كلّ حركات الذراع هذه، معظم عضلات الكفة المدورة كالعضلة المدورة الصغيرة أو العضلة تحت الشوكية، تعمل كمؤازرات. هكذا يتم تصنيف العضلات الهيكلية وظيفيًا. ولكن ماذا بشأن وظائفها الفعلية؟ كيف تنقبض كأعضاء فردية لتحدث حر

كات سريعة ومستدامة ولتنظم القوة؟ كيف يمكن ليديّ كلير مداعبة كلب بلطف ثم سحق علبة بعد لحظات؟ يمكن تلخيص ذلك بكلمتين: الوحدات الحركية. الوحدة الحركية هي مجموعة من الألياف العضلية التي تحصل على إشاراتها من عصبون حركي واحد. وبما أن عصبون واحد يتحكم بمجموعة الألياف تلك، فهي تعمل معًا كوحدة واحدة. في العضلة الكبيرة المولدة للطاقة كالعضلة الفخذية المستقيمة ضمن العضلة الرباعية، يمكن لكلّ ألف عصبون حركي تقريبًا أن يتشابك مع حوالي ألف ليف عضلي ويزودها بالأعصاب، وتلك الألياف الألف معًا تشكل وحدة حركية كبير

ة وعادة ما تتواجد الوحدات الكبيرة في العضلات التي تؤدي الحركات الكبيرة غير الرقيقة مثل المشي والقرفصاء وركل الكرة. ولكن العضلات الأخرى، كالتي تتحكم بالعينين والأصابع وتمارس تحكمًا حركيًا دقيقًا قد لا تضمّ إلا عدد صغير من الألياف العضلية المتصلة بعصبون حركي واحد. تلك العلاقات هي وحدات حركية صغيرة، وحين تستجيب وحدة حركية من أي حجم لجهد فعل واحد تنقبض هذه الألياف بسرعة وتنتج ما نسميه ارتعاشًا، ولكلّ ارتعاشة صغيرة ثلاث مراحل متميزة. ولنفهم ما الذي يحدث ومتى علينا العودة إلى نموذج الانزلاق الخيطي. مب

اشرة بعد تحفيز عصب لليف عصبي، أي حين تكون أيونات الكالسيوم تعوم في القسيم لإبعاد حارسي البروتين التروبوميوزين والتروبونين عن الأكتين بما يُعرف بفترة الكمون، يكون المحفز قد وصل ولكن لا تنتج أي قوة، إذ إن الفعل يكون بالبداية فقط. ثم تبدأ فترة انقباض قصيرة حيث رؤوس الميوسين تلتصق وتسحب وتحرر مرارًا وتكرارًا وتنقبض الألياف العضلية. ولكن سرعان ما يعود الليف لمرحلة الاسترخاء حين يضخ الكالسيوم مجددًا إلى الشبكة الهيولية العضلية ويوقف الأكتين والميوسين دائرة الالتصاق وتسترخي العضلة. تضمّ كل مرحلة العديد

من الخطوات الصغيرة قد لا تلاحظونها بمشاهدة أخي يرقص، ولكن حركات عضلاتنا سلسة جدًا لأن عضلة واحدة قد تنتج قوى سلسلة متنوعة هي ردود فعل العضلات المتدرجة، وهي تتأثر عادة بالتواتر والقوّة التي يتم تحفيزها بها. فلنقل إن كلير تحاول رفع شيء ثقيل كدلو طلاء، تمامًا كما يرتبط الصوت بتردد جهود الفعل من أذنيك إلى دماغك، فإن دماغها يجعل عضلاتها تزيد قوتها عبر زيادة الوتيرة التي تعمل بها عصبوناتها الحركية، يشبه ذلك الضغط على زرّ مرارًا وتكرارًا بسرعة كبيرة. ارفع! ارفع! ستنجح... اشعر بالألم! كلما زادت سرعة إط

لاق هذه النبضات العصبية زادت قوّة كلّ ارتعاشة تالية بما أن العضلة لا تحصل على فرصة للاسترخاء في ما بينها، لأن فترة الاسترخاء في الارتعاشة هي عند إعادة ضخّ الكالسيوم في الشبكة الهيولية العضلية، وإذا وصل جهد فعل آخر قبل حدوث ذلك يتم اطلاق المزيد من الكالسيوم مما يعرض المزيد من الأكتين لالتصاق الميوسين وهذا يعني المزيد من القوة في الليف. هكذا تضاف الارتعاشات لبعضها كلما تقترب من بعضها مع الوقت وهذا ما نسميه الجمع الزماني. لكن في مرحلة ما، تُكشف جميع مواقع التصاق الأكتين لتعمل كل رؤوس الميوسين عبر د

ورات ثلاثي فوسفات الأدينوسين وثنائي فوسفات الأدينوسين ولا يمكن لقوة العضلات أن تزداد أكثر حتى لو زادت سرعة جهود الفعل وكمية الكالسيوم. حين تجتمع كلّ هذه الارتعاشات معًا لتبدو كانقباض واحد ضخم يسمى ذلك "التكزز"، وعند ذلك، يصل الشخص إلى السقف الأقصى للتوتر. ويعني هذا التوتر أن الميوسين ومضخات الكالسيوم يشعلان ثلاثي فوسفات الأدينوسين في الخلايا ومحدودية مخزون ثلاثي فوسفات الأدينوسين يجعل دوام قوة نشاط العضلة لأجل غير مسمى مستحيلًا. يؤدي الانقباض المطوّل إلى تعب العضلة وحين لا تصبح العضلات قادرة على

الاحتمال أكثر يعود كلّ ذلك التوتر إلى الصفر. وتذكروا أن كلّ هذا الارتعاش يحدث في وحدات حركية فردية، بما أن الارتعاشات ناجمة عن جهود الفعل ولجهود الفعل شدّة واحدة فقط، فالتردد هو الطريقة الوحيدة لإحداث درجة قوة. ولهذا، حين ننظر إلى العضلة الكاملة التي قد تحتوي آلاف الوحدات الحركية، يمكننا زيادة قوة المحفز بإرسال جهود فعل للمزيد من الوحدات الحركية، إن كانت زيادة التردد أشبه بالضغط على زرّ مرارًا وتكرارًا فزيادة قوة الإشارة هو كتحطيم لوحة مفاتيح... بجبينك. بما أن جهود الفعل المتعددة لا تعبر كلّ ال

عصبونات الحركية في وقت واحد ترتعش كلّ وحدة حركية في أوقات مختلفة قليلاً مما يساعد على تخفيف الارتعاش. إذن، ازدياد الانقباضات فيما تحفز العصبونات الحركية المزيد من الألياف العصبية هي عملية تُسمى "التجنيد" أو "تجميع وحدات حركية متعددة"، وهنا يأتي دور بعض القدرات العضلية المتفاوتة قليلًا. فلنفرض أن كلير تحمل آبي وتريد أن تضغط عليها كي لا تقع ولكن ليس بشدّة بالغة، لذلك، لتزيد قوّة الانقباض وتحكم قبضتها يمكنها تجنيد وحدة حركية أخرى، تجنيد عضلة تضمّ 20 ليفًا ستشدّ قبضتها ولكن العضلة التي تضم 100 ليف ق

د... دعونا لا نفكر في ذلك. لحسن حظّ الكلبة لا يصعّد هذا التجنيد عشوائيًا بل يتبع ما يعرف بمبدأ الحجم. يبدأ عند تنشيط أصغر الوحدات الحركية التي تضم أصغر الألياف بواسطة العصبونات الأكثر استثارة، ثمّ تنضمّ وحدات حركية أكبر بألياف أكبر فتزيد قوّة الانقباض. وإذا أردنا الشدّ بكل قوتنا، وهو ما لا نريده في حالة آبي، ستنخرط الوحدات الحركية الأكبر التي تضم الألياف العضلية الأكبر. وهذه الوحدات الكبيرة آخر ما يشارك لأن ما يتحكم بها هو الوحدات الحركية الأكبر والأقل استثارة، ولكن حين تعمل فهي تعمل بكل قوتها و

تعطي ضعف قوة الألياف الصغيرة خمسين مرة. إذًا، كلّما جندت وحدات حركية أكثر تولدت قوّة أكبر. بعد أن عرفنا كيف تحدث انقباضات العضلات فلنتعرف على نوعيها الرئيسيين: متساوي التوتر ومتساوي القياس. فلنقل إنني أريد حمل هذا الكوب، يمكنني القيام بهذا التمرين بنفسي. إن حفّز الجمع الزمني والتجنيدي ما يكفي من التوتر العضلي في ذراعي للتغلب على وزن الكوب وبالتالي حمله، وتغيير طول العضلات المنخرطة أثناء الانقباض تكون تلك حركة متساوية التوتر. ولكن إن أردت حمل مبنى، يمكنني جعل عضلاتي تنقبض بقدر ما أشاء مسببًا الكث

ير من الشد من دون تغيير طول العضلة وهذه انقباضات متساوية القياس، وربما أصاب بفتاق. ولهذا طلبت من كلير القيام بالحمل الثقيل في هذه الحلقة. تعلمتم اليوم طريقة عمل العضلات الهيكلية معًا لتنفيذ الحركات وعكسها. كما تحدثنا عن دور الحجم في الوحدات الحركية ودورة الارتعاشات العضلية من ثلاث مراحل وكيف تؤثر قوة وتردد النبض في قوة الانقباض ومدته. وناقشنا جمع الارتعاشات مقارنة بالتكزز والحركات متساوية التوتر ومتساوية القياس. لم تتعرض أي كلاب لأذى أثناء إعداد هذا الفيديو. شكرًا لمسؤول شؤون التعليم توماس فرانك

وكلّ رعاتنا في Patreon الذين ساعدوا في جعل Crash Course متاحًا عبر مساهماتهم الشهرية. إن كنتم تحبون Crash Course وتريدون مساعدتنا لنواصل صنع فيديوهات رائعة كهذا، يمكنكم زيارة patreon.com/crashcourse. يتم تصوير الحلقات في استوديو د. شيريل سي. كيني التابع لـCrash Course. كتبت هذه الحلقة كاثلين ييل وحررها بلايك دي باستينو وباستشارة الدكتور براندون جاكسون. أخرجها نيكولاس جنكينز وحررها نيكول سويني ومصمم الصوت هو مايكل أراندا. قدمت تمارين العضلات كلير غروفنر والرسومات من إعداد فريق Thought Café.