四、骨骼肌收缩的外部表现和力学分析

骨骼肌在体内的功能,就是它们在受刺激时能产生缩短或(和)张力,藉以完成躯体的运动或(和)抵抗外力的作用。当肌肉克服某一外力而缩短,或肌肉因缩短而牵动某一负荷时,肌肉就完成了一定量的机械功,其数值等于它所克服的阻力(或负荷)和肌肉缩短长度的乘积;如以缩短速度乘以负荷,则得出肌肉的输出功率。但肌肉在收缩时究竟以产生张力为主或缩短为主,以及收缩时能作多少功,则要看肌肉收缩时所遇到的负荷条件和肌肉本身的功能状态。

肌肉在体内或实验条件下可能遇到的负荷主要有两种:一种是在肌肉收缩前就加在肌肉上的,如把一条肌肉顺着它的肌原纤维的走行方向悬挂起来而把上端固定,再在另一端悬挂一定数量的重物,后者就是前负荷。前负荷使肌肉在收缩前就处于某种程度的被拉长状态,使它具有一定的长度,这称为初长度;这样由于前负荷的不同,同一肌肉就要在不同的初长度条件下进行收缩。另一种负荷称为后负荷,它是在肌肉开始收缩时才能遇到的负荷或阻力,它不增加肌肉的初长度,但能阻碍收缩时肌肉的缩短。可以理解,对于某一具体的肌肉来说,实验中所加负荷、特别是前负荷不应当过大,因为后者在肌肉收缩前就可能因过度的牵拉而损伤肌肉本身的结构;至于后负荷,它在大到一定程度就足以抵抗肌肉收缩所产生的最大张力,因而肌肉不再表现缩短,出现等长收缩,亦即这时肌肉虽进行了收缩,并未有长度改变;在这种情况下继续增加后负荷,显然不会对肌肉的收缩有什么影响。

据上述,能影响肌肉收缩时作功能力或其力学表现的因素至少有三个,即前负荷、后负荷和肌肉本身的功能状态(即肌肉收缩能力)。要分析某一因素影响的最简单办法,就是使其他因素保持在某一恒定值而改变要观察因素的值,得到一组数据并作成一条座标曲线来进行分析。