文摘
我们人类有600多我们的身体的肌肉!你经常使用你的肌肉吃,呼吸,做鬼脸,和到处跑!有多少肌肉你认为一个人用来弹钢琴,跳舞玛卡瑞娜,还是打篮球?你觉得肌肉得到消息移动?我们不能看到我们的肌肉皮肤下,所以很容易忘记他们。如果你让“强有力的手臂”造成的弯曲手肘,紧握拳头,你可能会看到一个肌肉隆起。或者如果你得到很多的锻炼,你的肌肉会疲倦或疼痛。你想可以看到皮肤下肌肉在做什么?如果你能听着很密切,你觉得肌肉发出任何声音吗?事实上,一些特殊的录音设备,可以看到和听到肌肉在做什么!
介绍人类肌肉
当你故意移动你的身体,你使用你的骨骼肌。骨骼肌有他们的名字,因为他们中的大多数附着在骨头上的骨架。身体的骨架结构提供了移动骨骼和肌肉。其他类型的肌肉运动你不思考或控制。例如,心脏是一个肌肉,不停地工作,血液在身体移动。你也有那些变化等平滑肌的大小虹膜(眼睛的有色部分)或天冷的时候给你起鸡皮疙瘩。在本文中,我们将集中在骨骼肌。
骨骼肌是由许多个体的肌肉细胞。这些细胞被称为肌肉纤维因为他们是形状像细长的字符串。肌肉纤维以各种方式捆绑在一起,形成许多不同的肌肉形状。一些肌肉形状像圆圈,如口、和一些形状像丝带,球迷,或羽毛(图1)!每一块肌肉的形状和它连接到框架的方式在移动身体给它一个特殊的角色。对肌肉负责移动关节(如肘部)相反的方向。例如,肱二头肌移动前臂向上臂,而肱三头肌它相反的方向移动。这是因为肌肉只能拉,而不是推!肌肉拉在相反的方向在同一联合称为拮抗剂。
- 图1 -肌肉对身体有许多不同的形状和高度在许多不同的方式,它允许每个肌肉做其独特的工作。
- 黄色的结构被称为肌腱,附加骨骼肌的骨架。试着把你的手在画面中的每个肌肉在你执行指定的动作。你能感到你的肌肉运动吗?genioglossus覆盖着另一个肌肉,你还是会感受到它的运动通过将你的手在你的下巴。所有这些行动需要很多肌肉一起工作,所以你可能觉得其他肌肉运动!
肌肉有趣的事实
你能猜出这肌肉在你的身体:
最强的吗?
最活跃的?
最长的?
最小的吗?
奇怪吗?
饮食对于保持活着是至关重要的。这就是为什么身体最强壮的肌肉是咀嚼肌!它叫做咬肌,这意味着“咀嚼”在希腊。
许多体内肌肉活动几乎所有的时间。眼部肌肉的一个例子。如果你注意到你的眼睛,你会发现他们经常做微小的动作。这种情况即使你睡着了,做梦!
人体最长的肌肉是缝匠肌(图1)。这是肌肉,盘腿而坐时被激活。事实上,它的名字的意思是“裁缝肌肉,”引用盘腿裁缝用来坐的位置。
最小的肌肉stapedius,稳定的镫骨耳朵,人体最小的骨头。尽管它体积小(约一枚硬币的厚度),这肌肉是非常重要的,因为它有助于保护耳朵免受响亮的声音。
舌头是一组肌肉相当奇怪的组织!大多数骨骼肌附着在骨两端或组织,但舌头一端完全免费。这允许您移动你的舌头在四面八方,帮你说话,咀嚼,品味,和接受。
肌肉运动
大脑告诉肌肉移动,然后肌肉骨骼。但这实际上是如何工作的呢?答案是电力,就像电力,使灯工作!大脑发送电子信息生物电线的肌肉通过系统调用神经元(1]。一个神经元,携带信息运动被称为运动神经元。被称为电信息信号因为它们含有对身体重要指示。这些信号是小电的灯泡相比,所以你不觉得任何冲击。脊髓运动神经元离开,分成许多分支。每个分支激活肌肉纤维。所以,每一个运动神经元激活一组肌肉纤维。一个运动神经元及其群肌肉纤维被称为运动单位。当信号到达肌肉纤维,肌肉激活和拉骨架。当足够的纤维是活跃的,骨架运动(图2)!
- 图2 -激活腿部肌肉。
- (一)我们计划一场运动。(B)上运动神经元向脊髓发送信号从大脑,和更低的运动神经元发出的信号从脊髓到肌肉。(C)运动神经元的特写。(D)每个低运动神经元激活一组肌肉纤维,让他们拉。每个下运动神经元及其群肌肉纤维被称为运动单位。电动机单位就像微型肌肉肌肉组成一个整体。如果有足够多的电机单元被激活,你的肌肉动你的身体!
大脑使用三种工具来控制力量,速度,和协调的运动。首先,运动单位只有在当需要时才会被激活。更强的运动需要更多的运动单位,较弱的动作需要更少的。第二,大脑控制发动机的发火速度单位。当一个运动单位激活时,它发送一个快速的电信号,所以我们说它“火灾。“更强更快的运动,运动单位火灾更快。最后,控制运动的方向和复杂性,大脑能激活许多肌肉结合在一起。想象数百万的信号发射的全身在跳舞的时候或运行!如果你能听到和看到他们,你会噼啪声如闪电!
我们怎么能听到和看到的肌肉吗?
肌电描记术(EMG)是科学家们使用的方法来记录肌肉的电活动(图3)。首先,肌肉肌电图检测信号。检测信号、医生或研究人员两个地方电极在皮肤肌肉,来测量电子信号流从一个点到另一个地方。电极是金属板,将电力从身体录音设备,所以它可以测量。这些信号是非常小,所以他们必须被放大,所以我们可以看到和听到它们。如果你听说过电吉他,你可能听到一个放大器的影响。没有一个放大器,电吉他发出微小的声音。放大器增加声音的强度,这样你就可以听到它在音乐会。同样,放大器加强肌肉信号,这样他们就可以在电脑上。然后我们可以查看和研究信号。皮肤上的电极不能告诉电动机单位我们之间看到的信号加在一起图3一。
- 图3 -肌电图是系统用来记录肌肉的电活动。
- 检测到的信号与电极,加强的放大器,在电脑上学习。(一)彩色信号显示每个运动单位的活动。电极检测运动单位信号好像都加在一起,你可以看到黑色的在电脑屏幕上。(B)多电极记录EMG信号在网格处理模式和在电脑上绘制EMG活动肌肉表面。
肌肉的声音
放大器和特殊的电极,研究人员可以听到肌肉!如果你听说过爆米花爆开,听起来你知道肌肉!假设每一个流行运动单位射击的声音。爆米花,首先它会非常缓慢,你可以听到个人持久性有机污染物与持久性有机污染物之间的时间。这就是你的肌肉就像当你开始使用它们。然后爆米花流行的疯狂,你不能告诉一个流行的另一个!这就是你的肌肉像当你做强烈的运动。点击视频1听发动机的声音单位解雇:慢慢地,一个快速,然后都在一起(2]。你能告诉他们分开吗?
- 视频1 -当我们使用一个放大器,我们可以听到单个电动机单位解雇。每次运动单位火灾,这听起来就像一个流行音乐。在这里,你可以听到两个电机单元发射的放大声音。首先,你听到一个运动单位慢慢燃烧,然后另一个快速射击,射击在同一时间。想象这听起来像是当有10或100年代的运动单位同时开火!。
肌肉地图和电影
看到正在发生的事情在一个大区域的肌肉,我们可以做一个地图!我们的眼睛无法看到电,所以我们使用一些技术诀窍。我们安排许多电极在网格模式并将其皮肤与肌肉(图3 b)。如果一个区域的肌肉比另一个更积极的,上面的电极检测更强的信号。我们在每个电极分配信号强度的彩虹颜色,蓝色和红色之间。蓝色是弱信号,红色是强信号,绿色和黄色之间。
随着电极穿的人,肌肉地图的变化。看到肌肉活动的变化随着时间的推移,我们的肌肉电影(3]!点击视频2看到肌肉活动在肱二头肌弯曲肘部,如图所示图3(4]。1如果你让这个姿势和激活你的二头肌,你会发现皮肤几乎没有移动,但是视频显示肌肉非常活跃!
我们能做什么与肌肉信号?
科学家和医生可以做很多有用的事情与EMG记录!例如,治疗肌肉或神经方面的问题,我们需要知道什么是错误的,。70多年来,医生用肌电图诊断神经和肌肉故障。他们这样做的比较EMG信号从健康和生病的病人。同时,科学家、医生和工程师共同研发出使用肌电图创建种肌肉控制的电脑接口(5]。一个假肢是一个装置,取代缺失的函数在一个人的身体。如果一个人失去了一只手,他或她可能会收到一只手假体来取代它。利用EMG信号记录的手臂,一个人与共同研发出了一种肌肉控制的电脑手假肢可以移动它在简单的方法,通过激活手臂肌肉。
肌电图可以教会我们很多关于大脑如何控制身体。我们有很多有用的方法来记录和研究肌电图数据。学习使用这些方法和发明新技术将帮助我们找到创造性的新方法来帮助的人神经,肌肉,或运动问题。这是工作的医生、物理治疗师、生物医学工程师,科学家和运动。
下次你吃,跑步,跳舞,或演奏乐器,记住你的电气化肌肉的流行和颜色!你能想出更多的方法来使用肌电图来帮助人们吗?
资金
这个项目已经收到了欧盟的资助下地平线2020研究和创新项目玛丽·斯卡洛多斯卡·居里格兰特846679号协议(INFANTPATTERNS)和查尔默斯大学生命科学工程领域推进技术。
术语表
肌肉纤维:↑细胞形状像长,薄聚集在一起形成骨骼肌的字符串。
神经元:↑细胞移动电子消息之间的大脑、脊髓,和身体。每个神经元以长而细线形状,移动电远距离。
运动神经元:↑对运动神经元携带指令。
信号:↑电气信息包含重要的信息和指示。
运动单位:↑一群肌肉纤维是由一个运动神经元控制。
肌电图(EMG):↑该技术用于测量肌肉的电活动。从字面上看,这个词是指电气(“电”)肌肉(myo)测量(“书写符号”)。
电极:↑金属板非常擅长电力移动。他们使电力桥通过从一个对象(或身体)通过连接录音设备。
假肢:↑的设备替换丢失的身体功能。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
确认
我们将特别感谢教授罗伯特·Merletti对于他的专长,建议和评论。他还提供了更多的视频与网格的电极记录:https://www.robertomerletti.it/en/emg/material/videos/。图1在这篇文章中包含如下图内容改编自公开通过知识共享:https://commons.wikimedia.org/wiki/File Fascicle_Muscle_Shapes.jpg。
脚注
1。↑网格的120个电极(8行15列间距为1厘米)被放在一个人的肱二头肌肌肉在运动。信号强度估计为每个EMG信号和显示的颜色。弱信号是蓝色的和强烈的信号是红色的,像在图3 b。肌肉电影很容易看到哪部分肌肉中最活跃的一场运动。
引用
[1]↑Sivadas,。Broadie, k . 2020。我的大脑和我的身体如何?前面。年轻人。8:540970。doi:10.3389 / frym.2020.540970
[2]↑Florestal, j . R。马修,p。麦吉尔,k . c . 2009。多通道自动分解肌肉的肌电图信号。j . Electromyogr。Kinesiol。19:1-9。doi: 10.1016 / j.jelekin.2007.04.001
[3]↑Merletti, R。Muceli, s . 2019。教程。肌电图检测表面在空间和时间:最佳实践。j . Electromyogr。Kinesiol。49:102363。doi: 10.1016 / j.jelekin.2019.102363
[4]↑Rojas-Martinez, M。、Serna l . Y。Jordanic, M。Marateb, h·R。Merletti, R。明天,m。2012年。高密度表面的肘部肌肉等长收缩时肌电图信号健康的人类。科学。数据。7:397。doi: 10.1038 / s41597 - 020 - 00717 - 6
[5]↑恩格斯,L。,Cipriani c . 2019。大自然的杰作:科学家们努力取代人类的手。前面。年轻人的心灵。7:83。doi:10.3389 / frym.2019.00083