Такая динамическая структурная, встроенная обработка информации уже была описана для клеточного цитоскелета (глава 5), внеклеточного матрикса (рис. 11.2), ВНЧС (рис. 8.8) и конечностей лошадей и человека (рис. 8.9), и на этом примере мы видим ей очередное подтверждение. Рис. 11.4. Стилизованная схема сети сухожилий разгибателей (средний палец), указывающая на мышцы, ромб Уинслоу (розовый четырехугольник) и упрощенные многослойные соединительные ткани, которые регулируют движения суставов (красные точки обозначают ключевые точки прикрепления к кости). (Перерисовано из Valero-Cuevas et al., 2007 и воспроизведено из Levin et al., 2017; © Elsevier) Таким образом, современная наука доказывает, что именно геометрические ограничения в системе (ЗКЦ) определяют относительные изменения положения кости (Levin & Martin, 2012), позволяя механической энергии передаваться из одной части тела в другую особым образом. Очевидно, что устоявшиеся традиционные представления о механизмах, лежащих в основе движений синовиального сустава, упрощенных до сгибания и разгибания и движения костей мышцами под отданным на «аутсорсинг» контролем нервной системы, неточны, ошибочны и устарели. Передача энергии Одним из очевидных, но в то же время важных вопросов, касающихся реализации двигательной функций у животных и людей, является относительная роль и вклад в общее действие односуставных, двусуставных и многосуставных мышц. У людей самыми сильными сократительными моторами являются односуставные мышцы, каждая из которых действует в рамках своей собственной кинематической группы с тремя элементами (одна мышца, две кости) и двигает единственный сустав, который она пересекает. Но поскольку мышцы при сокращении могут укорачиваться лишь примерно на 30 % от своей длины покоя, поэтому только лишь действия односуставных мышц недостаточно для полной реализации двигательных функций. Для выполнения полного движения этот дефицит подвижности должен быть восполнен действием двусуставных и многосуставных мышц.
Двусуставные и многосуставные мышцы восполняют этот дефицит, воздействуя на весь диапазон двух или более суставов в разных динамических комбинациях: ограничивая движение одного из них; и/или одновременно усиливая движение другого, или/и создавая изометрическое сокращение (сохранение одинаковой длины), которая позволяет им передавать энергию между суставами (рис. 8.9). Другими словами, работа двух— или многосуставных мышц реализуется не через суммацию их единичных сокращений, а через более общую схему, когда через взаимосвязанную миофасциальную систему они передают объединенную энергию от одной части тела к другой, регулируя движение структурно. Например, любая попытка выпрыгнуть из положения стоя обычно имеет довольно низкую производительность, так как выработка энергии мышечных моторов в значительной степени ограничена только теми мышцами, которые выполняют подошвенное сгибание голеностопа и стопы. В то же время прыжки с полусогнутых коленей могут намного более эффективны. В этом случае сокращение большой ягодичной мышцы (односуставная) и мышц задней поверхности бедра (двусуставные) при разгибании бедра может сочетаться с действием латеральной широкой мышцы бедра (односуставная) и прямой мышцы бедра (двусуставная) при разгибании колена, и камбаловидной (односуставная) и икроножной (двусуставная) мышц — при подовшенном сгибании голеностопа, что позволяет передавать энергию, генерируемую всеми этими мышцами, в голеностоп и стопу (через изменение формы взаимосвязанных ЗКЦ), способствуя гораздо большему отрыву от земли. Поскольку положение каждого сустава зависит от совместных действий как односуставных, так и двусуставных мышц и многосуставных мышц, которые связаны друг с другом глобальной системой натяжения, включающей в себя множество суставов и силовых путей, то эффект от каждого сокращения мышц распределяется по широкому анатомическому полю. Именно передача энергии через многосуставные соединения, объединенные общим фоновым натяжением, делает возможными экстремальные сверхспособности, такие как, например, скалолазание, когда все тело может двигаться и поддерживаться лишь кончиками пальцев, или удивительная сила, позволяющая поднимать сверхтяжелые веса. Такие способности к сверхкоординации, сверхсиле, сверхскорости возможны благодаря тому, что силы, создаваемые всего лишь несколькими мышцами, перераспределяются по всему телу в зависимости от конкретной задачи (Levin et al., 2017). Как мы уже говорили, такой сверхконтроль возможен, только если он встроен в общую натяжную мезокинетическую структуру, потому что только в этом случае система сохранит надежность и предсказуемость даже при экстремальных нагрузках, за счет именно структурной синергии и синхронизации всех ее компонентов (Mason, 2014; Wilson & Kiely, 2016). На этих разных примерах мы видим, как включение механики ЗКЦ в нормальную физиологию движения значительно расширяет стандартные биомеханические модели.