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Muskeln (Muskelelektrizität).

gesagt, die Längsachse ab, der Querschnitt zu, und zwar gilt dies nicht nur für den ganzen Muskel, sondern auch für jede einzelne Muskelfaser. Diese Formveränderung geht Hand in Hand mit einer geringen Verdichtung (ca. 1/1000 des Volumens) des Muskels, und sie erfolgt mit solcher Energie, daß der Muskel befähigt wird, bedeutende Widerstände, die sich ihm bei der Kontraktion entgegenstellen, zu überwinden. So vermag der Muskel bei seiner Thätigkeit ein ihn belastendes Gewicht auf eine gewisse Höhe zu heben, er leistet also Arbeit im Sinn der Mechanik. Der Muskel erreicht nun nicht bei jeder Kontraktion eine bestimmte Verkürzung, er kann vielmehr in jedem möglichen Grade der Verkürzung verharren, und nur bei den intensivsten Reizungen wird ein Maximum von Verkürzung von etwa drei Vierteln der ganzen Muskellänge beobachtet. Bei der natürlichen Beseitigung der M. erreicht keiner dieses Maximum der Verkürzung, denn die Enden der M. befinden sich so nahe am Stützpunkt der durch sie zu bewegenden Hebel, daß bereits eine höchst unbedeutende Muskelverkürzung genügt, das Maximum der Drehung, deren die Gelenke überhaupt fähig sind, zu bewirken. Bei demselben Muskel hängen die Verkürzungsgrade ab von der Stärke des Reizes und vom Ermüdungszustand; je ermatteter der Muskel, desto geringer sind seine Verkürzungen. Die Kraft, welche der Muskel, während er sich verkürzt, ausübt, ist am größten im Beginn der Verkürzung, nimmt mit der Zunahme der Verkürzung ab und wird im höchsten Grade derselben Null. Die Größe der Kraft, welche ein Muskel auszuüben im stande ist, hängt ausschließlich von der Größe seines Querschnitts, also von der Zahl der nebeneinander vereinigten Fasern, nicht von der Länge der Fasern ab. Das gleiche Gewicht aber wird der zehnmal längere Muskel auf die zehnfache Höhe heben als der kürzere von gleichem Querschnitt. Für die Mechanik der Leistungen unsrer M. am Körper ist es von größter Wichtigkeit, nicht allein die Kraft derselben kennen zu lernen, sondern auch die Nutzwirkung der sich verkürzenden M. zu bestimmen. Das vom Muskel erhobene Gewicht erlangt einen mit der Erhebungshöhe zunehmenden Nutzeffekt, insofern dasselbe, von dieser Höhe herabfallend, eine zu beliebigen Zwecken verwendbare lebendige Kraft gewinnt; die Größe dieser Kraft hängt von der Schwere des Gewichts und von der Höhe ab, bis zu welcher es gehoben war. Der Nutzeffekt ist daher gleich dem Produkt des Gewichts und der Erhebungshöhe. Man hat nun gefunden, daß der größte Nutzeffekt nicht mit dem größten Grade der Verkürzung zusammenfällt; es tritt derselbe aber auch dann nicht ein, wenn der Muskel seine größte Kraft entwickelt, sondern bei mittlern Graden der Verkürzung und Belastung. Mit der Ermüdung vermindert sich natürlich der Nutzeffekt, die Kraft nimmt dabei weit schneller ab als die Verkürzungsgröße. Da die Leistung eines Bewegungsmechanismus nicht vollständig bestimmt ist durch die Angabe des Nutzeffekts einer einmaligen Bewegung, so muß noch beigefügt werden, innerhalb welcher Zeit die Bewegung ausgeführt wird, und wie oft sie wiederholt werden kann. Man reduziert daher die Nutzeffekte, um sie untereinander vergleichbar zu machen, auf eine Sekunde als Zeiteinheit. Nach zahlreichen praktischen Erfahrungen nimmt man für die Sekundenleistung eines mittlern Arbeiters während seiner Arbeitszeit 7 Kilogrammometer an. Die M. können aber nicht beständig arbeiten, daher muß auch die Ruhezeit eingerechnet werden. Wird die Arbeitsdauer zu 8 Stunden angenommen, so beträgt der tägliche Nutzeffekt des mittlern Arbeiters 201,600 Kilogrammometer, die durchschnittliche Sekundenleistung (die Ruhezeit eingerechnet) also 2,3 Kilogrammometer. Jeder Motor, der leblose wie der lebende, ist nur zu einem bestimmten durchschnittlichen Nutzeffekt befähigt, die Beschäftigung selbst mag sein, welche sie wolle. Bei lebenden Motoren kann dieselbe zwar vorübergehend nicht unbedeutend gesteigert werden, aber stets nur auf Kosten späterer Arbeitsfähigkeit, ja selbst der Gesundheit. Der Arbeiter gehorcht der angegebenen Norm instinktmäßig. Soll er Tag für Tag den möglichsten Nutzeffekt erreichen, so beschwert er sich bei jeder Einzelbewegung nur mit einer bestimmten Last, läßt die Bewegungen in bestimmten Zwischenräumen aufeinander folgen und sorgt für eine gehörige Verteilung der Ruhezeiten.

Sowohl am lebenden Organismus als am ausgeschnittenen Muskelpräparat kann man nachweisen, daß die Muskelthätigkeit mit einer nicht unerheblichen Wärmebildung verknüpft ist. Durch anhaltende Muskelthätigkeit wird die Temperatur des ganzen Organismus nicht selten um ca. 1° erhöht. Am ausgeschnittenen Muskel beträgt die Temperatursteigerung für jede einzelne Kontraktion 0,001-0,005° C. Die gleichzeitig mit einer Arbeitsleistung entwickelte Wärme nimmt relativ ab, wenn die Arbeit zunimmt. Im Tetanus leistet der Muskel nach außen hin keine mechanische Arbeit; es wird nur innere Arbeit geleistet, die sich durch lebhafte Wärmeproduktion geltend macht.

Jeder Muskel und jedes beliebige Stück desselben zeigt, solange er sich im leistungsfähigen Zustand befindet, elektromotorische Wirksamkeit; er ist aus einer Anzahl mit elektrischen Ungleichheiten behafteter kleinster Teilchen zusammengesetzt, welche, in eine unwirksame leitende Flüssigkeit eingebettet, konstante Einzelströmchen erzeugen. Für alle diese Einzelströmchen bildet die ganze Muskelmasse und jede mit dem Muskel in Berührung gebrachte leitende Masse Schließung. Der abgeleitete Stromarm, welcher einen an den Muskel angelegten Drahtbogen durchkreuzt, gibt uns durch seine Wirkungen auf die Magnetnadel eines Multiplikators Aufschluß über die M., d. h. über die Strömungsvorgänge im Innern der Muskelmasse. Je nach dem Ort, wo die Enden des Multiplikatordrahts den Muskel berühren, ist die Abweichung der Magnetnadel stärker oder schwächer. Starke Ablenkungen treten ein, wenn man das eine Drahtende mit einem Punkte der äußern Oberfläche des Muskels, das andre Ende mit einem Punkte des Muskelquerschnitts verbindet: es findet dann ein starker Strom vom Querschnitt zur äußern Oberfläche des Muskels statt. Jede Stelle der Oberfläche ist positiv, jede Stelle des Querschnitts negativ elektrisch. Schwächere Ablenkungen treten ein: 1) wenn die Enden des Multiplikatordrahts an zwei Stellen der Muskeloberfläche gelegt werden, welche vom Mittelpunkt des Muskels ungleich weit entfernt sind, wobei die dem Mittelpunkt nähere Stelle positiv, die entferntere Stelle negativ elektrisch ist; 2) wenn die Schließung des Drahts zwischen zwei Punkten des Querschnitts stattfindet, wobei die mehr peripherische Stelle positiv elektrisch gegen die mehr zentrale Stelle ist. Gar keine Ablenkung der Nadel tritt ein, wenn zwei Stellen der Oberfläche des Muskels, welche gleich weit vom Mittelpunkt, oder zwei Stellen des Querschnitts, welche gleich weit vom Zentrum des letztern entfernt liegen, durch den Draht verbunden werden. Zwar schicken auch in diesem Fall die beiden Muskelstellen Ströme durch das Galvanometer; dieselben