Siła mięśni, a czynniki zewnętrzne i fizjologiczne.
MC_OMEN
Podstawowym zadaniem mięśni jest wprawienie w ruch ciała, a co za tym idzie nadanie mu przyśpieszenia. Jeżeli
odwołamy się do podstaw fizyki to rozumiemy że aby wprawid ciało w ruch z danym przyśpieszeniem oddziałujemy siłą.
Siła jaką rozwija kurczący się mięsieo wynosi około
powierzchni. Tutaj już przedstawiamy jeden fakt, a
mianowicie potencjał siłowy mięśnia ZALEŻY od jego wielkości. Należy zastanowid się co tak naprawdę robią mięśnie,
odpowiedź jest prosta, ciągną kości, ZAWSZE ciągną kości, nigdy pchają, możliwośd pchania mają tylko i wyłącznie
sztuczne mięśnie (efekt technologiczny).
Wstępnie stwierdzamy że wielkośd rozwijanej siły zależy od:
1. Przekroju fizjologicznego mięśnia
2. Jego początkowej długości podczas pobudzenia
3. Liczby i typu (FF,FR czy S) aktywnych jednostek motorycznych
4. Wielkości mięśnia
5. Kąta zgięcia w stawie
6. Prędkości skracania mięśnia
7. Częstotliwości pobudzeni
Ad. 1
Przekrój fizjologiczny mięśnia w decydujący sposób wpływa na wielkośd rozwijanej przez niego siły; im większy przekrój
poprzeczny, tym większa siła. Przekrój fizjologiczny różni się od przekroju anatomicznego :
Fizjologiczny jest prostopadły do przebiegu włókien
Anatomiczny jest prostopadły do osi długiej mięśnia.
Tak więc przekrój fizjologiczny jest większy niż anatomiczny, lub najwyżej równy mu (większośd mięśni szkieletowych ma
budowę pierzastą).
Ad. 2
Mięsieo rozwija maksymalną siłę, kiedy występuje maksymalna liczba połączeo główek miozynowych z centrami
aktywnymi aktyny.
Sarkomer rozwija największą siłę przy długości, w której występuje największa liczba możliwych połączeo między
główkami miozynowymi a centrami aktywnymi aktyny. Przyjęto nazywad tę długośd długością optymalną, ponieważ przy
długości mniejszej lub większej siła mięśnia maleje, a dzieje się tak dlatego, że gdy wydłużamy mięsieo, liczba
potencjalnych połączeo między główkami miozynowymi a aktyną zmniejsza się, z kolei w przypadku skracania filamenty
aktyny nie tylko zachodzą na miozynę, ale również stopniowo zaczynają zachodzid jedna na drugą. Wskutek tego częśd
tworzonych mostków poprzecznych rozwija siłę o przeciwnym kierunku działania i wypadkowa skurczu maleje.
Oczywiście, w warunkach przyżyciowych zmiany długości mięśnia a co za tym idzie – i sarkomerów, są zdeterminowane
budową i zakresem ruchów stawów.
Krzywa zależności siły mięśnia jako całości od jego długości ma podobny przebieg do rejestrowanego w sarkomerze, ale
nieco inny zakres, ponieważ mięsieo ma ogromną ilośd tkanki łącznej; również sarkomery w różnych częściach mięśnia
niekoniecznie muszą kurczyd się jednocześnie
Ad. 3
Wzrost siły mięśnia można uzyskad przez rozciągnięcie go przed skurczem o mniej więcej 20% oraz poprzez podniesienie
jego temperatury, co zapewnia optymalną liczbę aktywnych mostków poprzecznych i właściwą ilośd energii
zmagazynowanej w elementach elastycznych mięśnia (ścięgnach, powięziach, elastycznych elementach sarkomeru).
Kiedy mięśnie są rozciągnięte gromadzą energię, która podczas skurczu jest oddawana (uwalniana), w wyniku czego
rośnie siła mięśnia. Przyżyciowo długośd mięśnia jest ograniczona i zdeterminowana jego przyczepami do kości oraz
budową anatomiczną stawów. W spoczynku wykazuje on napięcie, które jest wynikiem jego rozciągnięcia i stałem
impulsacji z ośrodkowego układu nerwowego. Jeżeli odetniemy jeden z przyczepów mięśnia, okaże się, że ulegnie on
małemu skróceniu, uzyskując długośd spoczynkową.
Ad. 4
Siłę mięśnia można zwiększyd przez rekrutowanie większej liczby jednostek motorycznych. Aby rozwinąd większą siłę,
musi byd zatem pobudzonych więcej owych jednostek, a więc i włókien mięśniowych. Kiedy jest potrzebna niewielka siła,
do skurczu będzie pobudzanych tylko kilka jednostek motorycznych. Jednostki motoryczne FF i FR zawierają więcej
włókien mięśniowych niż jednostka motoryczna S, przez co mogą rozwijad większą siłę. Również większe mięśnie, mające
więcej włókien mięśniowych są w stanie rozwinąd większą siłę od mięśni małych
Ad. 5
Ponieważ mięśnie rozwijają siłę, która jest przenoszona na dźwignie kostne, niezbędne jest zrozumienie fizycznych
zależności między owymi dźwigniami a mięśniami powodującymi ich ruch. Rozważmy działanie mięśnia dwugłowego
ramienia. Przyczep ścięgna tego mięśnia znajduje się tylko w 1/10 odległości między punktem obrotu w stawie
łokciowym a oporem trzymanym w ręce. Aby utrzymad 5- kilogramowy ciężar, mięsieo musi zatem rozwinąd siłę 10 razy
większą, czyli 50 kG. Siła rozwijana przez mięsieo jest przenoszona na kośd przez ścięgno. Tak jak długośd mięśnia,
optymalny kąt w stawie również stwarza warunki do uzyskania maksymalnej wartości siły przenoszonej na kości. Kąt ten
zależy od względnego ułożenia przyczepu ścięgna do kości i podnoszonego ciężaru. W naszym przykładzie optymalny
ką™ potrzebny do rozwinięcia i przyłożenia siły równej 50 kG wynosi około 100 . Mniejsze lub większe ugięcie w stawie
łokciowym zmieni kąt przyłożenia siły, a tym samym zmniejszy jej wartośd.
Ad. 6
Zdolnośd do rozwijania siły zależy również od prędkości skurczu mięśnia. Podczas skurczu koncentrycznego maksymalna
siłą przy szybszych skurczach stopniowo maleje. W pracy ekscentrycznej jest odwrotnie : szybkie ruchy ekscentryczne
pozwalają na zastosowanie dużej siły. Niezależnie od stosowanych metod badawczych i warunków pomiarowych
podstawowa zależnośd między siłą i prędkością ruchu zostaje taka sama. Kiedy zwiększa się prędkośd skracania mięśnia
rozwijana przez niego siła maleje. Przy obciążeniu równym zeru prędkośd skracania jest największa i nazywa się
maksymalną prędkością skracania mięśnia nieobciążonego.
Zależnośd siła-prędkośd może mied przebieg hiperboliczny, co rejestruje się głównie w badaniach skurczów mięśni
izolowanych, lub prostoliniowy, charakterystyczny dla grup mięśni człowieka podczas skurczów dowolnych, np. podczas
ruchów zginania w stawie łokciowym czy w czasie jazdy na rowerze.
Ad. 7
Jednym z czynników wpływających na wielkośd siły mięśni jest częstotliwośd pobudzeo i aktywnych jednostek
motorycznych. W skład mięśni wchodzą jednostki motoryczne zarówno wolno-, jak i szybko kurczliwe, a do pobudzenia
tych pierwszych potrzebna jest mniejsza częstotliwośd pobudzeni, więc przy zwiększonej częstotliwości zostanie
pobudzonych więcej jednostek szybko kurczliwych. Także pojedyncze włókno mięśniowe osiąga większą siłę wskutek
zwiększenia częstotliwości pobudzeni.