Muskelphysiologie – Arten von Kontraktionen

Arten von Kontraktionen

Wenn wir an einen Muskel denken, der sich normal zusammenzieht, neigen wir dazu, an die Muskelverkürzung zu denken, da sie Kraft erzeugt. Während es wahr ist, dass dies ein Weg der Muskelkontraktion ist, gibt es viele verschiedene Möglichkeiten, wie ein Muskel Kraft erzeugen kann, wie in Abbildung 1 unten zu sehen.,

Abbildung 1: Eine Demonstration des Unterschieds in den Kraftantworten zwischen verlängernden und nicht verlängernden aktiven Kontraktionen (isometrisch vs. exzentrisch) und zwischen aktiven Kontraktionen (isometrisch vs. exzentrisch). verlängerung (exzentrisch) vs. nicht aktive Verlängerung (passive Dehnung).,

Konzentrische Kontraktionen—Muskel aktiv Verkürzung

Wenn ein Muskel aktiviert ist und benötigt, um eine Last zu heben, die kleiner ist als die maximale tetanische Spannung, die es erzeugen kann, beginnt der Muskel zu verkürzen. Kontraktionen, die es dem Muskel ermöglichen, sich zu verkürzen, werden als konzentrische Kontraktionen bezeichnet. Ein Beispiel für eine konzentrische Kontraktion beim Anheben eines Gewichts während einer Bizeps-Locke.

Bei konzentrischen Kontraktionen ist die vom Muskel erzeugte Kraft immer kleiner als das Maximum des Muskels (Po)., Wenn die Belastung, die der Muskel zum Heben benötigt, abnimmt, nimmt die Kontraktionsgeschwindigkeit zu. Dies geschieht, bis der Muskel schließlich seine maximale Kontraktionsgeschwindigkeit Vmax erreicht. Durch Ausführen einer Reihe von Kontraktionen mit konstanter Geschwindigkeit kann eine Kraft-Geschwindigkeit-Beziehung bestimmt werden.

Exzentrische Kontraktionen-Muskel aktiv verlängern

Während der normalen Aktivität sind Muskeln oft aktiv, während sie sich verlängern., Klassische Beispiele hierfür sind das Gehen, wenn der Quadrizeps (Kniestrecker) kurz nach dem Fersenschlag aktiv ist, während sich das Knie beugt, oder das sanfte Absetzen eines Objekts (die Armbeuger müssen aktiv sein, um den Sturz des Objekts zu kontrollieren).

Wenn die Belastung des Muskels zunimmt, erreicht er schließlich einen Punkt, an dem die äußere Kraft auf den Muskel größer ist als die Kraft, die der Muskel erzeugen kann. Obwohl der Muskel vollständig aktiviert sein kann, muss er sich aufgrund der hohen äußeren Belastung verlängern., Dies wird als exzentrische Kontraktion bezeichnet (bitte denken Sie daran, dass Kontraktion in diesem Zusammenhang nicht unbedingt eine Verkürzung bedeutet). Es gibt zwei Hauptmerkmale in Bezug auf exzentrische Kontraktionen zu beachten. Erstens sind die absoluten Spannungen erreicht sehr hoch im Verhältnis zu dem Muskel “ s maximale tetanische Spannung Erzeugungskapazität (Sie können ein viel schwereres Objekt, als Sie heben können). Zweitens ist die absolute Spannung relativ unabhängig von der Verlängerungsgeschwindigkeit. Dies deutet darauf hin, dass Skelettmuskeln sehr widerstandsfähig gegen Verlängerung sind., Die grundlegende Mechanik exzentrischer Kontraktionen ist immer noch eine Quelle der Debatte, da die Kreuzbrückentheorie, die konzentrische Kontraktionen so gut beschreibt, nicht so erfolgreich exzentrische Kontraktionen beschreibt.

Exzentrische Kontraktionen sind derzeit aus drei Hauptgründen ein sehr beliebtes Untersuchungsgebiet: Erstens tritt ein Großteil der normalen Aktivität eines Muskels auf, während er sich aktiv verlängert, so dass exzentrische Kontraktionen physiologisch üblich sind (Goslow et al. 1973; Hoffer et al., 1989) Zweitens sind Muskelverletzungen und Schmerzen selektiv mit einer exzentrischen Kontraktion verbunden (Abbildung 2, Fridén et al. 1984; Evans et al. 1985; Fridén und Lieber, 1992). Schließlich kann die Muskelstärkung mit Übungen, die exzentrische Kontraktionen beinhalten, am größten sein. Daher gibt es einige sehr grundlegende Struktur-Funktions-Fragen, die mit dem exzentrischen Kontraktionsmodell angegangen werden können und exzentrische Kontraktionen haben sehr wichtige Anwendungen therapeutisch Muskel zu stärken.,

Abbildung 2: Darstellung der maximalen tetanischen Kraft vor und unmittelbar nach einem Übungseinsatz. Während passive Dehnung eine vernachlässigbare Kraftabnahme verursacht, verursacht Isometrie einen moderaten Verlust und exzentrisch einen signifikanten Kraftverlust.

Das Virtuelle Krankenhaus hat eine mehr klinischen Blick auf diese und andere Formen von Muskel-Verletzungen.,

Isometrische Kontraktion-Muskel aktiv auf einer festen Länge gehalten

Eine dritte Art von Muskelkontraktion, isometrische Kontraktion, ist eine, in der der Muskel aktiviert wird, aber anstatt zu verlängern oder zu verkürzen, wird es auf einer konstanten Länge gehalten. Ein Beispiel für eine isometrische Kontraktion wäre das Tragen eines Objekts vor sich. Das Gewicht des Objekts würde nach unten ziehen, aber Ihre Hände und Arme würden sich der Bewegung mit gleicher Kraft entgegenstellen, die nach oben geht. Da Ihre Arme weder heben noch senken, zieht sich Ihr Bizeps isometrisch zusammen.,

Die während einer isometrischen Kontraktion erzeugte Kraft ist vollständig abhängig von der Länge des Muskels während der Kontraktion. Die maximale isometrische Spannung (Po) wird bei der optimalen Länge des Muskels erzeugt, wobei sich die Sarkomere des Muskels auf dem Plateau der Längenspannungs-Kurve befinden.

Abbildung 3: Eine Reihe isometrischer Kontraktionen mit unterschiedlichen Muskellängen (von -40% (slack) bis +40% (gestreckt)., Die maximale Kraft wird bei optimaler Länge (Lo) erzeugt. Beachten Sie, dass beim Dehnen des Muskels die Grundlinie der Kraftaufzeichnung aufgrund der passiven Spannung (PT) im Muskel erhöht wird und mehr zur Gesamtkraft beiträgt als die aktive Spannung (AT).

Passive Dehnung—Muskel passiv verlängern

Es gibt eine vierte Art von Muskel“ Kontraktion “ bekannt als passive Dehnung. Wie der Name schon sagt, wird der Muskel in einem passiven Zustand verlängert (d. H. Nicht zur Kontraktion angeregt)., Ein Beispiel dafür wäre der Zug, den man in den Oberschenkel fühlt, während man seine Zehen berührt.

Die für die passive Spannung verantwortlichen Strukturen befinden sich außerhalb der Brücke selbst, da keine Muskelaktivierung erforderlich ist. Mehrere neuere Studien haben Licht auf das geworfen, was sich als faszinierendes und riesiges Protein mit Skelettmuskulatur herausgestellt hat—treffend genannt, “Titin.” Eine bahnbrechende Studie von Magid und Law zeigte überzeugend, dass der Ursprung der passiven Muskelspannung tatsächlich in den Myofibrillen selbst liegt., Dies ist äußerst bedeutsam, da vor dieser Studie die meisten davon ausgegangen hatten, dass extrazelluläres Bindegewebe im gestreiften Muskel den Großteil seiner passiven Eigenschaften verursachte. Magid und Law maßen jedoch die passive Spannung in ganzen Muskeln, einzelnen Fasern und einzelnen Fasern mit entfernten Membranen und zeigten, dass jede Beziehung auf die Größe der Probe skaliert wurde. Mit anderen Worten, die Quelle für passive Kraftlagerung im Muskel lag innerhalb der normalen myofibrillären Struktur, nicht extrazellulär wie zuvor angenommen.

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