Was beeinflusst die Kraft einer Skelettmuskelkontraktion?

Damit sich der menschliche Körper bewegt, müssen sich die Skelettmuskeln zusammenziehen. Jeder Muskel im Körper besteht aus Muskelfasern, organisiert in Gruppen, die als Motoreinheiten bezeichnet werden. Diese Motoreinheiten empfangen Signale vom Gehirn, wenn Bewegung gewünscht wird. Die Fähigkeit, die Kraft der Skelettmuskulatur zu variieren, ist für eine reibungslose und koordinierte Leistung der gemusterten Bewegung unerlässlich. Im menschlichen Körper sind verschiedene Mechanismen vorhanden, um die Menge an Kraft, die erforderlich ist, um diese Aufgaben effizient zu erfüllen, effizient abzuschließen.

Eine Motoreinheit ist die Funktionseinheit des neuromuskulären Systems. Die Anzahl der Muskelfasern, die von einer Motoreinheit innerviert werden, variiert von weniger als 10 Fasern für kleine Muskeln auf mehr als 100 für größere Muskeln. Wenn sie stimuliert werden, verteilen sich alle Fasern, die von der stimulierten Motoreinheit innerviert werden. Um die Festigkeit zu erhöhen, werden mehr motorische Einheiten rekrutiert, um zu kontrahieren oder die Häufigkeit des Signals zum Vertrag wird erhöht.

Die Fähigkeit des Muskels, Kraft zu erzeugen, wird zum Teil durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der sich ein Muskel zusammenzieht. Für konzentrische Muskelkontraktionen oder wenn sich ein Muskel verkürzt, wenn die Geschwindigkeit einer Kontraktion zunimmt, nimmt die Kraft erzeugende Fähigkeit des Muskels hyperbolisch ab. Während der Exzenter- oder Muskelverlängerung wird die Kraft erzeugende Fähigkeit des Muskels mit größerer Geschwindigkeit erhöht.

Muskelfasern bestehen aus dicken und dünnen Filamenten, die in Sarkomere oder die kleinste kontraktile Einheit des Muskels organisiert sind. Die Länge eines Muskels wirkt auf seine Kraft erzeugende Fähigkeit aufgrund der entsprechenden Überlappung von dicken und dünnen Filamenten in unterschiedlichen Längen. Wenn eine Muskelfaser dazu gebracht wird, sich zu kontrahieren und der Muskel in einer optimalen Länge ist, angezeigt durch die größtmögliche Überlappung von dicken und dünnen Filamenten, wird eine maximale Festigkeit erzeugt. Wenn ein Muskel zu kurz oder zu lang ist, wird weniger als eine optimale Kraft aufgrund des Mangels an Filamentüberlappung und Bindungsortverfügbarkeit erzeugt.

Nicht alle Muskelfasern sind gleich. Skelettmuskelfasern fallen in eine von zwei Kategorien, basierend auf dem alpha-motorischen Neuron, das sie innerviert: Typ I Muskelfasern oder langsam zuckende Fasern und Typ II Fasern oder schnell zuckende Fasern. Motoreinheiten, die Typ-II-Fasern enthalten, sind typischerweise größer als Motoreinheiten, die Typ-I-Fasern enthalten. Dieser Unterschied in der Motoreinheitsgröße bedeutet, dass, wenn eine einzelne Motoreinheit des Typs II angeregt wird, mehr Muskelfasern zusammenziehen, als wenn eine Motoreinheit des Typs I angeregt wird. Da mehr Fasern stimuliert werden, um in Motoren des Typs II zusammenzuziehen, wird mehr Kraft durch Typ-II-Fasern erzeugt.

Motor Unit Recruitment und Firing Frequency

Kontraktionsgeschwindigkeit

Muskellänge

Muskelfaser-Typ