تشريح العضلات والتدريب القائم على المقاومة

يرتبط علم تشريح العضلات بفهم كيفية بناء القوة ارتباطًا وثيقًا. سيساعد هذا المنشور في شرح آليات تقلصات العضلات من منظور تشريحي، وكيف ترتبط مبادئ وأهداف التدريب القائم على السرعة ارتباطًا مباشرًا بذلك.

التدريب القائم على المقاومة (VBT) وتقلصات العضلات

يهدف كل ما يلي إلى تزويدك بفهم ملموس للغاية لتشريح العضلات وعلم وظائف الأعضاء، وذلك لكي ترى كيف يرتبط ذلك بتدريبات القوة والتدريبات القائمة على السرعة على وجه التحديد. لقد تحدثنا في مقالات سابقة عن تحليل منحنى القوة-السرعة. وعلاقة القوة-السرعة هي ببساطة العلاقة بين السرعة التي يتغير بها طول العضلة (والتي يتحكم فيها إما الحمل الخارجي أو العضلات الأخرى) ومقدار القوة التي تولدها تلك العضلة نفسها. ستحدد خصائص الأنسجة العضلية للفرد شكل منحنى ملف القوة-السرعة، ويمكن أن يتغير هذا المنحنى مرة أخرى من خلال تجنيد المزيد من الوحدات الحركية في كل انقباض، وزيادة معدل إطلاق كل انقباض. ويمكن أن تتغير هاتان المتغيرتان من خلال التدريب، والتدريب بشكل محدد وهادف، كما هو الحال مع التدريب القائم على السرعة.

بفضل التقييم الفوري والموضوعي الذي توفره أجهزة قياس الجهد العضلي ( Perch) مثل Perch يتم قياس مدى فعالية حركة الرفع وتتبّعها على مدار الوقت. تتيح هذه البيانات للمدربين لمحة أو فهماً أساسياً لما يحدث فعلياً في أعماق عضلات الرياضي. إن تحديد رقم يعبّر عن مستوى الجهد يمكن أن يساعد الرياضيين على فهم طبيعة الانقباض العضلي عند مستويات جهد مختلفة، ويشجعهم على أن يكونوا أكثر انسجاماً مع أجسادهم. إن تدريب العضلات على توليد قوة أكبر أمر بسيط، وإن لم يكن سهلاً. يجب أن يعلم برنامجك الرياضيين ما يلي:

1. تجنيد المزيد من الوحدات الحركية لكل انقباض
2. زيادة معدل إطلاق مجموعة من الوحدات الحركية النشطة بالفعل

مع انتشار تقنية التدريب القائمة على السرعة في العديد من مجالات تدريب القوة والأداء الرياضي، أصبح تحقيق الأهداف أسرع، وأصبح بإمكان الرياضيين تحقيق أقصى إمكاناتهم. سيساعدك ما يلي على فهم أسباب وكيفية انقباض العضلات.

أنواع الانقباضات العضلية

هناك أربعة أنواع من تقلصات العضلات:

1. الانقباض المتساوي القياس: تولد العضلة توتراً دون أن يتغير طولها
2. الانقباض متساوي التوتر: تولد العضلة توتراً ثابتاً على الرغم من تغير طولها.
3. الانقباض المركزي: يتغلب توتر العضلة على الحمل الخارجي المقابل لها، وتقصّر العضلة أثناء انقباضها
4. الانقباضات اللامركزية: لا يتجاوز توتر العضلة الحمل الخارجي المقابل لها، وتطول العضلة أثناء الانقباض.

تشريح العضلات الهيكلية

ينشأ كل انقباض في العضلات الهيكلية (باستثناء ردود الفعل اللاإرادية) في الدماغ. تُرسل إشارة كهروكيميائية عبر الجهاز العصبي إلى خلية عصبية حركية تُعصب العديد من الألياف العضلية. ويمكن الاطلاع أدناه على التشريح الفعلي لعضلة واحدة:

من الأصغر إلى الأكبر، طبقات النسيج العضلي هي:

الساركومير: أصغر وحدة عضلية وأبسطها وأكثرها وظيفية، وهي التي تحدد عملية الانقباض. وتتكون من ألياف متشابكة (الأكتين والميوسين)، وهي المسؤولة عن ظهور الخطوط المخططة في الألياف العضلية. ويوجد العديد من هذه الوحدات داخل كل ليف عضلي واحد.

الليفيبة العضلية: وحدات طويلة ومتوازية في الليفة العضلية تتكون من خيوط عضلية سميكة ورفيعة (بروتينات انقباضية تُسمى الأكتين والميوسين، وبروتينات تنظيمية تُسمى التروبونين والتروبوموسين). وتحيط بها الشبكة الساركوبلازمية (أو SR).

الألياف العضلية: خلايا أسطوانية طويلة تحتوي على العديد من الليفات العضلية. وتحيط بها الغشاء العضلي. تُعرف أيضًا باسم الخلايا العضلية.

الغشاء العضلي: الغشاء الخلوي أو البلازمي الذي يحيط بكل ليف عضلي.

الإندوميزيوم: أصغر جزء من النسيج الضام الذي يغلف ليفًا عضليًا واحدًا.

الحزمة العضلية: حزم من الألياف العضلية محاطة بالغشاء المحيط بالعضلة.

البيريميزيوم: قطعة متوسطة الحجم من النسيج الضام تحيط بألياف عضلية متعددة ضمن بنيتها الحزمية.

الغطاء العضلي: أكبر جزء من النسيج الضام، وهو غمد مرن وليفي يحيط بالعضلة بأكملها، مما يتيح لها في الوقت نفسه الحفاظ على سلامتها والتحرك بشكل مستقل عن الأنسجة والأعضاء المجاورة.

اللفافة: طبقة من النسيج الضام السميك تغطي العضلة بأكملها وتقع فوق طبقة الغشاء فوق العضلي.

المفصل العصبي العضلي

المفصل العصبي العضلي (المعروف أيضًا باسم المفصل العضلي العصبي واللوحة الطرفية الحركية) هو في الأساس مشبك كيميائي يتشكل عند نقطة التلامس بين الخلية العصبية الحركية والألياف العضلية. وتُسمى الوحدة الأساسية «الوحدة الحركية»، وهي تتألف من خلية عصبية حركية ألفا واحدة وجميع الألياف العضلية التي يمكنها تعصيبها، ويمكن رؤية ذلك في الشكل أدناه:

تتكون الخلية العصبية الحركية من الجسم الخلوي (جسم الخلية)، والتشعبات، والنواة، والمحور العصبي (المغطى بغمد المايلين)، ونهاية المحور العصبي. ينتهي المحور العصبي في بصيلة أو زر مشبكي (على الجانب قبل المشبكي) حيث يتشكل الوصلة أو المشابك مع وجود شق مشبكي بين نهاية الزر وبداية الخلية المستهدفة، أي الجانب بعد المشبكي. في العضلات الهيكلية، تحتوي الخلية المستهدفة على الجانب ما بعد المشبكي على سلسلة من الطيات الوصلية المغلفة بمستقبلات. فيما يلي ملخص تفصيلي لما يحدث عند الوصلة العصبية العضلية:

1. ينتقل جهد الفعل عبر الخلية العصبية الحركية، مما يؤدي إلى قيام الزر المشبكي بإفراز الناقل العصبي المعروف باسم الأسيتيل كولين في الفجوة المشبكية.
2. يرتبط الأسيتيل كولين بمستقبلات الأسيتيل كولين الموجودة في الطيات الوصلية على الجانب ما بعد المشبكي.
3. بمجرد الارتباط، تنفتح القنوات الأيونية وتسمح لأيونات الصوديوم (Na) الموجبة بالتدفق إلى الخلية ما بعد المشبكية. ويؤدي ذلك إلى إزالة استقطاب الخلية وتوليد جهد الصفيحة الطرفية.
4. يؤدي إزالة الاستقطاب إلى فتح قنوات الصوديوم (Na) التي تعمل بالجهد الكهربي، مما يحول جهد الصفيحة الطرفية إلى جهد عمل.
5. ينتقل جهد الفعل على طول ليف العضلة ويؤدي إلى انقباضه من خلال عملية اقتران الإثارة بالانقباض.

الارتباط بين الإثارة والانقباض

الارتباط بين الإثارة والانقباض هو سلسلة من الأحداث التي تحدث في الجانب ما بعد المشبكي، والتي نلخصها هنا خطوة بخطوة:

1. ينتقل جهد الفعل الناتج عن إزالة استقطاب جهد الصفيحة الطرفية عبر باقي الغشاء العضلي على طول سطح الخلية
2. ينتقل جهد الفعل إلى بنية تُعرف باسم الأنابيب T التي تقع خلف الشبكة الساركوبلازمية (SR)
3. يؤدي جهد الفعل إلى إفراز الكالسيوم (Ca) من الخزانات الطرفية للشبكة السيتوبلازمية إلى سيتوبلازم الخلية
4. ثم يرتبط الكالسيوم بالتروبونين، مما يؤدي إلى تحريك التروبوميزين وكشف مواقع ارتباط الميوسين على الأكتين.
5. تشكل رؤوس الميوسين جسوراً عرضية مع الأكتين وتبدأ عملية انقباض العضلات
6. يرتبط ATP برؤوس الميوسين ويؤدي إلى تحريرها وإعادة ضبطها
7. بمجرد إعادة ضخ الكالسيوم إلى المخزن المؤقت عبر عمليات إنزيمية، يحدث الاسترخاء

نظرية الخيوط المنزلقة

تشير نظرية الخيوط المنزلقة إلى عملية انقباض العضلات على المستوى الأساسي. وبالرغم من وجود بعض التداخل مع اقتران الإثارة بالانقباض، سنقدم هنا ملخصًا تفصيليًّا خطوة بخطوة:

يحفز جهد الفعل إفراز الكالسيوم داخل الخلية العضلية

يرتبط الكالسيوم بالتروبونين (الذي كان مرتبطًا بالأكتين سابقًا)، مما يؤدي إلى إزالة خيط التروبوميوسين من الأكتين، وبالتالي إفساح المجال لمواقع ارتباط الميوسين.

بمجرد ارتباط الرؤوس الكروية للميوسين بمواقع الأكتين المتاحة باستخدام ATP الذي يتحول إلى ADP + P، تحدث «ضربة قوية» تسحب خيوط الأكتين نحو المركز أو الخط M

ثم يرتبط جزيء ATP جديد بالميوسين، مما يؤدي إلى انفصال الجسر المتقاطع المتشكل عن موقع الأكتين.

يمكن أن تستمر العضلة في الانقباض إذا توفر المزيد من ATP وتم تشكيل جسر عرضي آخر، أو يمكن أن تسترخي ويتم إعادة نقل الكالسيوم إلى الحويصلات الشبكية.

الاختلافات في تقلصات العضلات الهيكلية

يتم التحكم في تقلصات العضلات بواسطة جهد الفعل (كما قرأت أعلاه)، ويمكن تصنيفها عمومًا على النحو التالي:

1. الارتعاش: دورة واحدة من الانقباض والاسترخاء تحدث داخل الألياف العضلية نفسها
2. (الموجة) التجميع: يحدث عندما تتضافر عدة انقباضات متتالية لتنتج انقباضًا عضليًا أكبر وأقوى
3. الكزاز: تقلصات متعددة تتزامن معًا لتنتج تقلصًا مستمرًا وقويًا، وقد يكون هذا التقلص متصلاً أو منفصلاً.

من المهم أن نتذكر أنه على المستوى الأساسي، لا توجد سوى طريقتين لتغيير مقدار القوة التي تولدها العضلات الهيكلية:

1. تجنيد المزيد من الوحدات الحركية لكل انقباض
2. زيادة معدل إطلاق مجموعة من الوحدات الحركية النشطة بالفعل

بمجرد تجنيد جميع الوحدات الحركية الممكنة وبدء عملها بأقصى معدل لها، تكون قد حققت الحد الأقصى لعدد التكرارات (1RM). ويفضل الجسم دائمًا تجنيد المزيد من الوحدات الحركية بدلاً من إجهاد تلك المستخدمة حاليًا عند التعرض للضغط. كما يمكن تنظيم مدة الانقباض ومداه من خلال تجنيد الوحدات الحركية عن طريق:

1. زيادة عدد الخلايا العصبية الحركية النشطة
2. تفعيل الوحدات الحركية الأصغر/الأضعف أولاً، تليها الوحدات الحركية الأكبر

الخلاصة

في Perch نحن من أشد المؤيدين لفهم "السبب" الكامن وراء كل شيء. لذا، فبينما نؤمن بأن التدريب القائم على السرعة يجب أن يكون جزءًا لا يتجزأ من أي صالة لياقة بدنية لتدريب العضلات بدقة وتعزيز الأداء الرياضي بشكل عام، نعتقد أن فهم تشريح العضلات أمر مهم لفهم هذا الأمر حقًّا. ونأمل أن يكون هذا مفيدًا لكم أيضًا!

مقالات أخرى ذات صلة!

هل تريد معرفة المزيد عن أساسيات VBT؟ اطلع على قاموس VBTPerch!

هل تريد معرفة كيف تنمو العضلات بفضل التدريب القائم على السرعة (VBT)؟ اقرأ مقالتنا حول نمو العضلات والتدريب القائم على السرعة!

تابعونا!

تابعونا باستمرار للاطلاع على المزيد من المحتوى التدريبي المتعلق بالسرعة، بالإضافة إلى النصائح والحيل والأدوات. ولا تنسوا متابعتنا على تويتر وإنستغرام ولينكدإن ، والإعجاب بصفحتنا على فيسبوك.

المصادر

1. بايكل، ت.، وإيرل، ر.، والجمعية الوطنية للقوة والتحضير البدني (الولايات المتحدة). (2008). أساسيات تدريب القوة والتحضير البدني (الطبعة الثالثة). شامبين، إلينوي: دار نشر «هيومان كينيتيكس».
2. غاردينر، ب. (2011). علم وظائف الأعضاء العصبي العضلي المتقدم (سلسلة علم وظائف الأعضاء المتقدم). شامبين، إلينوي: دار نشر «هيومان كينيتيكس».
3. غونزاليس-فريير، م.، ورافائيل، دي سي.، وستيفاني، إس.، ولويجي، إف. (أغسطس 2014). بنية الوصلة العصبية العضلية. تم استرجاعه في 23 أكتوبر 2019، من https://www.researchgate.net/figure/The-architecture-of-a-neuromuscular-junction-NMJ-A-B-The-NMJ-is-composed-of-three_fig1_265056822.
4. غراي، هـ.، وويليامز، ب.، وبانيستر، ل. (1995). علم تشريح غراي: الأسس التشريحية للطب والجراحة (الطبعة الثامنة والثلاثون). نيويورك: تشرشل ليفينغستون.
5. سكانلون، ف.، وساندرز، ت. (1999). أساسيات علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء (الطبعة الثالثة). فيلادلفيا: دار نشر إف. إيه. ديفيس.
6. Scientist, C. (بدون تاريخ). مختبر العضلات والردود الفعل. تم الاطلاع عليه في 23 أكتوبر 2019، من https://www.scientistcindy.com/muscles-and-reflexes-lab.html.