Anatomia mięśni i trening oporowy z wykorzystaniem ciężaru własnego ciała

Anatomia mięśni i wiedza na temat budowania siły idą w parze. W tym wpisie wyjaśnimy mechanizmy skurczów mięśni z anatomicznego punktu widzenia oraz pokażemy, w jaki sposób wiążą się z nimi zasady i cele treningu opartego na prędkości.

VBT A SKURCZE MIĘŚNI

Wszystkie poniższe informacje mają na celu przekazanie bardzo konkretnej wiedzy na temat anatomii i fizjologii mięśni, aby pokazać, jak wiąże się to konkretnie z treningiem siłowym i treningiem opartym na prędkości. W poprzednich wpisach poruszaliśmy temat profilowania siły i prędkości. Zależność siła-prędkość to po prostu związek między prędkością, z jaką zmienia się długość mięśnia (regulowaną przez obciążenie zewnętrzne lub inne mięśnie), a wielkością siły generowanej przez ten sam mięsień. Właściwości tkanki mięśniowej danej osoby decydują o tym, jak wygląda krzywa profilu siła-prędkość, a krzywa ta może ulec zmianie zarówno poprzez zaangażowanie większej liczby jednostek motorycznych w każdym skurczu, jak i poprzez zwiększenie częstotliwości wyładowań w każdym skurczu. Te dwie zmienne można zmienić poprzez trening, a konkretnie poprzez celowy trening, taki jak trening oparty na prędkości.

Dzięki natychmiastowej i obiektywnej informacji zwrotnej dostarczanej przez urządzenie do pomiaru siły (VBT), takie jak Perch, intencja wykonywanego ćwiczenia jest nie tylko monitorowana w czasie, ale także poddawana kwantyfikacji. Dane te pozwalają trenerom uzyskać wgląd lub podstawowe zrozumienie tego, co faktycznie dzieje się w głębi mięśni sportowca. Przypisanie wartości liczbowej do wysiłku może pomóc sportowcom zrozumieć, jak odczuwalne jest skurcz mięśni przy różnych poziomach wysiłku, oraz zachęcić ich do lepszego wyczucia własnego ciała. Trening mięśni pod kątem generowania większej siły jest prosty, choć niełatwy. Twój program musi nauczyć sportowców:

1. Wykorzystaj WIĘCEJ jednostek motorycznych przy każdym skurczu
2. Zwiększyć częstotliwość wyładowań w już aktywnej grupie jednostek motorycznych

Wraz z upowszechnianiem się technologii treningu opartego na prędkości w różnych dziedzinach treningu siłowego i sportowego tempo osiągania wyników ulega przyspieszeniu, a sportowcy mogą w pełni wykorzystać swój potencjał. Poniższe informacje pomogą Ci zrozumieć, dlaczego i w jaki sposób mięśnie się kurczą.

RODZAJE SKURCZÓW MIĘŚNI

Istnieją cztery rodzaje skurczów mięśni:

1. Skurcz izometryczny: mięsień wytwarza napięcie bez zmiany swojej długości
2. Skurcz izotoniczny: Mięsień wytwarza stałe napięcie pomimo zmiany swojej długości.
3. Skurcz koncentryczny: napięcie mięśniowe pokonuje działające na nie obciążenie zewnętrzne, a mięsień skraca się w trakcie skurczu
4. Skurcze ekscentryczne: Napięcie mięśniowe nie jest większe od działającego na nie obciążenia zewnętrznego, a mięsień wydłuża się podczas skurczu.

ANATOMIA MIĘŚNI SZKELETOWYCH

Każdy skurcz mięśni szkieletowych (z wyjątkiem odruchów) ma swój początek w mózgu. Sygnał elektrochemiczny jest przekazywany przez układ nerwowy do neuronu ruchowego, który unerwia wiele włókien mięśniowych. Poniżej przedstawiono budowę anatomiczna pojedynczego mięśnia:

Od najmniejszej do największej warstwy tkanki mięśniowej to:

Sarkomer: najmniejsza, najbardziej podstawowa i funkcjonalna jednostka mięśnia, odpowiedzialna za jego skurcz. Składa się z zazębiających się włókien (aktyny i miozyny) i odpowiada za prążkowanie włókien mięśniowych. W obrębie pojedynczego miofibrylu znajduje się wiele takich jednostek.

Miofibryla: długie i równoległe elementy włókna mięśniowego, złożone z grubych i cienkich miofilamentów (białek kurczliwych zwanych aktyną i miozyną oraz białek regulacyjnych zwanych troponiną i tropomiozyną). Otoczone są retikulum sarkoplazmatycznym (lub SR).

Włókno mięśniowe: długie, cylindryczne komórki zawierające liczne miofibryle. Otoczone są sarkolemą. Nazywane są również komórkami mięśniowymi.

Sarkolema: błona komórkowa lub plazmatyczna otaczająca każde włókno mięśniowe.

Endomizjum: najmniejsza struktura tkanki łącznej otaczająca pojedyncze włókno mięśniowe.

Pęczek mięśniowy: wiązki włókien mięśniowych otoczone perimysium.

Perimysium: Średniej wielkości fragment tkanki łącznej, który otacza wiele włókien mięśniowych w ich strukturze wiązki.

Epimysium: największa struktura tkanki łącznej, elastyczna i włóknista osłona otaczająca cały mięsień, która pozwala mu zachować integralność, a jednocześnie poruszać się niezależnie od innych tkanek i narządów znajdujących się w pobliżu.

Powięź: warstwa grubej tkanki łącznej, która otacza cały mięsień i znajduje się nad warstwą epimysium.

POŁĄCZENIE NERWOWO-MIĘŚNIOWE

Złącze nerwowo-mięśniowe (znane również jako złącze mięśniowo-nerwowe lub płytka motoryczna) jest zasadniczo synapsą chemiczną powstającą w miejscu styku neuronu ruchowego z włóknem mięśniowym. Najbardziej podstawową jednostką jest tzw. jednostka motoryczna, składająca się z pojedynczego neuronu ruchowego typu alfa oraz wszystkich włókien mięśniowych, które może on unerwiać, co przedstawiono poniżej:

Neuron ruchowy składa się z somy (ciała komórki), dendrytów, jądra komórkowego, aksonu (pokrytego osłonką mielinową) oraz zakończenia aksonu. Akson kończy się w bulwie synaptycznej lub bouton (po stronie presynaptycznej), gdzie tworzy się połączenie lub synapsa z szczeliną synaptyczną pomiędzy końcem bouton a początkiem komórki docelowej, czyli po stronie postsynaptycznej. W mięśniu szkieletowym komórka docelowa po stronie postsynaptycznej posiada szereg fałd połączeniowych pokrytych receptorami. Poniżej znajduje się krok po kroku podsumowanie tego, co dzieje się w połączeniu nerwowo-mięśniowym:

1. Potencjał czynnościowy przemieszcza się wzdłuż neuronu ruchowego, powodując uwolnienie przez pęcherzyk synaptyczny neuroprzekaźnika zwanego acetylocholiną do szczeliny synaptycznej.
2. Acetylocholina wiąże się z receptorami acetylocholiny w fałdach połączeń po stronie postsynaptycznej.
3. Po związaniu się cząsteczek kanały jonowe otwierają się i umożliwiają przepływ dodatnich jonów sodu (Na) do komórki postsynaptycznej. Powoduje to depolaryzację komórki i powstanie potencjału płytki końcowej.
4. Depolaryzacja powoduje otwarcie kanałów sodowych (Na) zależnych od napięcia, przekształcając potencjał płytki końcowej w potencjał czynnościowy.
5. Potencjał czynnościowy przemieszcza się wzdłuż włókna mięśniowego i powoduje jego skurcz w wyniku sprzężenia pobudzenia ze skurczem.

SPÓŁDZIAŁANIE POBUDZENIA I SKURCZU

Sprzężenie pobudzenia z kurczeniem to ciąg zdarzeń zachodzących po stronie postsynaptycznej, który można podsumować krok po kroku w następujący sposób:

1. Potencjał czynnościowy wywołany depolaryzacją potencjału płytki końcowej rozchodzi się po pozostałej części sarkolemy wzdłuż powierzchni komórki
2. Potencjał czynnościowy przemieszcza się do struktur zwanych tubulami T, które przylegają do retikulum sarkoplazmatycznego (SR)
3. Potencjał czynnościowy powoduje uwolnienie wapnia (Ca) z końcowych zbiorników retikulum siero-włóknistego do cytoplazmy komórki
4. Wapń wiąże się następnie z troponiną, co powoduje przesunięcie tropomiozyny i odsłonięcie miejsc wiązania miozyny na aktynie.
5. Główki miozyny tworzą mostki poprzeczne z aktyną i rozpoczynają skurcz mięśnia
6. ATP wiąże się z głowicami miozyny, powodując ich zwolnienie i powrót do pozycji wyjściowej
7. Gdy wapń zostanie ponownie wpompowany do SR w wyniku procesów enzymatycznych, następuje rozluźnienie

TEORIA WŁÓKNA PRZESUWANEGO

Teoria przesuwających się włókien opisuje proces skurczu mięśni na najbardziej podstawowym poziomie. Ponieważ w pewnym stopniu pokrywa się ona z mechanizmem sprzężenia pobudzenia ze skurczem, poniżej przedstawimy jej krok po kroku:

Potencjał czynnościowy pobudza uwalnianie wapnia do komórki mięśniowej

Kalcium wiąże się z troponiną (wcześniej związaną z aktyną), co powoduje odłączenie łańcucha tropomiozyny od aktyny, uwalniając w ten sposób miejsca wiązania dla miozyny.

Gdy kuliste głowice miozyny zwiążą się z dostępnymi miejscami na aktynie przy użyciu ATP przekształconego w ADP + P, następuje „skurcz siłowy”, który przyciąga włókno aktynowe w kierunku środka lub linii M

Następnie nowy cząsteczka ATP wiąże się z miozyną, co powoduje, że utworzony most krzyżowy odrywa się od miejsca przyłączenia aktyny.

Mięsień może nadal się kurczyć, jeśli dostępna jest większa ilość ATP i może utworzyć kolejny most międzykomórkowy, albo może się rozluźnić, a Ca zostanie ponownie przetransportowane do retikulum sroczkowatego.

RÓŻNICE W SKURCZACH MIĘŚNI SZKELETOWYCH

Skurcze mięśni są regulowane przez potencjały czynnościowe (jak wspomniano powyżej) i można je ogólnie podzielić na:

1. Skurcz: pojedynczy cykl skurczu i rozluźnienia zachodzący w samym włóknie mięśniowym
2. (Fala) Sumacja: Ma miejsce, gdy wiele kolejnych skurczów łączy się, tworząc większy i silniejszy skurcz mięśnia
3. Tężec: szereg skurczów następujących po sobie, tworzących ciągły i silny skurcz; może on mieć charakter zlewający się lub niezlewający się.

Należy pamiętać, że w ujęciu podstawowym istnieją tylko dwa sposoby zmiany siły wytwarzanej przez mięśnie szkieletowe:

1. Wykorzystaj WIĘCEJ jednostek motorycznych przy każdym skurczu
2. Zwiększyć częstotliwość wyładowań w już aktywnej grupie jednostek motorycznych

Gdy wszystkie możliwe jednostki motoryczne zostaną zmobilizowane i będą pracować z maksymalną częstotliwością, osiągniesz wartość 1RM (1 Repetition Maximum). W sytuacji obciążenia organizm zawsze woli zmobilizować więcej jednostek motorycznych, niż zużyć te, które są aktualnie w użyciu. Czas trwania i zakres skurczu można również regulować poprzez mobilizację jednostek motorycznych za pomocą:

1. Zwiększenie liczby aktywnych neuronów ruchowych
2. Najpierw aktywuje się najmniejsze/najsłabsze jednostki motoryczne, a następnie większe jednostki motoryczne

WNIOSEK

W Perch jesteśmy gorącymi zwolennikami poszukiwania przyczyn leżących u podstaw każdego zjawiska. Chociaż uważamy, że trening oparty na prędkości powinien stanowić integralną część każdego programu treningowego w siłowni, pozwalając precyzyjnie ćwiczyć mięśnie i poprawiać ogólną wydajność sportową, to jednak sądzimy, że zrozumienie anatomii mięśni jest niezbędne, aby w pełni to pojąć. Mamy nadzieję, że ten artykuł okazał się pomocny również dla Ciebie!

INNE CIEKAWE WPISY!

Chcesz dowiedzieć się więcej o podstawach VBT? Zapoznaj się ze słownikiem VBTPerch!

Chcesz dowiedzieć się, jak przebiega wzrost mięśni dzięki treningowi VBT? Zapoznaj się z naszym artykułem na temat wzrostu mięśni i treningu opartego na prędkości!

ŚLEDŹ NAS!

Zaglądajcie tu regularnie, aby uzyskać więcej materiałów szkoleniowych dotyczących treningu opartego na prędkości, a także wskazówek, trików i narzędzi. Nie zapomnijcie też śledzić nas na Twitterze, Instagramie i LinkedIn oraz polubić nas na Facebooku.

ŹRÓDŁA

1. Baechle, T., Earle, R. oraz National Strength & Conditioning Association (USA). (2008). Podstawy treningu siłowego i kondycyjnego (wyd. 3). Champaign, IL: Human Kinetics.
2. Gardiner, P. (2011). Zaawansowana fizjologia wysiłku nerwowo-mięśniowego (seria „Zaawansowana fizjologia wysiłku”). Champaign, IL: Human Kinetics.
3. Gonzalez-Friere, M., Rafael, de C., Stephanie, S. i Luigi, F. (sierpień 2014). Budowa połączenia nerwowo-mięśniowego. Pobrano 23 października 2019 r. z https://www.researchgate.net/figure/The-architecture-of-a-neuromuscular-junction-NMJ-A-B-The-NMJ-is-composed-of-three_fig1_265056822.
4. Gray, H., Williams, P. i Bannister, L. (1995). Anatomia Graya: Podstawy anatomiczne medycyny i chirurgii (wyd. 38.). Nowy Jork: Churchill Livingstone.
5. Scanlon, V. i Sanders, T. (1999). Podstawy anatomii i fizjologii (wyd. 3). Filadelfia: F.A. Davis.
6. Scientist, C. (b.d.). Laboratorium mięśni i odruchów. Pobrano 23 października 2019 r. z https://www.scientistcindy.com/muscles-and-reflexes-lab.html.