Немного о проявлении пассивных сил и о том,какую роль в этом играет взаимосвязь длины мышцы к ее напряжению и как это влияет на рост мышечных волокон в длину.
Рост мышц вызывается преимущественно за счет активации одиночных мышечных волокон, увеличивающихся в размерах после того, как они испытали механическое напряжение во время силовых тренировок.
Основным фактором, определяющим это механическое напряжение , является взаимосвязь скорости сокращения волокна к его напряжению ,которая определяется количеством одновременно сцепленных мостиков https://www.instagram.com/p/BmiC8ZCn8km/?taken-by=chrisabeardsley. Однако взаимосвязь длины мышечного волокна к его напряжению https://www.instagram.com/p/BmiC8ZCn8km/?taken-by=chrisabeardsley также может оказать влияние на гипертрофию, и это объясняет например, почему тренировки с полной амплитудой движения и эксцентрические тренировки дают немного другие результаты ,как например рост волокон в длину.
Кроме того, если мы внимательно посмотрим на взаимосвязь длины мышечных волокон к их напряжению,то это в свою очередь может помочь нам объяснить, как происходит региональная гипертрофия , даже когда мы достигаем полного рекрутирования двигательных единиц во время тренировок .
Каким образом гипертрофия запускается силовыми тренировками?
Гипертрофия есть ничто иное,как увеличение в объеме отдельных мышечных волокон. Это обычно происходит вследствие увеличения диаметра мышечного волокна, но также может происходить из-за увеличения его длины .
Хотя увеличение количества волокон-гиперплазия https://www.instagram.com/p/Bbou_olhKuR/?taken-by=chrisabeardsley была зарегистрирована на грызунах, те же результаты не были повторены у людей после силовых тренировок. Более того, у бодибилдеров, по-видимому, имеется примерно такое же количество мышечных волокон в мышцах, что и у нетренированных людей, несмотря на то, что в целом мышцы намного больше https://www.instagram.com/p/Bbwhzu6hq5d/?taken-by=chrisabeardsley .
Отдельные мышечные волокна стимулируются к росту , как только они фиксируют механическое напряжение или деформацию https://www.instagram.com/p/BggO8WmnGyw/?taken-by=chrisabeardsley с помощью рецепторов, расположенных либо внутри мышечного волокна, либо на клеточных мембранах, которые называются механо-рецепторами. Это механическое напряжение должно быть равным и противоположным силе, которую производит каждое отдельное мышечное волокно . Важно отметить, что механическая нагрузка, испытываемая всей мышцей, не может вызвать гипертрофию, потому что мышца не имеет возможности ее зафиксировать, механическая нагрузка, испытываемая всей мышцей, тесно связана с внешней силой, которую мы можем измерить по отношению к поднятому весу.
Сила, создаваемая любым мышечным волокном во время мышечного сокращения (и, следовательно, степень испытываемого им механического напряжения ), в значительной степени определяется (1) активацией мышечного волокна и (2) скоростью, с которой мышечное волокно сокращается, из-за взаимосвязи скорости сокращения волокна к его напряжению .
Активированные мышечные волокна, которые сокращаются медленно, производят большие усилия и испытывают высокие уровни механического напряжения. Важно понимать, что сила, создаваемая любым мышечным волокном, «совершенно не связана» с силой, создаваемой всей мышцей, поскольку степень рекрутирования двигательных единиц может изменяться, что будет влиять на количество мышечных волокон, которые способствуют проявлению внешней силы, и чем больше мышечных волокон рекрутировано, тем большая внешняя сила может быть произведена https://www.instagram.com/p/BlKjJs4HhHE/?taken-by=chrisabeardsley .
Хотя эти факторы являются наиболее важными детерминантами образования механического напряжения , испытываемого мышечным волокном во время мышечного сокращения,тем не менее взаимосвязь длины мышечных волокон к их напряжению https://www.instagram.com/p/Bm0GBxSH3p7/?taken-by=chrisabeardsley также играет важную роль .
Что такое взаимосвязь длины мышечных волокон к напряжению?
Взаимосвязь длины мышечных волокон к напряжению https://www.instagram.com/p/Bm0GBxSH3p7/?taken-by=chrisabeardsley - означает ,что отдельные мышечные волокна не производят одинаковое количество изометрической силы, когда они активируются и напрягаются статически на разных участках своей длины.
Фактически, мышечные волокна создают низкие силы ,когда они укорочены, производят постепенно большие силы при увеличении длины волокна вплоть до точки достижения плато отношения длина-напряжение и, наконец происходит резкое увеличение степени проявляемой силы, когда мышечное волокно максимально растягивается.
Сила, которую производят мышечные волокна на любой длине мышечного волокна во время мышечных сокращений, возникает благодаря как активным, так и пассивным механизмам (которые производят активную и пассивную силу).
Активная сила - активный механизм включает энергетический обмен и движение миофиламентов друг против друга в течение цикла актин-миозинового мостика.
Пассивная сила - пассивный механизм включает в себя структуры внутри мышечного волокна, которые эластично удлиняются при их растяжении. Удлинение этих структур приводит к растягивающим силам без каких-либо химических реакций, поэтому сила называется пассивной, а не активной.
Каждый из активных и пассивных механизмов имеет свои теоретические соотношения длины-напряжения,и они должны быть объединены вместе, чтобы получить общее отношение длины к напряжению отдельных мышечных волокон.
Пассивное отношение длины мышечных волокон к их напряжению очень просто в описании, потому что это просто поведение упругого материала. Пассивная сила очень мала на протяжении большей части рабочего диапазона движения саркомеров внутри мышечного волокна, но она резко возрастает, когда каждый саркомер приближается к концу своего рабочего диапазона, и пассивные структуры внутри мышечного волокна начинают растягиваться. Пассивные структуры, которые эластично удлиняются, включают в себя титин (внутри мышечной клетки) и коллаген (окружающий мышечную клетку). Исследователи обнаружили, что обе эти структуры могут способствовать пассивному напряжению во время растяжения мышечных волокон. Тем не менее, титин https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6300359/ , вероятно, является более значительным фактором в появлении пассивной силы во всех нормальных диапазонах движения.
Активное соотношение длины мышечных волокон к их напряжению - более сложное определение. Активная сила очень мала, когда саркомер укорочен.Когда мышечное волокно (и, следовательно, каждый саркомер внутри него) тестируется на более длинных отрезках, количество доступных участков для связывания миозина с актином увеличивается,и количество силы также увеличивается. Как только все доступные места перекрываются,то образуется максимальное количество мостиков и активная сила саркомера достигает своего плато. Теоретически, перекрытие также может уменьшиться, если саркомеры растянуты слишком далеко, но происходит обратное,как раз эта точка соответствует резкому увеличению пассивной силы.
Что касается механической нагрузки, которую испытывают одиночные мышечные волокна во время силовых тренировок,то наиболее важным моментом является то, что производство силы одиночных мышечных волокон (и, следовательно, механическая нагрузка) больше во время силовых тренировок, когда пассивные элементы клетки способны вносить вклад в растягивающее усилие при активном растяжении мышцы.
Но большая механическая нагрузка из-за напряжения, создаваемого пассивными элементами, не просто вызывает большую гипертрофию,это также изменяет тип гипертрофии, которая возникает.
Как соотношение длины мышечных волокон к напряжению влияет на гипертрофию мышечных волокон?
Когда мышечные волокна создают силу, а пассивные структуры клетки способны вносить вклад в выработку силы (и, следовательно, увеличивать механическую нагрузку на отдельные мышечные волокна),то это имеет два ключевых эффекта.
Общая гипертрофия будет больше - общая сила, которая может быть задействована мышечным волокном становится больше, что вызывает большую механическую нагрузку и, следовательно, больший рост мышц. Действительно, исследования показывают, что механическая нагрузка, создаваемая активным и пассивным элементами клетки (растяжение), дает дополнительную прибавку к общей гипертрофии https://www.instagram.com/p/Bl5U_7AHIVE/?taken-by=chrisabeardsley .
Преимущественное увеличение длины волокон - когда мышечные волокна испытывают высокие уровни нагрузки на свои пассивные элементы (либо сокращаются при большой длине мышц, а не при коротких мышцах, либо если выполняется эксцентрическая перегрузка),то они реагируют, увеличиваясь преимущественно в длину, а не в диаметр https://www.instagram.com/p/BnS1Uw4HM13/ . Это настоящий рост мышц, который приводит к общему увеличению массы. Недавние исследования показали https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6300359/ , что это, скорее всего, происходит потому, что титин, который, вероятно, наиболее ответственен за выработку пассивной силы, также участвует в определении механического напряжения, которое приводит к увеличению длины мышечных волокон.
Так как же это относится к обычным силовым тренировкам?
Как отношение длины мышечных волокон к их растяжению влияет на величину механической нагрузки и гипертрофии на практике?
Мы можем наблюдать эффекты более высоких уровней производства пассивной силы во время силовых тренировок при больших диапазонах движения (или при большей длине мышц), а также во время эксцентрических сокращений. Интересно, что эти два типа тренировок биологически гораздо больше похожи, чем большинство людей думают.
# 1. Большие диапазоны движения (полная амплитуда)
Когда мышечное волокно сокращается при большой длине мышцы, его пассивные структуры (включая титин, но также и коллаген) уже удлинены, когда оно активируется. Это позволяет этим структурам вносить вклад в производство силы, что приводит к увеличению механической нагрузки.
Эта большая нагрузка на пассивные структуры, скорее всего, объясняется тем, что обычные силовые тренировки, включающие большие диапазоны движения и изометрические силовые тренировки при углах суставов, соответствующих большой длине мышц, часто вызывают большую гипертрофию, чем программы силовых тренировок, включающие частичные диапазоны движения или короткие мышечные длины. Именно поэтому силовая тренировка, включающая большие диапазоны движения и изометрическая силовая тренировка при углах суставов, соответствующих большой длине мышц, часто вызывает большее увеличение длины мышечных пучков, чем другие виды тренировок.
# 2. Эксцентрические сокращения (негативы).
Когда мышечное волокно сокращается первоначально на короткой длине, а затем удлиняется при эксцентрическом растяжении,то титин (ключевой пассивный элемент) способствует выработке силы, несмотря на короткую длину.
Это происходит из-за изменения функции молекулы титина, когда мышечное волокно активируется, так что его эластичный сегмент не может удлиняться, а его жесткий сегмент должен удлиняться. Когда волокно удлиняется без активации, его жесткий сегмент не увеличивается в длине во время растяжения волокна до тех пор, пока эластичный сегмент уже не удлинится максимально, что происходит при значительно большей длине волокна.С другой стороны,эффект мышечного волокна, активируемого перед его удлинением, заключается в том, что титин способствует выработке силы при значительно более коротких длинах волокон (это является причиной того, что мы можем проявлять примерно на 30% больше силы при эксцентрических сокращениях, чем при аналогичных концентрических сокращениях) . В результате эксцентрическая тренировка имеет тенденцию вызывать немного больший рост мышц, чем эквивалентная концентрическая тренировка, и пропорционально намного большее увеличение длины мышечных пучков.
Насколько похожи изометрические силовые тренировки ,выполняемые при растяжении целевой мышечной группы , и эксцентрические тренировки, и чем они отличаются?
Как было объяснено выше, эксцентрические сокращения связаны с биологическими условиями, очень похожими на изометрические силовые тренировки ,выполняемые в растянутом положении мышц (и динамические силовые тренировки с полной амплитудой движения), поскольку оба вида тренировок включают в себя пассивную силу, создаваемую титином. Изометрические силовые тренировки ,выполняемые в растянутом положении мышц, перемещают титин на максимально большую длину перед активацией мышечного волокна, в то время как эксцентрические тренировки заставляют жесткий сегмент титина вносить свой вклад в выработку силы даже на коротких длинах.
Эксцентрическая тренировка имеет дополнительный эффект, заключающийся в том, что молекула титина может быть растянута на гораздо большую длину, что обеспечивает гораздо больший сигнальный эффект и потенциально гораздо большую адаптацию. Действительно, эксцентрическая тренировка, безусловно, приводит к большему увеличению длины мышечных пучков.
Кроме того, эксцентрические сокращения могут позволить удлинить титин до такой степени, что это будет вызывать продольное добавление саркомеров в мышцах, которые не могут испытывать этот тип механической нагрузки во время обычных силовых тренировок с большими диапазонами движения. Также стоит отметить,что выполнение полной амплитуды движения в определенных упражнениях не гарантирует полного растяжения саркомеров ,фактически, некоторые мышцы содержат волокна, которые работают в области "плато" в течение большей части времени (средние дельты например). Это затрудняет создание нагрузки на пассивные структуры клетки при обычной силовой тренировке( и не может вызывать продольную гипертрофию),если не применяется метод эксцентрической перегрузки (читинг например).
Как взаимосвязь длины мышц к напряжению может помочь нам объяснить феномен региональной гипертрофии?
Поскольку механическая нагрузка определяет рост мышечных волокон (а не только то, активируется ли мышечное волокно из-за того,что оно было рекрутировано ), и так как мышцы и области мышц могут иметь различную длину саркомера,то можно сказать,что силовые тренировки могут вызывать различную региональную гипертрофию в областях мышц https://www.instagram.com/p/BrPiTh1gdcj/ или в отдельных мышцах https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30212307. Это может произойти из-за того, что механическая нагрузка может отличаться (из-за взаимосвязи длины мышечного волокна к его напряжению), даже если мышечная активация не отличается.
Например, хотя сигнал от центральной нервной системы к четырехглавой мышце при разгибании голени не меняется,несмотря на это механическая нагрузка при высоких степенях сгибания колена, вероятно, будет больше в мышечных волокнах vastus medialis, чем в vastus lateralis https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29258751 , из-за большего растяжения длин саркомеров. Это может привести к преимущественно большему увеличению размера мышц vastus medialis при использовании упражнений на разгибание голени в частичной амплитуде в нижней фазе движения (или полной амплитуде с большим диапазоном движения сгибания колена).
Аналогично, длина саркомера, как известно, варьируется между областями передней большеберцовой мышцы https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30212307 . Это может помочь объяснить рост мышц по регионам https://www.instagram.com/p/Bg0SQ6vnaoz/?taken-by=chrisabeardsley после силовых тренировок из-за более высоких уровней механической нагрузки в одном регионе, чем в другом. Важно отметить, что это может произойти, даже если все мышечные волокна активируются во время тренировок одинаково.
Выводы.
Основным фактором, определяющим механическое напряжение, испытываемое активными мышечными волокнами при их сокращении , является соотношение сила-скорость (взаимосвязь скорости сокращения волокна к его напряжению). Тем не менее, отношение длина-напряжение также играет важную роль. Ключевой особенностью отношения длина-напряжение является дополнительная сила, которая может быть приложена во время мышечных сокращений, когда пассивные элементы способны вносить свой вклад в проявление силы, которая возникает тогда, когда мышца растягивается до большой длины во время обычной силовой тренировки, а также во время эксцентрической тренировки (перегрузки).
Эта дополнительная сила, по-видимому, в значительной степени обеспечивается титином, который способствует высокому уровню пассивного напряжения как при удлинении мышцы до большой длины (как при силовых тренировках с полной амплитудой движения), так и при удлинении мышцы после их активации (как в эксцентрических сокращениях). Во время обоих типов тренировок титин ощущает механическое напряжение, которому он подвергается, и вызывает продольную гипертрофию волокон. Поведение титина во время силовых тренировок может объяснить слегка противоречивые эффекты силовых тренировок с полным диапазоном движений и эксцентрических тренировок , а также объяснить такое явление,как региональная гипертрофия и рост волокон в длину.
Дима М
