Максимальную силу можно измерить в том случае,если нам требуется поднять максимальный вес при медленных скоростях сокращения мышечного волокна. Способность проявлять максимальную силу зависит от различных механизмов,три из которых относятся к центральным,а остальные три - к периферическим.
# 1. Координация движения (центральный фактор).
Всякий раз, когда нам необходимо выполнить какое-то новое движение, наша способность координировать выполняемое нами движение улучшается по мере опыта. Это относится ко всем силовым упражнениям ,даже к одно-суставным.
Увеличение нашей способности координировать движение приводит к увеличению производства внешней силы ,даже если степень рекрутирования двигательных единиц остается неизменной, потому что мы получаем возможность использовать нашу силу более эффективно. Этот тренировочный эффект проявляется чрезвычайно быстро, и результаты могут быть уже заметны даже после одной тренировки,особенно если грамотный тренер подкорректирует со стороны технику выполнения упражнения.
Что касается нашей способности скоординировать движение,то мы можем разделить улучшение в координации как минимум на две составляющие .
Одной из таких составляющих является изменение в технике выполнения упражнения.Например, это относится к упражнениям, в которых можно изменить траекторию движения штанги относительно движения каждого сустава, например, упражнения с несколькими суставами и свободным весом, такие как приседания и тяга. В таких упражнениях траектория движения штанги и положение суставов могут существенно влиять на внешнюю длину рычагов, и следовательно это позволяет изменять силу, которую мышцы могут приложить, чтобы преодолеть внешнее сопротивление. Таким образом, улучшение в технике упражнения может практически мгновенно увеличить силу без изменения силы ,проявляемой работающими мышечными группами.
Другой такой составляющей является улучшение координирования движения за счет увеличения активации мышц синергистов наряду с подавлением активации мышц антагонистов. Такие изменения помогают нам увеличить количество проявляемой силы, направленной на достижение конкретной цели в упражнении. В отличие от изменений в технике движения, эта составляющая применяется даже к упражнениям с фиксированной траекторией движения штанги,а также к большинству тренажеров.
Фактически, это относится к любым упражнениям, которые включают в себя не совсем стабильные условия,где требуется дополнительно координировать работу мышц синергистов и антагонистов.Поэтому это включает в себя даже некоторые упражнения на тренажерах , однако исключает лабораторные динамометры. Вероятно поэтому, даже упражнения с одним суставом демонстрируют гораздо больший прирост силы в упражнении 1ПМ или 6ПМ, (как в этом исследовании
), чем в изокинетическом концентрическом режиме, несмотря на то, что в обоих тестах на проверку максимальной силы используется одна и та же схема движения сустава.
# 2. Рекрутирование двигательных единиц (центральный фактор).
Большинство новичков не могут рекрутировать все двигательные единицы в мышцах,особенно это актуально для более крупных мышц (например, четырехглавой мышцы бедра), чем для более мелких мышц (например, мышц рук).
Количество двигательных единиц, которые мы можем рекрутировать в мышце при максимальном усилии, определяет то, какую силу мы можем создать, и неспособность рекрутировать даже небольшое количество высокопороговых двигательных единиц может оказать очень большое влияние на проявление внешней силы,так как самые высокопороговые двигательные единицы контролируют наибольшее количество мышечных волокон.
После программы силовых тренировок, в которых используются большие рабочие веса или при применении изометрических сокращений с большим усилием, наша способность рекрутировать мышечные волокна увеличивается, несмотря на то,что частота импульсации двигательных единиц от этого может не увеличиться. Поэтому большая степень увеличения произвольной активации (которая наблюдается после использования такой работы и которая определяется степенью рекрутирования двигательных единицы и их частотой импульсации), обусловлена повышенной способностью рекрутировать двигательные единицы.
# 3. Снижение активации мышц антагонистов (центральная адаптация).
Во время любого мышечного сокращения мышцы антагонисты активны, что, скорее всего, помогает стабилизировать сустав. Однако эта активация мышц-антагонистов уменьшает проявляемую силу мышц агонистов . Следовательно, уменьшение активации мышц-антагонистов является механизмом, который может увеличить максимальную силу.
Классическая силовая тренировка с большим весом, как правило, не приводит к значительному снижению активации мышц антагонистов ,как минимум в краткосрочной перспективе, и фактически, кажется,что наоборот увеличивает ее. Тем не менее, очень длительные тренировки (несколько лет и более) могут привести к снижению активации мышц-антагонистов и, таким образом, повысить силу даже у очень продвинутых атлетов.
Хотя вероятно существует более быстрый способ, при помощи которого можно снизить активацию мышц антагонистов,как например применение в программе силовых тренировок методов, нацеленных на развитие взрывной силы,так как такие методы могут позволить более эффективно снизить активацию мышц антагонистов .
Синхронизация двигательных единиц.
Ранее предполагалось, что мы можем увеличить максимальную силу в том случае,если мы увеличиваем синхронизацию двигательных единиц. Тем не менее, более поздние исследования обнаружили, что это не так , и что двигательные единицы уже по своей природе синхронизированы
# 4. Гипертрофия (периферическая адаптация).
Мышечные волокна сокращаются, создавая силу, образуя актино-миозиновые поперечные мостики. Эти поперечные мостики образуются вдоль отдельных миофибрилл. В каждом мышечном волокне содержится много тысяч миофибрилл ,и увеличение диаметра мышечных волокон приводит к увеличению количества миофибрилл внутри отдельных волокон. Следовательно, когда мышца увеличивается в размерах (что происходит за счет увеличения диаметра мышечного волокна),то каждое волокно увеличивает количество миофибрилл.
Увеличение количества миофибрилл позволяет мышечному волокну образовывать большее количество актино-миозиновых поперечных мостиков, что приводит к большему увеличению выработки силы. Вот почему площадь поперечного сечения мышечного волокна тесно связана с максимальной силой, которую может оказывать группа двигательных единиц.
# 5. Жесткость сухожилий (периферическая адаптация).
Когда мышца сокращается для того, чтобы мы могли поднять вес, то сухожилие передает эту силу суставу. Когда это сухожилие эластичное ,то оно слегка удлиняется при этом.С другой стороны, когда сухожилие удлиняется,то это заставляет мышечные волокна сокращаться быстрее и, следовательно, создает меньшее усилие ,исходя из взаимосвязи скорости сокращения волокна к напряжению ,так как меньшее количество мостиков сможет образовываться одномоментно . Следовательно,более жесткие сухожилия больше подходят для высокого производства силы во время изометрических или силовых концентрических упражнений, и было показано, что многие виды силовых тренировок увеличивают жесткость сухожилий.
# 6. Латеральная трансмиссия сил (периферическая адаптация).
Когда саркомеры внутри мышечных волокон оказывают силу, они передают большую часть этой силы в латеральном-боковом направлении от каждого саркомера к окружающему его эндомизию, который является коллагеновым слоем, окружающим каждое волокно. После чего эндомизий передает силу, которая в конечном итоге создается каждым саркомером на дальнейшие структуры.
По-видимому, можно улучшить способность передавать силу в боковом направлении с помощью силовых тренировок, возможно, путем добавления большего количества сцеплений с коллагеном,так называемых костамеров или путем усиления комплексов, составляющих эти структуры. Костамеры активно участвуют в передаче боковой силы, потому что они связывают цитоскелет мышечного волокна с клеточной мембраной и внешним эндомизием.
Может ли происходить увеличение миофибриллярной плотности?
Когда ранние исследователи пытались выяснить, почему максимальная сила может увеличиваться в большей мере, чем размер мышц, они выдвинули гипотезу, что миофибриллы могут упаковываться большим слоем относительно саркоплазмы,отсюда иногда можно услышать мнение о том,что существуют тренировки,которые в большей мере влияют на увеличение количества саркоплазмы или наоборот те тренировочные протоколы,которые приводят к большей плотности миофибрилл . По сути, было высказано предположение, что плотность миофибрилл может увеличиваться в каждом мышечном волокне. Позже исследователи расширили эту идею и стали пытаться объяснять то , почему тренировки с легкими и средними весами могут приводить к меньшему увеличению силы, чем тренировка с тяжелыми весами.
Тем не менее, исследование, которое было проведено в отношении плотности миофибрилл, показало, что она не меняется вообще после силовой тренировки, и что количество миофибрилл в данном количестве саркоплазмы остается постоянным .
Более того, когда тестируют максимальную силу относительно площади поперечного сечения, которую может создать отдельное мышечное волокно,то обнаруживают, что эта сила не изменяется после силовой тренировки. Это важно, потому что если изменяется плотность миофибриллярных клеток, то должно меняться удельное напряжение,но такого не происходит . Тот факт, что удельное напряжение никогда не меняется наглядно нам демонстрирует , что плотность миофибриллярной ткани тоже не меняется в зависимости от тренировочного протокола.
Выводы.
Максимальная динамическая сила,или способность создавать силу при медленных скоростях сокращения мышечного волокна, вероятно, увеличивается с помощью шести различных механизмов (трех центральных и трех периферических).Важно отметить, что некоторые из механизмов, которые вызывают увеличение максимальной динамической силы, скорее всего, не приведут к увеличению силы в большинстве других ситуаций (например, улучшения координации),в то время,как другие механизмы могут передавать больше силы в одних ситуациях, чем в других (таких как гипертрофия и увеличение жесткости сухожилий и передачи боковой силы), а некоторые адаптации могут трансформироваться в проявление силы практически во всех ситуациях (например, если увеличивается навык рекрутирования двигательных единиц).