골격근:전체적인 근육 생리학

모터 단위

이미지에 의해 그려진 브리검 영 대학교 나는 학생 Nate 구둣방 Spring2016

모터는 신경 자극 골격근 섬유라는 알파 모터 신경. 으로 알파 모터 신경 들어가는 근육,그것은 여러 가지로 분할,각 innervating 근육 섬유(참고:이 이미지에서 있습니다.) 그것이 내재하는 모든 근육 섬유와 함께 하나의 알파 모터 뉴런은 모터 유닛입니다. 모터 유닛의 크기는 근육의 기능과 상관 관계가 있습니다. 미세하고 조정 된 제어와 관련된 근육에서 모터 유닛은 운동 뉴런 당 3-5 개의 근육 섬유로 매우 작습니다. 안구 운동을 제어하는 근육과 우리 손에있는 근육은 비교적 작은 모터 유닛을 가지고 있습니다. 다른 한편으로 근육에 관여하는 더 강력하지만 덜 조정 작업처럼,다리 근육을하고 다시 모터의 유닛은 큰 1000 근육 섬유의 당 모터 기회이기도 합니다.

육 트

액션이 잠재적인 여행의 모터 신경,그것이 결과에 수축이 모든 근육 섬유와 관련된 모터 기회이기도 합니다. 단일 행동 잠재력에 의해 생성 된 수축을 근육 트 위치라고합니다. 단일 근육 트 위치에는 세 가지 구성 요소가 있습니다. 잠복기 또는 지연 단계,수축 단계 및 이완 단계. 잠복기는 짧은 시간(1-2msec)시간에서 작업 잠재력에 도달하면 근육을 때까지 긴장에서 관찰될 수 있습니다. 이 필요한 시간 칼슘을 밖으로 확산 SR 에 바인딩하여 troponin,운동의 트로포 미오신의 활동,사이트의 형성 크로스 브리지,그리고 모든 여유할 수 있는지에 근육이다. 수축 단계입니다면 근육을 생성하고 긴장감과 연결된 사이클의 교량을 건너,그리고 휴식을 위상은 근육으로 돌아 정상적인 길이 있습니다. 트 위치의 길이는 다른 근육 유형에 따라 다르며 10 밀리 초(밀리 초)또는 100 밀리 초(나중에 더 많이)만큼 짧을 수 있습니다.

경우 근육 경련이 단지 하나의 빠른 수축 바로 뒤에 휴식,우리는 어떻게 설명 부드러운 계속 운동은 우리의 근육을 때 그들은 계약 및 이를 통해 뼈의 큰 범위까요? 대답은 모터 유닛의 발사 순서에 있습니다. 모든 모터 유닛이 동시에 발사되면 전체 근육이 빠르게 수축하고 긴장을 풀어 매우 육포 운동을 일으켰습니다. 대신,근육이 수축되고,운동 단위 화재 비동기적으로는 하나의 계약 및 그 후의 일부분이 두 번째 나중에 다른 계약 전에 긴장을 풀고 그런 다음 다른 화재 및니다. 따라서 빠른 육포 운동 대신 전체 근육 수축이 매우 부드럽고 제어됩니다. 근육이 휴식 상태 일지라도 모터 유닛의 무작위 발사가 있습니다. 이 무작위 발사는 근육 톤으로 알려진 것을 담당합니다. 그래서 근육은 잠 들어 있어도 결코”완전히”이완되지 않습니다. 그러나 근육에 대한 뉴런이 절단되면”근육 톤”이 없으며이를 이완 마비라고합니다. 여러 가지 이점이 있 근육의 첫째 그것은”여유”에서의 근육 그래서 요청을 받았을 때에 계약을 수 있고,즉시 시작하여 생성하고 긴장 이동하지. 차를 견인 한 적이 있다면 당기기 시작하기 전에 견인 로프에서 여유를 꺼내지 않으면 어떻게되는지 알 수 있습니다. 근육 톤이하는 두 번째 일은 근육 위축을 억제하는 것입니다.

근육 수축의 유형

근육 수축은 두 가지 변수를 기반으로 설명됩니다: 힘(장력)과 길이(단축). 근육의 긴장이 길이의 상응하는 변화없이 증가 할 때,수축은 등각 수축(iso=동일,metric=length)이라고합니다. 등축 수축은 자세를 유지하거나 관절을 안정시키는 데 중요합니다. 반면에 근육 긴장이 비교적 일정하게 유지되는 동안 근육 길이가 변하면 수축을 등장 성 수축(강장=긴장)이라고합니다. 또한,등장 성 수축은 길이가 어떻게 변하는 지에 따라 분류 될 수 있습니다. 근육이 긴장을 생성하고 전체 근육이 동심 수축보다 짧아지면. 예를 들어 컬 무게를 허리에 당신의 어깨 이두근 근육을 사용에 대한 이 동의를 받는 동심의 위축에 있습니다. 대조적으로,때는 무게를 낮추는에서 어깨 허리에 이두근 것도는 힘을 생성 하지만 근육 것을 길게,이상 수축. 편심 수축은 관절에서의 움직임을 감속시키기 위해 작동합니다. 또한,편심 수축은 동심 수축보다 더 많은 힘을 생성 할 수 있습니다. 당신이 당신의 옷장의 상단 선반을 형성 아래로 걸릴 큰 상자에 대해 생각합니다. 을 낮출 수 있습니다 그 아래에 총 사용하여 제어 괴상한 수축을 하지만 하려고 할 때 그것을 반환하는 선반을 사용하여 동심의 수축을 생성할 수 없습니다 충분한 힘 들다. 동심 및 편심 수축을 모두 포함하는 강도 훈련은 단순한 동심 수축만으로는 근력을 증가시키는 것으로 보입니다. 그러나 편심 수축은 근육에 더 많은 손상(찢어짐)을 유발하여 더 큰 근육 통증을 유발합니다. 긴 경주에서 내리막 길을 달리다가 다음날 대퇴사 두근의 아픔을 경험 한 적이 있다면,우리가 무슨 말을하는지 알 것입니다.

근육 크기는 근섬유의 수와 크기에 의해 결정되며,차례로 근섬유 단백질의 양에 의해 결정됩니다. 따라서,저항 훈련은 더 많은 단백질의 생산을 초래하는 사건의 폭포를 유도 할 것이다. 종종 이것은 근육 섬유 안팎의 작은 미세 눈물에 의해 시작됩니다. 근섬유 수준에서 찢어짐이 발생하면 근육은 단백질의 양을 증가시켜 반응하여 근육을 강화하고 확대시켜 비대 현상이라고합니다. 이 찢어짐은 우리가 운동 후에 경험하는 근육 통증을 설명하는 것으로 생각됩니다. 위에서 언급한 바와 같이,복구의 이러한 작은 눈물에 결과를 확대 근육 섬유의 그러나 그것은 또한 증가에 결과의 양을 결합 조직에서 근육이다. 사람이”부피는”무게 훈련에서,중요한 퍼센트의 크기가 증가 근육이 증가로 인해에서의 금액을 결합 조직입니다. 지구력 훈련은 근육 크기의 유의 한 증가를 초래하지는 않지만 atp 를 에어로빅으로 생산하는 능력을 증가 시킨다는 점을 지적해야합니다.

영향을 미치는 요인들을 힘의 근육의 수축

분명히 우리의 근육을 생성할 수 있는 서로 다른 수준의 힘이 전체 기간 동안 근육의 수축. 일부 작업은 다른 작업보다 훨씬 더 많은 힘 생성을 필요로합니다; 물통을 집어 올리는 것에 비해 연필을 집어 올리는 것을 생각해보십시오. 문제는 어떻게 다른 수준의 힘을 생성 할 수 있습니까?

다중 운동 단위 합계 또는 모집:그것은 앞에서 언급하는 모든 모터의 단위에 있는 근육이 없으 화재에서 동일한 시간입니다. 생성 된 힘의 양을 늘리는 한 가지 방법은 주어진 시간에 발사되는 모터 유닛의 수를 늘리는 것입니다. 우리는 더 많은 모터 유닛이 모집되고 있다고 말합니다. 우리가 움직이려고하는 부하가 클수록 더 많은 모터 유닛이 활성화됩니다. 그러나 가능한 최대 힘을 발생시키는 경우에도 한 번에 전체 모터 유닛의 약 1/3 만 사용할 수 있습니다. 일반적으로 그들은 불에서 비동기적으로 노력을 생성하는 최대의 힘을 방지하고 근육이 되고 피곤하다. 섬유가 피로하기 시작함에 따라 그들은 힘을 유지하기 위해 다른 사람들에 의해 대체됩니다. 그러나 극한 상황에서 더 많은 모터 유닛을 모집 할 수있을 때가 있습니다. 당신은 아이들이 차를 들어 올리는 어머니의 이야기를 들었고,이것은 완전히 허구가 아닐 수도 있습니다. 인체가 얼마나 놀라운 지 보려면 다음 클립을보십시오. 근육 모집. (비디오 녹음용)

파 합계:리콜는 근육 트할 수 있는 마지막까지 100ms 는 조치는 잠재적 지속 1-2ms. 또한,근육 경련,이지 내화물 기간 수 있습니다 그래서 다시 자극합니다. 는 경우에 당신을 자극하는 단 하나 모터 단위로 점진적으로 높은 주파수 동작의 잠재력을 관찰하는 점진적 증가에서 힘에 의해 생성되는 근육이다. 이 현상을 웨이브 합산이라고합니다. 결국 활동 전위의 주파수를 그렇게 될 것이다 높은 없을 것이라는 점을 위한 시간의 근육을 사이에 긴장을 연속적인 자극이고 그것은 완전히 남아 있을 것입,계약 조건이라고 tetanus. 본질적으로,활동 전위의 빈도가 높으면 시토 졸에서 칼슘을 제거 할 시간이 없습니다. 최대 힘은,그 때,최대 모집 및 파상풍 귀착되기 위하여 충분한 활동 잠재적인 빈도로 생성됩니다.

초기 Sarcomere 길이: 육종의 시작 길이가 근육이 생성 할 수있는 힘의 양에 영향을 미친다는 것이 실험적으로 입증되었습니다. 이 관찰은 두껍고 얇은 필라멘트의 겹침과 관련이 있습니다. 는 경우 이 시절의 길이는 매우 짧고,두꺼운 필라멘트가 이미를 밀어에 대해 Z-디스크에 대한 가능성은 없습니다 더욱 근절을 단축하고,근육이 될 것입을 생성할 수 없습으로 많은 힘입니다. 다른 한편으로는 경우,근육이 늘어 지점에 myosin 머리할 수 있는 더 이상 연락처 말라,그럼 다시,적은 힘이 생성됩니다. 최대 힘이 생성 된 때 근육이 늘어를 점할 수 있는 모든 myosin 리 연락하여 말라고 근절에는 최대 거리를 단축됩니다. 즉,두꺼운 필라멘트는 얇은 필라멘트의 맨 끝에 있습니다. 이 데이터는 밖으로 해부되고 두 개의 막대 사이에 뻗어있는 개구리 근육을 사용하여 실험적으로 생성되었습니다. 그대로는 근육에서 우리의 몸은 하지 않는 일반적으로 뻗어있는 아주 멀리 뛰어 넘는 최적의 길이를 조 첨부 근육 및 관절입니다.그러나 근육이 매우 짧거나 매우 뻗어있는 위치에있을 때 힘이 어떻게 손실되는지 확인하는 데 도움이되는 약간의 실험을 할 수 있습니다. 이 실험은 엄지 손가락의 패드를 손가락의 패드에 집어 넣는 데 도움이되는 근육을 사용합니다. 이 근육은 당신이 당신의 팔을 확장하고 또한 당신의 손목을 확장 할 때 최대 스트레칭 근처에 있습니다. 당신의 손목이 최대 확장으로 다시 쏠 때,당신의 손가락에 엄지 손가락을 꼬집어보십시오. 기분이 얼마나 약한 지 보시겠습니까? 이제 점차적으로 손목을 직선 또는 중립 위치로 다시 구부립니다. 당신은 당신의 핀치가 강해지는 것을 느껴야합니다. 이제 팔꿈치와 손목을 구부리십시오. 최대 굴곡에 있는 당신의 손목으로,당신이 꼬집기 위하여 사용하는 근육은 그들의 가장 단축된 위치 가까이에 있습니다. 다시 꼬집어보십시오. 그것은 약하게 느껴 져야합니다. 그러나,다시,당신이 중립에 손목을 다시 확장으로 당신은 당신의 핀치가 강해 느낄 수 있어야합니다.

근육 수축을위한 에너지 원

근육 수축을위한 궁극적 인 에너지 원은 ATP 입니다. 미오신 헤드의 각주기에는 ATP 분자가 필요하다는 것을 상기하십시오. 곱하여 모든 myosin 머리에 근육의 수주기 각 머리가 트을 시작할 수 있습니 얼마나 볼 ATP 위해 필요한 근육의 기능을 수행합니다. 그것으로 추정된 우리는 화상 약 우리의 몸 전체의 무게에 ATP 매일 그렇게 된다는 명백한 우리는 지속적으로 보충이 이 중요한 에너지 소스입니다. 근육 수축의 경우,우리의 근육이 수축에 필요한 ATP 를 얻는 네 가지 방법이 있습니다.

1. Cytosolic ATP:이 ATP 는 ATP 의”떠 다니는”풀 또는 세포질에 존재하고 이용 가능한 풀을 나타냅니다. 이 ATP 필요없는 산소(혐기성)그것을 만들(기 때문에 그것은 이미 있다)즉시 사용할 수 있지만 그것은 짧은 살았습니다. 그것은 근육에서 최대 활동의 몇 초 동안 충분한 에너지를 제공합니다-장기 수축을위한 최고의 소스가 아닙니다. 그럼에도 불구하고,근육을위한의 눈으로 끊임없이 계속 그러나 짧은 기간 동안의 시간이 소스입니다.
2. 크레아틴 인산염:일단 ATP 의 세포소 저장소가 고갈되면 세포는 또 다른 빠른 에너지 원 인 크레아틴 인산염을 호출합니다. 크레아틴산염은 높은 에너지는 화합물 수 있는 빠르게 전송의 인산염을 분자의 ADP 신속하게 보충 ATP 사용하지 않고 산소를 공급합니다. 이 전달에는 효소 크레아틴 키나아제가 필요합니다.이 효소는 육종의 M-라인에 위치합니다. 크레아틴 인산염은 ATP 풀을 여러 번 보충 할 수 있으며 근육 수축을 약 10 초까지 연장하기에 충분합니다. 크레아틴 인산염은 무게 리프터에 의해 가장 널리 사용되는 보충제입니다. 몇 가지 이점이 입증되었지만 대부분은 매우 작고 매우 선택적 활동으로 제한됩니다.
3. 당분 해: 이름에서 알 수 있듯이 당분 해는 포도당의 분해입니다. 이 과정을위한 포도당의 주요 공급원은 근육에 저장되는 글리코겐에서 나온 것입니다. Glycolysis 는 산소의 부재에서 작용할 수 있고 이와 같이,혐기성 활동 도중 ATP 생산의 중요한 근원입니다. 이 일련의 화학 반응은 다음 단위에서 주요 초점이 될 것입니다. 지만 분해 매우 빠르고 공급할 수 있습니다 에너지에 대한 집중적인 근육 활동할 수 있는 지속적인에 대한 분기는 근육을 시작하는 피로 합니다.
4. 호기성 또는 산화 호흡: 위에 나열된 메커니즘은 피로가 설정되기 전에 어쩌면 1 분 조금 넘는 ATP 를 공급할 수 있습니다. 분명히,우리는 참여 근육의 활동에는 것보다 훨씬 더 오래 지속되는 분(같은 것들을 산책을하거나 조깅하거나 자전거를 타고). 이러한 활동에는 ATP 의 지속적인 공급이 필요합니다. ATP 의 지속적인 공급이 필요할 때,세포는 산소를 이용하는 미토콘드리아에 수용된 대사 메커니즘을 사용한다. 우리는 일반적으로 이러한 과정을 호기성 대사 또는 산화 대사로 지칭합니다. 이러한 호기성 과정을 사용하여 미토콘드리아는 근육 세포에 몇 시간 동안 전력을 공급하기에 충분한 ATP 를 공급할 수 있습니다. 호기성 신진 대사의 아래쪽은 혐기성 메커니즘보다 느리고 강렬한 활동을 위해 충분히 빠르지 않다는 것입니다. 그러나 적당한 수준의 활동을 위해서는 훌륭하게 작동합니다. 포도당은 호기성 신진 대사에도 활용 될 수 있지만,선택의 영양소는 지방산입니다. 아래에 설명된 대로,슬로 트과 빠른 트 산화섬유의 능력을 활용하여 에어로빅 대사

피로

우리가 생각할 때의 골격근 피곤하고,우리가 자주 사용하는 단어로 피로,그러나,생리학적 원인의 피로는 상당히 다릅니다. 가장 단순한 수준에서 피로는 근육이 더 이상 최적으로 수축 할 수없는 상태를 설명하는 데 사용됩니다. 토론을 쉽게하기 위해 우리는 피로를 중심 피로와 말초 피로의 두 가지 광범위한 범주로 나눌 것입니다. 중앙 피로는 피곤함에서 오는 불편한 감정을 묘사하며,종종”심리적 피로”라고 불립니다.”제안 되었습니다 중앙에는 피로에서 발생 요소에 의해 발표 근육 운동을하는 동안에는 신호가 뇌하”느낌”을 피곤합니다. 심리적 피로는 말초 피로에 선행하고 근육 섬유가 더 이상 수축 할 수 없기 전에 잘 발생합니다. 훈련의 결과 중 하나는 심리적 피로를 극복하는 방법을 배우는 것입니다. 우리가 훈련 할 때 우리는 그 감정이 그렇게 나쁘지 않고 불편 함을 느낄 때에도 계속 수행 할 수 있다는 것을 배웁니다. 이런 이유로 엘리트 운동 선수들은 그들을 밀어 내고 심리적 피로를 지나서 움직 이도록 강요하는 트레이너를 고용합니다.

말초 피로는 신경근 접합부와 근육의 수축 요소 사이의 어느 곳에서나 발생할 수 있습니다. 저주파(마라톤 달리기)와 고주파(회로 훈련)피로의 두 가지 하위 범주로 나눌 수 있습니다. 고주파 피로는 이온의 불균형의 결과로 막 흥분성이 손상되어 발생합니다. 잠재적 인 원인은 Na+/K+펌프의 부적절한 기능,na+채널의 후속 비활성화 및 Ca2+채널의 손상입니다. 근육은 고주파 피로에 따라 보통 30 분 또는 그 이하 이내에 빠르게 회복 될 수 있습니다. 저주파 피로는 아마도 여기 커플 링 수축 문제로 인해 손상된 Ca2+방출과 상관 관계가 있습니다. 24 시간에서 72 시간이 걸리는 저주파 피로에서 회복하는 것이 훨씬 더 어렵습니다.

또한 다른 많은 잠재적 피로 기여자가 있으며 여기에는 다음이 포함됩니다: 무기 인산염의 축적,수소 이온 축적 및 후속 pH 변화,글리코겐 고갈 및 k+의 불균형. 목록에없는 요인은 ATP 와 젖산이며,둘 다 피로에 기여하지 않는다는 점에 유의하십시오. 현실은 우리가 여전히 피로를 일으키는 원인을 정확히 알지 못하며 많은 연구가 현재이 주제에 전념하고 있습니다.

골격근 섬유형

고아,골격근 섬유 분류할 수 있습니다에 따라 그들의 속도 및 수축과 그들의 저항을 피로 합니다. 이러한 분류는 과정에 개정되는,그러나 기본적인 유형은 다음과 같습니다.

1. 느린 트 산화(type I)근육 섬유,
2. 칼로 산화분해(Type IIA)근육 섬유,그리고
3. 빠른 트 glycolytic(Type IIX)섬유입니다.

Fast-twitch(TYPE II)섬유는 slow-twitch(type I)섬유보다 2~3 배 빠른 장력을 발달시킵니다. 섬유가 얼마나 빨리 계약을 맺을 수 있는지는 교차 브리지 사이클의 완료에 걸리는 시간과 관련이 있습니다. 이 가변성은 다양한 종류의 미오신 분자와 ATP 를 얼마나 빨리 가수 분해 할 수 있는지에 기인합니다. ATP 를 분열시키는 것이 미오신 머리라는 것을 상기하십시오. 빠른 트 위치 섬유는보다 빠른 ATPase(ATP 를 ADP+Pi 로 분할)능력을 가지고 있습니다. 빠른 트 섬유도 펌프 Ca2+이온으로 다시 sarcoplasmic 그물이 매우 빠르게,그래서 이 세포가 훨씬 더 빨리 잡아보다 느리게 다양합니다. 따라서 빠른 트 위치 섬유는 느린 트 위치 섬유보다 훨씬 빠르게 여러 수축을 완료 할 수 있습니다. 근육 섬유가 피로에 저항하는 능력이 어떻게 다른지에 대한 전체 목록은 아래 표를 참조하십시오:

	Slow Twitch Oxidative (Type I)	Fast-twitch Oxidative (Type IIA)	Fast-Twitch Glycolytic (Type IIX)
Myosin ATPase activity	slow	fast	fast
Size (diameter)	small	medium	large
Duration of contraction	long	short	short
SERCA pump activity	slow	fast	fast
Fatigue	resistant	resistant	easily fatigued
Energy utilization	aerobic/oxidative	both	anerobic/glycolytic
capillary density	high	medium	low
mitochondria	high numbers	medium numbers	low numbers
Color	red (contain myoglobin)	red (contain myoglobin)	white (no myoglobin)

In human skeletal muscles, the ratio of the various fiber types differs from 근육에 근육. 예를 들면복근 근육의 송아지가 들에 대한 반 느리고 반 빠른 유형의 섬유하는 동안,더 깊은 종아리 근육,번도 들어본 적이 없는,주로 느린 바랍니다. 반면에 눈 근육은 주로 빠른 트 위치입니다. 그 결과,솔레 우스 근육이 서있는 데 중요한 반면,솔레 우스 근육은 질주에 사용됩니다. 또한 여성은 남성에 비해 느린 트 위치 대 빠른 트 위치의 비율이 더 높은 것으로 보입니다. “기본”섬유형에 대한 역주 선수는 빠른 트 glycolytic 는 것은 매우 빠르고,그러나,대부분 인간은 비율이 매우 낮고 이러한 섬유,<1%. 한 세계적인 수준의 단거리 선수의 근육 생검으로 72%의 빠른 트 위치 섬유가 나타 났으며 놀랍게도 20%가 type IIX 였습니다. 근육 연구의 성배는 골격근 섬유를 한 유형에서 다른 유형으로 변경하는 방법을 결정하는 것입니다. 근육 섬유 유형은 근육 섬유를 내재하는 뉴런의 유형에 의해 발생 학적으로 결정되는 것으로 보입니다. 기본 근육은 느린 타입 i 섬유 인 것처럼 보입니다. 면 근육 자극에 의해 작은 신경하는 근육 섬유에 남아 있을 것이 느리고,반면 큰 mylenated 섬유 유도 빠른 isoforms. 또한,뉴런의 발사 속도의 빈도는 또한 근육 섬유 유형을 변경합니다. 연구는 인간은 하위 유형의 섬유를 만드는지에 대해<5%의 근육,는 이중으로 지배하고 허용 사이의 전환을 위해 느리게 빠르게 발생할 수 있습니다. 일반적으로,그것은 나타나는 유전자의 유형을 결정하는 innervation 발생하는 이후 근육 섬유의 종류와는 교육을 할 수 있는 약간 변경의 비율로 인해 이중으로 지배 근육이다. 그러나,이후<5%듀얼 innervation,유전학을 재생하는 것입니다 훨씬 더 큰 역할을에서의 광 유형보다 당신의 교육입니다.

**할 수 있는 버튼을 사용하여로 이동하려면 아래 다음 또는 이전에서 읽고 이 모듈**