Войти
Мышечная усталость - это снижение способности мышц генерировать силу. Это может быть результатом интенсивных упражнений, но аномальная усталость может быть вызвана препятствиями или помехами на различных этапах сокращения мышц. Есть две основные причины мышечной усталости: ограничение способности нерва генерировать устойчивый сигнал (нервная усталость); и снижение способности мышечных волокон сокращаться (метаболическая усталость).
Мышечные клетки работают путем обнаружения потока электрических импульсов от мозга, который сигнализирует им контракт через выпуск кальция по саркоплазматическому ретикулуму. Усталость (снижение способности генерировать силу) может возникать из-за нерва или самих мышечных клеток.
Нервы отвечают за управление сокращением мышц, определяя количество, последовательность и силу мышечных сокращений. Для большинства движений требуется сила, намного ниже той, которую потенциально может создать мышца, и нервная усталость редко является проблемой. Но во время чрезвычайно мощных сокращений, близких к верхнему пределу способности мышцы генерировать силу, нервное утомление (истощение), при котором ослабляется нервный сигнал, может быть ограничивающим фактором у нетренированных людей.
У начинающих силовых тренажеров способность мышц генерировать силу наиболее сильно ограничена способностью нерва выдерживать высокочастотный сигнал. После периода максимального сокращения частота сигнала нерва уменьшается, и сила, создаваемая сокращением, уменьшается. Нет ощущения боли или дискомфорта, кажется, что мышца просто «перестает слушать» и постепенно перестает сокращаться, часто возвращаясь назад. Часто мышцы и сухожилия испытывают недостаточную нагрузку, чтобы вызвать отсроченную болезненность мышц после тренировки.
Частью процесса силовой тренировки является повышение способности нерва генерировать устойчивые высокочастотные сигналы, которые позволяют мышце сокращаться с максимальной силой. Эта нейронная тренировка может вызвать быстрый прирост силы в течение нескольких недель, который стабилизируется, когда нерв генерирует максимальные сокращения и мышца достигает своего физиологического предела. После этого тренировочные эффекты увеличивают мышечную силу за счет миофибриллярной или саркоплазматической гипертрофии, а метаболическая усталость становится фактором, ограничивающим сократительную силу.
Хотя термин «метаболическая усталость» используется не повсеместно, это общий термин для обозначения снижения сократительной силы из-за прямого или косвенного воздействия двух основных факторов:
Субстраты внутри мышцы служат для усиления мышечных сокращений. Они включают такие молекулы, как аденозинтрифосфат (АТФ), гликоген и креатинфосфат. АТФ связывается с головкой миозина и вызывает «трещотку», которая приводит к сокращению в соответствии с моделью скользящей нити. Креатинфосфат накапливает энергию, поэтому АТФ может быстро регенерироваться в мышечных клетках из аденозиндифосфата (АДФ) и ионов неорганического фосфата, что обеспечивает устойчивые мощные сокращения, которые длятся от 5 до 7 секунд. Гликоген - это форма внутримышечного хранения глюкозы, используемая для быстрого получения энергии после того, как внутримышечные запасы креатина исчерпаны, при этом образуется молочная кислота в качестве побочного продукта метаболизма.
Недостаток субстрата - одна из причин метаболической усталости. Субстраты истощаются во время упражнений, что приводит к нехватке внутриклеточных источников энергии для подпитки сокращений. По сути, мышца перестает сокращаться, потому что ей не хватает для этого энергии.
Метаболиты - это вещества (как правило, отходы), образующиеся в результате мышечного сокращения. Они включают хлорид, калий, молочную кислоту, АДФ, магний (Mg 2+), активные формы кислорода и неорганический фосфат. Накопление метаболитов может прямо или косвенно вызывать метаболическую усталость в мышечных волокнах из-за нарушения высвобождения кальция (Ca 2+) из саркоплазматического ретикулума или снижения чувствительности сократительных молекул актина и миозина к кальцию.
Внутриклеточный хлорид частично подавляет сокращение мышц. А именно, он предотвращает сокращение мышц из-за «ложных тревог», небольших стимулов, которые могут вызвать их сокращение (подобно миоклонусу ).
Высокие концентрации калия (K +) также вызывают снижение эффективности мышечных клеток, вызывая спазмы и усталость. Калий накапливается в системе Т-канальцев и вокруг мышечных волокон в результате потенциалов действия. Сдвиг K + изменяет мембранный потенциал вокруг мышечного волокна. Изменение мембранного потенциала вызывает уменьшение высвобождения кальция (Ca 2+) из саркоплазматического ретикулума.
Когда-то считалось, что накопление молочной кислоты является причиной мышечной усталости. Предполагалось, что молочная кислота оказывает «травящее» действие на мышцы, подавляя их способность сокращаться. Хотя влияние молочной кислоты на работоспособность в настоящее время неизвестно, она может способствовать или препятствовать мышечной усталости.
Вырабатываемая как побочный продукт брожения, молочная кислота может повышать внутриклеточную кислотность мышц. Это может снизить чувствительность сократительного аппарата к Ca 2+, но также имеет эффект увеличения концентрации Ca 2+ в цитоплазме за счет ингибирования химического насоса, который активно транспортирует кальций из клетки. Это противодействует подавляющему влиянию калия на мышечные потенциалы действия. Молочная кислота также оказывает отрицательное влияние на ионы хлорида в мышцах, уменьшая их ингибирование сокращения и оставляя ионы калия в качестве единственного ограничивающего влияния на мышечные сокращения, хотя эффекты калия намного меньше, чем если бы не было молочной кислоты, которую нужно было удалить. ионы хлора. В конечном счете, неясно, снижает ли молочная кислота утомляемость за счет увеличения внутриклеточного кальция или увеличивает утомляемость за счет снижения чувствительности сократительных белков к Ca 2+.
Молочная кислота теперь используется как мера эффективности тренировки на выносливость и VO 2 max.
Слабость мышц может быть связана с проблемами с нервным питанием, нервно-мышечными заболеваниями (такими как миастения ) или проблемами самих мышц. Последняя категория включает полимиозит и другие мышечные заболевания.
Мышечная усталость может быть вызвана точными молекулярными изменениями, которые происходят in vivo при длительных упражнениях. Было обнаружено, что рецептор рианодина, присутствующий в скелетных мышцах, претерпевает конформационные изменения во время упражнений, что приводит к образованию «дырявых» каналов, в которых отсутствует высвобождение кальция. Эти «дырявые» каналы могут быть причиной мышечной усталости и снижения переносимости упражнений.
Было обнаружено, что усталость играет большую роль в ограничении работоспособности практически у каждого человека в каждом виде спорта. В исследовательских исследованиях было обнаружено, что участники продемонстрировали снижение произвольной выработки силы в утомленных мышцах (измеренное с помощью концентрических, эксцентрических и изометрических сокращений), высоты вертикального прыжка, других полевых тестов силы нижней части тела, снижения скорости броска, уменьшения силы и скорости удара ногой, меньшая точность в метании и стрельбе, выносливость, анаэробная способность, анаэробная сила, умственная концентрация и многие другие параметры производительности при проверке конкретных спортивных навыков.
Электромиография - это метод исследования, который позволяет исследователям наблюдать за набором мышц в различных условиях путем количественной оценки электрических сигналов, посылаемых в мышечные волокна через двигательные нейроны. В целом протоколы утомления показали увеличение данных ЭМГ в течение протокола утомления, но снижение набора мышечных волокон в тестах силы у утомленных людей. В большинстве исследований это увеличение набора во время упражнений коррелировало со снижением производительности (как и следовало ожидать от утомляющего человека).
Среднюю частоту мощности часто используют для отслеживания усталости с помощью ЭМГ. Используя среднюю частоту мощности, необработанные данные ЭМГ фильтруются для уменьшения шума, а затем соответствующие временные окна преобразуются по Фурье. В случае утомления при 30-секундном изометрическом сокращении первое окно может быть первым вторым, второе окно может быть вторым 15-м, а третье окно может быть последней секундой сокращения (вторым 30-м). Каждое окно данных анализируется и определяется средняя частота сети. Как правило, средняя частота мощности со временем снижается, что свидетельствует об утомлении. Некоторые причины, по которым обнаруживается утомляемость, связаны с потенциалами действия двигательных единиц, имеющих схожий паттерн реполяризации, активацией и быстрой дезактивацией быстрых двигательных единиц, в то время как более медленные двигательные единицы остаются, а также снижением скорости проводимости нервной системы со временем.
