健身知识:运动单位motor unit

智奇科技    时间:2018-09-01 18:46:57
  在之前的文章健身重要的事:全范围动作》中我们提到了“运动单位”。
 
  运动单位:由脊髓而来的运动神经元,与其所支配的肌肉纤维的合称,就叫运动单位(Motor Unit)

  人体肌纤维的数量超过二千五百万条,但运动神经元的数量却只有420,000条左右。因为每一条肌纤维都受到运动神经元支配,所以每一条运动神经元必须不断分支开去,才能达至每一条运动神经纤维支配着1至多条肌纤维的比率。由于所有受同一运动神经元支配的肌纤维都会同时收缩或放松,亦即整体地运作,所以每一条独立的运动神经元和所有受其支配的肌纤维被统称为一个运动单位(motor unit),而运动单位也是骨骼肌的基本运作单位。

 

  每一条运动神经元所支配的肌纤维数量与肌肉本身的大小并无实际关系,反而与肌肉运作时要达至的精确度和协调性有关。负责细致和精密工作的肌肉(如眼部肌肉),每一个运动单内可能只有一条至数条的肌纤维。反过来说,专责粗重工作的肌肉(如四头肌),每一个运动单位内就可以有数百以至数千条的肌纤维。

  全或无定律

  当肌肉或神经元受到刺激,而且刺激的强度够大的时候,就会产生肌肉收缩或把神经信息传导开去的情况;若果刺激的强度不足,肌肉或神经元便不会作出类似的反应,这个现象称为全或无定律(all-or-none law)。由于每一个运动单位是由一条运动神经元和所有受其支配的肌纤维组成,所以运动单位亦会按照全或无定律而运作。不过,就整条肌肉而言,则不受制于全或无定律,因为在任何的一瞬间,肌肉内的运动单位,都可以部分处于收缩的状态,而部分却处于放松的状态。

 

  运动单位与力量渐变

  力量渐变(strength gradation)的能力无论在日常生活或体育活动中都非常重要,如果缺乏了这种改变肌肉收缩力量的能力,根本就不可能产生顺畅和协调的动作。例如,以相当于举起50千克的肌肉力量来洗刷牙齿,后果将会是不敢想像。

  基本上有两种途径可以改变肌肉收缩的力量:(1)改变在同一时间内处于收缩状态的运动单位数目(multiple motor unit summation),和(2)改变个别运动单位收缩的频率(wave summation)。

  1. 正在收缩的运动单位数目

  当来自运动神经元的刺激够大时,个别的运动单位就会按照“全或无定律”而进行收缩。因此,肌肉收缩的力量也就可以根据同时进行收缩的运动单位数目而得以调节。此外,每个运动单位内肌肉纤维的数量和大小,也会影响到一块肌肉实际上能够产生的力量。

  在大部分的肌肉当中,运动单位内肌纤维的数目都有差异。例如,某一块肌肉可能包含有25个运动单位,平均每个运动单位内有200条肌纤维,但最小的一个可能只有25条肌纤维,而最大的一个却可能有近500条肌纤维之多。假设每条肌纤维可以产生5克的力量,这块肌肉所能产生的力量最小为1个运动单位 x 25条肌纤 x 5克 = 125克(或0.125千克),而最大一个运动单位却能产生1个运动单位 x 500条肌纤维 x 5克=2500克(或2.5千克)的力量;当肌肉内所有的运动单位都进行收缩时,所能产生的力量便为25个运动单位 x 200条肌纤维 x 5克=25,000克(或25千克)。因此,就这块肌肉而言,便能产生由0.125千克至25千克的力量了。

 

  2. 运动单位收缩的频率

  一个运动单位对一个刺激(神经冲动)的反应就是产生一个抽搐(twitch),亦即在一个短暂的收缩后,伴随着肌肉的放松。若这个运动单位在达至完全放松前又再接收到第二个刺激,前后两个刺激所引发的牵搦便会总合起来(summate),以致这个运动单位此时所能产生的力量,要比由单一个抽搐所产生的力量为大。如果刺激重复的频率够密,所引发的抽搐便会总合至完全融合的程度,运动单位处于这种强直(tetanus)状态之下,便会一直保持张力(收缩力量),直至刺激停止或疲劳出现,而强直状态下所能产生的力量,可以是单一抽搐所产生力量的3至4倍。

  不同种类的运动单位

  所有骨骼肌运动单位的运作都大至相同,不过并非所有运动单位的代谢和工作能力都一样。虽然所有运动单位,亦即所有肌纤维均可于有氧或无氧下运作,但当中一些无论在生化或生理上,都较适宜于在有氧的情况下运作,而另一些则较适宜于在无氧下工作。人体的骨骼肌纤维主要可被分为慢肌纤维(slow-twitch fibers)和快肌纤维(fast-twitch fibers)两大类,慢肌纤维亦称作红肌纤维或Type I纤维;快肌纤维亦称作白肌纤维或Type II纤维,甚至可以再被划分为IIA,IIB和IIC三类。在每一个运动单位内的肌纤维都只会属于同一类形,亦即是说,「快」运动单位内只包含有快肌纤维,「慢」运动单位内则只有慢肌纤维。不过,在同一块肌肉之内,却可以由不同数量的「快」和「慢」运动单位所组成,健身房管理系统

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