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La progettazione architettonica del muscolo: quali fattori determinano la sua funzione meccanica?
Nella nostra vita quotidiana, i muscoli svolgono un ruolo fondamentale. Che si tratti di camminare, correre o praticare vari sport, tutti si basano sulla contrazione e il rilassamento dei muscoli. Il concetto di "architettura muscolare" è la chiave per comprendere il funzionamento dei muscoli.
Tipi di costruzione muscolare
La disposizione strutturale di un muscolo definisce la sua funzione meccanica a livello macroscopico ed è determinata dal modo in cui sono disposte le fibre. Attualmente, i tipi di architettura muscolare conosciuti includono principalmente il tipo parallelo, il tipo a piuma e il tipo aquaplaning.
La generazione di forza e le velocità meccaniche variano a seconda dei parametri muscolari, quali la lunghezza del muscolo, la lunghezza delle fibre, l'angolo di pennazione e l'area fisiologica della sezione trasversale (PCSA).
Muscoli paralleli
I muscoli paralleli sono muscoli le cui fibre sono parallele all'asse di generazione della forza. Sono solitamente adatti per movimenti rapidi o di ampia portata e la loro area anatomica trasversale (ACSA) è solitamente utilizzata per misurarli.
Muscoli della cinghia
I muscoli bandecolari hanno la forma di una fascia, con le fibre disposte longitudinalmente nella direzione della contrazione. Ad esempio, il muscolo sartorio, il muscolo più lungo dell'uomo, non solo ha una forma unica, ma svolge anche un ruolo importante nella parola e nel canto.
Muscolo del fuso
Questi muscoli sono più larghi al centro e si assottigliano ai lati, e hanno la forma di un fuso. Esempi di questi muscoli includono i bicipiti.
Muscoli convergenti
Il muscolo convergente (o deltoide) ha le fibre fuse a un'estremità (solitamente in corrispondenza di un tendine) e disposte a ventaglio all'altra estremità. A questo tipo appartiene il muscolo grande pettorale umano.
Muscolo piumato
Nei muscoli pennati, le fibre sono disposte ad angolo rispetto all'asse di generazione della forza, il che generalmente determina una modifica nel modello di trasferimento della forza rispetto all'area trasversale fisiologica (PCSA).
Muscolo monopennato
Le fibre di un muscolo monopennato sono attaccate al tendine su un lato, ad esempio nel caso del muscolo gastrocnemio laterale.
Muscolo bipennato
I muscoli bipennati hanno fibre su ciascun lato del tendine, come il retto femorale umano.
Muscolo multipennato
I muscoli multipennati, come il deltoide, hanno fibre attaccate all'asse generatore di forza ad angoli diversi.
Muscolo dello scivolo d'acqua
I muscoli idrodinamici non si basano su uno scheletro duro per funzionare. Sono supportati internamente da membrane di tessuto connettivo per mantenere un volume costante, supportando così la stabilità dell'intera struttura muscolare.
Generazione di forza
La progettazione architettonica del muscolo influenza direttamente la produzione di forza, che è correlata al volume muscolare, alla lunghezza delle fibre, al tipo di fibra e all'angolo di pennazione.
Nei muscoli, l'area fisiologica della sezione trasversale (PCSA) è la misura più accurata della generazione di forza ed è influenzata principalmente dall'angolo di pennazione.
Anche la lunghezza delle fibre è una variabile fondamentale nell'anatomia muscolare. La lunghezza della fibra è determinata dal numero di miofibrille collegate in serie all'interno della fibra e dalla loro lunghezza individuale. Man mano che le fibre cambiano lunghezza, i singoli miofibrillari si accorciano o si allungano, ma il numero totale rimane lo stesso.
Angolo piuma
L'angolo di pennazione è l'angolo tra l'asse longitudinale dell'intero muscolo e le fibre. Nelle fibre muscolari, all'aumentare della tensione, aumenta anche l'angolo di pennazione.
Costruzione dei rapporti di trasmissione
Il rapporto di trasmissione architettonico (AGR) riguarda il rapporto tra la velocità di contrazione dell'intero muscolo e la velocità di contrazione delle singole fibre muscolari. L'AGR è determinato dalle richieste meccaniche a cui è sottoposto il muscolo durante l'esercizio.
Le variazioni nell'angolo di pennazione aiutano a ottenere diversi rapporti di trasmissione nei muscoli pennati, il che influisce anche sulla geometria dei muscoli.
Un rapporto di trasmissione elevato determina una contrazione dell'intero muscolo con bassa forza e alta velocità, mentre un rapporto di trasmissione basso determina una contrazione con alta forza e bassa velocità.
Ti sei mai chiesto in che modo la struttura dei tuoi muscoli influisce sulla tua gamma di movimenti quotidiani e sulle tue prestazioni atletiche?
