O design arquitetônico do músculo: quais fatores determinam sua função mecânica?

Em nossas vidas diárias, os músculos desempenham um papel vital. Seja caminhando, correndo ou praticando vários esportes, todos eles dependem da contração e relaxamento dos músculos. O conceito de "arquitetura muscular" é a chave para entendermos como os músculos funcionam.

Tipos de construção muscular

O layout estrutural de um músculo define sua função mecânica em nível macroscópico e é determinado pela forma como as fibras são organizadas. Atualmente, os tipos de arquitetura muscular conhecidos incluem principalmente o tipo paralelo, o tipo pena e o tipo aquaplanagem.

A geração de força e as taxas mecânicas variam dependendo dos parâmetros musculares, como comprimento do músculo, comprimento da fibra, ângulo de penação e área transversal fisiológica (PCSA).

Músculos paralelos

Músculos paralelos são músculos cujas fibras são paralelas ao eixo de geração de força. Eles são geralmente adequados para amplitude de movimento rápida ou grande, e sua área transversal anatômica (ACSA) é geralmente usada para medir.

Músculos da cinta

Os músculos em faixa têm o formato de uma faixa, com as fibras dispostas longitudinalmente na direção da contração. Por exemplo, o músculo sartório, o músculo mais longo dos humanos, não só tem um formato único, mas também desempenha um papel importante na fala e no canto.

Músculo do fuso

Esses músculos são mais largos no meio e afinam nas laterais, e têm o formato de um fuso. Exemplos desses músculos incluem o bíceps.

Músculos convergentes

O músculo convergente (ou deltoide) tem suas fibras fundidas em uma extremidade (geralmente em um tendão) e se abrindo na outra extremidade. O músculo peitoral maior humano pertence a esse tipo.

Músculo emplumado

Nos músculos penados, as fibras são dispostas em um ângulo em relação ao eixo gerador de força, o que geralmente resulta em uma mudança no padrão de transferência de força em relação à área transversal fisiológica (PCSA).

Músculo pinado único

As fibras de um músculo monopenado estão presas ao tendão de um lado, por exemplo, o músculo gastrocnêmio lateral.

Músculo bipenado

Músculos bipenados têm fibras em cada lado do tendão, como o reto femoral humano.

Músculo multipinado

Músculos multipenados, como o deltoide, têm fibras presas ao eixo gerador de força em ângulos diferentes.

Músculo do toboágua

Músculos hidrodinâmicos não dependem de um esqueleto rígido para funcionar. Eles são suportados internamente por membranas de tecido conjuntivo para manter um volume constante, apoiando assim a estabilidade de toda a estrutura muscular.

Geração de Força

O desenho arquitetônico do músculo influencia diretamente a produção de força, que está relacionada ao volume do músculo, comprimento da fibra, tipo de fibra e ângulo de penação.

No músculo, a área transversal fisiológica (PCSA) é a medida mais precisa da geração de força e é influenciada principalmente pelo ângulo de penação.

O comprimento da fibra também é uma variável fundamental na anatomia muscular. O comprimento da fibra é determinado pelo número de miofibrilas conectadas em série dentro da fibra e seus comprimentos individuais. À medida que as fibras mudam de comprimento, os miofibriladores individuais encurtam ou alongam, mas o número total permanece o mesmo.

Ângulo da pena

O ângulo de penação é o ângulo entre o eixo longitudinal de todo o músculo e as fibras. Nas fibras musculares, à medida que a tensão aumenta, o ângulo de penação também aumenta.

Construindo relações de transmissão

A relação de engrenagem arquitetônica (AGR) envolve a relação entre a velocidade de contração de todo o músculo e a velocidade de contração das fibras musculares individuais. O AGR é determinado pelas demandas mecânicas do músculo durante o exercício.

Variações no ângulo de penação ajudam a atingir diferentes relações de transmissão nos músculos de penação, o que também afeta a geometria do músculo.

Uma alta relação de transmissão resultará em uma contração de baixa força e alta velocidade de todo o músculo, enquanto uma baixa relação de transmissão está associada a uma contração de alta força e baixa velocidade.

Você já se perguntou como a estrutura dos seus músculos afeta sua amplitude de movimento diário e seu desempenho atlético?

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