肌肉的力量不仅取决于其大小,还和运动单元的招募有密切关系。运动单元的招募是指为了增加肌肉的收缩力量,以启动更多的运动单元。在一个运动单元中,包含了一个运动神经元及它所支配的所有肌肉纤维。这些肌肉纤维相互交错,铺散在整个肌肉中,当运动神经元被激活时,所有相关的肌肉纤维都会受到刺激并收缩。
一个运动神经元的激活将导致一个弱但分散的肌肉收缩,而随着更多的运动神经元启动,将使更多的肌肉纤维被激活,从而实现更强的肌肉收缩。
运动单元的招募越高,肌肉收缩的力量就会越强。根据Henneman的大小原则,运动单元一般是按由小到大的顺序进行招募的:这意味着小的运动神经元首先被激活,然后是较大的运动神经元,最终激活的是最大的运动神经元。
Henneman提出,较小的运动神经元拥有较小的表面积,因此膜电阻较高。这导致当兴奋性突触后电位到达时,较小的运动神经元能够产生较大的电压变化(去极化)。然而,随着研究的深入,科学家发现这一观点并不无可辩驳。 Burke等也发现,从小到大的运动神经元,其突触活动的幅度会呈现级数性减少。
对于运动单元的分类存在一定的争议。 Burke和同事将运动单元分为三大类别:S(慢),FR(快耐力)和FF(快速疲劳)。这一分类曾广泛使用,但现代研究表明,人类肌肉运动单元可能更为复杂。
在肌肉收缩过程中,运动单元的招募方式可能会发生改变,这被认为是由于兴奋和抑制的神经输入之间的相互作用。根据Henneman的大小原则,最小的运动unit(S型)会首先被招募,随后是FR型,最后是FF型,用于需求高能量的任务。
单一运动单元所产生的力量部分取决于该单元中的肌肉纤维数量。更重要的是肌肉纤维受到神经元刺激的频率。运动单元的发放频率可以从低频率(产生单次收缩)到高频率(产生强大的持续收缩)。这样的变化使得在肌肉努力时,可以将力量提高2到4倍。
运动单元的大小分布显示运动单元数量与每个运动单元产生的力量之间存在反比关系。这意味着小的运动单元数量较多,而大的运动单元则较少。随着招募的增加,力量的增量会越来越大。
在医学电诊断测试中,分析「运动单元动作电位」的大小、形状和招募模式,可以帮助判断患者的肌肉病变或神经病变。
肌肉的力量确实是通过神经系统精确控制的结果,这引发一个重要的问题:你是否曾想过,为何某些运动员能够展现超乎寻常的力量呢?