在每一次的運動中,肌肉的表現取決於我們的神經系統如何有效地調動肌肉單位。運動單元的招募,指的是為了增加肌肉的收縮力量而激活更多的運動單元。每個運動單元由一根運動神經元及其支配的所有肌肉纖維組成。肌肉的力量和速度調整,正是通過這些運動單元的有效招募來實現的。
運動單元的招募是瞭解肌肉運動的基礎,它不只是影響單次收縮的強度,也影響整個運動的效果。
簡單來說,一個運動單元包含了一根運動神經元及其所控制的多個肌肉纖維,這些纖維會相互交錯。當神經元被激活時,它所支配的所有肌肉纖維會同時收縮。這意味着,初次激活的神經元會導致相對微弱的收縮,隨著更多神經元被激活,肌肉收縮的強度將隨之增加。這是一個簡單的生理機制,但卻是運動學習和訓練的重要基石。
很多研究指出,運動單元的招募是按大小順序進行的,從最小的神經元開始,逐漸到達最大的神經元。這被稱為Henneman的大小原則。這意味著,當我們進行規律的力量訓練時,最初動員的是小型慢肌纖維,接著是較大且快的肌纖維。這不僅影響運動的強度,也影響持久性。
根據Henneman的理論,小型神經元更容易被激活,這使肌肉運動呈現出效率和經濟性的平衡。
Henneman提出,小型運動神經元因其較小的表面積而具有較高的膜電阻,這使得它們在接收興奮性突觸後電位(EPSP)時可以生成更大的電壓變化。這一機制引起了研究者對神經元招募過程的進一步探索,儘管該領域仍存在爭議。
根據研究者Burke的分類,運動單元可以分為三大類:S(慢肌纖維)、FR(快速,耐疲勞型)和FF(快速,易疲勞型)。這些品牌在運動單元的招募中扮演關鍵角色,但最新研究指出人體肌肉的運動單元可能比之前所認識的更為複雜,因此這一劃分依然為人詬病。
正如Burke所言,將運動單元分類可能過於僵化,但這樣的分類對於科學交流是必不可少的。
單一運動單元所產生的力量部分取決於該單元內的肌肉纖維數量,但更重要的是神經刺激的頻率。運動單元的發射頻率會隨著肌肉努力的增加而上升,這一過程下可以產生更強的肌肉收縮,稱為融合性收縮。這意味著,隨著力量的增強,神經元的發射頻率會達到一個峰值,使得肌肉的力量變得更為平穩、持久。
有關運動單元的分佈,一般認為是與運動單元的大小成反比,也就是說小型運動單元的數量多,而大型運動單元的數量少。在力量較弱的情況下,增加運動單元的招募,產生的力量增量相對較小。然而,在進行強力收縮時,每增加一個運動單元所帶來的增量便會顯著增大,這是力量與招募之間的一種微妙平衡。
在對肌肉無力患者進行的電生理診斷測試中,仔細分析“運動單元動作電位”(MUAP)的大小、形狀和招募模式,可以幫助區分肌病和神經病。這些分析對於確定患者的具體病情,有著重要的臨床意義。
在追求更高效率的運動時,不僅僅是肌肉的力量與速度,更是如何精細調整運動單元的招募和神經元的控制。這一切如何影響你的運動表現呢?