肌肉的力量不僅取決於其大小,還和運動單元的招募有密切關係。運動單元的招募是指為了增加肌肉的收縮力量,以啟動更多的運動單元。在一個運動單元中,包含了一個運動神經元及它所支配的所有肌肉纖維。這些肌肉纖維相互交錯,鋪散在整個肌肉中,當運動神經元被激活時,所有相關的肌肉纖維都會受到刺激並收縮。
一個運動神經元的激活將導致一個弱但分散的肌肉收縮,而隨著更多的運動神經元啟動,將使更多的肌肉纖維被激活,從而實現更強的肌肉收縮。
運動單元的招募越高,肌肉收縮的力量就會越強。根據Henneman的大小原則,運動單元一般是按由小到大的順序進行招募的:這意味著小的運動神經元首先被激活,然後是較大的運動神經元,最終激活的是最大的運動神經元。
Henneman提出,較小的運動神經元擁有較小的表面積,因此膜電阻較高。這導致當興奮性突觸後電位到達時,較小的運動神經元能夠產生較大的電壓變化(去極化)。然而,隨著研究的深入,科學家發現這一觀點並不無可辯駁。Burke等也發現,從小到大的運動神經元,其突觸活動的幅度會呈現級數性減少。
對於運動單元的分類存在一定的爭議。Burke和同事將運動單元分為三大類別:S(慢),FR(快耐力)和FF(快速疲勞)。這一分類曾廣泛使用,但現代研究表明,人類肌肉運動單元可能更為複雜。
在肌肉收縮過程中,運動單元的招募方式可能會發生改變,這被認為是由於興奮和抑制的神經輸入之間的相互作用。根據Henneman的大小原則,最小的運動unit(S型)會首先被招募,隨後是FR型,最後是FF型,用於需求高能量的任務。
單一運動單元所產生的力量部分取決於該單元中的肌肉纖維數量。更重要的是肌肉纖維受到神經元刺激的頻率。運動單元的發放頻率可以從低頻率(產生單次收縮)到高頻率(產生強大的持續收縮)。這樣的變化使得在肌肉努力時,可以將力量提高2到4倍。
運動單元的大小分佈顯示運動單元數量與每個運動單元產生的力量之間存在反比關係。這意味著小的運動單元數量較多,而大的運動單元則較少。隨著招募的增加,力量的增量會越來越大。
在醫學電診斷測試中,分析「運動單元動作電位」的大小、形狀和招募模式,可以幫助判斷患者的肌肉病變或神經病變。
肌肉的力量確實是通過神經系統精確控制的結果,這引發一個重要的問題:你是否曾想過,為何某些運動員能夠展現超乎尋常的力量呢?