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1、 第三章肌肉适能 第一节肌肉适能生理学 一 肌肉适能概述肌肉适能 muscularfitness 是指机体依靠肌肉收缩克服和对抗阻力维持身体运动的能力 通常表现为肌肉力量 musclestrength 肌肉耐力 muscleendurance 和肌肉功率 musclepower 等方面 1 肌肉力量 又称最大肌肉力量或者绝对肌肉力量 是健康相关体适能的组成部分 特指肌肉收缩产生最大收缩力的能力 运动生理学通常以等长 等张或者等速运动条件下肌肉收缩克服和对抗阻力和做功功率的大小表示 其中 动力性力量还可以根据收缩形式的不同 进一步分为向心收缩力量 concentricstrength 离心收缩力
2、量 eccentricstrength 等速肌肉力量 isokineticstrength 和超等长肌肉力量 plyometricstrength 等 向心和离心收缩力量分别是指肌肉在进行向心和离心收缩时表现出来的最大抗阻运动能力 等速肌肉力量是肌肉在其控制的关节活动范围内以恒定的角速度进行最大收缩的能力 而超等长肌力则是指肌肉在拉长 收缩 stretch contraction 过程中表现出来的最大力量 第一节肌肉适能生理学 一 肌肉适能概述2 肌肉耐力是健康相关体适能的组成部分 特指肌肉持续收缩对抗疲劳的能力 通常以静态运动负荷持续时间 动态等张收缩次数或者动态等速运动的功率以及峰力矩下降
3、率等表示 3 肌肉功率 又称快速力量 是竞技相关体适能的组成部分 特指肌肉在短时间内快速发挥其收缩力量的能力 爆发力是肌肉功率的常见表现形式和评价指标 一 兴奋在神经 肌肉接点的传递1 神经肌肉接点的结构 二 肌肉的收缩与舒张 2 兴奋在神经 肌肉接点传递的机制运动神经纤维在到达神经末梢处时先失去髓鞘 以裸露的轴突末梢嵌入到肌细胞膜上称作骨骼肌神经 肌接头 二 肌纤维的兴奋 收缩耦联 肌肉的兴奋 收缩耦联包括三个步骤电兴奋通过横管系统传向肌细胞深处 三联管结构处的信息传递 肌浆网中钙离子释放入胞浆以及钙离子由胞浆向肌浆网的再聚集 肌细胞收缩 牵拉细肌丝朝肌节中央滑行 横桥摆动 横桥与结合位点结
4、合分解ATP释放能量 原肌球蛋白位移 暴露细肌丝上的结合位点 Ca2 与肌钙蛋白结合肌钙蛋白的构型改变 终池膜上的钙通道开放终池内的Ca2 进入肌浆 三 肌肉的收缩与舒张过程 神经冲动传至末梢 对Ca2 通透性增加Ca2 内流入N末梢内 接头前膜内囊泡向前膜移动 融合 破裂 ACh释放入接头间隙 ACh与终板膜受体结合 受体构型改变 终板膜对Na K 尤其Na 的通透性增加 产生终板电位 EPP EPP引起肌膜AP 肌膜AP沿横管膜传至三联管 终池膜上的钙通道开放终池内Ca2 进入肌浆 Ca2 与肌钙蛋白结合引起肌钙蛋白的构型改变 原肌球蛋白露出细肌丝上与横桥结合位点 横桥与结合位点结合ATP
5、分解释放能量 横桥摆动 肌节缩短 肌细胞收缩 重点 骨骼肌收缩全过程 1 兴奋传递2 兴奋 收缩 肌丝滑行 耦联 三 影响肌肉适能的因素 一 肌源性因素1 肌肉生理横断面积研究表明 无论男性 还是女性 由于其CSA与相应肌肉的最大肌力大小成正比 图3 2 一般条件下肌肉的最大横断面积越大 肌肉力量也越大 但是 研究也同时发现 肌肉力量与CSA的关系同时还受到CSA检测方法以及其他许多生理学因素的影响 而CSA本身只能解释大约50 的肌肉力量个体间差异 2 肌纤维类型和代谢特征骨骼肌纤维可依据其收缩特性不同分为快肌和慢肌两大类 其中 快肌纤维较慢肌纤维能产生更大的肌肉收缩力和更强的无氧供能能力
6、但具有较差的肌肉耐力和有氧供能能力 因此 肌肉中快肌纤维百分构成高的人 肌肉收缩力量也大 而慢肌纤维百分构成高的人则肌肉耐力较好 PEAKPOWERGENERATEDBYFIBERS 三 影响肌肉适能的因素 一 肌源性因素3 肌肉生长抑制素3 生长抑制素 Myostatin 是由McPherron等于1977年发现的一种分泌型生长 分化因子 其是在骨骼肌中的特异性表达 将对肌肉生长有负调控作用 即抑制肌肉的生长 而其表达的抑制将导致肌肉肥大 如Stephen等研究发现 经过9周抗阻训练 每周3次 肌肉力量增加 肌肉体积增大 而肌肉生长抑制素mRNA表达降低37 然而 肌肉生长抑制素基因是尚属运
7、动生理学研究的初期 肌肉生长抑制素基因表达及其与肌肉蛋白质合成 肌肉力量和力量训练的关系尚不十分清楚 三 影响肌肉适能的因素 一 肌源性因素4 激素作用睾酮 testosterone 是肌肉生长最直接的刺激因素 由男子的睾丸和肾上腺皮质分泌的 女子肾上腺皮质和卵巢也有少量分泌 睾酮可以通过促进肌肉蛋白质的合成 促进肌肉肥大 从而提高肌肉力量 由于睾酮在人体内的分泌数量不同 因此在一定程度上造成不同年龄 性别人群肌肉力量大小的不同 生长激素 growthhormones 是影响肌肉蛋白质合成的另外一个重要的激素 短期注射可以引起人体肌细胞氨基酸摄取增加 蛋白质合成加快 长期使用可以使GH缺乏症患
8、者肌肉质量和肌肉力量增加 而甲状腺素是肌纤维类型强力的调节因子 血中甲状腺素超过正常值时 会造成快肌纤维百分比增加 相反 血中甲状腺素量减少时 慢肌纤维百分比增加 三 影响肌肉适能的因素 一 神经源性因素1 中枢激活 centralactivation CA 中枢神经系统动员肌纤维参加收缩的能力称作中枢激活 它具有两个层面的意义 一是肌肉在进行最大用力收缩时 并不是所有的肌纤维都参加收缩 动员参与收缩的肌纤维数量越多 肌肉收缩力越大 反之 收缩力越小 如有研究发现 缺乏训练的人完成最大随意肌肉收缩时只能动员60 左右的肌纤维参加收缩 而训练水平良好的人动员能力可高达90 以上 二是肌肉完成不同
9、强度水平的收缩时 CNS会选择性地优先募集激活阈值水平不同的运动神经元参加收缩 即低强度水平的收缩优先募集低阈值的小 运动神经元 而高强度水平的收缩侧可募集包括大 小 运动神经元在内的更多的运动神经元参与活动 三 影响肌肉适能的因素 一 神经源性因素2 中枢神经对肌肉活动的协调和控制能力人体运动是需要多个运动环节参与的多环节复杂运动 需要由包括主动肌 协同肌和拮抗肌等在内的许多的肌肉共同活动来实现 中枢神经对肌肉活动的协调和控制一方面是指CNS对主动肌与对抗肌 协同肌 固定肌之间的协调和调控 使得上述肌肉群在参加工作时能各守其职 协调一致 从而发挥更大的收缩力量 另外一方面 中枢神经对肌肉活动
10、的协调和控制也包含CNS对单块肌肉内部运动单位活动同步化的控制 研究发现 运动单位活动的同步化也是抗组训练提高肌肉力量的有效机制之一 三 影响肌肉适能的因素 一 神经源性因素3 中枢神经系统的兴奋状态中枢神经系统兴奋性提高 即情绪高度兴奋时 会导致肾上腺素 乙酰胆碱等其它一些生理活性物质大量释放 这也是影响肌肉力量的重要因素 人在极度激动或危险紧急情况下 发挥超大力量的现象已众所周知 生理学家认为 这种现象可能是因为情绪在极度兴奋时 肾上腺素分泌大量增加 使肌肉的应激性大大提高 同时更重要的是中枢发出了强而集中的神经冲动 迅速动员 储备力量 从而使运动单位成倍地同步动员并投入工作 四 肌肉适能
11、的年龄与性别差异 一 年龄肌肉力量的发展有明显的增龄性变化规律 一般规律是10岁以前 随着人体的生长发育 无论男生或女生肌肉力量一直缓慢而平稳地增长 而且两者区别不大 女生从11岁 12岁和男生从13 15岁起 肌肉力量开始分化 男生增长速度加快而女生增长缓慢 女生达到最大肌肉力量约在20岁左右 男生约在20 30岁之间 40岁以后人体大部分肌肉的力量开始衰退 50岁以后 每10年肌肉力量下降约12 15 一般认为 生长发育过程中肌肉力量的增长主要与中枢神经控制能力自然发展和肌肉横断面积的增加等因素有关 而50岁以后肌肉力量随年龄增长而减小的主要原因是肌肉质量或者CSA较小 此外 还有研究认为
12、与中枢神经系统的运动单位募集能力和协调控制能力下降 肌肉代谢能力下降 型肌纤维数量减少和萎缩等因素有关 四 肌肉适能的年龄与性别差异 二 性别正常成年男子肌肉重量约占体重的40 45 而女子则占35 若以绝对值表示肌肉力量 通常成年女子上肢肌力比男子低约50 下肢肌力低约30 而以以体重和去脂体重相对值表示肌肉力量时 有训练的男 女性之间的差异较无训练者小 图3 7 显然 肌肉力量绝对值的性别差异主要由肌肉生理横断面积或全身肌肉体积的性别差异等因素所决定 一 肌肉力量 一 等长肌力等长肌力是肌肉力量的一种重要表现形式 如竞技体操中的 十字支撑 和 直角支撑 武术的 站桩 日常中的 静坐 等 等
13、长肌力的测定通常指的是最大等长肌力 主要包括握力 背力 臂力和腿部力量等 1 常用的检测手段 握力计 背力计等 也可以采用自动化和集成化程度较高的专门的肌肉力量测试系统如等速肌力测试系统和力传感器 第二节肌肉适能的评价 2 优点 方便 省时和不需要昂贵设备 另外其检测结果与通过其它方法获得的检测结果也具有很好的一致性 缺点 检测结果易受关节角度的影响 检测方法难以标准化 二 等张肌力常用等张测试手段和方法包括屈臂 杠铃上举 仰卧蹬腿 半蹲起 俯卧屈膝等等 而最大等张肌力的评价通常以能够一次成功举推的最大重量 即1次重复重量 one repetitionmaximum 1 RM 的大小表示 测试
14、过程中 不同肌群1 RM测定的起始重量通常略低于1 RM重量 在成功完成该负荷的测定后 休息2 3分钟 继续推举新的重量直至1 RM重量 根据所测肌群的不同 每次增加重量的幅度不要超过1 2或1 5kg 等张肌力测定的有点是方便 省时 不需要昂贵设备 且测定过程和结果与动态肌肉活动有较好的兼容性 不足之处是测量过程中容易造成肌肉损伤 三 等速肌力检测等速肌力是1969年由美国Perrine等提出并建立的一种关节运动速度恒定而外加负荷阻力呈顺应性变化的动态运动概念和动态肌力评价方法 测试时等速肌力测试仪所产生的负荷阻力与肌肉收缩的实际力矩输出相匹配 从而使肌肉在整个关节活动范围内或处于各种不同角
15、度时均能承受相应的最大阻力 产生相应的最大张力和力矩输出 利用等速测试实施肌肉力量检测与评价通常是在30 s 60 s关节运动角速度 即慢等速运动条件下进行的 由于此时加载于肢体的负荷阻力较大 因此慢等速测试常被用于进行最大动态肌力检测与评价 等速肌肉力量测试的主要评价指标包括 1 峰力矩 2 屈伸肌力矩比 3 总做功量 4 峰力矩角度 二 肌肉功率 通常指最大肌肉功率检测 常用方法包括立定跳远 纵跳摸高 小球掷远等 四 优点 方便 省时 不需要昂贵设备且测定过程和结果与动态肌肉活动有较好的兼容性 缺点 测试过程中较易造成肌肉损伤 测试结果并不能全部地反映肌肉收缩的张力 时间关系特征和爆发力特
16、征 等速肌力测试与等长 等张肌力测试的比较 三 肌肉耐力 一 等长测试采用等长测试评价肌肉耐力通常是检测和记录肌肉持续工作的时间 所选择的负荷重量通常介于30 60 MVC之间 也可以通过检测机体维持某一身体姿势的时间长短评价肌肉耐力 二 等张测试等张肌肉耐力测试方法较多 通常依据检测肌肉不同分为上肢 如引体向上 躯干 如仰卧起坐 和下肢 蹲起 肌肉耐力测试 通常以以有效完成练习的数量加以评价 表3 6 此外 也可以计算肌肉耐力指数 对不同部位的肌肉耐力加以评价 此时选择的负荷强度约为20RM左右 然后通过以下方法计算肌肉耐力指数 即 肌肉耐力指数 负荷强度 练习重复次数 体重 例如 某受试者体重150lbs 完成100lbs强度的动态屈臂运动20次 其肌肉耐力指数为100lbs 20 150lbs 0 67或者67 三 肌肉耐力 三 等速测试利用等速测试实施肌肉耐力检测与评价通常是在180 s以上的关节运动角速度状态下进行的 由于此时加载于肢体的运动负荷阻力较小 关节运动速度较快 因此常被用于检测和评价肌肉耐力 等速肌肉耐力测试的主要评价指标包括 1 输出功率 poweroutput
