kanskje da du var barn, sto du foran et speil og bøyde albuen for å se hvor store musklene dine var (kanskje du har gjort dette nylig?). Jo hardere du kontrakt din muskel, jo større ser det ut. Men selvfølgelig blir muskelen faktisk ikke større, den bukker bare om midten. Muskelen er i stand til å forkorte og bøye seg som et resultat, fordi den festes til vårlignende sener, som strekker seg litt når kraften påføres. Så hvorfor bukker muskelen ut når den forkortes? Muskelvolumet endres ikke med sammentrekning. Hvis du vurdere å klemme endene av en vann ballong sammen, og anta at ingen vann unnslipper ballongen, vil det bule i midten. Dette er hva som skjer i musklene våre, men måten en muskel buler avhenger av strukturen – inkludert hvordan muskelfibre er ordnet og hvordan de kobler seg til beinet gjennom elastisk bindevev. Vi er interessert i hvordan utformingen av musklene har utviklet seg slik at måten de bule eller endre form kan faktisk forbedre ytelsen i dagligdagse oppgaver som å gå, løpe eller hoppe.
vi er spesielt interessert i hvordan muskelbukning påvirker hvordan bindevevet i en muskel strekker seg og overfører kraft langs muskelen. Muskelfibre festes til elastisk bindevev. Noen av dette vevet sitter i selve muskelen og danner aponeurosen. Aponeurosen løper ofte langs muskelen og kobles til senen, som til slutt overfører kraft fra muskelen til skjelettet. Når muskelfibrene genererer krefter, virker dette å strekke aponeurosen og senen. Strekning av disse vevene absorberer energi og beskytter muskler mot over strekking og skade. Det kan også fungere som en katapult ved å bruke lagret elastisk energi for å drive kroppen eller lemmer. Mens sener generelt antas å oppføre seg som elastikk, vet vi mye mindre om hvordan aponeurosen strekker seg. Det har blitt foreslått at det kan strekke seg både langs lengden av muskelen så vel som lateralt under en sammentrekning. Dette kan virke for å stive en muskel under sammentrekning. For tiden er det bare et lite antall studier på dyr som har vist dette.
HVORDAN MÅLER VI MUSKELBUKNING HOS MENNESKER?
for å forstå hvordan menneskelige muskler trekker seg sammen i tre dimensjoner, er det nødvendig å ha en måte å avbilde muskelen under sammentrekning. Det er mange måter å avbilde den tredimensjonale geometrien av muskel, spesielt ved hjelp av teknologi som magnetisk resonans imaging (MRI). En begrensning av disse teknikkene er imidlertid at de tar tid å gjøre målingen, og derfor er det vanskelig å avbilde muskelen under en sammentrekning. Vi har brukt ultralyd imaging, som er et trygt og rimelig alternativ TIL MR, til bilde muskler som de kontrakt. Vi tar bildeskiver over lengden på muskelen og stabler disse sammen I 3D. Dermed kan vi se hvordan muskelen og aponeurosen endrer form under sammentrekninger som holdes på forskjellige nivåer av kraft. Vi har nylig brukt dette for å vise hvordan tibialis anterior muskel buler under sammentrekning. (Tibialis anterior er den viktigste muskelen i leggen som løfter foten.)
HVA FANT VI?
når tibialis anterior muskel kontrakter, er det ikke overraskende at det blir bredere i midten. Men det som var interessant var at muskelen bulte overveiende i tykkelse, i stedet for bredde. Endringen i tykkelse betydde at muskelfibrene var i stand til å rotere, noe som begrenset mengden forkorting som kreves av fibrene, og dermed potensielt redusere energikostnadene ved sammentrekning. Vi fant også at aponeurosen i muskelen ble strukket i begge retninger når muskelen kontraherte og produserte kraft. Dette betydde at bindevevet ble stivere etter hvert som kraften økte.
3d geometri av tibialis anterior muskel (A) og sentral aponeurose (B) og et rekonstruert ultralydbilde langs muskelens lange akse som viser et tverrsnitt gjennom muskelen (C) (Raiteri, 2016).
SIGNIFIKANS og IMPLIKASJONER
Forståelse av muskelgeometriendringer under en sammentrekning er viktig for å forstå menneskelig funksjon og ytelse hos både friske individer og i kliniske populasjoner. Måten musklene endrer lengde påvirker hvor mye energi de bruker, og måten vev strekker endrer sannsynligheten for skade. Den effektive stivheten i en muskel under sammentrekninger påvirker også hvordan leddene våre kan bevege seg. Når en motorisk svekkelse har oppstått på grunn av en nevrologisk tilstand (f.eks slag eller cerebral parese), kan musklene tilpasse seg til å bli mer stiv og geometrien av muskelen kan være en faktor som styrer denne tilpasningen. Derfor er det viktig å forstå både muskelstruktur og funksjon, for å kunne forstå noen motoriske funksjonsnedsettelser og for å forbedre menneskelig ytelse.
PUBLIKASJON
Raiteri BJ, Cresswell AG, Lichtwark GA (2016). Tredimensjonale geometriske endringer av den menneskelige tibialis anterior muskel og dens sentrale aponeurose målt med tredimensjonal ultralyd under isometriske sammentrekninger. PeerJ 4: e2260. doi: 10.7717 / peerj.2260
For ANDRE INNLEGG SOM OMHANDLER MÅLING AV MUSKELEGENSKAPER, SE:
Muskel: En ny måte å studere strukturen På Av Arkiev D ‘ Souza
menneskelige muskler fascicles: hva kan ultralyd og diffusjon tensor imaging avsløre? av Dr Bart Bolsterlee