От чего зависит сила мышц: анатомические факторы

От чего зависит сила мышц? Анатомические факторы

Ниже — сжатый конспект материала А.В. Самсоновой об анатомических основах силы скелетных мышц. Общую картину (анатомия + физиология + биомеханика) можно сопоставить с нашей статьёй «Факторы, определяющие силу скелетных мышц».

Площадь поперечного сечения мышцы (S_М)

Главный анатомический предел силы — площадь поперечного сечения мышцы в самом толстом месте: если мысленно «разрезать» мышцу поперёк, это та самая площадь. Раньше её оценивали по препаратам; сейчас используют КТ и МРТ. В биомеханике известен принцип Вебера: при прочих равных сила мышцы пропорциональна её поперечному сечению.

Из чего складывается S_М

Мышца состоит из волокон, поэтому с хорошим приближением:

S_М ≈ S_МВ × n_МВ

где S_МВ — площадь поперечного сечения одного мышечного волокна, n_МВ — число волокон в мышце. Чем толще волокна и чем их больше, тем больше S_М и выше потенциал силы.

_МВ волокон × S_МВ каждого ≈ S_М S_МВ ≈ S_МФ × n_МФ сократительные миофибриллы внутри волокна чем больше и толще миофибриллы — тем сильнее волокно

Упрощённая схема: сила «наращивается» за счёт числа и толщины сократительных единиц на двух уровнях.

Что влияет на S_МВ

Уровень тренированности — у нетренирующихся диаметр волокон порядка 20–80 мкм, площадь сечения волокна от сотен до ~5000 мкм²; у пауэрлифтеров и тяжелоатлетов часто 10 000–15 000 мкм², у бодибилдеров встречаются и до ~20 000 мкм². Силовая работа увеличивает число и толщину миофибрилл.
Композиция волокон (I и II) — в примере с двуглавой у нетренирующихся типичны ориентиры порядка 3990 мкм² (I) и 4580 мкм² (II) на волокно; быстрые волокна толще. Доля типов в основном генетически задана; для силовых видов важен набор с преобладанием быстрых волокон, для выносливости — медленных.
Пол — средние S_МВ у мужчин выше, чем у женщин (в цитируемых данных порядка 6700 мкм² против 4112 мкм²).
Возраст — у детей сечение мало; пик у нетренированных часто к 17–25 годам; после 60 сечение мышцы и быстрых волокон может снижаться.

Число мышечных волокон (n_МВ)

Это второй крупный анатомический рычаг: чем больше параллельно работающих волокон, тем выше сила при прочих равных. Порядки величин у взрослого человека (иллюстративно): в двуглавой плеча — около 300 тыс. волокон, в четырёхглавой бедра — около 600 тыс., в икроножной — более миллиона. Число волокон в мышце в основном генетически задаётся.

У перистых мышц в том же объёме «упаковано» больше волокон, чем у мышц с преимущественно параллельным ходом; перистые чаще ассоциируют с большей силой, параллельные — с большей скоростью сокращения.

Тренировка и гипертрофия

Тренировка на силу увеличивает площадь поперечного сечения мышцы в основном за счёт гипертрофии волокон (утолщение S_МВ). Прироста числа волокон (гиперплазии) в классической картине, которую приводит автор, обычно не ожидают.

Материал основан на публикации А.В. Самсоновой «От чего зависит сила мышц? (анатомические факторы)». Дополнительно: А.В. Самсонова, Гипертрофия скелетных мышц человека (Кинетика, 2018); П.И. Бегун, А.В. Самсонова, Биомеханика опорно-двигательного аппарата человека (Кинетика, 2020).