Cosa influenza la forza di una contrazione muscolare scheletrica?

Affinché il corpo umano muova, i muscoli scheletrici devono contrattare. Ogni muscolo nel corpo è composto da fibre muscolari, organizzate in gruppi chiamati unità motorie. Queste unità motore ricevono segnali dal cervello quando si desidera il movimento. La capacità di variare la quantità di forza prodotta dai muscoli scheletrici è essenziale per una prestazione uniforme e coordinata di movimenti modellati. Nel corpo umano esistono diversi meccanismi per poter graduare efficacemente la quantità di forza necessaria per eseguire in modo efficiente queste attività.

Un’unità motore è l’unità funzionale del sistema neuromuscolare. La quantità di fibre muscolari innervate da un gruppo motore varia da meno di 10 fibre per i muscoli piccoli a più di 100 per i muscoli più grandi. Quando stimolato, si contrappongono tutte le fibre innervate dall’unità motoria stimolata. Per aumentare la forza, più unità motorie vengono reclutate in contratto o la frequenza del segnale al contratto è aumentata.

La capacità del muscolo di generare forza è determinata in parte dalla velocità con cui un muscolo si contrae. Per le contrazioni muscolari concentriche o quando un muscolo si accorcia, poiché la velocità di una contrazione aumenta la forza produttiva del muscolo diminuisce in modo iperbolico. Durante l’eccentrico, o allungamento muscolare, le contrazioni aumentano la forza produttiva del muscolo con maggiore velocità.

Le fibre muscolari sono composte da filamenti spessi e sottili organizzati in sarcomeri, o la più piccola unità contrattile del muscolo. La lunghezza di un muscolo influenza la sua capacità produttrice di forza a causa della corrispondente sovrapposizione di filamenti spessi e sottili a diverse lunghezze. Quando una fibra muscolare viene stimolata a contrattare e che il muscolo è a una lunghezza ottimale, indicata dalla maggiore sovrapposizione di filamenti spessi e sottili, viene prodotta la resistenza massima. Se un muscolo è troppo corto o troppo lungo, viene prodotta meno forza ottimale a causa della mancanza di sovrapposizione di filamenti e disponibilità del sito di collegamento.

Non tutte le fibre muscolari sono uguali. Le fibre muscolari scheletriche rientrano in una delle due categorie basate sul neurone alfa-motore che li innerva: fibre muscolari di tipo I, fibre di tipo lento, fibre di tipo II o fibre veloci. Le unità motorie contenenti fibre di tipo II sono tipicamente più grandi delle unità motorie contenenti fibre di tipo I. Questa differenza di dimensione del motore indica che quando viene stimolata un’unità motrice di tipo II, più fibre muscolari si contraggono rispetto a quando viene stimolata un’unità motore di tipo I. Dal momento che più fibre sono stimolate a contrattare nelle unità motorie di tipo II, più forza viene prodotta da fibre di tipo II.

Frequenza di assunzione e frequenza di spegnimento

Velocità di contrazione

Lunghezza muscolare

Tipo fibra muscolare