معلومة

ما هي السرعة القصوى لانقباض العضلات؟

ما هي السرعة القصوى لانقباض العضلات؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أبحث حاليًا عن مجموعات العضلات الأكثر استخدامًا خلال ركلة كرة القدم. لدي فرضية مفادها أن عضلات الفخذ الرباعية ليست مستخدمة كما يعتقد معظم الناس لأن الزخم الذي يخلقه التأرجح يجعل الركبة تمتد بسرعة لتقلص عضلات الفخذ.

لإثبات ذلك ، أحتاج إلى معرفة السرعة التي تمتد بها الركبة أثناء ركلة كرة القدم والوقت الذي تستغرقه عضلات الفخذ الرباعية للانقباض. أعرف مدى سرعة تمدد الركبة من خلال أبحاثي الخاصة.

هل لدى أي شخص أي معلومات عن سرعة تقلص العضلات؟ سيكون وقت انقباض العضلة الرباعية هو الأمثل ، ولكن أي معلومات ذات صلة ستكون مفيدة للغاية


سؤالك هو فكرة جيدة. تعتمد سرعة تقلص العضلات على:

  1. الطول الأولي للعضلة
  2. الحمل على العضلات مصدر: علم وظائف الأعضاء الطبي: نهج خلوي وجزيئي بقلم والتر ف. بورون ، إميل بولبيب - الطبعة الثانية. صفحة 248

من الصورة أعلاه يمكننا أن نرى ما يلي:

  1. سرعة تقلص العضلات ليست ثابتة. في البداية تساوي الصفر ثم تتسارع لتصل إلى القمة
  2. السرعة القصوى لتقلص العضلات ثابتة عند أي طول عضلي ابتدائي مختلف
  3. كلما انخفض الحمل كلما زادت حدة ارتفاع السرعة

لذلك يجب حساب سرعة تقلص العضلات على أساس كل حالة على حدة.

ما يمكن حسابه

ما يمكن حسابه هو إزاحة وتكرار تجسير الأكتين الميوسين.

في ظل ظروف متساوية التوتر مجهريًا ، يكون الإزاحة الكمية لجسر متقاطع واحد حوالي 11 نانومتر.

يعتمد تواتر تجسير الأكتين والميوسين على الأقل:

  1. تركيز ATP
  2. درجة حرارة

عند تركيز ATP 1 ميكرومتر يكون التردد 3.8 ± 0.4 م-1س-1

في 170C كان متوسط ​​الوقت للإزاحة الفردية 15 ± 20 مللي ثانية. بينما في 250C كان المتوسط ​​6.4 ± 3.6 مللي ثانية.

مصدر: توصيف تفاعلات الأكتين والميوسين المنفردة بواسطة جيفري تي فينر وأميت د. ميهتا وجيمس أ. سبوديتش. المجلة الفيزيائية الحيوية ، المجلد 68 ، أبريل 1995 ، ص 291 - 297


فيما يتعلق بسؤالك الفعلي بشأن سرعة العضلة الرباعية وسرعة التأرجح ، يجب أن تضع في اعتبارك ما يلي أثناء الحساب:

  1. تعمل العضلة الرباعية على ذراع من الدرجة الثانية: الركبة هي نقطة الارتكاز ، ويتم بذل الجهد فوق الحدبة الظنبوبية حيث يتم إدخال العضلة الرباعية الرؤوس والحمل هو القدم وأي شيء يضربه / يرفع ...

  2. يتم حساب انقباض عضلات الفخذ على أساس السرعة الخطية بينما يكون عمل الركل دائريًا - لذا فإن ما تلاحظه في الواقع هو السرعة الزاوية. لذلك يجب إجراء السرعة الزاوية المناسبة لتحويل السرعة الخطية.

أتمنى لك كل خير!


إذا اضطررت إلى اختيار عضلة واحدة ، فإنني & # 8217d أقول إن الألوية هي أهم عضلة للألعاب الرياضية الكلية. بعد كل شيء ، هم & # 8217re مسؤولون بشكل كبير عن تمديد الورك ، والدوران الخارجي للورك ، واختطاف الورك ، وإمالة الحوض الخلفية ، مما يعني أنهم يستخدمون بشكل كبير في الركض والقفز والهبوط والتسلق والرمي والضرب والتأرجح والدوران والقطع من جانب إلى آخر ، القرفصاء ، والانحناء ، والاندفاع ، والتنظيف ، والخطف (في الأساس كل الأشياء الرياضية).

تايسون جاي & # 8211 جلوتس جادة

من الجميل أن أرى أنني لست الوحيد الذي يشعر بهذه الطريقة. خلص باحثون من دراسة جديدة عن العدو السريع إلى أن:

& # 8220 يبدو أن الألوية الكبيرة البشرية تشبه سكين الجيش السويسري متعدد الوظائف. & # 8221


ما هي السرعة في الرياضة بالضبط؟

توصف السرعة في الرياضة بأنها القدرة على أداء أي نوع من الحركات (مثل رمي ، عدو سريع ، أو قفزة) في أقصر وقت ممكن. لذلك ، ترتبط السرعة أيضًا ارتباطًا وثيقًا بقوتك ، أو قدرتك على إنتاج أكبر قدر ممكن من القوة في أسرع وقت ممكن.

ومع ذلك ، يتم استخدام السرعة لتوضيح مجموعة تقني مهارة و قوة للإسراع بأقصى سرعة ممكنة والمحافظة عليها لفترة طويلة من الوقت. بطريقة ما ، يمكنك التفكير في الأمر على أنه مزيج من وقت رد الفعل, التسريع, السرعة القصوى، و سرعة التحمل. في الواقع ، قد تكون السرعة أحد أكثر مكونات اللياقة البدنية التي يتم التقليل من شأنها في ترسانة الرياضيين.

حتى أن بعض علماء الرياضة يعتبرون السرعة جزءًا مهمًا من مهارات التوازن نظرًا لأن إنتاج القوة الأسرع يمكن أن يساعدك على استعادة توازنك بشكل أسرع. ونظرًا لأن هذا يحدث تقريبًا في جميع الرياضات التي لها تغيرات سريعة في الاتجاه أو الاتصال الجسدي ، فمن السهل معرفة سبب تخصيص بعض الوقت والجهد لتدريبها. في الواقع ، أثبت التدريب السريع أيضًا أنه يمنع الإصابات لأن جسمك يتكيف مع أقصى جهد ويتعلم الحفاظ على تنشيط العضلات السليم ومحاذاة المفاصل حتى في المواقف غير المتوقعة.

الحقيقة البسيطة هي أن السرعة مطلوبة في كل رياضة تنافسية هناك. سواء كانت حركات سريعة من جانب إلى جانب أو مجرد سرعة قصوى خالصة ، فإن التحسن في قدراتك على السرعة سيؤدي بالتأكيد إلى نجاح أفضل في الميدان.

تجمع السرعة بين القوة والمهارة الخاصة بالرياضة.


2. التشريح الوظيفي لعضلات طيران الطيور الأولية

العضلة الصدرية هي عضلة كبيرة (حوالي 8 & # x0201311٪ من كتلة الجسم [15،16]) تتصل بعظم عضد الجناح عند القمة الدالية الصدرية (شكل DPC & # x000a01). الجزء الرئيسي منه (القصية العضدية ، SB) ينشأ من العارضة القصية المتضخمة ، مع المزيد من الألياف الأمامية الناشئة من الفراء ، أو & # x02018wishbone & # x02019. جزء أصغر بكثير (الصدري العضدي ، السل) ينشأ ظهريًا من الضلوع. تُدرج ألياف السل والمنطقة الخلفية من SB على صفاق داخلي يندمج مع ألياف SB الأمامية أكثر قبل إرفاقها بـ DPC. بالإضافة إلى إنتاج الشغل الميكانيكي أثناء الضربة السفلية ، فإن الصدر يلف الجناح أيضًا. يقع سوبراكوراكويدوس الأصغر في عمق الصدر ، وينشأ أيضًا من عظمة القص ، وهو حوالي خُمس الكتلة الصدرية (حوالي 2٪ من كتلة الجسم). عن طريق الوتر ، الذي يدخل ويعمل ظهريًا عند الكتف كبكرة ، يرفع سوبراكوراكويدوس الجناح ويثبته أثناء السكتة الدماغية [18 & # x0201321]. في حين أن الصدر يتكون بشكل عام من ألياف طويلة ذات دبابيس متواضعة (الحمام: 31 & # x0201367 ملم ، متوسط ​​41 ملم) ، فإن سوبراكوراكويدوس عبارة عن عضلة كلاسيكية ثنائية الطور ذات ألياف قصيرة (الحمامة: 16 & # x0201323 ملم ، متوسط ​​20 ملم). ينتج عن ارتفاع واستلقاء الجناح عن طريق وتر طويل يمر ظهريًا فوق الكتف ، عبر الثقبة الثلاثية للحزام الصدري للطيور ، قبل الالتصاق بالسطح الظهري لعظم العضد القريب المجاور لـ DPC. تتكون الصدرية بشكل أساسي من ألياف سريعة التأكسد (النوع IIa) (حوالي 85٪ في الحمام) مع مكون أصغر من الألياف سريعة التحلل (النوع IIb) [20 ، 21]. لم يتم فحص تكوين الألياف من نوع supracoracoideus ، على حد علمي ، في الحمام ، ولكن في الزرزور الأوروبي يتكون من جزء أكبر (68٪) من الألياف سريعة التحلل مقابل الألياف سريعة التأكسد [22] بينما في الحمار الوحشي العصافير ، وطيور آنا الطنانة [23] والبفن الأطلسي [24] ، يتكون سوبراكوراكويدوس حصريًا من ألياف سريعة التأكسد.

(أ) التنظيم التشريحي لعضلات جناح الطيور (مقتبس من Dial [3]) ، يُظهر العضلات الرئيسية التي تمت دراستها ، و (ب) يوضح المواقع العامة المستخدمة لتسجيل القوة الصدرية عبر إجهاد العظم الدالي الصدري (DPC) وسلالة الحُزمة الصدرية والتفعيل العصبي العضلي (EMG).


نتائج

سبحت أسماك القرش على نطاق واسع من الأعماق (& lt 273 مترًا) بحركات صعودًا وهبوطًا ، وكان متوسط ​​عمق السباحة الكبير 86 مترًا (الجدول 1 ، على سبيل المثال ، الشكل 1 أ). لم يتم تسجيل سرعة السباحة لأول سمكتين قرش (A و B) ، ربما لأن الفاصل الزمني لأخذ العينات (1/8 ثوانٍ) كان قصيرًا جدًا بالنسبة لسرعة السباحة لأسماك القرش (على سبيل المثال ، لم تتحرك المروحة بشكل كافٍ بين العينات لعملها. تسجيل دقيق). تم تسجيله لأسماك القرش الأربعة الأخرى (C-F) مع فترات أخذ العينات من 1 أو 2 ثانية ، والمتوسط ​​الكبير


الملخص

سرعة الجري القصوى للحيوانات ذات الأرجل هي أحد العوامل الواضحة للانتقاء التطوري للحيوانات المفترسة والفرائس. لذلك ، فقد تمت دراستها عبر نطاق الحجم الكامل للحيوانات ، من أصغر العث إلى أكبر الأفيال ، وحتى ما بعده حتى الديناصورات المنقرضة. أظهر تحليل حديث للعلاقة بين كتلة الحيوان (الحجم) وسرعة الجري القصوى أنه يبدو أن هناك نطاقًا مثاليًا لكتل ​​الجسم تحدث فيه أعلى سرعات تشغيل على الأرض. ومع ذلك ، فإن النتيجة المستخلصة من هذا التحليل - أي أن السرعة القصوى محدودة بسبب إجهاد ألياف العضلات البيضاء في تسارع كتلة الجسم إلى بعض السرعة القصوى الممكنة نظريًا - كانت مبنية على التفكير الخشن على أسس التمثيل الغذائي ، والتي أهملت النشاط الحيوي الحيوي المهم. العوامل والمعايير الأساسية لعملية التمثيل الغذائي للعضلات. هنا ، نقترح نموذجًا ميكانيكيًا حيويًا عامًا للتحقيق في قياس التباين للسرعة القصوى لتشغيل الأرجل. يشتمل النموذج على مفاهيم مهمة من الناحية الميكانيكية الحيوية: يتم مواجهة قوة رد فعل الأرض بسحب الهواء ، والساق مع تروسها لكل من العضلات في تغيير طول الساق والعضلة في قوة رد فعل الأرض ، بالإضافة إلى أقصى سرعة تقلص للعضلة ، والتي يتضمن ديناميات العضلات والأوتار ، والقصور الذاتي للعضلات - مع تحجيمهم جميعًا وفقًا لكتلة الجسم. مجتمعة ، توفر خصائص هذه المفاهيم وتفاعلاتها تفسيرًا ميكانيكيًا لقياس التباين لأقصى سرعة تشغيل للأرجل. يترافق هذا مع تقديم تفسير للسرعة القصوى التي تم العثور عليها تجريبيًا: في الحيوانات الأكبر من الفهد أو قرن الشق ، الوقت الذي تحتاجه أي عضلة تمتد للساق ، بدءًا من كونها متساوية القياس في منتصف الوسط تقريبًا ، عند الانكماش المتحد المركز تصبح السرعة المطلوبة للركض بأعلى سرعات طويلة جدًا بحيث لا يمكن تحقيقها خلال الفترة الزمنية التي تتحرك فيها الساق من الوسط إلى الإقلاع. بناءً على نموذجنا الميكانيكي الحيوي ، نقترح بالتالي مراعاة السرعة الإجمالية القصوى للإشارة إلى أن القصور الذاتي للعضلات مهم وظيفيًا في حركة الحيوانات. علاوة على ذلك ، يقدم النموذج رؤى محتملة حول مبادئ التصميم البيولوجي مثل الاختلافات في مفهوم الساق بين القطط والعناكب ، وأهمية تعدد الأرجل (الثدييات: أربعة ، الحشرات: ستة ، العناكب: ثمانية) تصميمات الجسم والمشية الناشئة. علاوة على ذلك ، نكشف عن اعتبار جديد تمامًا فيما يتعلق باستهلاك الطاقة الأيضية للعضلات ، سواء أثناء التسارع إلى السرعة القصوى أو في حركة الحالة المستقرة.


صنع ATP بدون أكسجين

تعمل خلايا الكائنات الحية على تعزيز أنشطتها باستخدام الجزيء الحامل للطاقة ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات). تصنع خلايا معظم الكائنات الحية ATP من الجلوكوز في عملية التنفس الخلوي. تحدث هذه العملية في ثلاث مراحل رئيسية ومرحلة وسيطة واحدة: تحلل السكر وأكسدة البيروفات ودورة كريبس ونقل الإلكترون. تتطلب المرحلتان الأخيرتان الأكسجين ، مما يجعل التنفس الخلوي عملية هوائية. هناك أيضًا طرق أخرى لصنع ATP من الجلوكوز بدون أكسجين ، مثل التنفس اللاهوائي و التخمير من صنع ATP من الجلوكوز بدون أكسجين. لا تقوم خلايانا بالتنفس اللاهوائي. لذلك ، سنركز فقط على التخمير في هذا القسم.

الشكل ( PageIndex <2> ). تظهر الصورة تحلل السكر والتخمير. هناك نوعان من التخمير ، حمض الكحولي واللاكتيك. يتبع التخمر تحلل السكر في غياب الأكسجين. ينتج التخمير الكحولي الإيثانول وثاني أكسيد الكربون و NAD +. ينتج عن تخمر حمض اللاكتيك حمض اللاكتيك (اللاكتات) و NAD +. تعود دورات NAD + للسماح بتحلل السكر بالاستمرار حتى يتم إنتاج المزيد من ATP. كل كرة سوداء في الصورة تمثل ذرة كربون ، والكرات الحمراء تمثل الأكسجين.


دورة تقصير التمدد

تشير دورة تقصير التمدد (SSC) إلى & # 8216pre-stretch & # 8217 أو & # 8216countermovement & # 8217 الإجراء الذي يتم ملاحظته بشكل شائع أثناء الحركات البشرية النموذجية مثل القفز.

أنشئ برامج وتمارين وتدريبات قابلة للتنفيذ باستخدام أحدث أبحاث العلوم الرياضية

احصل على نسختك المجانية من The Performance Digest التي تتضمن 19 مراجعة علمية لأبحاث العلوم الرياضية.

بواسطة أوين والكر
23 يناير 2016 | 5 دقائق للقراءة

محتويات المادة

  1. ملخص
  2. ما هي دورة تقصير التمدد (SSC)؟
  3. آليات دورة التمدد والتقصير (SSC)
  4. التأخير الكهروميكانيكي (EMD)
  5. استنتاج
  6. مراجع
  7. نبذة عن الكاتب
  8. تعليقات

ملخص

تشير دورة تقصير التمدد (SSC) إلى إجراء "التمدد المسبق" أو "الحركة المضادة" الذي يتم ملاحظته بشكل شائع أثناء الحركات البشرية النموذجية مثل القفز. يسمح هذا التمدد المسبق للرياضي بإنتاج المزيد من القوة والتحرك بشكل أسرع. على الرغم من وجود جدل حول الآليات المسؤولة عن تحسينات الأداء التي لوحظت من استخدام SSC ، فمن المحتمل أن يكون مزيجًا من الحالة النشطة وتخزين الطاقة المرنة داخل الوتر. بسبب الآثار السلبية للتأخير الكهروميكانيكي ، يمكن اقتراح أن طرق التدريب التي تعمل على تحسين النشاط العضلي المسبق ، مثل التدريبات البليستية والتدريبات الباليستية ، قد تكون مفيدة لتحسين الأداء الرياضي.

ما هي دورة تقصير التمدد (SSC)؟

ثبت أن الرياضيين يقفزون أعلى بمقدار 2-4 سم أثناء قفزة الحركة المضادة (CMJ) مما يمكنهم أثناء قفزة القرفصاء (SJ) (1). هذا ببساطة لأن CMJ يدمج إجراء إسقاط ما قبل التمدد عند مقارنته بقفزة القرفصاء - والتي تبدأ الحركة من وضع ثابت دون استخدام تمدد مسبق (2). يُعرف هذا الإجراء المسبق أو "الحركة المضادة" بدورة تقصير التمدد (SSC) وتتألف من ثلاث مراحل (غريب الأطوار ، وإطفاء ، ومتحدة المركز) (الشكل 1) (3). تعرض الصور A-B المرحلة اللامتراكزة ، وتوضح الصورة C مرحلة الاستهلاك ، وتمثل الصور D-E المرحلة المركزية لـ SSC.

يوصف SSC بأنه عمل عضلي دوري سريع حيث تخضع العضلة لانقباض غريب الأطوار ، تليها فترة انتقالية قبل الانقباض المتحد المركز (4). يشار أيضًا إلى هذا الإجراء العضلي أحيانًا باسم الإجراء العكسي للعضلات (5). ربما يكون أفضل وصف لعمل SSC هو آلية تشبه الزنبرك ، حيث يؤدي ضغط الملف إلى ارتداده وبالتالي القفز من سطح أو في اتجاه مختلف (الشكل 2). ستؤدي زيادة السرعة التي يتم بها ضغط الملف أو مدى شدة الضغط عليه (مقدار القوة المطبقة) إلى قفزة الربيع لأعلى أو أبعد. يُعرف هذا باسم "معدل التحميل" ، وستعني زيادة هذا غالبًا أن الربيع سيقفز أعلى أو أبعد. لذلك ، فإن القفزة التي تتضمن "الركض" غالبًا ما تسمح للرياضي بالقفز أعلى أو أبعد من القفز من وضع ثابت بسبب زيادة معدل التحميل (6 ، 7 ، 8).

لا يحدث SSC فقط أثناء حركات القفز أو الارتداد لمرة واحدة ولكن أيضًا أثناء أي شكل من أشكال الحركة البشرية عندما يغير أحد الأطراف اتجاهه. على سبيل المثال ، أثناء المشي ، أو القفز ، أو الجري ، أو الالتواء أو حتى خفض الذراع ثم رفعه. نظرًا لأن الأطراف تتغير اتجاهها باستمرار ، فهناك استخدام مستمر لـ SSC لتغيير الاتجاه الذي يتحرك فيه الطرف. نظرًا لأن بعض الحركات أسرع بكثير من غيرها (مثل الركض السريع مقابل المشي) ، فهناك اختلافات كبيرة في سرعة SSC. وبالتالي ، تم تقسيم SSC إلى فئتين بناءً على مدة SSC:

يقدم الجدول 1 بعض الأمثلة على التدريبات الشائعة وتصنيفها المحتمل من نوع SSC. كما هو معروض في الجدول 1 ، يتم تصنيف القفزة الطويلة عادةً على أنها حركة سريعة من نوع SSC حيث أن وقت ملامستها للأرض يبلغ 140-170 مللي ثانية (9). بينما يُصنف المشي في السباق ، الذي يبلغ وقت التلامس الأرضي 270-300 مللي ثانية ، على أنه حركة بطيئة SSC (10).

نظرًا لأن قياس مدة SSC في كل مفصل مساهم (مثل الكاحل والركبة والورك) أثناء تمرين القفز يمثل مشكلة ، فقد تساءل الباحثون غالبًا عن القدرة على قياس SSC بشكل غير مباشر من خلال تحليل أوقات التلامس مع الأرض. نتيجة لذلك ، بحث الباحثون عن العلاقات بين أوقات التلامس مع الأرض ووقت الاقتران *. تم العثور على علاقات قوية بين وقت الاقتران والتدريبات مع أوقات التلامس الأرضي التي تتراوح من 270-2500 مللي ثانية (16 ، 17).

ومع ذلك ، لم يلاحظ أي علاقات في التدريبات مع أوقات التلامس الأرضي من 400 إلى 800 مللي ثانية (17). هذا ، بالتالي ، يشكك في موثوقية تصنيف التدريبات مع أوقات التلامس الأرضي

*وقت الاقتران هو مرحلة الاستهلاك / متساوي القياس لـ SSC الذي يربط غريب الأطوار بالطور المركز - ومن هنا جاء مصطلح "اقتران" ، حيث يقرن الاثنين معًا. أو بعبارة أخرى ، يتم تعريف وقت الاقتران على أنه الانتقال بين المرحلتين اللامتراكزة والمتحدة المركز لـ SSC (16).

آليات دورة التمدد والتقصير (SSC)

هناك العديد من الآليات العصبية الفيزيولوجية التي يُعتقد أنها تساهم في SSC ، وبعضها يشمل: تخزين الطاقة المرنة (18 ، 19 ، 20 ، 21) ، العمليات العصبية اللاإرادية (22 ، 23) ، الحالة النشطة (1 ، 24) ، الطول- خصائص التوتر (25 ، 26) ، توتر ما قبل النشاط (27 ، 28) وتنسيق حركي محسن (1 ، 24). على الرغم من هذه القائمة الكبيرة ، فمن المتفق عليه بشكل عام أن هناك ثلاث آليات أولية مسؤولة عن تأثيرات تحسين أداء SSC (2).

هذه الآليات الثلاث هي:

تخزين Elastic Energy

يشبه مفهوم الطاقة المرنة مفهوم الشريط المطاطي الممتد. عندما يتم شد الشريط ، يحدث تراكم للطاقة المخزنة ، والتي عند إطلاقها تتسبب في تقلص الشريط بسرعة إلى شكله الأصلي. من المحتمل أن تكون كمية الطاقة المرنة المخزنة (يشار إليها أحيانًا باسم طاقة "الإجهاد" أو "الطاقة الكامنة") مساوية للقوة المطبقة والتشوه المستحث (5). بمعنى آخر ، يجب أن تكون كمية القوة المستخدمة لتمديد النطاق معادلة لمقدار القوة التي ينتجها النطاق من أجل العودة إلى حالتها التي تم تمديدها مسبقًا.

في البشر ، يتم وضع هذا التمدد وتخزين الطاقة المرنة على العضلات والأوتار أثناء الحركة. ومع ذلك ، نظرًا للخصائص المرنة للوتر ، فمن المتفق عليه عمومًا أن الوتر هو الموقع الأساسي لتخزين الطاقة المرنة (29 ، 30). على عكس العضلات ، لا يمكن أن تنقبض الأوتار طواعية ، ونتيجة لذلك يمكنها البقاء في حالة توترها فقط.

هذا يعني أن العضلات يجب أن تنقبض وتتصلب قبل بداية SSC أثناء التلامس مع الأرض - المعروف باسم "النشاط العضلي المسبق". يجب أن تظل العضلة بعد ذلك متقلصة / متصلبة خلال أول عمليتين من SSC (مرحلتي اللامتراكزة والإطفاء) من أجل نقل القوى متساوية القياس إلى الوتر. يؤدي هذا إلى تشوه / إطالة الوتر وتطوير طاقة التخزين المرنة.

خلال المرحلة المركزة لـ SSC (يشار إليها غالبًا بمرحلة "التسريع الإيجابي") ، تكون العضلة قادرة بعد ذلك على الانقباض المركز وتوفير قوة دفع إضافية (2). الفشل في التصلب أثناء مرحلتي اللامتراكزة والإطفاء ، يعني أن تأثير تحسين الأداء لـ SSC سيضيع ومن المحتمل أن ينهار المفصل. وهذا يوضح أهمية تصلب العضلات أثناء SSC وقدرتها على تحسين الأداء. كما يشير أيضًا إلى أن الرياضيين الذين يتمتعون بمستويات أعلى من القوة العضلية يمكنهم امتصاص المزيد من القوة (أي معدل تحميل أعلى) ، وبالتالي يتمتعون بقدرة أفضل على استخدام SSC.

أظهرت وفرة من الأبحاث أن الرياضيين الأقوياء لديهم قدرة أفضل على تخزين الطاقة المرنة على الأفراد الأضعف (31 ، 32 ، 33). وقد ثبت أيضًا أن نخبة الرياضيين من الرياضات القائمة على القوة والتحمل يمتلكون قدرة فائقة على تخزين الطاقة المرنة (31 ، 32). علاوة على ذلك ، أظهر الاستخدام الفعال لـ SSC أثناء الركض استرداد ما يقرب من 60 ٪ من إجمالي الطاقة الميكانيكية ، مما يشير إلى أن 40 ٪ الأخرى يتم استردادها من خلال عمليات التمثيل الغذائي (34 ، 35). في الجري لمسافات طويلة الهوائية ، ثبت أيضًا أن قدرات SSC العالية تعزز الاقتصاد في الجري - مما يشير إلى أن الرياضيين الذين يتمتعون بقدرة أفضل على SSC يمكنهم توفير المزيد من الطاقة أثناء الجري (33 ، 36 ، 37). يشير هذا إلى أهمية SSC لكل من إطلاق الطاقة والحفاظ على الطاقة. ومع ذلك ، فإن تخزين الطاقة المرنة داخل الوتر لا يمكن أن يستمر إلى الأبد ، وقد ثبت أن له نصف عمر يبلغ 850 مللي ثانية (38).

نموذج فسيولوجي عصبي

تحتوي العضلات والأوتار على مستقبلات حسية تُعرف باسم "المستقبلات الحسية" ، وهي ترسل معلومات إلى الدماغ حول التغيرات في الطول والتوتر وزوايا المفاصل (39). تُعرف المستقبلات الحركية داخل العضلات باسم "مغازل العضلات" ، بينما تسمى تلك الموجودة في الوتر "أعضاء وتر جولجي".

عندما يتم إطالة العضلة بقوة ، فإن مغازل العضلات تستجيب لاستجابة تمدد انعكاسية لمنع الإطالة المفرطة والحد من إمكانية الإصابة. يُعتقد أن إشراك هذه المغازل العضلية يتسبب في زيادة توظيف الوحدات الحركية و / أو زيادة تأثير ترميز المعدل (40 ، 41). قد يؤدي إثارة أي من هذه الاستجابات العصبية أو كليهما إلى زيادة متزامنة في ناتج القوة المركزة ، وبالتالي قد يفسر تأثيرات تحسين الأداء لـ SSC.

وبالتالي ، ستؤدي الزيادة في ناتج القوة المركزة إلى إنتاج طاقة محسّن أثناء الحركات الرياضية (مثل القفز) ، وبالتالي قد يؤدي إلى تحسين الأداء. ومع ذلك ، فقد أبلغت العديد من الدراسات عن عدم وجود زيادة في تنشيط العضلات بعد نشاط ما قبل التمدد (مثل CMJ) عند مقارنتها بالنشاط غير السابق للتمدد (مثل SJ) (26 ، 42 ، 43). يشير هذا إلى أن نشاط منعكس المغزل العضلي ليس له أي تأثير على القوة المتزايدة بواسطة SSC (1).

علاوة على ذلك ، عندما يتم إطالة العضلات بقوة ، فإن أعضاء وتر جولجي (GTO) تشارك في استجابة معاكسة للتمدد الانعكاسي لمغزل العضلات. يتمثل دورهم في منع (أي منع) إثارة مغازل العضلات أثناء الإطالة القوية لمنع احتمال الإصابة (5). على الرغم من أن هذا قد يبدو وكأنه مقايضة غريبة بين مغزل العضلات و GTO ، فإن مغازل العضلات تنشط عندما يتم إطالة وحدة وتر العضلات بقوة ، بينما يتم تنشيط GTO عندما يصبح الإطالة القوية كبيرة جدًا (39).

نظرًا للاستجابة المثبطة للانعكاس المنعكس لـ GTO ، يُعتقد أن هذا قد يبطل عمل تقلص مغازل العضلات. إذا كان الأمر كذلك ، فهذا يعني أن GTO يثبط الصلابة العضلية العالية المطلوبة أثناء SSC وبالتالي يقلل من ناتج القوة المركزة والأداء اللاحق (2). في الواقع ، أظهرت الأبحاث أن مستويات تنشيط العضلات - وبالتالي تصلب العضلات - قد انخفضت خلال المراحل المبكرة من SSC لدى الأفراد غير المعتادين على حركات SSC المكثفة (28).

من المثير للاهتمام ، مع ذلك ، أن 4 أشهر من التدريب على قياس البليومترك قد ثبت أنها تقلل من هذا التأثير المثبط لـ GTO (إزالة التثبيط) وتزيد من النشاط العضلي المسبق وتصلب الأوتار العضلية (27). نتيجة لذلك ، يبدو أن طرق التدريب الفعالة (مثل plyometrics) يمكن أن تقلل أو حتى تقضي على الآثار السلبية المحتملة التي لوحظت من التأثير المثبط لـ GTO.

دولة نشطة

الحالة النشطة هي الفترة الزمنية التي يمكن فيها تطوير القوة خلال مرحلتي اللامتراكزة والإطفاء لـ SSC قبل حدوث أي انكماش متحد المركز. على سبيل المثال ، أثناء إجراء "الحركة المضادة" أو "السقوط" لـ CMJ ، يتم تطوير الحالة النشطة خلال مرحلتي اللامتراكزة والإطفاء. الاعتقاد الراسخ هو أن التدريبات التي تمتلك أطوارًا غريبة الأطوار واستهلاكًا أطول لـ SSC ستتيح مزيدًا من الوقت لتشكيل الجسور المتقاطعة ، وبالتالي تعزيز اللحظات المشتركة ، وبالتالي تحسين ناتج القوة المركزة. زيادة مقدار القوة ، والوقت المتاح للقوة المراد تطويرها ، يؤدي عادةً إلى زيادة متزامنة في الدافع (الدافع = القوة × الوقت) (24 ، 44). بمعنى آخر ، ستؤدي زيادة تطبيق القوة إلى تحسينات في خرج الطاقة وبالتالي الأداء الرياضي.

هناك اتفاق واسع النطاق على الإشارة إلى أن الحالة النشطة هي أكبر مساهم في تأثيرات تحسين الأداء لـ SSC ، لأنها تسمح بتراكم أكبر للقوة قبل التقصير المركز (1 ، 24 ، 44 ، 2).

التأخير الكهروميكانيكي (EMD)

يشير التأخير الكهروميكانيكي (EMD) إلى التأخير العصبي والفسيولوجي في إنتاج القوة الميكانيكية. هذا يعني ببساطة أن العضلات لا تستطيع توليد القوة ونقلها إلى نظام الهيكل العظمي على الفور ، بدلاً من ذلك هناك تأخير بسيط. وبالتالي ، يمكن أن يؤدي التأخير في إنتاج القوة الميكانيكية إلى انخفاض في الأداء (24).

حاليًا ، هناك العديد من المكونات التي تم اقتراحها للمساهمة في هذا التأخير:

  1. معدل محدود لزيادة تحفيز العضلات من قبل الجهاز العصبي المركزي.
  2. انتشار جهد الفعل على الغشاء العضلي.
  3. القيود الزمنية لإطلاق الكالسيوم والتكوين عبر الجسور.
  4. التفاعل بين الخيوط المتقلصة والمكونات المرنة المتسلسلة.
  5. منطقة اصبع القدم في الوتر.

نظرًا لأن التحليل الكامل لجميع هذه العوامل الفسيولوجية العصبية خارج نطاق هذه المقالة ومتاح بسهولة في كتب علم وظائف الأعضاء ، سيتم شرح منطقة إصبع القدم فقط.

منطقة إصبع القدم في SSC ، والتي يتم شرحها ببساطة على أنها "ارتخاء داخل الوتر" موجودة في بداية SSC. لتبسيط هذا المفهوم ، تخيل قطعة ملفوفة من الخيط يتم سحبها من كلا الطرفين من أجل تصويبها وإحداث توتر. حسنًا ، يُشار إلى هذا "الركود" ، قبل أن تكون السلسلة مستقيمة ، باسم "منطقة إصبع القدم". من المعروف أن هذا الركود داخل الوتر يؤخر الوقت الذي يمكن أن تتولد فيه صلابة وتر العضلات والقوة المركزة - ببساطة الوقت المستغرق لتقويم الوتر وخلق التوتر (45) (الشكل 3). لذلك ، تقلل منطقة إصبع القدم من الوقت المتاح لتوليد القوة أثناء SSC ، وبالتالي تقلل ناتج القوة المركزة.

نظرًا للتأثيرات السلبية لـ EMD على القوة الميكانيكية ، فقد تم اقتراح أن تحسين النشاط العضلي المسبق قد يقلل أو حتى يبطل تأثيرات EMD عن طريق إثارة العضلات وخلق تصلب في وتر العضلات قبل بدء SSC (2) ). نتيجة لذلك ، قد تكون طرق التدريب التي تعمل على تحسين النشاط المسبق ، مثل التدريبات البليستية والبليستية ، مفيدة لتحسين SSC (27).

استنتاج

إن SSC ، والمعروف باسم الحركة العكسية للعضلات ، هي آلية تشبه الزنبرك تظهر لتعزيز الأداء الرياضي في كل من الرياضات المتفجرة والرياضية القائمة على التحمل. يبدو أن الرياضيين المدربين تدريباً جيداً يمتلكون قدرات أفضل من SSC من الأفراد الأقل تدريبًا أو غير المدربين ، وبالتالي يسلطون الضوء على ضرورة تحسين هذه الخاصية لتعزيز النشاط الرياضي. على الرغم من القائمة الطويلة من الآليات المقترحة للتأثير على تأثيرات SSC ، يُعتقد عمومًا أن الحالة النشطة هي المساهم الأساسي. يتأثر الوقت اللازم لتطوير القوة الميكانيكية سلبًا بالتأخير الكهروميكانيكي ، وبالتالي يجب أن تكون محاولات تعظيم النشاط العضلي المسبق من خلال طرق تدريب معينة (مثل مقاييس plyometrics) عميقة.

ماذا الان؟

يعتقد بعض المدربين أن قراءة مقال واحد ستجعلهم خبراء في القوة والتكيف. إليكم سبب كونهم مخطئين ...

تستلزم القوة والتكييف العديد والعديد من الموضوعات. باختيار قراءة دورة Stretch-Shortening Cycle وتجاهل بحر موضوعات S & # 038C الهامة الأخرى ، فإنك تخاطر بأن تكون ضارًا بنجاح رياضيك ولا تدرك إمكاناتك الكاملة.

لتجعلك مدربًا خبيرًا وتجعل حياتك أسهل ما يمكن ، نقترح بشدة عليك الآن الاطلاع على هذه المقالة مؤشر القوة التفاعلية.


نتائج ومناقشة

كانت درجة حرارة سطح البحر المقاسة في موقع الصيد لدينا (21 ° 13 ′ 50 N ، 86 ° 37 ′ 40 ″ W) 26.6 ± 0.7 درجة مئوية. درجة حرارة الجسم في موقع التحفيز [15 ، 30 ، 45 ، 60 ، 75٪ بطول شوكة السمكة (L.F) مع نسبة 0٪ تمثل طرف الرأس و 100٪ شوكة الذيل] كانت: سمكة أبو شراع: 26.8 ± 1.1 درجة مئوية باراكودا: 27.6 ± 0.5 درجة مئوية سمك صغير: 28.9 ± 0.8 درجة مئوية ودورادو: 27.5 ± 0.6 درجة C (اتجاه واحد ANOVA: df = 3 ، F=10.001, ص& lt0.001). فقط القليل من التونة يختلف اختلافًا كبيرًا عن الأنواع الأخرى (آخر مخصص اختبار Tukey ص& lt0.05). بمقارنة الحد الأدنى لأوقات تقلص العضلة على طول السمكة ، لاحظنا زيادة عامة في وقت الانقباض من الرأس إلى الذيل (الشكل 1 أ). الحد الأدنى من أوقات الانكماش عند 45٪ (إلF) كان الموضع: سمكة أبو شراع ، 68.5 ± 7.2 مللي باراكودا ، 47.0 ± 10.8 مللي ثانية توني صغير ، 48.3 ± 2.8 مللي ثانية ودورادو ، 56.7 ± 10.3 مللي ثانية (الشكل 1 ب). تتوافق هذه مع ترددات ضربات الذيل التالية: سمكة أبو شراع ، 7.4 ± 0.8 هرتز باراكودا ، 11.1 ± 2.1 هرتز توني صغير ، 10.4 ± 0.6 هرتز ودورادو ، 9.1 ± 1.5 هرتز. التقييمات الناتجة عن سرعات السباحة القصوى باستخدام أوقات الانكماش من 45٪ إلF الموضع في م ث −1 (وفي إلF s −1) هي: سمكة ابوشراع ، 8.3 ± 1.4 متر ثانية −1 (5.6 ± 0.6 إلF ق −1) باراكودا ، 6.2 ± 1.0 م ث −1 (7.0 ± 1.3 إلF ق −1) النغمة الصغيرة ، 5.6 ± 0.2 م ث -1 (7.3 ± 0.4 إلF ق −1) ودورادو ، 4.0 ± 0.9 م ث -1 (5.4 ± 1.0 إلF ق −1) (اتجاه واحد ANOVA: d.f. = 3 ، F=5.371, ص= 0.008) (الشكلان 2 أ ، 3). سمكة ابو شراع لديها سرعات سباحة قصوى أعلى بكثير (م ث −1) من الأنواع الأخرى (آخر مخصص اختبار Tukey ، ص& lt0.05) ومع ذلك ، عند النظر في الأداء المصحح للحجم (أي المخلفات) ، كان لسمكة أبو شراع أدنى القيم (الشكل 2C ، D ANOVA أحادي الاتجاه: df = 3 ، F=5.120, ص= 0.01). المهم الوحيد آخر مخصص كانت المقارنات بين سمكة ابو شراع والتونة الصغيرة (ص= 0.009) ، وبين سمكة أبو شراع والباراكودا (ص= 0.028). باستخدام أسرع أوقات الانقباض ، بغض النظر عن الوضع على الجسم ، يمكن حساب القياسات الأعلى لأقصى سرعة للسباحة [سمكة أبو شراع ، 11.45 م ث -1 (15٪ إلF) الباراكودا ، 6.2 م ث -1 (45٪ إلF) النغمة الصغيرة ، 7.28 م ث -1 (30٪ إلF) ودورادو 5.2 م ث -1 (15٪ إلF)] ، بمعدل سرعة سباحة أسرع 1.25 مرة.

وقت الانكماش مقابل الطول في أربعة مفترسات بحرية كبيرة. (أ) متوسط ​​أوقات تقلص نشل العضلات (± sem) على طول جسم 4 أنواع مختلفة من الأسماك (سمكة أبو شراع) ن= 4 ، باراكودا ن= 5 ، توني الصغير ن= 5 ، دورادو ن= 7). المحور السيني هو النسبة المئوية للطول الكلي ، مع ملاحظة أن البراكودا لديها 4 مواقع تحفيز فقط بسبب الرأس الكبير نسبيًا. (ب) متوسط ​​وقت الانكماش عند 45٪ إلF (المحور ص) كدالة لطول الشوكة (المحور السيني) لجميع الأسماك. تمثل المناطق المظللة أوقات تقلص تقابل 5 و 15 و 35 مللي ثانية على التوالي. تتوافق الحدود العليا لهذه المناطق (الخطوط المتقطعة) مع طول خطوة 1 إلF بينما تمثل الحدود الدنيا للمناطق طول خطوة 0.5 إلF. هذا النطاق (0.5-1 إلF) هو نموذجي في تيليوستس السباحة (Videler ، 1993).

وقت الانكماش مقابل الطول في أربعة مفترسات بحرية كبيرة. (أ) متوسط ​​أوقات تقلص نشل العضلات (± sem) على طول جسم 4 أنواع مختلفة من الأسماك (سمكة أبو شراع) ن= 4 ، باراكودا ن= 5 ، توني الصغير ن= 5 ، دورادو ن= 7). المحور السيني هو النسبة المئوية للطول الكلي ، مع ملاحظة أن البراكودا لديها 4 مواقع تحفيز فقط بسبب الرأس الكبير نسبيًا. (ب) متوسط ​​وقت الانكماش عند 45٪ إلF (المحور ص) كدالة لطول الشوكة (المحور السيني) لجميع الأسماك. تمثل المناطق المظللة أوقات تقلص تقابل 5 و 15 و 35 مللي ثانية على التوالي. Upper boundaries of these areas (broken lines) correspond to a stride length of 1 إلF whereas the lower boundaries of the areas represent a stride length of 0.5 إلF. This range (0.5-1 إلF) is typical in swimming teleosts (Videler, 1993).

Estimated swimming performance in four species of large marine predators. (A,B) The calculated maximum attainable swimming speeds for the four species expressed in m s −1 (A) and in إلF s −1 (B). The broken curves represent the power limitation calculated from Iosilevskii and Weihs (2008) (150W kg −1 ) and the full curves represent an estimate of maximum swimming speed caused by the cavitation limit at shallow depth with a condition factor corresponding to that of bonito (Jin et al.، 2015). The full line (in A) corresponds to the equation for maximal swimming speed (in m s −1 ) given by Videler (1993) (يو=0.4+7.4 إلF). (C) Residuals [deviation from expected يوالأعلى based on Videler (1993)] as a function of إلF. (D) Residuals [deviation from expected يوالأعلى based on Videler (1993)] for each species, mean (±s.e.m.).

Estimated swimming performance in four species of large marine predators. (A,B) The calculated maximum attainable swimming speeds for the four species expressed in m s −1 (A) and in إلF s −1 (B). The broken curves represent the power limitation calculated from Iosilevskii and Weihs (2008) (150W kg −1 ) and the full curves represent an estimate of maximum swimming speed caused by the cavitation limit at shallow depth with a condition factor corresponding to that of bonito (Jin et al.، 2015). The full line (in A) corresponds to the equation for maximal swimming speed (in m s −1 ) given by Videler (1993) (يو=0.4+7.4 إلF). (C) Residuals [deviation from expected يوالأعلى based on Videler (1993)] as a function of إلF. (D) Residuals [deviation from expected يوالأعلى based on Videler (1993)] for each species, mean (±s.e.m.).

Maximum swimming speeds (mean±s.d.) in four large marine predators. When comparing absolute swimming speed of sailfish with that of three other large marine predators, sailfish appears to be the fastest. However, when corrected for size, the barracuda and little tunny are the top performers. (For length corrected comparison see Fig. 2D and text.)

Maximum swimming speeds (mean±s.d.) in four large marine predators. When comparing absolute swimming speed of sailfish with that of three other large marine predators, sailfish appears to be the fastest. However, when corrected for size, the barracuda and little tunny are the top performers. (For length corrected comparison see Fig. 2D and text.)

Our data suggest that sailfish are not able to achieve the extremely high speeds claimed by earlier studies (Barsukov, 1960 Lane, 1941). These speed assessments (approximately 35 m s −1 ) are based on fishermen’s records of hooked specimens and are most likely overestimations. Our estimated maximum speeds of sailfish (8.3±1.4 m s −1 ) are slightly higher than those observed during predator-prey interactions, i.e. average 7 m s −1 (Marras et al., 2015). This is expected because these estimates are based on unloaded muscle, i.e. fish are taken out of the water and do not consider additional effects of drag. Our estimates provide theoretical maxima in water, fish muscles are loaded and so lower speeds are more likely. Thus, an important assumption to note when using this method is that minimum contraction time is considered independent of load. Even considering this, our estimates are still much lower than previous high estimates. Our estimates of maximum swimming speed of little tunny (5.6±0.2 m s −1 at a body temperature of approximately 29°C) match previously reported values of 6-8 m s −1 estimated using a similar method (Brill and Dizon, 1979) and video recordings (maximum speed 6.9 m s −1 ) (Yuen, 1966) on a similar species, Katsowonus pelamis. A tuna larger than the one we measured (i.e. 0.77 m), will be capable of higher speeds. Estimates using a similar muscle contraction time method found maximum speed of 15 m s −1 in Thunnus thynnus (Wardle et al., 1989), which is lower than the speed estimated based on rod and reel in another tuna species (i.e. 20.7 m s −1 in Thunnus albacares) (Walters and Fierstine, 1964). For barracuda, previously measured values for burst swimming speeds of approximately 12 m s −1 (Gero, 1952), though not as excessive as the values for billfishes (Barsukov, 1960 Lane, 1941), may also be slightly overestimated since they are approximately twice the values established here (6.2±1.0 m s −1 ).

Although it is likely that early work overestimated swimming speeds, speeds higher than those predicted based on the twitch contraction methods might theoretically be possible if fish were able to change their mode of swimming to accommodate for the otherwise lack of increase in tail beat frequency (Wardle and Videler, 1980). In order to reach speeds of 35 m s −1 , however, sailfish would have to increase their stride length more than four times (required إلس≈3.4 BL), which seems an unlikely performance because swimming fish have only rarely been observed to have a stride length exceeding 1 body length (Videler, 1993 Videler and Wardle, 1991 Wardle and Videler, 1980 Wardle et al., 1989). Therefore, unless billfishes resort to yet another mechanism to increase their speed beyond those predicted by muscle contraction measurements, the possibility that they can swim at speeds higher than 10-15 m s −1 is unlikely. As shown by Wardle et al. (1989), in bluefin tuna (Thunnus thynnus) the contraction time tends to increase towards the tail (see also Fig. 1A). This implies that at high speeds, muscles of opposite sides will progressively overlap their contractions towards the tail, stiffening the body. Previous work on other species has suggested that this might aid the transmission of the force from the anterior muscle (Altringham et al., 1993 Shadwick and Syme, 2008 Syme and Shadwick, 2002 Wardle et al., 1989).

Based on the estimated absolute speeds, sailfish appear to be the fastest of the four species investigated here, however, they were also 50-80 cm longer than the other three species and maximum speed is known to increase with fish length (Wardle, 1975). Using a length-speed relationship based on burst swimming performance of various species (Videler, 1993), we found that the size-corrected speed performance is highest in little tunny and barracuda, followed by dorado and sailfish (Fig. 2D). This agrees with the observations that sailfish do not rely on fast swimming speeds to attack their prey (i.e. observed speeds <10 m s −1 ) but rather on a stealthy approach and rapid bill movements for injuring and capturing prey (Domenici et al., 2014). Although their maximum speeds are likely to be slower than previously thought, all predatory fishes investigated here have absolute maximum swimming speeds far exceeding that of their prey. Using the same length-speed relationship of (U=0.4+7.4L) suggested by Videler (1993), a 25 cm prey fish would be capable of swimming only 2.25 m s −1 . Thus sailfish, little tunny, dorado and barracuda can swim as fast as 3.7, 2.8, 2.5, and 1.8 times the maximum speed of their prey, respectively. This implies that, based on maximum swimming speed alone, these predators would be capable of catching their prey.

The relatively high speed estimated for little tunny may partly be due to their higher muscle temperature which is known to decrease muscle contraction time (Brill and Dizon, 1979 Wardle, 1975). Little tunny showed a similar performance to barracuda, despite differing vastly in ecomorphology: little tunny is a cruising specialist, like other tuna, while barracuda's body shape and sit-and-wait lifestyle resembles another acceleration specialist, the pike (ايسوكس لوسيوس) (Webb, 1984). This suggests that elevated temperature in the little tunny may allow this species to reach a sprint speed as high as that of an acceleration specialist such as barracuda. Although elevated muscle temperature is mainly found in the red muscle (Bernal et al., 2010), a slight elevation can also be present in the white muscle of tuna (Carey and Teal, 1966). Small tuna (40-60 cm) are known to elevate their deep (red) muscle temperature by about 5°C (Block et al., 1993 Graham and Dickson, 2001), which is in line with a 2°C elevation in the deep white muscle. Dorado showed relatively poor performance, both in absolute and size-corrected speeds, which suggests that dorado rely mainly on high maneuverability (Webb and Keyes, 1981) for catching prey. It is important to note, that the assessments presented here pertain to only the reported temperatures of the fish. If we assume that sailfish can be found at 36°C then maximum swim speed of 16.6 m s −1 may be possible [based on a Q10 value of 2 (Videler, 1993, Altringham and Block, 1997)]. This speed is still much lower than the early estimates, and within the theoretical limits set by Iosilevskii and Weihs (2008).

Interestingly, none of the species investigated here showed estimated speeds higher than 10 m s −1 . This is still below the upper limit suggested for all aquatic swimmers (Iosilevskii and Weihs, 2008). The values from Iosilevskii and Weihs (2008) are based on a model and such values have to be considered with the limitations and assumptions of the model in mind. Iosilevskii and Weihs (2008) suggest that destructive cavitation is a likely constraint on maximal swimming speeds of larger fishes, particularly at shallow depths. From a perspective of safe design, if a fish at any time exceeds their specific limits of cavitation, they would incur an increased maintenance cost (Karasov, 1986) for repairing damaged tissue. Such additional maintenance costs following excessive swimming speed would likely exceed the energy gained from the prey items caught as a result of bursting. From an evolutionary perspective, it is tempting to suggest that fish may not have evolved a muscular system capable of minimum contraction times such that they would be able to swim at speeds exceeding 10-15 m s −1 (depending on fish size), given that it would result in costly damage to the fins.


خلفية

Reflexes require no thought. They are automatic, fast, and of huge importance to a human's ability to successfully respond to their environment. Despite the magnificent information-processing power of the billions of neurons in our brain, we need a lot of stuff to be done automatically. Without reflexes, our brains would be overloaded with worrying about constantly updating the position of our unstable bodies to keep us upright. Without reflexes, our ability to engage in complex thought (black holes, neuroscience, what to do this weekend, how do I make an instrumented reflex hammer?) would be limited. Without reflexes, your reactions to painful stimuli would require thought, and. don't take it personally.. but you think very slowly. Don't feel bad, all humans are slow thinkers, and we need more speed to respond to dangerous painful stimuli. So we let our spinal cord do that fast work for us.

One example of a reflex is the patellar stretch reflex. Our spinal cord partners with sensors in our muscles, called muscle spindles, to keep track of where our bodies are in space and how stretched or contracted our muscles are. The way that these sensors interact with our spinal cord is through a reflex pathway. Stretching the muscle activates the muscle spindle at the end of the sensory neuron (embedded in your muscle) and starts the reflex. The reflex is to prevent overstretching of the muscle and compensates with a contraction.

As you can see, there is only one connection (a synapse) needed for the information from the sensory neuron to get to the motor neuron and cause a muscle contraction. Because of this single synapse, this can happen very fast. In a young, healthy person, it takes 15-30 milliseconds for the stretch stimulus to produce a muscle contraction, by comparison, it takes 5-10 times that long to blink your eye in response to a stimulus, or 150-300 milliseconds. This is super useful for correcting your muscle length in response to rapid changes such as a slip or trip. These situations require very fast corrections to prevent falling and injury. If you had to consciously flex your leg in response to the leg stretch (a reaction) it would be much slower than the 15-30 seconds of reflex.

Now let's try to measure this reflex! And perhaps let's measure a reaction too!

Before you begin, make sure you have the Backyard Brains Spike Recorder installed on your computer/smartphone/tablet. The Backyard Brains Spike Recorder program allows you to visualize and save the data on your computer when doing experiments. We have also built a simple lab handout to help you tabulate your data.

Updated Firmware

If you purchased your Muscle SpikerBox Pro before Feb 2019, you will need to follow the Firmware Update Instructions


شاهد الفيديو: إيقاظ علمي: الجهاز العضلي (شهر اكتوبر 2022).