Korrelation zwischen Muskelgröße und absoluter Kraft

Die kurze Antwort auf Ihre Frage lautet, dass die Arbeitsleistung eines Muskels eine Kombination aus physiologischer Querschnittsfläche, Länge, Fasertyp und Rekrutierung (wie viele motorische Einheiten aktiviert werden) ist.

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Die Kraftabgabe (Spannung) eines Muskels ist proportional zu seiner physiologischen Querschnittsfläche ( Grundlagen der medizinischen Physiologie ), und die Verkürzung ist proportional zur Länge des Muskels. Die Arbeitsleistung (Kraft X Länge) ist eine Funktion von beiden. Leistung (Arbeit / Zeit) beinhaltet sowohl Kraft, Längenänderung als auch die Verkürzungsgeschwindigkeit. Die Verkürzungsgeschwindigkeit hängt mit den Muskelfasertypen zusammen.

Es besteht eine komplexe Beziehung zwischen Kraftabgabe und Länge. In der folgenden Grafik ist die x-Achse die relative Länge (1,0 steht für Ruhe). Wenn Muskeln außerhalb eines relativ engen Bereichs (graues Kästchen) arbeiten, sind die Querbrücken entweder zu nah beieinander oder zu weit voneinander entfernt, um eine optimale Kraft zu erzeugen. Wenn der Muskel wirklich gedehnt wird, steigt die Kraft, aber nur, weil die passive Spannung (das intramuskuläre Bindegewebe wird gedehnt) zunimmt.

Die Kraft-Geschwindigkeits-Kurve unten setzt die relative Kraftabgabe in Beziehung dazu, wie schnell sich der Muskel verkürzt (was negativ sein kann, dh die Kontraktion verlängert). Der grüne Teil der Kurve ist Muskelverkürzung. Wenn sich die Geschwindigkeit 0 nähert, erzeugt der Muskel eine maximale Verkürzungskraft. Wenn der Muskel in den roten Teil der Kurve geht, ist die Kraft sogar noch höher. Damit sich ein Muskel sehr schnell verkürzt, kann er nicht viel Kraft aufbringen (ganz rechts).

Der Muskelfasertyp bezieht sich im Allgemeinen sowohl auf die Kraftabgabe einer Muskelfaser als auch auf ihre Verkürzungsgeschwindigkeit. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Muskelfasern zu klassifizieren (Enzymaktivität, Myosin-Isoform oder die „klassische“ Methode):

SO ("slow oxidative"; das dunkle Fleisch eines Huhns) ziehen sich langsam zusammen, erzeugen eine geringere Kraft, werden aber durch oxidative Reaktionen angetrieben und haben daher eine gute Ausdauer. Am anderen Ende des Spektrums ziehen sich FG-Fasern ("fast glycolytic"; das weiße Fleisch eines Huhns) schnell mit hoher Kraft zusammen, ermüden jedoch leicht, da sie Energie aus Glukose gewinnen, die schnell aufgebraucht wird. FOG-Fasern liegen dazwischen.

Der Querschnitt und die Länge der Muskelfasern wären proportional zu ihrer Stärke, aber es gibt auch viele verschiedene Arten von Zelltypen und -strukturen , die zu schnelleren oder stärkeren Muskeln, einer besseren Ausdauer usw. führen können.

Dieser Beitrag von vor 2009 stellt die Hypothese auf, dass Schimpansen, die 70 bis 130 Pfund (32 bis 60 kg) wiegen, typischerweise in der Lage sind, 3-4 Mal mehr Gewicht zu heben als ein Mensch. Sie behaupten auch, dass die Koordination des Muskels mit anderen Muskelfasern den groben Unterschied in der Kraft ausmacht. Menschen haben eine viel bessere Feinmotorik für heikle Operationen als Schimpansen, was dazu führen kann, dass die Muskeln weniger synchron sind, was zu einer geringeren Kraft führt, obwohl wir etwa die gleiche Menge (oder weniger) Muskelgewebe in sagen wir unseren Armen oder haben Beine.