Zona secțiunii transversale fiziologice (PCSA) Edit

Un avantaj al mușchilor pennați este acela că mai mult mușchi fibrele pot fi ambalate în paralel, permițând astfel mușchiului să producă mai multă forță, deși unghiul fibrei față de direcția de acțiune înseamnă că forța maximă în acea direcție este ceva mai mică decât forța maximă în direcția fibrei. (linia albastră din figura 1, cunoscută și sub numele de secțiune transversală anatomică sau ACSA) nu reprezintă cu precizie numărul de fibre musculare din mușchi. O estimare mai bună este oferită de aria totală a secțiunilor transversale perpendiculare pe fibrele musculare (liniile verzi din figura 1). Această măsură este cunoscută sub numele de zona secțiunii transversale fiziologice (PCSA) și este frecvent calculată și definită prin următoarea formulă (o definiție alternativă este furnizată în articolul principal):

PCSA = volumul muscular lungimea fibrelor = masa musculară ρ ⋅ lungimea fibrei, {\ displaystyle {\ text {PCSA}} = {{\ text {volum muscular}} \ peste {\ text {lungimea fibrei}}} = {{\ text {masa musculară}} \ peste {\ rho \ cdot {\ text {lungimea fibrei}}}},}

unde ρ este densitatea mușchiului:

ρ = volumul muscular al masei musculare. {\ displaystyle \ rho = {{\ text {masa musculară}} \ peste {\ text {volumul muscular}}}.}

PCSA crește odată cu unghiul de penație și cu lungimea musculară. Într-un mușchi penat, PCSA este întotdeauna mai mare decât ACSA. Într-un mușchi non-pennat, acesta coincide cu ACSA.

Relația dintre PCSA și forța muscularăEdit

Forța totală exercitată prin fibrele de-a lungul direcției lor oblică este proporțional cu PCSA. Dacă este cunoscută tensiunea specifică a fibrelor musculare (forța exercitată de fibre pe unitate de PCSA), aceasta poate fi calculată după cum urmează:

Forța totală = PCSA ⋅ Tensiunea specifică {\ displaystyle {\ text {Forța totală} } = {\ text {PCSA}} \ cdot {\ text {Specific tension}}}

Cu toate acestea, numai o componentă a acelei forțe poate fi utilizată pentru a trage tendonul în direcția dorită. Această componentă, care este adevărata forță musculară (numită și forță a tendonului), se exercită de-a lungul direcției de acțiune a mușchiului:

Forța musculară = Forța totală ⋅ cos ⁡ Φ {\ displaystyle {\ text {Forța musculară} } = {\ text {Forța totală}} \ cdot \ cos \ Phi}

Cealaltă componentă, ortogonală la direcția de acțiune a mușchiului (Forța ortogonală = Forța totală × sinΦ) nu se exercită asupra tendonului, ci pur și simplu stoarce mușchiul, trăgându-și aponevrozele unul către celălalt.

Observați că, deși este practic convenabil să calculați PCSA pe baza volumului sau a masei și a lungimii fibrelor, PCSA (și, prin urmare, forța totală a fibrei, este proporțională cu PCSA) nu este proporțională doar cu masa musculară sau lungimea fibrelor. Și anume, forța maximă (tetanică) a unei fibre musculare depinde pur și simplu de grosimea (zona secțiunii transversale) și de tipul acesteia. În niciun caz nu depinde numai de masa sau lungimea sa. De exemplu, atunci când masa musculară crește din cauza dezvoltării fizice în timpul copilăriei, acest lucru se poate datora doar unei creșteri a lungimii fibrelor musculare, fără nicio modificare a grosimii fibrelor (PCSA) sau a tipului de fibre. În acest caz, o creștere a masei nu produce o creștere a forței.

Viteza mai mică de scurtare Editați

Într-un mușchi pennat, ca urmare a aranjării lor, fibrele sunt mai scurte decât ar fi dacă ar alerga de la un capăt la altul al mușchiului. Aceasta implică faptul că fiecare fibră este compusă dintr-un număr mai mic de sarcomeri în serie. Mai mult, cu cât unghiul de penație este mai mare, cu atât fibrele sunt mai scurte.

Viteza la care o fibră musculară se poate scurta este parțial determinată de lungimea fibrei musculare (adică de N). Astfel, un mușchi cu un unghi mare de penație se va contracta mai lent decât un mușchi similar cu un unghi de penație mai mic.

Raportul de transmisie arhitecturalEdit

Raportul de transmisie arhitectural, de asemenea numit raport de angrenare anatomic (AGR) este o caracteristică a mușchiului pennat definită de raportul dintre încordarea longitudinală a mușchiului și încordarea fibrelor musculare. Este uneori definit și ca raportul dintre viteza de scurtare a mușchilor și viteza de scurtare a fibrelor:

AGR = εx / εf

unde εx = deformare longitudinală (sau viteza de scurtare a mușchilor) și εf este tulpina fibrelor (sau viteza de scurtare a fibrelor).

S-a crezut inițial că distanța dintre aponevroze nu s-a modificat în timpul contracției unui mușchi penat, necesitând astfel fibrele să se rotească pe măsură ce se scurtează. Cu toate acestea, lucrările recente au arătat că acest lucru este fals și că gradul de modificare a unghiului fibrelor variază în diferite condiții de încărcare. Această transmisie dinamică se schimbă automat pentru a produce fie viteza maximă la sarcini mici, fie forță maximă la sarcini mari.