Pennatmuskel

Fysiologisk tværsnitsareal (PCSA) Rediger

En fordel ved pennatmuskler er, at flere muskler fibre kan pakkes parallelt, hvilket gør det muligt for muskelen at producere mere kraft, selvom fibervinklen til handlingsretningen betyder, at den maksimale kraft i den retning er noget mindre end den maksimale kraft i fiberretningen. (blå linje i figur 1, også kendt som anatomisk tværsnitsareal eller ACSA) repræsenterer ikke nøjagtigt antallet af muskelfibre i muskelen. Et bedre skøn tilvejebringes af det samlede areal af tværsnittene vinkelret på muskelfibrene (grønne linjer i figur 1). Denne måling er kendt som det fysiologiske tværsnitsareal (PCSA) og beregnes almindeligvis og defineres ved hjælp af følgende formel (en alternativ definition findes i hovedartiklen):

PCSA = muskelvolumen fiberlængde = muskelmasse ρ ⋅ fiberlængde, {\ displaystyle {\ text {PCSA}} = {{\ text {muskelvolumen}} \ over {\ text {fiberlængde}}} = {{\ text {muskelmasse}} \ over {\ rho \ cdot {\ text {fiberlængde}}}},}

hvor ρ er densitet af muskelen:

ρ = muskelmasse muskelmasse. {\ displaystyle \ rho = {{\ text {muskelmasse}} \ over {\ text {muskelvolumen}}}.}

PCSA stiger med pennationsvinkel og med muskelængde. I en pennatmuskel er PCSA altid større end ACSA. I en ikke-pennat muskel falder den sammen med ACSA.

Forholdet mellem PCSA og muskelkraftEdit

Den samlede kraft, der udøves af fibrene langs deres skrå retning er proportional med PCSA. Hvis den specifikke spænding af muskelfibrene er kendt (kraft, der udøves af fibrene pr. PCSA-enhed), kan den beregnes som følger:

Total kraft = PCSA ⋅ Specifik spænding {\ displaystyle {\ text {Total force} } = {\ text {PCSA}} \ cdot {\ text {Specifik spænding}}}

Dog kan kun en komponent af denne kraft bruges til at trække senen i den ønskede retning. Denne komponent, som er den sande muskelkraft (også kaldet senekraft), udøves i retning af muskelens virkningsretning:

Muskelkraft = Total kraft ⋅ cos ⁡ Φ {\ displaystyle {\ text {Muscle force} } = {\ text {Total kraft}} \ cdot \ cos \ Phi}

Den anden komponent, ortogonal i retning af musklens virkningsretning (Orthogonal force = Total force × sinΦ) udøves ikke på senen, men simpelthen klemmer musklen ved at trække dens aponeuroser mod hinanden.

Bemærk, at selv om det er praktisk at beregne PCSA baseret på volumen eller masse og fiberlængde, PCSA (og derfor den samlede fiberkraft, som er proportional med PCSA) er ikke proportional med muskelmasse eller fiberlængde alene. Den maksimale (tetaniske) kraft af en muskelfiber afhænger nemlig simpelthen af dens tykkelse (tværsnitsareal) og type. På ingen måde afhænger det af dens masse eller længde alene. For eksempel når muskelmasse stiger på grund af fysisk udvikling i barndommen, kan dette kun skyldes en stigning i længden af muskelfibrene uden ændring i fibertykkelse (PCSA) eller fibertype. I dette tilfælde producerer en stigning i masse ikke en forøgelse af kraften.

Lavere hastighed for afkortningEdit

I en pennatmuskel er fibre som følge af deres arrangement kortere end de ville være, hvis de løb fra den ene ende af muskelen til den anden. Dette indebærer, at hver fiber er sammensat af et mindre antal N sarkomerer i serie. Desuden er jo større pennationsvinklen, desto kortere er fibrene.

Den hastighed, hvormed en muskelfiber kan forkorte, bestemmes delvist af muskelfiberens længde (dvs. af N). En muskel med en stor pennationsvinkel vil således trække sig sammen langsommere end en lignende muskel med en mindre pennationsvinkel.

Arkitektonisk gearforhold Rediger

Arkitektonisk gearforhold, også kaldet anatomisk gearforhold (AGR) er et træk ved pennatmuskel defineret ved forholdet mellem den langsgående belastning af muskelen og muskelfiberstammen. Det er undertiden også defineret som forholdet mellem muskel-forkortelse hastighed og fiber-forkortelse hastighed:

AGR = εx / εf

hvor εx = langsgående belastning (eller muskel-forkortelse hastighed) og εf er fiberstamme (eller fiberforkortningshastighed).

Man troede oprindeligt, at afstanden mellem aponeuroser ikke ændrede sig under sammentrækningen af en pennatmuskel, hvilket krævede, at fibrene skulle rotere, når de forkorter. Imidlertid har nyere arbejde vist, at dette er falsk, og at graden af fibervinkelændring varierer under forskellige belastningsforhold. Denne dynamiske gearing skifter automatisk for at producere enten maksimal hastighed under lave belastninger eller maksimal kraft under høje belastninger.