#RunEveryDay

Typy svalových vláken

muscle

Typy svalových vláken

Od mozku až po mikroskopické organely ve svalech jsou různé druhy svalových vláken. 

Typy vláken se obecně klasifikují jako pomalé Slow Twitch (ST) nebo rychlé Fast Twitch (FT), přičemž typy vláken FT se dělí na několik podskupin v závislosti na tom, zda se jedná o vlákna určité klasifikace (běžné klasifikace jsou FT-a,x,c).  Hlavní metoda při klasifikaci vláken je na základě toho, jaký typ bílkoviny zvané myozin vlákno převážně obsahuje - https://cs.wikipedia.org/wiki/Myosin  Problémem je, že každý typ svalového vlákna neobsahuje pouze jeden druh formy myozinu, ale místo toho má většina z nich směs různých rychlých a pomalých forem. Nejedná se tedy o zřetelné dělení na typy vláken jak se většina lidí domnívá. Vzhledem k počtu možných kombinací dvou řetězců myosinu, existuje nespočet typů vláken.  

Zatímco vědci rádi rozdělují věci do pěkného odlišného systému klasifikace typů vláken, tak ve skutečnosti se typy vláken podobají spíše spektru.  Na jedné straně spektra máme tzv. čistá pomalá vlákna (ST) a na opačné straně jsou čistá rychlá vlákna (FT). Mezi těmito dvěma extrémy se nachází většina vláken s různým poměrem charakteristik FT/ST. To, kam přesně vlákno spadá, závisí na jeho individuálních vlastnostech, mezi které patří hustota mitochondrií, hustota kapilár, aktivita oxidativních a glykolytických enzymů, kreatin fosfátu a rychlost kontrakce.

V rámci těchto souvislostí se tréninkem může typ vlákna posunout buď k aerobnímu (ST), nebo anaerobnímu (FT).

U rychlých vláken (FT) při krátkodobém tréninku jsou tyto posuny velmi malé, ale při dlouhodobém  může dojít k větší změně.  O tom, jak velká změna to je, lze diskutovat.  Dlouhou dobu se vědci domnívali, že jestli jde vůbec měnit typy vláken.  Bylo zjištěno, že u lidí ke zřetelné přeměně rychlých vláken (FT) na pomalá (ST) s největší pravděpodobností nemůže dojít (?), protože se jedná o dlouhý proces.

K tomuto závěru vede několik důkazů.  

Zaprvé, studie na zvířatech, a to jak na potkanech, tak na králících, prokázaly úplné změny typu vláken při chronické stimulaci svalů.  Zjistili, že je zapotřebí velkého množství "poškození", aby došlo k úplné přeměně. Například u králíků došlo k úplné přeměně z FT na ST při chronické stimulaci svalů pouze tehdy, pokud se uměle vytvoří ve svalovém vlákně léze. U potkanů k přeměně FT na ST dochází, ale trvá to dlouho při chronické stimulaci, která způsobuje značné "poškození" svalu.  Co tyto studie na zvířatech dokázaly, že k úplné přeměně pravděpodobně může dojít, jen je třeba velkého "poškození", nebo v případě jinými slovy velmi dlouhou dobu tréninku.

Při  jiné studii se u elitních lyžařů procentuální zastoupení typů vláken (ST) změnilo po 8 letech tréninku a zdvojnásobení tréninkových dávek, o 11%. Dáme-li tyto dvě skutečnosti dohromady, dává smysl, že ke změně typů vláken je zapotřebí velkého objemu (nebo jinými slovy poškození). 

To by mohlo částečně vysvětlovat, proč vytrvalci mají tendenci dosahovat vrcholové úrovně výkonnosti později než sprinteři nebo sportovci silového typu.  Mohlo by to být proto, že vytrvalci potřebují velké množství tréninku, nebo "poškození", aby se dokončila přeměna typu svalových vláken.  Kromě toho by tato přeměna vláken mohla také částečně vysvětlit úspěch afrických vytrvalců. Možná, že jejich velké objemy "neoficiálního tréninku" na počátku života, jako je běhání do školy, nebo dokonce aktivní životní styl, kterým žijí, umožňuje, aby tato konverze proběhla v mladším věku.  Afričané mají tendenci dosahovat vrcholné výkonnosti  v mladším věku než jejich západní protějšky, a to by mohlo tento jev částečně vysvětlovat.

Problematika zapojování svalů:

Další důležitou součástí skládačky je způsob zapojování svalů.  Jak bylo řečeno dříve, každý sval má řadu motorických jednotek, které obsahují velké množství individuálních svalových vláken. Tyto motorické jednotky dostávají signál ke kontrakci, a když k tomu dojde, všechny svalová vlákna v dané jednotce se stáhnou. Celý sval nikdy neaktivuje všechny motorické jednotky, které obsahuje.  Pokud by k tomu došlo, mohlo by dojít ke katastrofálnímu poškození kosti a okolní tkáně.  Proto mozek  vždy ponechává některé motorické jednotky v rezervě, a to i při maximálních kontrakcích.  Tato rezerva může být považována za bezpečnostní systém těla.  Všichni jsme slyšeli příběhy o lidech, kteří zvedají balvany nebo o tom, jak maminky zvedají auta, aby zachránily dítě.  Předpokládá se, že v těchto vzácných případech dochází k plné aktivaci svalů.  Je pravděpodobné, že mozek provede jakousi analýzu "nákladů" a "přínosů" a rozhodne, že použití plné rezervy s rizikem poškození svalů nebo tkání je lepší než alternativa, tedy smrt. 

Zajímavé je, že trénovaní sportovci dokáží využít větší procento svých maximálních rekrutovatelných vláken než netrénovaní.  Dobře trénovaný člověk v podstatě pomalu přesvědčuje tělo, že je to v pořádku, když aktivuje o něco více svalů.

Jak se ale tělo rozhoduje, kolik a jakých motorických jednotek použije?

Za prvé, zapojování svalů nezávisí na rychlosti nebo intenzitě, i když spolu souvisejí, ale na požadovaném silovém výkonu.  Množství potřebné síly je to, co převážně určuje aktivaci svalů.  Pokud je zapotřebí větší síla, mozek aktivuje větší množství svalových vláken. To vysvětluje, proč se při mírně pomalejším běhu do kopce aktivuje více svalů než při běhu po rovině o něco rychlejším tempem.  Nejde však jen o to, kolik svalů je rekrutováno, ale o to, jaký typ a jakým způsobem. O tom, jaký typ vláken se rekrutuje, se vždy uvažovalo, že lehčeji rekrutovatelná vlákna (ST) se ujímají práce jako první, zatímco vlákna (FT) se ujímají práce jako druhá.  Vlákna se aktivují s rostoucí silou nebo dobou trvání.  Ne vždy tomu tak ale je.  Existují  případy, kdy jsou FT vlákna rekrutována dříve než ST vlákna, zejména v situacích, kdy je zapotřebí vyvinout velkou sílu v krátkém čase, například při sprintu. 

Stejně tak může být pravidlo síly porušeno při zapojování svalových vláken při dlouhodobé činnosti, kdy se vlákna ST unaví (například dojde k vyčerpání glykogenu), a pak se rekrutují vlákna FT, aby převzala práci, navzdory relativně nízké intenzitě a síly. 

 V neposlední řadě je důležitý způsob, jakým k zapojování dochází.  Svalová vlákna, nebo správněji řečeno motorické jednotky, se zapojují pro vytrvalostní běhy cyklicky.  To znamená, že v rámci celého svalu jsou některé jednotky rekrutovány k výkonu práce a poté se mohou cyklicky vypnout a zotavit, zatímco jiné jednotky se zapnou a převezmou pracovní zátěž.  Se zvyšující se intenzitou musí být současně aktivních více jednotek, aby byl výsledkem dostatečně velký silový výkon, a proto se zotavuje nebo je neaktivních méně jednotek.  Kromě toho se prodlužuje "klidová" doba mezi časem, kdy svalové vlákno pracuje. Jednotlivé kontrakce tohoto vlákna se zkracují.  Pochopení spektra typů svalových vláken a způsobů, jakými se zapojují do činnosti, bude důležité při sestavování tréninku pro boj s únavou a jeho individualizaci.

Pasivní mechanika:

Dosud se pozornost soustředila na aktivní mechaniku, tedy na aktivní svalovou kontrakci iniciovanou mozkem, která  dodává sílu pro pohyb. Tradičně se to považovalo za hlavní podíl na pohybu vpřed. Problémem je, že vzhledem ke krátkému kontaktu se zemí a následně ještě kratší době, kdy je tělo v pozici, kdy může skutečně tlačit vpřed a přispět k pohybu, je zapotřebí další zdroj energie. Zde nastupuje pasivní mechanika. 

Principy pasivní mechaniky.

Když se noha běžce dotkne země, energie z nárazu se pohltí. Tato může být buď znovu recyklována a využita, nebo rozptýlena. Místo toho, aby tělo tuto energii promarnilo, má pozoruhodný systém, který nám umožňuje energii znovu využít podobně jako pružina.  V tomto případě, svaly a šlachy fungují jako pružina, která ukládá energii, když se dopadne na zem, a následně se při odrazu uvolní. Tato pružina poskytuje velkou část energie potřebné k pohonu vpřed. Klíčem k úspěchu je správné nastavení těla tak, aby se co nejvíce a co nejpružněji vracelo co možná nejvíce energie s jejím minimálním rozptýlením. To je jeden z důvodů, proč je třeba optimálně rozvíjet mechaniku běhu.  

Dva podobné koncepty, které se opírají o ukládání a návrat energie, tzv. strečový reflex a cyklus zkracování doby (SSC), rovněž přispívají k dopřednému pohonu.  SSC se v podstatě týká  ukládání a uvolňování energie ve svalech samotných. Dochází k němu, když je sval aktivní a dochází k svalové kontrakci.  Během přednapínání  se energie ukládá v elastických složkách svalu a poté se  uvolňuje během kontrakční části. V podstatě se jedná o pružinový mechanismus s ukládáním a uvolňováním energie větší, než kdyby probíhala pouze kontrakce. Velikost návratu této energie je závislá na několika faktorech, včetně délky a rychlosti protažení, tuhosti svalu a na tom, zda se sval vrátí zpět v době mezi protažením a následnou kontrakcí. Nejzřetelnějším příkladem je lýtko při poskakování nebo běhu. Při dopadu je lýtko natažené a při odrazu rychle kontrahuje.

Podobným jevem je strečový reflex, který vzniká díky smyslovým receptorům nazývaných svalová vřeténka. Vřeténka detekují změny délky svalu. Když je sval rychle natažen, vřeténka v podstatě vyšlou signál, aby se sval stáhl. To se děje proto, aby se udržela relativně konstantní délka svalu. S tímto jevem se běžně setkáváme třeba při únavě - můžete začít mírně kývat hlavou a hlava klesne dopředu, abyste ji pak reflexivně trhli zpět nahoru. V takovém případě se svaly na zadní části krku  rychle natáhnou, a tak byl vyslán signál k jejich stažení, což způsobilo škubnutí hlavy. 

Jedním z nejvíce přehlížených příspěvků k lidskému pohybu je způsob, jakým dolní končetiny fungují z čistě mechanického hlediska. Nohu si lze představit jako několik segmentů spojených jednoduchými klouby. Pokud z toho vyjmeme svaly, budou tyto segmenty končetin fungovat na základě čistě mechanických principů. To znamená, že fyzika, a zejména Newtonovy pohybové zákony  pomáhají určovat, jak se budou nohy pohybovat.

Stejně jako při lidské chůzi, díky fyzikálním zákonitostem systému dvou kloubů se dolní končetina ve fázi zotavení mírně ohne a dopadne před tělo.  

Překlopení na běh by mělo být podobné. Máme tendenci uvažovat o celém běžeckém cyklu, ale skutečnost je taková, že jednoduché mechanické principy vykonávají  většinu běhu.

Například při chůzi není třeba přílišně namáhat hamstringy, aby se dolní končetina během zotavovací fáze mírně zvedla směrem k hýždi. Podobně při běhu, pokud je odraz a natažení v kyčli velké, tak se dolní končetina automaticky ohne nahoru a není třeba ji přitahovat pomocí hamstringů. Pokud se běžec rozhodne pro přitažení pomocí hamstringů, pak jen plýtvá energií.

Kombinace pasivní i aktivní dynamiky pomáhá vytvářet pohyb. Při pohledu na běžeckou výkonnost nebo biomechaniku běhu je snadné zaměřit se pouze na jednu konkrétní část. Při diskusi o tom, jak zlepšit výkonnost, se rozhovor nevyhnutelně soustředí na aktivní svalovou kontrakci, aniž by byl brán ohled na podíl pasivní dynamiky na výkon. 

 

Pozn. s použitím zahraničních studií