Siła mięśniowa to krytyczna zdolność motoryczna lub zdolność, która leży u podstaw wydajności motorycznej (np. skok w pionie, sprint, zmiana kierunku, kondycjonowanie beztlenowe itp.). Biorąc pod uwagę wymagania danej osoby w sporcie lub wydarzeniu, może ona być zmuszona do wywierania dużych sił wbrew grawitacji, aby manipulować własną masą ciała (np. sprint, gimnastyka, nurkowanie itp.), manipulować własną masą ciała plus masą ciała przeciwnika (np. futbol amerykański, rugby, zapasy itp.) lub manipulowanie przedmiotem (np. baseball, podnoszenie ciężarów, pchnięcie kulą itp.).
Czynniki wpływające na siłę mięśniową
Rozwój siły mięśniowej opiera się na kombinacji kilku czynników morfologicznych i neuronalnych. Jednak mechanizmy poprawiające siłę mięśni są uważane za wieloczynnikowe i mogą na nie wpływać inne czynniki zakłócające, takie jak siła początkowa, status wytrenowania i genetyka.
Hipertrofia i struktura mięśnia
Dowody wskazują, że efekty uzyskane w poprzednich fazach treningowych przenoszą się na przyszłe fazy treningowe. Dlatego zwiększanie przerostu tkanki mięśniowej w celu późniejszej poprawy siły wiąże się z intensyfikacją efektów. Wydaje się zatem, że istnieje sekwencja lub progresja treningu, której przestrzeganie przynosi największe korzyści związane z przyrostem siły. Zmiany w hipertrofii mięśni szkieletowych mogą znacznie wpłynąć na zdolność mięśni do wytwarzania siły i mocy. Sporty z kategoriami masy ciała, takie jak trójbój siłowy i podnoszenie ciężarów, potwierdzają tę obserwację. Powodem tego jest to, że CSA większego włókna mięśniowego, zwłaszcza włókien typu II, może zmienić charakterystykę siły i mocy całego mięśnia.
Sugeruje się, że wzrost przekroju poprzecznego w mięśniach i zmiany w architekturze mięśni mogą odpowiadać za około 50–60% zmian w wytwarzaniu siły. Fizjologicznie wzrost CSA w mięśniach może poprawiać wytwarzanie siły ze względu na wzrost liczby interakcji mostkowych między aktyną i miozyną w obrębie wcześniej i nowo utworzonych sarkomerów. Wykazano między innymi, że kąty pennacji włókien mięśniowych są większe w mięśniach przerośniętych niż w mięśniach nie poddanych treningowi hipertroficznemu. iększe kąty pennacji mogą zwiększyć liczbę interakcji między mostami ze względu na upakowanie większej liczby pęczków mięśniowych. Pomimo pewnych dowodów potwierdzających związek między przerostem mięśni a siłą, należy zauważyć, że zmiany w wielkości i sile mięśni mogą się różnić u poszczególnych osób. Taka wariancja między hipertrofią mięśni a późniejszymi zmianami siły może wynikać z różnic w przebiegu czasowym między zmierzoną adaptacją, późniejszą ekspresją podczas zadania siłowego oraz problemami metodologicznymi związanymi z określaniem hipertrofii.
Sztywność mięśniowo-ścięgnista
Nieodłącznym elementem produkcji siły, a następnie wyrażania siły jako miary siły, jest koncepcja naszych tkanek wyrażających sprężyste zachowanie, które wpływa na późniejszą wydajność mięśni. Rzeczywiście, zwiększona sztywność tkanki (tj. związek między daną siłą a stopniem rozciągania, któremu podlega tkanka) może poprawić generowanie siły.
Często pomijanym aspektem generowania siły mięśni szkieletowych i wyrażania siły jest rola dużej białkowej sprężyny w obrębie sarkomeru czyli tytyny. Tytyna może być odpowiedzialna za generowanie biernego napięcia w sarkomerze. Zwiększone stężenie wapnia w sarkoplazmie może aktywnie zwiększać sztywność tytyny, przyczyniając się do sztywności całego sarkomeru. Dlatego na zmiany siły mięśniowej i przenoszenia siły mogą częściowo wpływać zmiany sztywności tkanek w obrębie mięśnia i wokół niego.
Rekrutacja jednostek motorycznych
Jednostki motoryczne są rekrutowane w sposób sekwencyjny na podstawie ich wielkości (od najmniejszej do największej). W ten sposób pula jednostek motorycznych będzie rekrutowana na podstawie wielkości siły i tempa przyrostu siły (RFD) wymaganych podczas danego zadania. Na przykład mniejsze MU, które zawierają wolnokurczliwe włókna typu I, będą rekrutowane, gdy wymagane są mniejsze wartości siły i RFD, podczas gdy większe MU, które zawierają szybkokurczliwe włókna typu IIa/IIx, mogą być rekrutowane tylko wtedy, gdy wymagane są większe siły i RFD. Kolejność rekrutacji może być zachowana podczas akcji powolnych, stopniowanych, izometrycznych i balistycznych.
Rodzaj i cel działania mogą bezpośrednio wpływać na to, które jednostki motoryczne są rekrutowane i jak się dostosowują. Na przykład biegacze długodystansowi mogą rekrutować tylko niskoprogowe, wolno-męczące włókna mięśniowego, unerwiane przez niskoprogowe jednostki motoryczne, biorąc pod uwagę umiarkowane siły, które są wymagane wielokrotnie podczas wyścigu. W przeciwieństwie do tego, ciężarowcy często wykonują zadania balistyczne (np. rwanie czy podrzut), które wymagają zarówno dużej siły, jak i wielkości RFD, dlatego celem są włókna jednostki motoryczne zawierające włókna typu II.
Częstotliwość kodowania (rate coding)
Po zrekrutowaniu określonych jednostek motorycznych, częstotliwość, z jaką neurony ruchowe rozładowują potencjały czynnościowe do włókien mięśniowych, może modyfikować ich właściwości wytwarzania siły. Badania wykazały, że wielkość siły może wzrosnąć o 300–1500%, gdy częstotliwość kodowania rekrutowanych jednostek motorycznych wzrasta od minimum do maksimum. Dodatkowe badania wykazały, że na RFD może również mieć wpływ rate coding. Zwiększona częstotliwość wyzwalania MU, która skutkuje większymi wielkościami siły i RFD, może wspomagać rozwój siły. Wcześniejsze badania wskazywały, że 12 tygodni treningu balistycznego może zwiększyć częstotliwość kodowania jednostek motorycznych.
Synchronizacja jednostek motorycznych
Wydaje się, że odpowiednie synchronizowanie jednostek motorycznych i ich aktywacji może nasilać produkcję siły mięśniowej. Badania wskazywały, że 6 tygodni treningu oporowego zwiększało synchronizację jednostek motorycznych, podczas gdy inne badanie wskazywało, że siła synchronizacji jednostek motorycznych była większa zarówno w dominujących, jak i niedominujących rękach ciężarowców w porównaniu z muzykami i osobami nietrenującymi. Praktycznie rzecz biorąc, wydaje się, że strategie treningowe, które obejmują ciężkie treningi oporowe lub ruchy typu balistycznego, mogą poprawić synchronizację jednostek motporycznych.
Hamowanie nerwowo-mięśniowe
Hamowanie nerwowo-mięśniowe odnosi się do zmniejszenia aktywacji nerwowej danej grupy mięśniowej podczas dobrowolnych działań mięśni, które mogą negatywnie wpływać na wytwarzanie siły z powodu neuronowego sprzężenia zwrotnego otrzymanego z receptorów mięśniowych i stawowych. Badania naukowe wskazywały, że ciężki trening siłopwy może zmniejszać aferentne sprzężenie zwrotne do rdzeniowej puli neuronów ruchowych, prowadząc do zmniejszenia hamowania nerwowo-mięśniowego i zwiększonej produkcji siły.
Rola siły mięśniowej w poprawie wydajności sportowej
Wysokie tempo przyrostu siły (RFD) i wynikająca z tego wysoka zewnętrzna moc mechaniczna są uważane za dwie najważniejsze cechy wydajności w odniesieniu do wyników sportowych. Wcześniejsze badania wskazywały, że RFD i moc różnią się między zawodnikami startującymi i niestartującymi oraz sportowcami o różnym poziomie zaawansowania. Ze względu na znaczenie RFD i zewnętrznej siły mechanicznej dla wyników sportowca, możliwe do wytrenowania czynniki, które mogą poprawić te zmienne, będą uważane za niezwykle ważne.
Tempo przyrostu siły (RFD)
Szybkość, z jaką można wytworzyć siłę, jest uważana za główny czynnik sukcesu w wielu różnych wydarzeniach sportowych. Uzasadnieniem tej hipotezy jest to, że szereg dyscyplin sportowych wymaga wykonywania szybkich ruchów (np. skoki, sprinty itp.), w których czas na wytworzenie siły jest ograniczony (50 do 250 ms). W związku z tym nacisk na szkolenie powinien być położony na zwiększenie RFD, aby umożliwić wytworzenie większej siły w danym okresie czasu. Wykazano między innymi, że maksymalna siła mięśniowa może odpowiadać nawet za 80% dobrowolnego RFD (150–250 ms).
Ultra Fish Oil od Apollo’s Hegemony – Olej rybi z dużą zawartością kwasów EPA i DHA – KUP TUTAJ
Zewnętrzna moc mechaniczna
Zewnętrzna siła mechaniczna może być decydującym czynnikiem różnicującym wyniki sportowców w sporcie. Zewnętrzna moc mechaniczna układu odzwierciedla sumę sił stawów i może reprezentować skoordynowany wysiłek konkretnych partii ciała. Została powiązana z szeregiem różnych charakterystyk wyników sportowych, takich jak sprint, skoki, zmiana kierunku oraz prędkość rzucania.
Wpływ siły mięśniowej na konkretne zdolności fizyczne
Sprint
Zdolność do szybkiego przyspieszania i osiągania wysokich prędkości sprintu jest istotnym elementem wielu sportów lub wydarzeń. Podczas gdy szczytowe prędkości sprintu mogą decydować o zwycięstwie w niektórych biegach (np. 100, 200 m itp.), sportowcy uprawiający sporty terenowe, takie jak piłka nożna, rugby, lacrosse i hokej na trawie, niekoniecznie regularnie osiągają maksymalną prędkość. W rzeczywistości średni czas sprintu w piłce nożnej i rugby wynosi około 2 s na dystansie odpowiednio około 14 m i 20 m. Dalsze badania wykazały, że zawodnicy rugby mogą osiągnąć około 70% maksymalnej prędkości sprintu po 2 sekundach biegu. Wydaje się zatem, że umiejętność przyspieszania na krótkich dystansach może być najważniejsza dla sportowców terenowych.
Wcześniejsze badania wskazywały, że elitarni sportowcy osiągali większe prędkości na krótkich dystansach w porównaniu z nieelitarnymi sportowcami. Szybsi biegacze posiadają kilka cech, takich jak większa siła, krótszy czas kontaktu z podłożem i dłuższa długość kroku.
Na lepsze wyniki sprintu wskazują krótsze czasy sprintu i wyższe prędkości biegu. Wyniki meta-analizy wykazały, że wzrost siły dolnej części ciała pozytywnie przekłada się na wyniki sprintu. Dalsze badania wykazały, że osoby silniejsze osiągały szybsze wyniki sprinterskie w porównaniu z osobami słabszymi.
Skoczność
Zadania skokowe, niezależnie od tego, czy są pionowe, czy poziome, są regularnie wykonywane i często stanowią część większego zestawu umiejętności potrzebnych do odniesienia sukcesu w zawodach sportowych. W niektórych przypadkach umiejętność skakania wyżej lub dalej niż inny zawodnik zadecyduje o tym, kto wygra zawody. W sportach zespołowych zadania z wyskokiem mogą być wykorzystywane podczas zbiórek w koszykówce, podbijania/blokowania w siatkówce, nurkowania w baseballu itp. Podczas gdy impuls może ostatecznie determinować skoczność jednostki, odrębna charakterystyka siły do jednostki czasu może decydować o kształcie i wielkości powstającego impulsu.
Większa siła mięśniowa może modyfikować charakterystykę siły do jednostki czasu u danej osoby. W szczególności wzrost siły mięśniowej osiągnięty poprzez trening oporowy może zmienić zarówno szczytowe wartości siły, jak i kształt krzywej siły do czasu. Wzrost maksymalnej siły po 10 tygodniach treningu siłowego wytworzył pozytywną adaptację siły podczas późnej fazy ekscentrycznej i wczesnej koncentrycznej podczas przysiadów z wyskokiem. Kilka badań wykazało, że silniejsze osobniki skakały wyżej w porównaniu ze słabszymi osobnikami. Poprawa parametrów siły oraz mocy mięśniowej kończyn dolnych będzie determinować efektywność wyskoków w różnych wariacjach.
Zdolność do zmian kierunku (Change of direction)
Podobnie jak w przypadku sprintu, RFD ma kluczowe znaczenie dla zadań związanych ze zmianami kierunku. Jednak podobnie jak w przypadku sprintu, wydajność COD wymaga nie tylko posiadania siły do efektywnej zmiany kierunku, ale także umiejętności wykorzystania tej siły poprzez skoordynowane ruchy ciała.
Opierając się na zasadach matematycznych, te osoby, które mogą przyłożyć większą siłę w danym czasie (większy impuls), powinny być w stanie przyspieszyć lub zmienić pęd z największą prędkością i efektywnością. Ostatnie badania wykazały, że wszystkie miary siły ekscentrycznej, koncentrycznej, dynamicznej i izometrycznej przyczyniają się do wydajności wykonania zmian kierunku biegu.
Rhodiola Rosea od Apollo’s Hegemony – Adaptogen wspierający siły witalne – KUP TUTAJ
Wpływ siły na specyficzne zdolności sportowe
Transfer siły do rzeczywistych umiejętności sportowych i wyników sportowców ma nadrzędne znaczenie. Jeśli cechy siłowe nie przekładają się na wyniki sportowców w ich sporcie lub zawodach, trenerzy mogą być mniej skłonni do włączania treningu oporowego jako metody przygotowania swoich sportowców do występów. Jednak wcześniejsza literatura potwierdza pogląd, że siła mięśni jest jednym z podstawowych wyznaczników wydajności sportowej. Powiązana jest nie tylko z wydajnością bazującą na powtarzanym generowaniu siły i mocy mięśniowej, ale nawet wydajnością wytrzymałościową. W kilku badaniach zbadano różnice w wynikach sportowych między silniejszymi i słabszymi osobami. Badania te wykazały, że silniejsi kolarze osiągali szybszy czas na 25-metrowej jeździe po torze w porównaniu ze słabszymi kolarzami, silniejsi piłkarze ręczni mieli większą prędkość rzucania w pozycji stojącej i podczas biegu w porównaniu ze słabszymi piłkarzami ręcznymi, a silniejsi sprinterzy mieli szybszy czas na 100 m w porównaniu ze słabszymi sprinterami. Połączone dowody porównań między silniejszymi i słabszymi sportowcami dostarczają istotnego wsparcia, że silniejsi sportowcy o stosunkowo jednorodnym poziomie umiejętności osiągają lepsze wyniki w porównaniu ze słabszymi sportowcami.
Siła a ryzyko kontuzji
Wcześniejsze badania wskazywały, że siła mięśniowa może być równie ważna jak wydolność beztlenowa dla wydajności i zapobiegania kontuzjom u piłkarzy. Oprócz wygrywania, wskaźnik urazów w sporcie i podczas treningu jest jednym z głównych problemów sportowców, trenerów i osób ćwiczących. Jeśli sportowcy są kontuzjowani w jakimś stopniu, nie mogą przyczynić się do ogólnych wyników zespołu na boisku lub korcie. Z perspektywy coachingu wprowadzenie nowych metod treningowych może nie zostać dobrze odebrane, ponieważ niektóre ćwiczenia są postrzegane jako szkodliwe. Jednak odpowiednie i progresywne planowanie treningowe, wykorzystujące różnorodne metody, które koncentrują się na poprawie siły, mogą zmniejszyć ogólną częstość występowania urazów.
Badania wskazywały przykładowo, że po dodaniu programu treningu siłowego nastąpił spadek wskaźnika urazów na 1000 godzin ekspozycji u piłkarzy akademickich. Ponadto, największa wartość izometrycznej siły uda korelowała się z najniższym rocznym wskaźnikiem kontuzji u siatkarek. Dowody te potwierdzają pogląd, że wzrost siły może odgrywać ważną rolę w zmniejszaniu występowania urazów. Meta-analiza badań wykazała, że zbadane protokoły treningu siłowego zmniejszyły liczbę urazów sportowych do mniej niż jednej trzeciej, a urazy przeciążeniowe można zmniejszyć prawie o połowę.
Trening oporowy może zmniejszyć liczbę urazów z powodu wzrostu wytrzymałości strukturalnej więzadeł, ścięgien, połączeń ścięgna z kością i więzadeł z kością, chrząstki stawowej i pochewek tkanki łącznej w mięśniach. Ponadto pozytywne zmiany w zawartości minerałów w kościach w wyniku treningu oporowego mogą pomóc w zmniejszeniu urazów szkieletowych. Literatura wskazuje, że trening oporowy jest metodą, która może zmniejszyć wskaźniki kontuzji i że silniejsi sportowcy są mniej narażeni na kontuzje.
Bibliografia:
[1] Buckner SL, Mouser JG, Jessee MB, Dankel SJ, Mattocks KT, Loenneke JP. What does individual strength say about resistance training status? Muscle Nerve. 2017;55:455–7.
[2] Yang N, MacArthur DG, Gulbin JP, Hahn AG, Beggs AH, Easteal S, et al. ACTN3 genotype is associated with human elite athletic performance. Am J Hum Genet. 2003;73(3):627–31.
[3] Tillin NA, Bishop D. Factors modulating post-activation potentiation and its effect on performance of subsequent explosive activities. Sports Med. 2009;39(2):147–66
[4] Ha¨kkinen K, Keskinen KL. Muscle cross-sectional area and voluntary force production characteristics in elite strength-and endurance-trained athletes and sprinters. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1989;59(3):215–20.
[5] Narici MV, Roi GS, Landoni L, Minetti AE, Cerretelli P. Changes in force, cross-sectional area and neural activation during strength training and detraining of the human quadriceps. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1989;59(4):310–9.
[6] Kawakami Y, Abe T, Fukunaga T. Muscle-fiber pennation angles are greater in hypertrophied than in normal muscles. J Appl Physiol. 1993;74(6):2740–4.
[7] Stone MH, O’Bryant H, Garhammer J. A hypothetical model for strength training. J Sports Med Phys Fitness. 1981;21(4):342–51.
[8] Wilson GJ, Murphy AJ, Pryor JF. Musculotendinous stiffness: its relationship to eccentric, isometric, and concentric perfor- mance. J Appl Physiol. 1994;76(6):2714–9
[9] Maffiuletti NA, Aagaard P, Blazevich AJ, Folland J, Tillin N, Duchateau J. Rate of force development: physiological and methodological considerations. Eur J Appl Physiol. 2016;116(6):1091–116.
[10] Henneman E, Somjen G, Carpenter DO. Excitability and inhibitibility of motoneurons of different sizes. J Neurophysiol. 1965;28(3):599–620.
[11] Enoka RM. Morphological features and activation patterns of motor units. J Clin Neurophysiol. 1995;12(6):538–59.
[12] Hansen KT, Cronin JB, Pickering SL, et al. Do force–time and power–time measures in a loaded jump squat differentiate between speed performance and playing level in elite and elite junior rugby union players? J Strength Cond Res. 2011;25(9):2382–91.
[13] AagaardP, SimonsenEB, AndersenJL, et al. Increased rate offorce development and neural drive of human skeletal muscle following resistance training. J Appl Physiol. 2002;93(4):1318–26.
[14] Andersen LL, Aagaard P. Influence of maximal muscle strength and intrinsic muscle contractile properties on contractile rate of force development. Eur J Appl Physiol. 2006;96(1):46–52.
[15] Garhammer J, Gregor R. Propulsion forces as a function of intensity for weightlifting and vertical jumping. J Strength Cond Res. 1992;6(3):129–34.
[16] Seitz LB, Reyes A, Tran TT, et al. Increases in lower-body strength transfer positively to sprint performance: a systematic review with meta-analysis. Sports Med. 2014;44(12):1693–702.
[17] Barr MJ, Sheppard JM, Agar-Newman DJ, et al. Transfer effect of strength and power training to the sprinting kinematics of international rugby players. J Strength Cond Res. 2014;28(9): 2585–96.
[18] Cormie P, McGuigan MR, Newton RU. Adaptations in athletic performance after ballistic power versus strength training. Med Sci Sports Exerc. 2010;42(8):1582–98.
[19] Wisløff U, Castagna C, Helgerud J, et al. Strong correlation of maximal squat strength with sprint performance and vertical jump height in elite soccer players. Br J Sports Med. 2004;38(3):285–8.
[20] Spiteri T, Nimphius S, Hart NH, et al. Contribution of strength characteristics to change of direction and agility performance in female basketball athletes. J Strength Cond Res. 2014;28(9): 2415–23.
[21] Stone MH, Sands WA, Carlock J, et al. The importance of isometric maximum strength and peak rate-of-force develop- ment in sprint cycling. J Strength Cond Res. 2004;18(4):878–84
[22] Meckel Y, Atterbom H, Grodjinovsky A, et al. Physiological characteristics of female 100 metre sprinters of different per- formance levels. J Sports Med Phys Fitness. 1995;35(3):169–75
[23] Lehance C, Binet J, Bury T, et al. Muscular strength, functional performances and injury risk in professional and junior elite soccer players. Scand J Med Sci Sports. 2009;19(2):243–51.
[24] Fleck SJ, Falkel JE. Value of resistance training for the reduc- tion of sports injuries. Sports Med. 1986;3(1):61–8.
[25] Kennedy MD, Fischer R, Fairbanks K, et al. Can pre-season fitness measures predict time to injury in varsity athletes? A retrospective case control study. BMC Sports Sci Med Rehab. 2012;4(1):26.
[26] Lauersen JB, Bertelsen DM, Andersen LB. The effectiveness of exercise interventions to prevent sports injuries: a systematic review and meta-analysis of randomised controlled trials. Br J Sports Med. 2014;48(11):871–7.
[27] Radin EL. Role of muscles in protecting athletes from injury. Acta Med Scand. 1986;220(S711):143–7.
