Детально про м'язові волокна та їх вплив на біг

Типи м’язів, їх будова є тією причиною, через яку один атлет може бігти швидше і нарощувати м’язову масу легше за інших, а інший — здатен бігти тривалий час без ознак втоми.

Таку різницю створюють процеси, що відбуваються у м’язовій тканині. Важливо розуміти їх, наприклад, для того, щоб вибудувати правильну тренувальну програму, яка підійде для конкретно обраного спортсмена. У цій статті — все, що потрібно знати бігуну/велосипедисту/тріатлету про м’язи.

Для початку трохи теорії: чому скорочуються м’язи

До волокон скелетних м’язів підходять товсті нервові волокна, які відходять від передніх відділів спинного мозку. Після потрапляння у м’яз, кожне нервове волокно ділиться і забезпечує своїми розгалуженнями до кількох сотень м’язових волокон.

М'язові волокна і їхній вплив на біг — 1. Пресинаптичне закінчення. 2. Сарколема. 3. Синаптичний мішок. 4. Нікотиновий ацетилхоліновий рецептор. 5. Мітохондрія

З’єднання нерва та м’язового волокна утворює так званий синапс, або нервово-м’язове з’єднання (причому на кожному м’язовому волокні формується лише один такий синапс). Під впливом нервового сигналу виникає так званий потенціал дії, який поширюється від спинного мозку по нервах до м’яза та синапсу.

Те, як скелетна мускулатура адаптуватиметься до повторюваних стимулів, здебільшого залежить від внутрішніх характеристик самого м’яза. Саме типи м’язових волокон роблять найбільший внесок у можливість виконання спортсменом тієї чи іншої тренувальної програми.

Типи м’язових волокон

У людей виділяють три типи м’язових волокон:

Повільноскорочувані (slow-twitch, ST або I тип) волокна характеризуються повільним часом скорочення, а також великою опірністю до втоми. У своїй структурі ці волокна мають маленький мотонейрон та діаметр нервового волокна, високу щільність мітохондрій та капілярів, великий вміст міоглобіну.

Цей тип волокон має невелику кількість креатин фосфату — високоенергетичного субстрату, необхідного для швидкого, вибухового руху, а отже, ці волокна не здатні скорочуватися швидко.

Функціонально, ST-волокна використовуються при аеробній активності, що не потребує великого застосування сили, наприклад — ходьба і підтримування постави. Більшість повсякденної активності задіює саме ST-волокна.

Швидкоскорочувані (fast-twitch, FT або II тип) волокна характеризуються швидким скороченням і низькою опірністю втомі. Різниця в швидкості скорочення, від якої походить поділ волокон, може бути частково пояснена швидкістю виділення кальцію з саркоплазматичного ретикулуму (місце в клітині, де зберігається кальцій), а також активністю ферменту, який розщеплює АТФ усередині головки міозину (один із скорочувальних білків). Обидві ці характеристики швидше і більшою мірою присутні у FT-волокнах.

Самі FT-волокна поділяються на два типи: тип А (FT-A або IIA тип) і тип В (FT-B або IIB тип).

Волокна FT-A мають помірну опірність до втоми і є перехідним типом між повільно скорочуваними волокнами і волокнами типу FT -B. Функціонально вони використовуються при тривалій анаеробній активності з відносно великим продукуванням сили, наприклад, під час бігу на 400 метрів.
З іншого боку, волокна типу B, що швидко скорочуються, дуже чутливі до втоми і використовуються для коротких анаеробних навантажень зі значним продукуванням сили, таких як: спринтерські забіги, біг з бар’єрами, стрибки. Ці волокна також здатні продукувати більше енергії, ніж волокна ST. Короткі характеристики волокон наведені у таблиці 1.

Таблиця 1. Коротка характеристика типів м’язових волокон

Тип волокна	Повільноскорочувані (ST)	Швидкоскорочувані тип А (FT–A)	Швидкоскорочувані тип B (FT–b)
Час скорочення	Повільний	Швидкий	Дуже швидкий
Розмір мотонейрона	Маленький	Великий	Дуже великий
Опірність до втоми	Висока	Середня	Низька
Активність	Аеробна	Тривала анаеробна	Коротка анаеробна
Продукування сили	Низька	Висока	Дуже висока
Щільність мітохондрій	Висока	Висока	Низька
Щільність капілярів	Висока	Середня	Низька
Окислювальна здатність	Висока	Висока	Низька
Гліколітичний об’єм	Низький	Високий	Високий
Домінуючий запас палива	Тригліцериди (жири)	Креатинфосфат, глікоген	Креатинфосфат, глікоген

При конкретній швидкості руху, кількість сили, що продукується визначається типом залученого в рух м’язового волокна. Під час динамічного скорочення, коли волокно коротшає або подовжується, волокна, що швидко скорочуються, продукують більше сили, ніж повільноскорочувані волокна.

В умовах, коли довжина м’язового волокна не змінюється при скороченні ST-волокна продукують стільки ж сили, як і FT-волокна. Різниця в продукуванні сили спостерігається лише за активного скорочення, коли змінюється довжина волокна.

При конкретній швидкості руху сила, що продукується м’язом, зростає з підвищенням вмісту FT-волокон, і навпаки, при конкретній продукції сили, швидкість підвищується при збільшенні кількості FT-волокон.

Існує великий різнобій у відсотковому співвідношенні волокон у атлетів. Наприклад, добре відомо, що учасники змагань на витривалість мають більший вміст волокон, що повільно скорочуються, тоді як спринтери і стрибуни мають більше волокон, що скорочуються швидко.

Великий відсоток FT-волокон у спринтерів дозволяє їм продукувати більшу силу та потужність, ніж у атлетів із підвищеним вмістом ST-волокон.

Різниця у складі м’язів у атлетів порушила питання про те, чи успадковується такий склад генетично, чи може він бути змінений за допомогою тренувань. Дослідження, проведені на близнюках, показали, що здебільшого склад м’язів та відсоток вмісту у них різних типів волокон визначається генетично.

Тим не менш, є низка даних, які доводять, що як структура, так і метаболічна місткість м’язових волокон може змінюватися у відповідь на різні типи тренувань.

Залучення м’язових волокон у роботу

М’яз продукує силу шляхом залучення так званих моторних одиниць — групи м’язових волокон, яку «обслуговує» одне рухоме нервове закінчення. Під час довільного ізометричного та концентричного скорочення звичайний порядок залучення моторних одиниць контролюється їх розмірами — цей стан відомий під назвою «принцип розміру».

Невеликі моторні одиниці, що містять повільноскорочувані м’язові волокна, мають менший поріг активізації, тобто для їх активізації достатньо слабкого стимулу, тому вони залучаються першими. Потреба у виробленні більшої сили задовольняється залученням більших моторних одиниць.

Найбільші моторні одиниці, що містять волокна типу B, що швидко скорочуються, мають найвищий поріг активізації, і тому залучаються останніми. Незалежно від інтенсивності роботи, першими до неї залучаються повільноскорочувані волокна.

Якщо інтенсивність роботи низька, то волокна, що повільно скорочуються, залишаються єдиними, залученими до неї. Якщо інтенсивність роботи висока, наприклад, підйом важкої ваги, або інтервальна робота на стадіоні, першими залучаються повільноскорочувані волокна, потім підключаються волокна типу A, які швидко скорочуються, а потім, при необхідності, волокна типу B.

Існують дані про те, що принцип розміру може бути порушений або навіть повністю змінений під час деяких типів рухів, особливо тих, що містять ексцентричні компоненти з подовженням м’яза. При цьому волокна, що швидко скорочуються, можуть активізуватися раніше, ніж ті, що скорочуються повільно.

Визначення типу волокон

Оскільки єдиним способом безпосередньо визначити склад м’язового волокна у атлета є проведення біопсії м’яза (прямий метод), деякі дослідження спробували визначити склад м’язового волокна непрямим методом, шляхом виявлення взаємозв’язків між різними властивостями типу волокна і складу волокон м’язів.

Цікаві дані, отримані в цих дослідженнях, показують значний взаємозв’язок між вмістом волокон, що швидко скорочуються, і м’язовою силою або потужністю.

Непрямий метод, який можна використовувати для визначення складу волокон м’язів, полягає у визначенні максимальної ваги, яку спортсмен може підняти всього один раз.

Після цього проводиться максимальна кількість повторів з вагою 80% від максимального. Якщо загальна кількість повторень менша за сім, швидше за все м’язи більш ніж на 50% складаються з FT-волокон. Якщо ж вдається зробити дванадцять і більше повторів, швидше за все, м’яз більш ніж на 50% складається із ST-волокон. Якщо кількість повторень між 7 і 12, швидше за все, м’язи складаються порівну з FT і ST-волокон.

Оскільки підйом ваги залучає велику кількість груп, цей метод не працює щодо складу ізольованих м’язів, а тільки м’язових груп.

Для визначення складу волокон окремого м’яза може знадобитися голкова біопсія м’яза, який вас цікавить. Іншим непрямим методом, який можна використовувати, є участь у різних змаганнях. Домінантні волокна можна виявити, виходячи з успіху у певних змаганнях, що дозволить надалі розвивати саме ці властивості м’язів.

Застосування на практиці

Пропорція типів волокон у м’язах впливатиме не на те, яку вагу ви зможете підняти, яку кількість повторень зможете зробити в інтервальній роботі, а на кінцевий результат — підвищення сили/потужності м’язів або витривалості.

Наприклад, атлет, в м’язах якого великий вміст волокон, що швидко скорочуються, буде нездатний виконати таку ж кількість повторень з вагою, як атлет, в м’язах якого містяться переважно повільноскорочувані волокна.

Таким чином, атлет з FT-волокнами ніколи не досягне тієї м’язової витривалості, яка буде у атлета зі ST-волокнами. Аналогічно, атлет з більшою пропорцією ST-волокон у м’язах не зможе підняти таку ж вагу, або пробігти інтервали так само швидко, як і атлет з більшою пропорцією FT-волокон у м’язах. Отже, атлет із ST-волокнами не буде таким же сильним та потужним, як атлет із FT-волокнами.

Однак необхідно пам’ятати, що навіть усередині групи спринтерів або бігунів на довгі дистанції буде великий розкид за типами волокон у м’язах. Не всі спринтери мають однаковий відсоток FT-волокон, не всі бігуни на довгі дистанції мають однаковий відсоток ST-волокон. Тому одні спринтери можуть зробити роботу 12х200 м, тоді як інші втомляться після 8 повторів.

Залежно від типу волокна та швидкості настання втоми (через більшу кількість FT-волокон) необхідно вирішити, чи потрібно більше відпочивати між інтервалами для того, щоб закінчити роботу, чи необхідно зменшити кількість інтервалів та збільшити швидкість у серії.

Тренування FT-волокон м’яза для витривалості не збільшить кількість ST-волокон, а тренування ST-волокон для сили та потужності не призведе до збільшення кількості FT-волокон.

При відповідному тренінгу FT-B волокна можуть взяти на себе певну частину витривалості, яка характерна для FT-BA волокон, а FT-A волокна можуть взяти деяку частину сили та потужності, характерної для FT-B волокон.

Проте, немає повної взаємозамінності волокон. FT-волокна не можуть стати ST-волокнами, і навпаки. Іншими словами, те, з яким відсотковим співвідношенням волокон народилася людина, з таким вона житиме і тренуватиметься.

Попри те, що тип волокон не може бути змінений з одного на інший, тренування можуть змінити площу, яку займає певний тип волокон в м’язі. Іншими словами, може відбутися вибіркове збільшення волокон шляхом впливу на них тренуваннями.

Наприклад, у атлета в м’язі може бути співвідношення FT/ST-волокон 50/50, але оскільки площа поперечного перерізу FT-волокон зазвичай більша, ніж у ST-волокон, 65% площі м’яза можуть займати волокна, що швидко скорочуються, а 35% — повільноскорочувані.

При тренуваннях з обтяжувачами для підвищення сили м’язів, співвідношення FT/ST-волокон залишиться таким самим — 50/50, проте зміниться площа поперечного перерізу, що займає два типи волокон. Це станеться, тому що ST-волокна атрофуються, а FT-волокна гіпертрофуються.

Залежно від інтенсивності тренування, площа м’яза може складатися на 75% FT-волокон, і на 25% ST-волокон. Ці зміни спричинять підвищення сили, але зменшення витривалості.

Крім цього, оскільки маса FT-волокон більша, ніж ST-волокон, атлет набиратиме масу, якщо виміряти окружність м’язів. Навпаки, якщо атлет тренується для підвищення витривалості, FT-волокна атрофуються, а ST-волокна гіпертрофуються, зумовлюючи збільшення площі поперечного перерізу ST-волокон.

Площа м’яза, що спочатку складалася на 65% з FT і на 35% з ST-волокон, може змінитися під впливом тренувань, і співвідношення буде 50% на 50%. Крім того, через те, що маса ST-волокон менша, ніж FT, поряд з підвищенням витривалості, відбудеться зниження сили, а також втрата деякої частини м’язової маси.

Відомий факт: якщо необхідно збільшити приріст сили м’язів, потрібно тренуватися з великою вагою і невеликою кількістю повторів.

Цей режим тренувань призводить до рекрутування FT-B волокон, які можуть розвивати більші зусилля, ніж ST або FT-A волокна. Гіпертрофія розвивається тільки в перевантаженому м’язі, тому під час тренування відбуватиметься рекрутмент FT-B волокон та їх подальша гіпертрофія.

Тренування з низькою або помірною інтенсивністю не завжди призводять до рекрутменту FT-B волокон, отже, для залучення цих волокон інтенсивність має бути високою.

Висновки

Необхідно пам’ятати, що для максимального результату необхідно тренуватися відповідно до своєї генетичної схильності або на підставі того, на яких змаганнях ви показуєте найкращі результати.

Наприклад, для атлета, у якого переважають повільноскорочувані волокна, велику користь принесе збільшення кілометражу і тренування з невеликою вагою і великою кількістю повторів.

З іншого боку, ті атлети, у яких переважають волокна, що швидко скорочуються, матимуть більше користі зі «спринтерських» методів тренувань і тренувань з великою вагою і невеликою кількістю повторів.

Було доведено, що довгі пробіжки сприяють розвитку повільноскорочуваних волокон, покращуючи їх аеробні якості, тренуючи їх стійкість до втоми. Темпові тренування впливають на ST і FT-A волокна, серед інших ефектів покращуючи роботу цих типів волокон у зв’язці.

Інтервальна робота залучає FT-A та FT-B волокна, тренуючи їх взаємодію та покращуючи нейром’язову координацію. Швидкісна робота: забігання, спринт під гірку, короткі спринти на доріжці стадіону дозволяють максимально навантажити FT-B волокна.

Можливо, це не принесе великої користі тим, хто бігає марафон, але збільшення сили дозволить вам бігти більш плавно та ефективно.