筋収縮とは?メカニズムと種類!

筋収縮とは何かを筋収縮の種類の紹介と共に詳しく見ていきましょう。
収縮という言葉が含まれていても、決して短くなることが筋収縮とは限りません。
筋収縮のメカニズムを理解しておくことは、普段から何気なく筋トレをして筋肉を動かしている人にとっても有益なはず。

筋肉が収縮する背景を理解しておくことで、筋トレ中に起こっている現象をより頭で整理していけることになります。
筋収縮とは何かを骨格筋を中心にして、そのいくつかある種類と一緒に詳しく確認していきましょう。

 

 

筋収縮とは?

筋収縮とは筋繊維のなかにある、張力を生み出す部分が活性化されること。

または、東大の石井直方教授によると、「筋収縮とは、筋がその中心に向かって力を発揮することを表す」と定義されています。

この筋収縮、収縮という言葉があるので、筋肉が短縮する場合を指すと思われるかと思いますが、生理学的には、筋収縮は筋肉の短縮を意味するものではありません。
その理由としてたとえば、重い本やダンベルをただ単に持っている時。

この時は、筋肉は長さを変えずに力を生み出していることになります。
つまり、筋収縮とは、筋肉が物理的に必ずしも収縮した場合のみを指すのではなく、筋肉の伸縮に関係なく、筋節(サルコメア※注)の中央方向への力を発揮した場合に起こるものなのです。

ちなみに、筋収縮が終わると今後は筋弛緩となり、筋繊維は低張力状態、つまりリラックス状態へと戻ります。

筋節(サルコメア)とは、筋原繊維(筋繊維は筋原繊維が集まって出来たもの)の最小構成単位。金太郎飴のように、縦に筋節(サルコメア)が並んでくっつくことで筋原繊維を構成している。

 

 

筋収縮は長さと張力で表される



筋収縮は、2つの変数に基づいて説明することが出来ます。

その2つとは「長さ」と「張力」。

筋肉の張力は変化するのに筋肉の長さが同じなら、その筋収縮はアイソメトリックコントラクション(等尺性収縮)と呼ばれ、静的な筋収縮です。

 

一方、筋肉の長さが変化しながらも張力が同じ場合、その収縮はアイソトニックコントラクション(等張力性収縮)と呼ばれ、動的な筋収縮になります。

 

ちなみに、一般的に筋トレなどでダンベルやバーベルを上げ下げするのは、このアイソトニックコントラクションになります。

 

そして、アイソトニックの場合、さらに二つに分けることが出来、筋肉の長さが短くなる場合は、コンセントリック収縮。

筋肉の長さが伸びる場合は、エキセントリック収縮と呼ばれることになります。

 

普段の生活などにおける自然な運動においては、筋収縮はさまざまな方法で、その時々に筋肉の長さと張力を変化させています。

したがって、自然な運動の中で筋肉が活動している際には、筋肉の長さと張力が常に変化しながら筋収縮が起こることになります。

※ちなみに、自然な動作ではなく特殊な機器を用いた場合、筋収縮の速度が一定となるアイソキネティックコントラクション(等速性収縮)というものもあります

ただし、特殊な専用機器を用いないと難しいため、自然な運動の中では起こることはまずないと言えます。

 

筋収縮が起こるメカニズム(仕組み)を簡単に見てみる



人間も含む脊椎動物においては、関節を動かしている骨格筋の収縮は神経の命令によって動いています。

運動ニューロン(骨格筋を支配する神経細胞)がシナプスを通して、筋収縮をさせるための信号を送っていくのです。

この際、複数の筋繊維は単一の運動ニューロンの支配下にあり、そのため、一つの運動ニューロンが信号を送るだけで、複数の筋繊維が同時に収縮することが出来るのです。

ちなみに筋力アップを狙った筋トレで、よく「神経系と筋肉の連携を強化する」といったことを言われるかと思いますが、その連携とはまさにこの部分を指します。

そして、筋節(サルコメア)の中は、下の画像が示すような構造(フィラメント)になっており、真ん中の太いものがミオシンフィラメント(青い部分)で、その周りが細いアクチンフィラメント(オレンジの部分)になっています。



そして、神経から信号を受けた筋繊維では、収縮を生じさせるために、画像にあるように細いアクチンフィラメントが中央にスライドするように動き収縮することになり、これが筋収縮を引き起こしています。(※フィラメント滑走理論と呼ばれている)

 

筋がその中心に向かって力を発揮するという、筋収縮の定義はまさにこのことを指していると言えます。
ちなみに内蔵の筋肉である平滑筋や、心臓の筋肉である心筋の収縮は・・・

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