Elastyczność czy sztywność? czyli jak trenować ścięgna

Jestem pewien, że jeśli zajmujesz się rozwojem atletyczności, czyli dążysz do zwiększenia wyników w skokach, sprintach, zmianach kierunku, sile ciosów itp., to prawdopodobnie słyszałeś o „elastyczności ścięgien”, które są często przedstawiane jako „tajny element” w rozwoju motorycznym... I najczęściej podaje się analogię z gumą lub sprężyną - im bardziej rozciągasz gumę lub ściskasz sprężynę, tym większą siłę uzyskasz. Ale czy tak jest? Czy naprawdę w naszym ciele są „gumy i sprężynki”, a mechanizm ścięgien jest tak prosty? Poniżej znajdziesz odpowiedzi.

DEFINICJE

Sprężystość (bardziej poprawnie - elastyczność) to właściwość materiałów stałych, gdy ciało powraca do pierwotnego kształtu podczas odkształcenia sprężystego. Mówiąc prościej: ciało odkształca się pod obciążeniem, obciążenie jest usuwane, ciało powraca do pierwotnego kształtu. W przypadku ścięgna rozciąga ono się pod obciążeniem, a następnie powraca do swojej pierwotnej długości.

Elastyczność określają dwa parametry:

1. Moduł sprężystości (nie będziemy go dzielić na typy) - wielkość naprężenia mechanicznego, które należy przyłożyć do określonej deformacji ciała. W przypadku ścięgna oznacza to ilość siły, jaką należy przyłożyć, aby je wydłużyć, na przykład o 5% jego pierwotnej długości.

2. Granica sprężystości - maksymalne naprężenie, po którym ciało nie będzie już sprężyste, a nawet po usunięciu obciążenia będzie miało trwałe odkształcenie. W przypadku ścięgna osiągnięcie napięcia powyżej granicy sprężystości często oznacza mikrouszkodzenie, makrouszkodzenie lub całkowite zerwanie.

Krzywa "Obciążenie - Rozciąganie" dla ścięgna

Sztywność to zdolność ciała do opierania się deformacji. W rzeczywistości sztywność będzie określona przez moduł sprężystości.

Aby było to jaśniejsze, podam prosty przykład. Mamy dwie gumy oporowe. Obie mają długość spoczynkową 1 m, można je naciągnąć o 2 m, a po zdjęciu obciążenia również wracają do swojej pierwotnej długości. Pod względem elastyczności taśmy te są równe. Jest jednak oczywiste, że przy równym rozciąganiu obciążenie gum jest różne. Cienka taśma będzie wymagała tylko 5 kg obciążenia, aby rozciągnąć 2 m, podczas gdy dla grubej taśmy będzie to już 30 kg.

RÓWNA ELASTYCZNOŚC NIE ZNACZY RÓWNA SZTYWNOŚĆ!

Jeśli wrócimy do ścięgien, to mogą one być równie elastyczne (zdolne do osiągnięcia tego samego stopnia wydłużenia), ale mieć różną sztywność. Mniej sztywne ścięgno stwarza mniejszy opór i może zachować mniejszą wytrzymałość. Z drugiej strony twardsze ścięgno stworzy silniejszy opór i będzie w stanie zgromadzić więcej siły (energii elastycznej) . Jeśli pomyślisz o granicy elastyczności, to oczywiste jest, że sztywniejsze ścięgno będzie również mniej podatne na kontuzje.

MAGAZYNOWANIE I TRANSFER ENERGII

Prawdą jest, że ścięgno zachowuje się jak gumka: gdy jest rozciągane, obciążenie wzrasta, a następnie uwalniana jest zmagazynowana energia. Jednak proces ten nie jest idealny, jak widać na schemacie: odrzut przebiega po niższej krzywej, ponieważ ścięgno nie jest elementem idealnie sprężystym, tylko sprężysto-lepkim. To pierwsza różnica w stosunku do sprężyny.

Krzywa "Obciążenie-Rozciąganie" dla ścięgna 2

Również analogia z gumą lub sprężyną nie jest do końca trafna, ponieważ izoluje to ścięgno, czego nigdy nie będzie w prawdziwym życiu. Prowadzi to ludzi do myślenia, że ścięgno jest najsilniejszą / najważniejszą strukturą, podczas gdy w rzeczywistości nie może samodzielnie wykonywać swoich funkcji.

Podoba mi się inna analogia - z procą. Wyobraź sobie, że próbujesz wystrzelić z procy. W tym przykładzie, gumką będzie ścięgno. Jednak mamy też rękę, która rozciąga gumkę (siła zewnętrzna) i drugą rękę, która trzyma gumkę (mięśnie).

Czy tylko guma wpływa na strzał?

Jakie są opcje, jeśli siła zewnętrzna jest wystarczająco duża?

1) Siła zewnętrzna jest zauważalnie większa niż granica sprężystości gumki - gumka pęknie

2) Sztywność gumy nie jest wystarczająco duża - bez względu na siłę zewnętrzną guma albo pęknie (opcja 1), albo strzał będzie za słaby (nie będzie w stanie zgromadzić siły większej niż elastyczna granica)

3) Jeśli ramię podtrzymujące (mięśnie) jest za słabe, to nawet przy dużej sile zewnętrznej i dużej sztywności ścięgna ramię ugnie się i strzał nie będzie mocny

4) Tylko wtedy, gdy siła zewnętrzna jest znaczna, ścięgno jest wystarczająco sztywne, a mięsień wystarczająco silny, nastąpi najmocniejszy strzał Wielkim błędem byłoby zatem postrzeganie ścięgna jako obiektu izolowanego, a także dążenie do trenowania ścięgna „w sposób skoncentrowany”.

WSPÓLNA PRACA MIĘŚNI I ŚCIĘGIEN

Badanie Emanuela Azizi przedstawia nam 3 opcje wspólnej pracy mięśni i ścięgien.

Przy różnych rodzajach ruchów mięśnie i ścięgna zawsze będą ze sobą współpracować, ale w różnych stylach

1) Transfer energii. W tym przypadku ścięgno pochłania energię kinetyczną ciała, a następnie zwraca ją w przeciwnym kierunku. Zadaniem mięśnia jest stworzenie podparcia, aby ścięgno mogło „strzelać”. Przykładami tego rodzaju aktywności są sprinty, multiskoki (tak nazywam wieloskoki 😊).

2) Produkcja energii. Mięsień wytwarza siłę poprzez skrócenie i przenosi napięcie na ścięgno, które następnie przenosi je na kończynę, punkt podparcia, a na koniec wprawia ciało w ruch. Klasycznymi przykładami są wyskoki, skurcze balistyczne, przyspieszanie z miejsca i podbiegi.

3) Absorpcja mocy. Tutaj ciało ma pewną energię kinetyczną, która, gdy noga jest podparta, przechodzi do ścięgna, a następnie mięśnie napinają się, tworząc podparcie dla ścięgna. Dzieje się tak podczas hamowania i lądowania.

Jeśli znasz sposoby skurczu mięśni, być może zauważyłeś, że w różnych przypadkach mięśnie są napięte w różny sposób:

Transfer energii - skurcz izometryczny (stała długość mięśnia) Produkcja energii — skurcz koncentryczny (skrócenie mięśni)

Absorpcja mocy - skurcz ekscentryczny (wydłużenie mięśni)

Kluczowy punkt: we wszystkich przypadkach mięśnie są również aktywnie zaangażowane w pracę, chociaż robią to na różne sposoby. Bez wsparcia w postaci mięśnia ścięgno nie jest w stanie akumulować, przekazywać, a tym bardziej generować siły. Ścięgno po prostu nie jest elementem kurczliwym - nie może wytwarzać siły, a jedynie ją gromadzić i przenosić.

O POWIĘZI

Wydawałoby się, że to nie jest temat tego artykułu, ale to tylko na pierwszy rzut oka. Powięź to nazwa błony łącznej pokrywającej narządy, naczynia krwionośne i mięśnie. Istnieje wiele rodzajów powięzi, a jednym z nich są ścięgna. Listę innych można znaleźć na poniższej ilustracji.

Rodzaje powięzi i ich cechy

Ważne jest, aby to zauważyć:

1) Wszystkie rodzaje powięzi (w tym ścięgien) są niekurczliwymi elementami układu mięśniowo-szkieletowego i mogą jedynie absorbować i przenosić obciążenie, ale nie mogą go generować.

2) Wszystkie rodzaje powięzi mają różne cechy:

- od powięzi z mniej gęstymi włóknami do powięzi z gęstszymi włóknami

- od powięzi, której włókna są bardziej chaotyczne (w różnych kierunkach), do powięzi, której włókna są w ściślejszej kolejności. Ścięgna mają najgęstsze włókna i najściślejszą kierunkowość.

To sprawia, że ścięgna są najlepszym rodzajem powięzi pod względem magazynowania i transmisji energii (tak sztywne i współkierowane włókna, jak to możliwe). Co ważniejsze dla nas, architektura powięzi została specjalnie dostosowana do obciążenia, które zostało do niej przyłożone (Blechschmidt, 1978; Chaitow, 1988). Również w badaniu (Neuberger i Slack, 1953) wykazano, że w zdrowym ludzkim ciele 30% włókien kolagenowych jest wymienianych w ciągu trzech miesięcy, po pół roku - 50%, a po dwóch latach - 75%.

ADAPTACJA ŚCIĘGIEN

Jakie wnioski moglibyśmy wyciągnąć?

1) Ścięgna nie można trenować oddzielnie i/lub w oderwaniu od mięśnia

2) Ścięgno może jednak adaptować się pod wpływem stresu

3) Sztywność (moduł sprężystości) jest kluczowym czynnikiem pokazującym efektywność rozwoju ścięgna w zakresie przenoszenia mocy, pochłaniania lub odrzucania.

Rzeczywiście, według (Reeves et al., 2006), podczas treningu, który obejmuje obciążenie siłowe (wyciskanie i wyprostowanie nóg, obciążenie 80% od 1RM/5RM, 3 razy w tygodniu przez 14 tygodni), osoby w wieku starszym istotnie zmieniły charakterystykę ich ścięgna. Co więcej, zmiany dotyczyły właśnie sztywności: wydłużenie ścięgna nieznacznie się zmniejszyło, ale siła, którą ścięgno może wchłonąć i uwolnić, wzrosła.

Zmiana widoku krzywej „Siła-Elongacja” dla ścięgna po treningu

W tym badaniu porównano również cechy ścięgna Achillesa u osób w wieku 69-80 lat i młodych osób (20-26 lat). Maksymalne wydłużenie ścięgna wynosiło średnio 13 mm u młodych osób i 21 mm u osób starszych. Maksymalna siła ścięgna wyniosła 375 N u młodych ludzi i 151 N u starszych.

Możemy zatem stwierdzić, że decydującą cechą ścięgien jest właśnie sztywność (zdolność do większego oporu przed rozciąganiem), a nie elastyczność (zdolność do większego rozciągania).

Co ciekawe, podobnie jest z powięzią. Praca (Jarvinen et al., 2002) wykazała, że włókna powięzi wewnętrznej mięśni młodych sportowców i zwierząt mają ściślejszą strukturę i są bardziej zrelaksowane. W przeciwieństwie do tego, włókna powięziowe u osób starszych i/lub niewytrenowanych (ludzi i zwierząt) były ułożone w bardziej chaotyczny sposób i były w napięciu już w spoczynku.

Różne parametry włókien powięziowych u młodego / wytrenowanego i starszego / nietrenowanego (kierunek i długość w spoczynku)

TRYBY PRACY ŚCIĘGIEN

Przyda się jeszcze raz, ale bardziej szczegółowo wyjaśnić jak działają ścięgna i mięsień w różnych trybach. Jako przykład weźmy zgięcie podeszwowe stopy. W pierwszym przypadku będzie to ruch klasyczny i powolny (jak podnoszenie na palcach), w drugim - szybszy i krótszy (podskoki na prostych nogach).

Szybkie i powolne skurcze w ramach tego samego ruchu angażują mięśnie i ścięgna na różne sposoby

Przy powolnym skurczu włókna mięśniowe rozciągają się podczas opadania (skurcz ekscentryczny). Kiedy miofibryle osiągną maksymalną długość, tylko ścięgno będzie się rozciągać, gromadząc energię. Podczas podnoszenia energia zmagazynowana w ścięgnie zostanie uwolniona, jednak ścięgno nie będzie odczuwać znacznego naprężenia i wydłużenia. Przy szybszym skurczu włókna mięśniowe będą pracować na prawie stałej długości (izometrycznie) podczas zejścia, powodując napięcie w ścięgnie. W tym przypadku ścięgno rozciągnie się mocniej niż w pierwszym przypadku i będzie w stanie zmaksymalizować swoją sztywność. Po podniesieniu ścięgno będzie „strzelać”, jak w przykładzie z procą, jeśli mięsień jest w stanie zapewnić mu odpowiednie podparcie.

RODZAJE OBCIĄŻEŃ I NAPIĘCIE POWIĘZI

Różne rodzaje stresu powodują napięcie w odmiennych typach powięzi:

- składnik równoległy (tytyna)

- składnik poprzeczny (kostamery, które łączą sarkomery z błoną komórkową)

- składnik liniowy (rozcięgno)

- komponent pozamięśniowy (sama powięż)

A także w

- miofibryle (element kurczliwy mięśni)

W klasycznym skurczu miofibryle są aktywnie napięte, podobnie jak elementy liniowe i poprzeczne. W rozciąganiu statycznym tylko równoległe i pozamięśniowe komponenty powięzi doświadczają maksymalnego obciążenia. Przy aktywnym rozciąganiu pod obciążeniem, które występuje np. przy ekscentrycznym lub plyometrycznym skurczu, napięcie występuje we wszystkich komponentach powięzi i miofibryli, z wyjątkiem poprzecznego. W ten sposób klasyczne skurcze i aktywne rozciąganie pod obciążeniem, w połączeniu, tworzą napięcie dla wszystkich elementów powięzi.

TRENING ŚCIĘGIEN (POWIĘZI)

Główny aspekt: Nie możemy trenować ścięgna/powięzi, ale możemy pomóc w ich treningu. Pasywne komponenty mięśniowe będą napięte przy każdym skurczu i rozciągnięciu mięśnia, w różnych odmianach i kombinacjach.

Mamy trzy główne opcje skurczu, z różnymi rodzajami pracy mięśni i ścięgien:

1) Transfer energii. Praca izometryczna mięśni, silne wydłużenie ścięgna

2) Produkcja energii. Koncentryczna praca mięśni, niewielkie wydłużenie ścięgna

3) Absorpcja mocy. Ekscentryczna praca mięśni, średnie wydłużenie ścięgna.

Każdy z tych trzech rodzajów pracy może być wykonywany jako szybki lub wolniejszy skurcz. Szybszy skurcz będzie bardziej aktywnie wykorzystywał ścięgno, podczas gdy wolniejszy będzie bardziej aktywnie obciążał mięśnie, szkoląc je w każdym przypadku do roli wsparcia.

Przykłady:

Transfer energii:

Szybki skurcz - sprinty, zbiórki, plyometria z krótkimi czasami kontaktu

Powolny skurcz - pokonywanie izometrii, trzymanie izometrii, pauzy

Zdolność produkcyjna:

Szybki skurcz – przyspieszanie z pozycji stojącej, wyskakiwanie z pozycji stojącej, wyskakiwanie z ociążeniem Powolny skurcz – klasyczny trening siłowy

Pobór mocy:

Szybkie skurcze - podskoki, skoki z rozbiegu, plyometria szokowa

Powolny skurcz – obciążenie ekscentryczne, submaksymalne ekscentryczne, powolne opuszczanie

CZĘSTOTLIWOŚĆ OBCIĄŻANIA

Podobnie jak w przypadku mięśni, ćwiczenia w formie treningu uruchamiają dwa procesy:

1) Synteza kolagenu (anabolizm)

2) Zwyrodnienie kolagenu (katabolizm)

Ważne jest, aby zrozumieć, że nie jesteśmy w stanie „usunąć/zmniejszyć katabolizmu”, zarówno w przypadku mięśni, jak i ścięgien – jest to nie tylko niemożliwe, ale i bezużyteczne, ponieważ jest to część procesu adaptacji.

Ważnym aspektem treningu jest odpowiednio dobrana częstotliwość ćwiczeń, która pozwoli na powtarzanie ćwiczeń przy jednoczesnej maksymalizacji całkowitej syntezy kolagenu.

Naszym zadaniem jest tylko powtarzanie ćwiczeń, gdy całkowita synteza kolagenu jest na maksimum i unikanie przeładowania, gdy całkowita degeneracja jest maksymalna.

Według (Magnusson et al., 2010) szczyt degeneracji kolagenu występuje 24 godziny po wysiłku, natomiast szczyt syntezy kolagenu to 48 godzin po wysiłku.

Tak więc trening po 48 godzinach (po dniu odpoczynku) wydaje się być jak najbardziej efektywny.

WNIOSKI

1. Ścięgno charakteryzuje się nie tylko elastycznością, ale także sztywnością. W kontekście wyników sportowych sztywność jest ważniejszą cechą. Większa sztywność pozwala ścięgnom wchłonąć i uwolnić więcej siły, a także zmniejsza ryzyko kontuzji.

2. Siła mięśni ma kluczowe znaczenie, ponieważ jest niezbędna do efektywnego funkcjonowania ścięgien.

3. W różnych trybach pracy mięśnie i ścięgna zawsze współpracują ze sobą.

4. Ścięgno to rodzaj powięzi. Różne typy powięzi mają odpowiednie gęstości i kierunki włókien. Ścięgna mają najgęstsze i najbardziej kierunkowe włókna.

5. Ścięgna, jak wszystkie rodzaje powięzi, dostosowują się do naprężeń zewnętrznych, zwiększając ich sztywność.

6. Obciążenie ścięgien, a także ich adaptacje zależą od rodzaju, prędkości ruchu i obciążenia zewnętrznego.

7. Trening z dużą prędkością w tym trybie pracy powoduje duże obciążenie ścięgna, podczas gdy podobny trening z małą prędkością przygotowuje mięśnie do specyficznej pracy stawów ze ścięgnami.

8. Prawidłowo dobrana częstotliwość treningowa pozwala na stworzenie powtarzalnego obciążenia na maksymalnym poziomie syntezy kolagenu, co zwiększa efektywność procesu treningowego.