筋肉疲労の原因は何ですか？

要約

この記事では、筋肉疲労の原因について探求します。私たちはしばしば乳酸やエネルギーの枯渇を原因として挙げますが、これらの要因だけでは筋肉疲労の原因を説明することはできません。筋肉が脳からの信号に反応する能力も大きな要因の一つです。私たちは、神経からの信号に応じて筋肉が収縮する仕組みや、帯電粒子が筋肉収縮に果たす役割、筋肉収縮のエネルギー源、その過程で生成される廃棄物について説明します。最後に、定期的な運動が身体のフィットネスを向上させ、筋肉疲労の発生を遅らせる方法について説明します。

筋肉の収縮について

筋肉の収縮は神経からの信号に応じて起こります。信号は、長くて細い細胞である運動ニューロンを介して脳から筋肉に伝わります。運動ニューロンと筋肉細胞は微小な隙間で分離されており、この隙間を越えた粒子のやり取りによって収縮が可能になります。隙間の一方には、アセチルコリンと呼ばれる神経伝達物質が含まれています。もう一方の筋肉細胞膜には、内側にカリウム、外側にナトリウムが並んでいます。

脳が信号を送ると、運動ニューロンはアセチルコリンを放出し、筋肉細胞膜上の細孔をトリガーします。ナトリウムが流入し、カリウムが流出します。この電荷の変化によって、筋肉細胞内に広がるアクションポテンシャルと呼ばれる電気信号が発生し、筋肉内に貯蔵されているカルシウムが放出されます。このカルシウムの流入によって、筋肉繊維に埋め込まれたタンパク質がロックし、お互いに引っ張り合って筋肉を引き締めることができます。

帯電粒子の役割

帯電粒子の流れは、筋肉収縮にとって重要なステップです。収縮を動かすために必要なエネルギーはATPと呼ばれる分子から得られます。ATPは、その後イオンを膜を通して戻すのにも役立ち、ナトリウムとカリウムのバランスを再設定します。このプロセスは、筋肉が収縮するたびに繰り返されます。

筋肉が繰り返し収縮するたびに、ATPとしてのエネルギーが消費され、乳酸などの廃棄物が生成され、イオンの一部が筋肉細胞膜から流れ出し、残ったイオンの数が少なくなっていきます。筋肉細胞は反復的に収縮するためにATPを消費しますが、常に新しいATPを作り出しています。そのため、ほとんどの場合、激しく疲れた筋肉でもこのエネルギー源が枯渇することはありません。

筋肉収縮によって生成される廃棄物

多くの廃棄物は酸性であり、疲れた筋肉でも正常なpHを維持しているため、組織がこれらの廃棄物を効果的に排出していることが示されます。しかし、反復的な収縮の過程で、筋肉細胞膜の近くに即座に利用可能なカリウム、ナトリウム、カルシウムイオンの濃度が十分でなくなることがあります。そのため、脳が信号を送っても、筋肉細胞は収縮に必要なアクションポテンシャルを生成できなくなります。

定期的な運動による筋肉疲労の遅延

運動を定期的に行うほど、筋肉疲労が発生するまでの時間が延びます。それは、より強くなると、ある重量を持ち上げるために必要な神経信号から筋肉の収縮までのサイクルが少なくなるためです。サイクルが少ないと、イオンの消耗が遅くなり、フィットネスが向上すると、同じ強度でより長時間運動できるようになります。多くの筋肉は運動によって成長し、大きな筋肉はATPのストアや廃棄物排出能力が高く、疲労をさらに遠ざけます。