Musklernes opbygning og bevægelsesanalyse af en springgymnast

Side 1

Muskler og bevægelsesanalyse

Når vi vender blikket imod idrættens verden og især på de større idrætsbegivenheder der samler flere forskellige typer af atleter, ser vi at der er en stor variation i, hvad de forskellige idrætsudøvere er i stand til at præstere. Disse variationer kan f.eks. i løb strække sig fra de meget hurtige sprintere til de mere udholdende langdistanceløbere. Eller f.eks. de små, men fantastiske, koordinerede gymnaster til de bomstærke vægtløftere, der er i stand til at løfte op til 3 gange deres egen vægt.

Disse forskelligheder skyldes en række fysiologiske og genetiske årsager der er forskellige fra person til person. Det er derfor vigtigt, at idrætsudøvere tager hensyn til deres musklers egenskaber og tilpasningsevnen, så de kan præstere deres bedste i de sportsgrene der netop passer bedst til deres

muskelsammensætning/fysik.

I denne rapport vil jeg beskrive musklernes opbygning og hvorledes de fungerer. Derud over vil jeg definere nøglebegreberne der indgår i bevægelseslæren og perspektivere vor viden om musklernes sammensætning og funktioner (altså det jeg ved om musklerne) til idrætsverdenen og hvad man netop kan bruge den viden til. Ydermere vil jeg lave en bevægelsesanalyse af en springgymnast.

Skelettets muskelmasse er den del af den menneskelige anatomi der opretholder kroppens stilling og de gør derved også, at vi er så bevægelige. Derud over er det også vores muskler der gør at vi er i stand til at bevæge os, men de er også grunden til, at vi overhovedet er levedygtige. Muskelvævets celler (muskelceller) er i stand til at trække sig sammen ved impulser der overføres via de motoriske nerver eller ved en ydre kraft. Ved en sammentrækning, en kontraktion, bliver en kemisk energi

(f.eks. ATP) i muskelcellerne omdannet til en mekanisk energi der kommer til udtryk ved bevægelse og varme. Muskelvævet røde farve skyldes at det indeholder et protein ved navn myoglobin. Dette protein er nær beslægtet med det proteinet, hæmoglobin, der findes i blodet og som transporterer ilt rundt i blodbanen. Myoglobinet modtager ilten fra hæmoglobinet i de røde blodlegemer og afgiver det derefter til muskelcellerne og ved hjælp af denne ilt er musklerne i stand til, at omsætte deres energidepoter(ATP, kulhydrater, fedt, protein) til mekanisk energi og varme..

I vores kroppe er der tre forskellige typer for muskelvæv; den tværstribede muskulatur, den glatte muskulatur og hjertemuskulaturen.

Side 2

2

Den glatte muskulatur består af korte tenformede celler med én enkelt stavformet cellekerne.

Myofibrillerne i cytoplasmaen er glatte (og ikke tværstribede, herved får de deres navn; glatte muskler). Muskelsammentrækningerne i disse muskler er langsommere end de tværstribede, men til gengæld er de mere udholdende og kan der for kontrahere (trække sig sammen) i længere tid uden at blive ”trætte”. De glatte muskler findes i tarmene, luftvejene, urinvejene, i huden, i væggene på blodbanerne og i den kvindelige ”anatomi” (kønsorganer). Derud over bliver de glatte muskler styret af det autonome nervesystem og er derfor ikke til at styre – altså uden for viljens kontrol.

Hjertemuskulaturen er tværstribet, i modsætning til de glatte muskler. Dog bliver det ligesom de glatte muskler styret af det autonome nervesystem. Hjertemuskelcellerne er stærkt forbundet de steder, hvor de forskellige celler støder op til hinanden. Dette skyldes den enkelte grund, at alle cellerne i hjerte er nødt til at ”slå” – kontraherer – ens. Hvis de ikke kontraherer ens vil man få det der kaldes ”hjerteflimmer”, en yderst ubehagelig (og måske også dødelig) tilstand, der gør, at det iltede blod ikke bliver pumpet rytmisk ud i kroppen.

Den tværstribede muskulatur er den form for muskeltype der findes i alle skeletmusklerne. Den har fået navn efter udseende, som skyldes opbygningen af de enkelte muskelceller. Muskelcellerne

(eller muskelfibrene) består af mange og ofte lange celler med mange cellekerner, som sidder helt ude ved cellemembranen. Dette adskiller bl.a. disse muskelceller fra andre celler og muskelvævstyper, og ophobningen af disse mange cellekerner skyldes en sammensmeltning af mange muskelceller, som sker allerede i fosterstadiet. Uden på muskelcellerne findes der en beskyttende ”skal” der kaldes for sarcolemmaet, og som består af en cellemembran og tynde kollagene tråde. Disse kollagene tråde sidder forbundet via bindevævet til en sene og der er også dem der overfører kraften fra de enkelte muskelceller til senen og derved skaber de også den ”hele” bevægelse i den pågældende muskel.

På side 49 i Idræt – Teori og Træning er der et tværsnit af en muskelfiber (fig. 2.13.) og der kan man se, at en muskelfiber er mere indviklet end man skulle tro. Inde i fiberen kan man se, at der er noget der hedder myofibriller, senere går jeg nærmere i dybden med disse. Men der skal også lægges mærke til de mange mitochondrier som flyder rundt i cytoplasmaen. Det er disse organeller der ved respirationsprocessen laver noget af den energi, som muskelfibrillerne skal bruge til deres arbejde, f.eks. muskelsammentrækninger.

En myofibril er opdelt i en række små og meget komplicerede enheder, der med et finere ord også bliver kaldt for sarcomerer. Sarcomererne går fra en såkaldt Z-linie (Det er zigzaglinie.Endvidere er Z-linie også et protein) til en anden Z-linie, og det sarcomererne, som forbinder myofibrillerne med

Side 3

3 sarcolemmaet, og som tidligere nævnt overfører kraften fra de enkelte muskelfibre til de kollagene tråde. Man kan endvidere inddele sarcomererne i flere underenheder som kaldes myofilamenter.

Myofilamenterne er proteinholdige tråde og kan inddeles i tykke og tynde filamenter. De tynde kaldes for aktin og de tykke for myosin. Side 49 i Idræt – Teori og Træning kan man se nærmere på disse to filamenter (fig. 2.14.), myosinfilamentet er det lilla som minder meget om et bundt grene, hvor aktinfilamentet er den gule ”perlekæde” der er bygget af små ovale molekyler. Aktinet er ”fastgjort” til Z-linien, og som man ydermere kan se på samme figur viser den blå

”tremmelignende” tegning, at de to filamenter overlapper hinanden, og det er netop dette overlap der gør at musklen fremstår som tværstribet.

Rundt om aktinet ligger der desuden også nogle små proteiner, der kaldes for tropomyosin og troponin som mellem mindre mellemrum ligger i forlængelse af hinanden. Troponinen er derudover og et bindingssted for calcium, som er et næringsstof for muskelfibrene. Myosinet består af en masse små myosinmolekyler, og hvert molekyle har en lige ”krop” med et tilhørende ”hoved”, som til tider stikker ud fra myofilamentet.

Det er faktisk disse to små filamenter der gør at musklerne trækker sig sammen. Ved en kontraktion bliver aktintrådene og myosintrådene ”flettet” ind imellem hinanden. Ved denne sammenfletning bliver det lille lys midtstykke (også kaldet for H-zonen, de to lyse stykker der omgiver Z-linie bliver kaldt for I-båndet, mens det mørke-lyse-mørke stykke af sarcomeren bliver kaldt for A-båndet, se også figur 2.14, side 49 i Idræt – Teori og Træning) mellem de to mørke sidestykker forkortet. Når dette er sket er musklen spændt. Det fascinerende ved denne sammentrækning er, at det er faktisk kun er aktinfilamenterne der bliver forkortet, imens myosinfilamenter bibeholder deres oprindelige størrelse.

Ved en muskelkontraktion er det den motoriske endeplade der via en synapse fortæller musklen og dets celler at det er tid til, at komme i gang med at arbejde. På side 52 figur 2.16 i Idræt – Teori og Træning er sådan en ”besked” ved at blive overført til musklen. Når muskelfiberen bliver aktiveret af en nerveimpuls bliver den pågældende cellemembran mere gennemtrængelig for natrium.

Natrium begynder derfor at diffundere, ind i cellen og derved ændres cellemembranens elektriske spænding (membranpotentialet). Efter dette er sket øges gennemtrængeligheden for kalium og dette gør at kalium begynder at diffundere ud af fiberen. Denne ændring af membranpotentialet bliver også kaldt for et aktionspotential. Aktionspotentialet vandrer hurtigt hen over muskelfibrenes membranoverflader og går ind i T-rørene. T-rørene har ikke fået en streg ud på figur 2.13, men det er de tykke lilla bånd der har en lille ”tut” stikkende ud, og som navnet også hentyder til, ligner det

Side 4

4 et T. T-røret er en ”indkrængning” på cellemembranen der løber tværs hen over muskelfiberen.

Ydermere har disse T-rør ”adgang” til nogle membranafgrænsede sække der hedder sarcoplasmatiske reticulum (S.R.). I S.R. forgår der lige som i deres søster-organel, Endoplasmatisk reticulum (E.R.), proteinsyntese. Derudover indeholder disse små sække også store mængder calcium, som frigives i cytoplasmaet når aktionspotentialet har nået S.R.-systemet. Calciumet diffunderer derefter langs sarcomeren, og her bliver calciumet bundet til troponinet. Denne binding forskyder tropomyosinen, så der på aktinet bliver frilagt et bindingssted for myosinhovedet, og dette danner en tværbro. Denne proces bliver også meget fint illustreret på figur 2.15, side 51 i Idræt – Teori og Træning.

Myosinhovedet har to egenskaber og det er at det er i stand til at ”nikke”. Denne bevægelse bruger den til at spalte ATP til ADP og phospher. Dog sker spaltningen ikke af sig selv, men med lidt hjælp fra et enzym ved navn, myosin-ATPase, som findes i myosinhovedet. Energien der bliver frigivet fra spaltningen af ATP til ADP bliver ”gemt” i myosinhovedet, og bliver senere hen brugt til myosinhovedets ”nikke-bevægelser”. Herved bliver aktinfilamenterne flettet længere ind imellem myosionfilamenterne. Denne muskelsammentrækning (muskelkontraktion) er en cyklus som kaldes tværbrocyklussen, og den kan foregå i al evighed – så længe der altså er calcium tilstede.

Bevægelsesanalyse af en springgymnast:

Fase [A-B]:

Led: - Fleksion (bøjning af led) af knæleddet

- Fleksion i ankelleddet

- Fleksion i hofteleddet

- Fremadføring i skulderleddet

- Fleksion af skulderleddet

- Ekstension (strækning af led) i albueleddet

- Ekstension i håndleddet

Muskler: - Fleksion af hofteleddet udfører et statisk/isometrisk kontraktion (En bevægelse hvor

musklen fastholder sin fulde længde under arbejdet, det er samtidigt også et muskelarbejde uden egentlig bevægelse, se også side 9, figur 1.3.C i Idræt – Teori og

Træning) i sædemusklerne, lårmusklen/den firhovede knæstrækker, den tohovede

lægmuskel og flyndermusklen

Side 5

5

- Fleksion i hofteleddet, knæleddet og ankelleddet er alle bevægelser der sker når musklerne slapper af, og det er tyngdekraften der netop sørger for denne fleksion i disse led. Bevægelserne bliver desuden også bremset ved den ekcentriske kontraktion, det er nærmest en slag ”tilløb” til den næste bevægelse (Muskler der

strækkes/forlængelse under arbejdet, se også side 9, figur 1.3.A i Idræt – Teori og

Træning)

- Ekstensionen i skulderleddet laves ved en koncentrisk kontraktion (Musklen trækker

sig sammen/forkortes under arbejde, se også side 9, figur 1.3.B i Idræt – Teori og

Træning) i deltamusklen

- Indadføring i skulderleddet, den store brystmuskel udfører koncentrisk kontraktion

- Ekstension i albueleddet laves ved en koncentrisk kontraktion i triceps

- Ekstension i håndleddet skyldes en koncentrisk kontraktion i den muskel der sidder på oversiden af underarmsmusklen

Fase [B-C]:

Led: - Opadføring af skulderleddet

- Ekstension af skulderleddet

- Ekstension af hofteleddet

- Ekstension af knæled

- Ekstension af ankelleddet

- Ekstension af håndleddet

- Ekstension af albueleddet

Muskler: - Ekstension i hofte-, knæ- og ankelled, læg- og flyndermuskel udfører dynamisk

(Dynamisk kontraktion er muskelarbejde under bevægelse) koncentrisk kontraktion

- Det samme gør den firhoved knæstrækker og sædemusklen

- Skulderleddet ekstenderes og udfører en statisk kontraktion

- Mavemusklerne udfører en dynamisk koncentrisk kontraktion

Fase [C-D]:

Led: - Ekstension af ankelleddet

- Fleksion af knæleddet

Side 6

6

- Fleksion i hofteleddet

- Opadføring i skulderleddet

- Ekstension af skulderleddet

- Ekstension af håndleddet

- Ekstension af albueleddet

Muskler: - Der sker en dynamisk koncentrisk kontraktion af den yder lægmuskel, læg muskel og flydermuskel

- dynamisk ekscentrisk kontraktion af den firhovede knæstrækker

- sædemuskelen udfører statisk kontraktion

- skulderleddet ekstenderes og udfører en statisk kontraktion

Fase [D-E]:

Led: - Ekstension af ankelleddet

- Fleksion af knæleddet

- Fleksion af hofteleddet

- Fremadføring af skulderleddet

- Fleksion af skulderleddet

- Fleksion af albueleddet

- Fleksion af håndleddet

Muskler: - Der sker en dynamisk koncentrisk kontraktion af den yder lægmuskel*, læg muskel og flydermuskel,

- den firhovede knæstrækker udfører et statisk kontraktion

- sædemusklen udfører et dynamisk ekscentrisk kontraktion,

- mavemuskler udfører et dynamisk koncentrisk kontraktion

- biceps udfører et dynamisk koncentrisk kontraktion

- underarms musklen udfører et statisk kontraktions arbejde,

- rygmusklerne udfører en dynamisk ekcentrisk kontraktion

Fase [E-F]:

Led: - Ekstension af ankelleddet

- Fleksion af knæleddet

- Fleksion i hofteleddet

Side 7

7

- Opadføring i skulderleddet

- Ekstension af skulderleddet

- Ekstension af håndleddet

- Ekstension af albueleddet

Muskler: - Der sker en dynamisk koncentrisk kontraktion af den yder lægmuskel, læg muskel og flydermuskel

- dynamisk ekscentrisk kontraktion af den firhovede knæstrækker

- sædemuskelen udfører statisk kontraktion

- skulderleddet ekstenderes og udfører en statisk kontraktion

Fase [F-G]:

Led: - Opadføring af skulderleddet

- Ekstension af skulderleddet

- Ekstension af hofteleddet

- Ekstension af knæled

- Ekstension af ankelleddet

- Ekstension af håndleddet

- Ekstension af albueleddet

Muskler: - Ekstension i hofte-, knæ- og ankelled, læg- og flyndermuskel, samtidig udfører de en dynamisk koncentrisk kontraktion

- Den firhovede knæstrækker og sædemusklen udfører en dynamisk koncentrisk kontraktion

- Skulderleddet ekstenderes og udfører en statisk kontraktion

Fase [G-H]:

Led: - Ekstension af håndled

- Ekstension af albueleddet

- Opadføring i skulderleddet

- Ekstension af skulderleddet

- (let) Fleksion i hofteleddet (virker som affjedring)

- (let) Fleksion i knæleddet (virker som affjedring)

- Fleksion af ankelleddet

Side 8

8

Muskler: - Koncentrisk kontraktion i læg- og flyndermusklen samt den firhovede knæstrækker,

- Sædemusklen udfører et statisk kontraktion

- Derudover udfører musklerne i mave, ryg og arme også en statisk kontraktion

Fase [H-I]:

Led: - Opadføring af skulderleddet

- Ekstension af skulderleddet

- Ekstension af hofteleddet

- Ekstension af knæled

- Ekstension af ankelleddet

- Ekstension af håndleddet

- Ekstension af albueleddet

Muskler: - Statisk kontraktion af samtlige muskler

Sådan en bevægelsesanalyse er yderst nyttig i mange sportsgrene, og vi kan bruge til f.eks. til at optimere præstationer. Men man kan f.eks. i springgymnatisk bruge en bevægelsesanalyse til, at udføre en øvelse korrekt, så man både kan få det bedste resultat men også at skåne sin krop for uhensigtsmæssige stillinger og ”farlige” situationer. Hvis man påbegynder en øvelse med en forkert holdning eller muskelarbejde, kan det ende med at øvelsen kræver mere energi end hvis den udføres korrekt, men denne forkerte brug kan også udmunde i skader, der måske kan forhindre idrætsudøveren for at praktisere sin sportsgren i længere tid eller endda for altid hvis skaden er uoprettelig. En af de hyppigste skader der forekommer i idrætten er fibersprængninger. En

fibersprængning er som navnet hentyder til; en springning/overrivning af en muskelfiber. En

fibersprængning opstår ved at de små blodårer (kapilæerer) der omgiver musklen begynder at bløde.

For at få stoppet denne blødning kan man f.eks. lægge et koldt kompres og holde musklen i ro.

Dette kan også være med til at fjerne den ømhed og ubehag der opstår ved overrivningen. En fiberspringnings størrelse af hænger af hvor mange muskelfibre der bliver revet over. Dette kan variere fra et par stykker til næste alle (Meget alvorlig fiberspringning!). Hvis man ikke behandler en fiberspringning kan ende med i en permanent muskelskade.

Ved observation af øvelser kan man endvidere finde ud af hvordan man bedst økonomiserer både energien, men også bevægelserne. Altså finde trin i øvelsen der kan skæres fra, og hvis resultat så er

Side 9

9 at man kan løbe hurtigere, springe højere og svømme længere – altså optimerer selv idrætsudøvelsen.

En bevægelsesanalyse er altså en god ting fordi, man bedre kan beregne ”sunde” stillinger, hvilke muskler der skal ”passes på” og hvor meget energi de forskellige øvelser kræver.

Litteraturliste:

- Anatomi og fysiologi Bind I - Lærebog For Sygeplejeelever, Andreas Kehler, Nyt nordisk forlag, 3.reviderede udgave 1975.

- Idræt – Teori og Træning, Wolf; Nielsen, Forlaget Systimes A/S, 2.udgave 2. oplag 2001-

2002.