Mechanische Eigenschaften des Skelettmuskels

Ruhedehnungskurve

Die Ruhedehnungskurve beschreibt die Elastizität eines Muskels in Abhängigkeit einer Vordehnung. Je stärker ein Muskel vorgedehnt ist, desto mehr Kraft muss man aufwenden, um ihn noch weiter zu dehnen. Die Elastizität des Muskels nimmt also mit steigender Vordehnung ab.

Kontraktionsformen

Ein Muskel kann sich auf verschiedene Arten kontrahieren:

• Isometrische Kontraktion: Bei dieser Art der Kontraktion bleibt die Länge des Muskels konstant. Die Maximalkraft, die ein Muskel bei der isometrischen Kontraktion entwickeln kann, hängt von der jeweiligen Ausgangslänge (Vordehnung) des Muskels ab und kann anhand der Kurve der isometrischen Maxima bestimmt werden. Ein Beispiel dafür ist das Halten eines Gegenstands auf konstanter Höhe.

• Isotonische Kontraktion: Bei dieser Art der Kontraktion verkürzt sich der Muskel bei konstanter Kraftentwicklung. Die maximal mögliche Verkürzung des Muskel hängt ebenfalls von der Vordehnung ab. Je weiter der Muskel vorgedehnt wird (je schwerer das zu bewegende Gewicht), desto geringer ist die maximale Verkürzung. Der Zusammenhang zwischen Vordehnung und maximaler Verkürzung wird in der Kurve der isotonischen Maxima angegeben. Ein Beispiel ist das Anheben eines Gegenstands.

• Mischformen: Normalerweise kommen Kombinationen dieser beiden Kontraktionsarten vor:

  • Anschlagszuckung: isotonische und isometrische Kontraktion nacheinander.

  • Unterstützungszuckung: isometrische und isotonische Kontraktion nacheinander.

  • auxotone Kontraktion: isotonische und isometrische Kontraktion gleichzeitig. Dies ist der „Normalfall“, der bei den Bewegungen des menschlichen Körpers stattfindet.

Muskelarbeit und Leistung

Die mechanische Arbeit eines Muskels ergibt sich aus dem Produkt Kraft · Weg (= Verkürzung des Muskels). Sie kann aus dem Arbeitsdiagramm des Muskels (Kraft-Längen-Diagramm) abgelesen werden.

Die von einem Muskel bei Verkürzung erzeugte mechanische Leistung ist die Arbeit, die ein Muskel in einer bestimmten Zeit erbringt. Sie ist das Produkt aus Kraft (angehobene Last) und Verkürzungsgeschwindigkeit. Das Leistungsmaximum eines Muskels liegt bei etwa ⅓ der maximalen Verkürzungsgeschwindigkeit und ⅓ der Maximalkraft.