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EIDM
Anmeldungsdatum: 27.01.2011
Beiträge: 51
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 Verfasst am: 07. Feb 2011 17:30 Titel: Muskelphysiologie |
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Hallo!
Ich mit dem nächsten Thema..ich habe schon etwas zum Thema durchgearbeitet und auch das Gefühl, dass ich das meiste davon verstanden habe. (Muskelzelltypen, Quergestreifter Muskel (Aufbau), Muskelerregung und Kraftentwicklung) Habe aber noch nicht angefangen Fakten herauszuschreiben.
Ich denke aber bei den folgenden 2 Abbildungen könnt ihr mir vielleicht auch so helfen.
1.Abbildung:
Ich verstehe nicht recht, was mir diese Abbildung sagen will.Ich weiß wohl, dass die Ia-Afferenz irgendwie die Länge des Muskels an das ZNS meldet. Diese wird anscheinend in der Muskelspindel erzeugt, hier mittig dargestellt. Die äußeren Säulen sind Muskelfasern? Beides mal kontrahiert? Jetzt ist natürlich die Frage, warum die Abfolge der APs so unterschiedlich aussieht. Hat wohl was mit der Muskelspindel und dem Motoneuron zu tun?
Spielt hier irgendwie der optimale Arbeitspunkt der Muskelspindel mit rein? 
2.Abbildung:
Verstehe ich die Abbildung richtig? Der Muskel wird in der Vorrichtung in verschiedene Längen gezogen, dann wird er angeregt und die daraus resultierende Kraft gemessen. Das Diagramm zeigt, dass die erzeugte Kraft umso größer ist, je mehr der Muskel vorher gedehnt wurde? Kann das sein?
Erstmal soweit :-) Danke!
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jörg
Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
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| Verfasst am: 08. Feb 2011 00:21 Titel: Re: Muskelphysiologie |
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...wenn der Mist, den ich in dem einen thread verzapft habe nicht generell meine Glaubwürdigkeit in Frage gestellt hat, erlaube ich mir, hier wieder zu antworten.
Falls doch, sag es einfach, dann halte ich mich raus.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | 1.Abbildung:
[...] Jetzt ist natürlich die Frage, warum die Abfolge der APs so unterschiedlich aussieht. Hat wohl was mit der Muskelspindel und dem Motoneuron zu tun? |
Hier geht es um die Funktion der y- Neurone, die den Spindelapparat innervieren.
Dargestellt ist die Grundaktivität der afferenten Ia- Fasern in der AP- Folge.
Soll nun der Muskel eine willkürliche Längenänderung vornehmen (z.B. im Sinne einer Kontraktion), ist es wichtig, dass die Länge der Spindelfasern gleich bleibt, damit trotz "Arbeit" der Reflexbogen erhalten bleibt.
Ist nur das a- Motoneuron aktiv, werden sowohl die Spindel als auch die Arbeitsmuskulatur "verkürzt". Durch diese Stauchung sinkt die AP- Frequenz der Ia- Fasern der Spindel.
Dabei ist die Aufgabe der y- Neurone, den Spindelapparat efferent zu innervieren und hier eine der Arbeitsmuskulatur entsprechende Längenstabilisierung vornehmen, um in dem "sensorischen Teil" der Spindel quasi der "Entdehnung" entgegenzuwirken.
Auf dem unteren Teil der Abbildung siehst du also, dass die Grundaktivität der Ia- Fasern bei Parallelinnervation seitens des a- und des y- Neurons unverändert ist.
Dies ermöglicht der Muskulatur auch während einer Kontraktion die dynamische Anpassung auf passive Längenänderungen (z.B. den Ausgleich einer Längeninstabilität bei "Fehltritten"). Die Ia- Fasern weisen also eine sowohl statische als auch dynamische Empfindlichkeit gegenüber Dehnungsreizen auf (Es gibt auch noch die afferenten Fasern der Klasse II, die jedoch nur eine statische Empfindlichkeit aufweisen).
Finge durch eine (unbeabsichtigte) Dehnung der Spindel die Ia- Afferenz an, ihre AP- Frequenz zu erhöhen, käme es unweigerlich zu einer Stabilisierungsreaktion im Sinne eines Reflexes.
Bei passiver Verkürzung ("Entdehnung") wäre eine Abnahme der AP- Frequenz der Ia- Fasern die Konsequenz.
Diese Tatsache bildet die Grundlage für die monosynaptischen Reflexe.
Das klingt etwas wiedersprüchlich, dass die y- Neurone durch Aktivierung der Entdehnung entgegenwirken, da sie ja auch kontraktile Elemente bedienen. Doch dazu muss man wissen, dass die kontraktilen Elemente der Spindel sich an den "Enden" dieser befinden und durch eine Kontraktion dieser Elemente eine Dehnung in der Mitte (also der Sensoren) erzeugt wird.
Egal also, wie kurz oder lang die Muskulatur ist, der sensorische Teil der Spindel behält bei willkürlicher Kontraktion immer die gleiche Länge, es sei denn, die y- Innervation fällt aus, dann wird die sensorische Spindeleinheit mit den Muskelfasern verkürzt, was, wie gesagt, die Erniedrigung der Ia- AP- Frequenz zur Folge hat.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | 2.Abbildung:
Verstehe ich die Abbildung richtig? Der Muskel wird in der Vorrichtung in verschiedene Längen gezogen, dann wird er angeregt und die daraus resultierende Kraft gemessen. Das Diagramm zeigt, dass die erzeugte Kraft umso größer ist, je mehr der Muskel vorher gedehnt wurde? Kann das sein? |
Was mich hier ein wenig wundert ist, dass nur die Ruhedehnungkurve abgebildet ist. Diese repräsentiert die passive Kraft bei Längenänderung, die die elastischen Fasern der Muskulatur bewirken (natürlich nur bis zum Riss der Fasern).
Wird der Muskel nun gereizt findet eine isometrische Kontraktion statt, also eine "reine Kraftanstrengung" ohne Längenänderung (eine Längenänderung soll ja nicht stattfinden, da ja die Kraft gemessen werden soll).
Um die hierbei auftretenden Kraftänderungen allerdings zu sehen, müsste die Kurve der isometrischen Maxima angehängt sein (ergibt sich aus Verrechnung von gemessener und passiver Kraft).
Dort sähe man dann, dass die aktive Kraft ihr Optimum dort hat, wo noch alle Aktin- und Myosinfilamente miteinander in Kontakt treten können (ziemlich weit unten in der Kurve).
Bei zunehmender Dehnung können ab einer gewissen Länge nämlich nicht mehr alle Myosinköpfchen in Kontakt zu Aktin kommen und die aktive Kraft nimmt ab (die passive jedoch, wie hier dargestellt, exponentiell zu).
In der Kurve dargestellt ist jedoch nur die passive Kraft.
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EIDM
Anmeldungsdatum: 27.01.2011
Beiträge: 51
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| Verfasst am: 08. Feb 2011 00:34 Titel: |
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hi!
Nein, du kannst sehr gerne antworten! Habe darauf ehrlich gesagt gehofft! 
Ich muss leider jetzt ins Bett, habe morgen eine andere Klausur.
Aber vielleicht, damit ich morgen ohne auf eine weitere Antwort warten zu müssen, mehr verstehen kann:
Was genau ist denn passive und aktive Kraft? .... 
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jörg
Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
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| Verfasst am: 08. Feb 2011 01:10 Titel: |
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Passive Kraft ist die Kraft, die zur Dehnung eines Muskels gegen seine elastischen Kräfte nötig ist,
aktive Kraft ist die vom Muskel durch Kontraktion "entwickelte" Kraft.
Die Kraft, die der Muskel der Dehnung entgegensetzt, steigt exponentiell mit der Länge (siehe von dir angehängte Kurve).
Die durch Kontraktion entwickelbare Kraft hat einen Verlauf, der einer "umgedrehten Parabel" ähnelt. Sie nimmt erst mit der Muskellänge zu, erreicht dann ein Optimum (jedes Myosinköpchen findet eine "Aktin- Andockstelle") und nimmt dann wieder ab (zunehmend weniger Myosinköpfchen finden eine "Andockstelle"), bis letztendlich keine Kontraktionskraft mehr entwickelbar ist (fast kein Myosinköpchen findet mehr eine "Andockstelle).
Die Kurve, die dieses darstellt ist die Kurve der isometrischen Maxima (in der Abbildung dummerweise nicht gezeigt, deswegen einmal beispielhaft angehängt; "deine" Ruhedehnungskurve würde hier ca. bei der 4. Einteilung auf der x- Achse beginnen; der physiologische Arbeitsbereich ist grau unterlegt; angedeutet ist die Myosin- Aktin- Überlagerung).
Durch diese beiden Kurven lässt sich für jede Kontraktionsform ein Arbeitsdiagramm erstellen.
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EIDM
Anmeldungsdatum: 27.01.2011
Beiträge: 51
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| Verfasst am: 08. Feb 2011 10:36 Titel: |
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Hallo Jörg!
Konzentrieren wir uns erstmal auf die 2.Abbildung, da habe ich mich jetzt irgendwie schonmal mehr reingedacht :-)
Vielleicht hätte ich direkt mehr Abbildungen hochladen sollen, es kommen da nämlich noch so einige, unter anderem auch eine Kurve der „isometrischen Maxima“, die allerdings etwas anders als deine aussieht. Deine hat große Ähnlichkeit mit einer Grafik „Sarkomerenlänge vs Kraft in % vom Maximum“, die auch eine parabelartige Form hat und daneben das mit dem Aktin und Myosin erklärt wird.
So, erstmal der Reihe nach. Habe ich das richtig verstanden, dass die RDK die PASSIVE Kraft anzeigt, und das die Kraft ist, die nötig ist, um den Muskel auseinander zu ziehen? D.h. die Kraft kommt gar nicht vom Muskel selbst, man könnte zB genauso gut die passive Kraft einer Schraubenzugfeder messen? D.h. dass in dieser Abbildung auch die Reizung in der Abbildung keine Verwendung findet.
Da du jetzt die „isometrische Kontraktion“ erwähnt hast, hänge ich ein weiteres Bild an. Dieses Bild ist mir nämlich auch nicht klar. Also wir haben die Länge des Muskels vs die Kraft aufgetragen. Außerdem die RDK, also die passive Kraft. Was genau bedeuteten die dicken Pfeile da? Und wie kann es eine „"reine Kraftanstrengung" ohne Längenänderung“ geben? Wenn ein Muskel Kraft entwickeln will, muss er sich doch auch kontrahieren? (isometrische KONTRAKTION). Oder nicht? …
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jörg
Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
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| Verfasst am: 08. Feb 2011 12:09 Titel: |
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| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | eine Kurve der „isometrischen Maxima“, die allerdings etwas anders als deine aussieht. Deine hat große Ähnlichkeit mit einer Grafik „Sarkomerenlänge vs Kraft in % vom Maximum“, die auch eine parabelartige Form hat und daneben das mit dem Aktin und Myosin erklärt wird. |
Dies ist tatsächlich die Kurve der Sarkomerlänge vs Kraft. Wie wir später sehen werden, unterscheidet sie sich aber gar nicht so stark von der Kurve der isometrischen Maxima (zumindest für einige Vorspannungen).
Und sie reicht aus, für das, was ich verdeutlichen wollte, nämlich dass die vom Muskel aktiv aufgebrachte Kraft zwar abhängig von der Länge ist, aber nicht gleichsinnig zur RDK.
Da ich nie weiss, wie weit du das wissen musst, habe ich sie der Einfachheit halber angehängt.
Aber dazu später.....
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Habe ich das richtig verstanden, dass die RDK die PASSIVE Kraft anzeigt, und das die Kraft ist, die nötig ist, um den Muskel auseinander zu ziehen? |
Genau
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | D.h. die Kraft kommt gar nicht vom Muskel selbst, man könnte zB genauso gut die passive Kraft einer Schraubenzugfeder messen?
D.h. dass in dieser Abbildung auch die Reizung in der Abbildung keine Verwendung findet. |
Auch richtig, wenn du mit "vom Muskel selbst" eine aktive, durch Kontraktion bewirkte Kraft meinst.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Und wie kann es eine „"reine Kraftanstrengung" ohne Längenänderung“ geben? Wenn ein Muskel Kraft entwickeln will, muss er sich doch auch kontrahieren? (isometrische KONTRAKTION). Oder nicht? … |
Na klar, kontrahieren muss er, aber er muss halt dabei keine Längenänderung vornehmen. Wenn du eine Getränkekiste am langen Arm trägst, bringst du doch auch Kraft auf (Kontraktion), aber es findet keine Längenänderung statt. Die Myosinköpfe "ziehen" dann am Aktin, verkürzen die Faser aber nicht.
Bedenke bitte, dass es sich hierbei um experimentell gestützte Modelle eines Kontraktionsmusters handelt, die in "Reinform" in der Realität fast nicht anzutreffen sind (das sehen wir auch später noch einmal).
Wenn diese Kiste gar so schwer ist, dass sie nur "hängt" und kaum Gegenkraft von dir aufgebracht werden kann, käme hier sogar auch die passive Kraft mit zum Tragen.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Was genau bedeuteten die dicken Pfeile da? |
Hier sind die verschiedenen Kontraktionsformen beschrieben.
isometrisch: keine Längenänderung
isoton: keine Kraftänderung (z.B. Anwinkeln des Armes)
Vielleicht versuchst du auf dieser Grundlage, die weiteren 3 Kontraktionsformen zu beschreiben und je ein Beispiel zu nennen?
Nach oben (y- Achse) bedeutet Kraftzunahme, nach links (x- Achse) bedeutet Verkürzung.
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EIDM
Anmeldungsdatum: 27.01.2011
Beiträge: 51
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| Verfasst am: 08. Feb 2011 19:03 Titel: |
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Gute Idee, ich probiers mal!
Isometrisch: Tragen einer Bierkiste mit „langem Arm“. Mir auch nicht ganz klar. Während ich die Bierkiste am Arm trage, bleibt die Länge gleich, aber meine Kraft doch auch. Ich brauch doch nicht mehr Kraft, je länger das Teil da hängt oder so.
Isoton: Anwinkeln des Armes (Was genau meinst du damit? Den Unterarm hochziehen? Das heißt dann, die Länge des Biceps ändert sich, aber sein Kraftaufwand bleibt für den ganzen Weg gleich?)
Auxoton: Wir suchen etwas, wo sich Muskelkraft und Muskellänge gleichzeitig ändern. Mich wundert jetzt etwas, dass du als Beispiel für Isoton das Anwinkeln des Arms genannt hast. Ich würde hier nämlich zB sagen, dass das Anwinkeln des Beines (hochziehen) ein Beispiel hierfür ist, weil sich die aufzubringende Kraft doch je nach Winkel ändert?
Unterstützungszuckung: zuerst ändert sich die Kraft, dann die Länge. Da fällt mir nur irgendwas Kombiniertes ein. Sowas wie: Etwas mit ausgestrecktem Arm vom Boden aufheben und dann auf gleicher Höhe den Arm anwinkeln.
Anschlagszuckung: (zuerst Kraft gleich, dann Länge gleich). Jemanden boxen. Während ich die Boxbewegung mache, ändert sich die Länge meines Muskels. Sobald ich das Ziel treffe, muss ich mehr Kraft aufwenden..
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jörg
Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
Wohnort: Bückeburg
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| Verfasst am: 08. Feb 2011 20:13 Titel: |
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| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Isometrisch: Tragen einer Bierkiste mit „langem Arm“. Mir auch nicht ganz klar. Während ich die Bierkiste am Arm trage, bleibt die Länge gleich, aber meine Kraft doch auch. Ich brauch doch nicht mehr Kraft, je länger das Teil da hängt oder so. |
Aber du brauchst mehr Kraft, als wenn da nur dein Arm hängt, oder?
Also nimmt die Kraft zu, sobald ich eine Kiste an deinen Arm hänge (oder du selbst die Kiste am gestreckten Arm hältst).
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Isoton: Anwinkeln des Armes (Was genau meinst du damit? Den Unterarm hochziehen? Das heißt dann, die Länge des Biceps ändert sich, aber sein Kraftaufwand bleibt für den ganzen Weg gleich?) |
Genau, zumindest ungefähr, da das Gewicht, das der Bewegung entgegengesetzt wird, sich ja (fast) nicht ändert.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Auxoton: Wir suchen etwas, wo sich Muskelkraft und Muskellänge gleichzeitig ändern. Mich wundert jetzt etwas, dass du als Beispiel für Isoton das Anwinkeln des Arms genannt hast. Ich würde hier nämlich zB sagen, dass das Anwinkeln des Beines (hochziehen) ein Beispiel hierfür ist, weil sich die aufzubringende Kraft doch je nach Winkel ändert? |
In der Realität sind fast alle Bewegungen teilweise auxoton. Die verschiedenen Kontraktionsformen sind Modelle, die verschiedenen Belastungsansprüchen entsprechen. Auch bei dem Tragen der Bierkiste findet eine minimale Verkürzung statt.
Aber ein Musterbeispiel wäre hier das Ziehen eines Expanders.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Unterstützungszuckung: zuerst ändert sich die Kraft, dann die Länge. Da fällt mir nur irgendwas Kombiniertes ein. Sowas wie: Etwas mit ausgestrecktem Arm vom Boden aufheben und dann auf gleicher Höhe den Arm anwinkeln. |
Genau, z.B. eine Hantel heben.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Anschlagszuckung: (zuerst Kraft gleich, dann Länge gleich). Jemanden boxen. Während ich die Boxbewegung mache, ändert sich die Länge meines Muskels. Sobald ich das Ziel treffe, muss ich mehr Kraft aufwenden.. |
Auch ein gutes Beispiel, hier steckt die Kraft nur auch im "Schwung", also kann die Längenänderung schon mit einer Kraftzunahme verbunden sein.
Dies ist wieder ein Beispiel dafür, dass diese Kontraktionsformen in ihrer "Reinstform" nur im Modell existieren. Ein weiteres Beispiel wäre das "Anspannen" des Bizeps. erst Längenänderung bis zum "Anschlagpunkt", dann Zunahme der Kraft gegen den Oberarm.
Wie gesagt sind dies Modelle.
Sowohl Unterstützungs- als auch Anschlagzuckung bestehen in der Realität aus auxotonen Kontraktionen, wobei in den verschiedenen Phasen jedoch das eine (Längenänderung) oder andere (Kraftänderung) überwiegt. Auch isometrische oder isotone Kontraktionen sind eigentlich auxoton, denn auch bei dem Heben der Getränkekiste am gestreckten Arm findet eine minimale Längenänderung statt.
Diese Modelle sind "idealisiert" und aus Experimenten am isolierten Muskel abgeleitet.
Das kann man sich an den Arbeitsdiagrammen von Muskeln einmal verdeutlichen (können wir machen, wenn die Kurven besprochen sind, denn die bräuchten wir dafür).
Wenn dazu keine Fragen mehr sind, können wir meinetwegen weitermachen und du beschreibst einmal die Unterschiede zwischen der Kurve der isometrischen Maxima und der Kurve der aktiven Kraft in Abhängigkeit von der Sarkomerlänge. Überlege, warum die RDK die Kurve der isometrischen Maxima nicht schneidet, während die Kurve der Kraft in Abhängigkeit von der Sarkomerlänge einen Schnittpunkt mit der RDK aufweist.
Wenn allerdings hierzu noch Fragen sind, haben die natürlich Vorrang....
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EIDM
Anmeldungsdatum: 27.01.2011
Beiträge: 51
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| Verfasst am: 09. Feb 2011 10:53 Titel: |
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| jörg hat Folgendes geschrieben: |
Wenn dazu keine Fragen mehr sind, können wir meinetwegen weitermachen und du beschreibst einmal die Unterschiede zwischen der Kurve der isometrischen Maxima und der Kurve der aktiven Kraft in Abhängigkeit von der Sarkomerlänge. Überlege, warum die RDK die Kurve der isometrischen Maxima nicht schneidet, während die Kurve der Kraft in Abhängigkeit von der Sarkomerlänge einen Schnittpunkt mit der RDK aufweist.
Wenn allerdings hierzu noch Fragen sind, haben die natürlich Vorrang.... |
Okay, mal sehen. Ich nehme an, die Kurve der isometrischen Maxima gibt an, wie viel Kraft ich maximal bei einer bestimmten Muskellänge entwickeln kann, wenn ich die Länge dabei nicht ändere. Die Kraft vs Sarkomerlänge gibt an, wie viel Kraft ich maximal bei einer bestimmten, festen Sarkomerlänge erreichen kann (wobei ich denke, dass eine größere Sarkomerlänge auch gleichzeitig eine höhere Muskellänge bedeutet). Das klingt für mich erstmal ziemlich ähnlich..
Jetzt ist natürlich die Frage, warum das eine wie eine Parabel aussieht, das andere aber exponentiell mit der Länge steigt. Du sagtest, dass die RDK etwa bei der Sarkomerlänge anfängt, bei der die Parabel ihr Maximum hat, nicht wahr? Ist das dann sozusagen die Ruhe-, Optimal-länge?
Ich kann mir vorstellen, warum die Parabel und die RDK einen Schnittpunkt haben, denn sie zeigen unterschiedliche Kräfte (passiv vs aktiv), und da die aktive Kraft aufgrund von dem erwähnten Myosin-Aktin Prozess wieder abnimmt, während die passive bis zum Faserriss zunimmt muss es diesen Schnittpunkt geben. Warum nimmt nun aber die Kurve der isometrischen Maxima auch exponentiell zu? Da hänge ich gerade fest. Denn bei sehr hoher Muskellänge, müsste die maximal entwickelbare Kraft ohne Längenänderung doch aus gleichem Grund (wie bei der Sarkomerlänge) abnehmen?
Ich hänge schon mal die nächsten zwei Bilder an, auf die wir uns dann beziehen können…
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jörg
Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
Wohnort: Bückeburg
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| Verfasst am: 09. Feb 2011 11:20 Titel: |
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| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Ich nehme an, die Kurve der isometrischen Maxima gibt an, wie viel Kraft ich maximal bei einer bestimmten Muskellänge entwickeln kann, wenn ich die Länge dabei nicht ändere. |
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Die Kraft vs Sarkomerlänge gibt an, wie viel Kraft ich maximal bei einer bestimmten, festen Sarkomerlänge erreichen kann (wobei ich denke, dass eine größere Sarkomerlänge auch gleichzeitig eine höhere Muskellänge bedeutet). Das klingt für mich erstmal ziemlich ähnlich.. |
Ist es auch, der Anfangsbereich der Kurve der isometrischen Maxima hat keinen "klassisch exponentiellen" Verlauf, sondern steigt erst einmal (bis zum Beginn der RDK) wie die Sakomerlänge vs. Kraft- Kurve (auf deinen Abbildungen wegen der Skalierung nicht sehr deutlich).
Aber bevor die elastischen Kräfte ihren "Gegenzug" entwickeln, ist die isometrische Kontraktionskraft gleich der aktiven Kraft in Abhängigkeit von der Sarkomerlänge, eben weil ein verlängerter Muskel eine Sarkomerverlängerung bedeutet.
Bei der Sarkomerlänge- Kurve handelt es sich ausschliesslich um die aktive Kraft.
Exponentiell steigt die Kurve der isometrischen Maxima erst ab dem Beginn der RDK und läuft dann auf die RDK zu und dann sogar auf ihr entlang. Sobald sie die RDK "trifft" und auf ihr entlang läuft, lässt sich aktiv keine Kraft mehr entwickeln und trotz Reizung ist die isometrische Gesamtkraft gleich der passiven Kraft.
Die Kurve der aktiven Kraft hat hier ihren Nullpunkt.
Die Kurve der isometrischen Maxima stellt passive plus aktive Kraft dar, die RDK die passive und die aktive Kraft ist auf der Sarkomerlänge vs. Kraft- Kurve aufgetragen.
Also: Isometrische Maxima minus RDK = Aktive isometrische Kraft
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Da hänge ich gerade fest. Denn bei sehr hoher Muskellänge, müsste die maximal entwickelbare Kraft ohne Längenänderung doch aus gleichem Grund (wie bei der Sarkomerlänge) abnehmen? |
Tut sie auch, nur kann sie die RDK nicht schneiden, da zwar trotz weiterer Erregung keine Kraftzunahme bewirkt werden kann, aber die passive Kraft ja auch bei Erregung nicht unterschritten wird.
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EIDM
Anmeldungsdatum: 27.01.2011
Beiträge: 51
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| Verfasst am: 09. Feb 2011 12:20 Titel: |
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okay, ich denke das habe ich kapiert.
Jetzt stellt sich mir noch die Frage, was es bedeutet, dass die Kurve der isotonen Maxima immer unter der der isometrischen Maxima liegt.
Hier steht jetzt noch, dass ich ausgehend von einer bestimmten Länge des Muskels mehr Kraft entwickeln kann, wenn ich den Muskel nicht zusammenziehe. Warum wäre das so?
Und ist das wirklich eine valide Schlussfolgerung? Denn ich mein, bei der isotonischen Kontaktionsform geht es ja eben darum die Kraft gleichzuhalten. Da finde ich es jetzt merkwürdig zu sagen, dass man eine höhere Kraft entwickeln KANN, wenn sich der Muskel nicht zusammenzieht (ich könnte ja auch eine Kurve der auxotonen Maxima aufstellen, in der die Kraft steigt und die Länge geringer wird...) Verstehst du was ich meine?
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jörg
Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
Wohnort: Bückeburg
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| Verfasst am: 09. Feb 2011 12:54 Titel: |
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Man kann sich das folgendermassen vorstellen:
Entweder die Myosin- Aktin- Interaktion wird zur Verkürzung der Muskel benötigt oder nur in Kraft umgesetzt.
Diese Vorstellung ist nicht ganz richtig, denn dann könnte bei maximaler Verkürzungsgeschwindigkeit keine Kraft mehr aufgebracht werden, sie erklärt aber den Verlauf der Kurven tendentiell und beschreibt, dass je mehr Interaktion in Verkürzung investiert wird, desto weniger Kraft sich entfalten kann.
Eine Getränkekiste, die am langen Arm getragen werden kann, kann nicht unbedingt auch durch eine Armbeuge angehoben werden, daraus folgt, dass die isometrisch aufgebrachte Kraft grösser ist als die isotonische.
Andersherum kann aber jedes angehobene Gewicht "locker" am langen Arm gehalten werden.
Das mit den auxotonen Maxima wäre schwierig, denn je nach Bewegungsmuster oder Belastungsstärke kann das Verhältnis zwischen Kraft und Längenänderung stark variieren (unterschiedliche "Steigung der Kraftpfeile" im Arbeitsdiagramm).
Für ein bestimmtes Verhältnis kann man sie theoretisch allerdings aus den beiden Kurven extrapolieren und das wird auch so gemacht. Du siehst das ja in dem von dir angehängten Arbeitsdiagramm (wobei ich nicht genau weiss, ob in diesem speziellen Fall Messdaten oder Extrapolationsverfahren zugrunde liegen).
Die auxotone Kontraktion liegt folgerichtig also zwischen den beiden Kurven.
edit: Konstant ist bei einer maximalen Kontraktion von einer gewissen Vordehnung ausgehend die maximal aufzubringende Energiestromstärke, denn diese bezieht die Verkürzungsgeschwindigkeit/-beschleunigung bzw. die Haltezeit bei isometrischen Kontraktionen mit ein, diese kann entweder in Form von kinetischer Energie (Bewegung= Muskelverkürzung) oder in statischer Energie (Gewicht halten) oder in einer Kombination aus beidem vorliegen.
Du kannst ein schwereres Gewicht nur langsamer heben als ein leichteres.
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EIDM
Anmeldungsdatum: 27.01.2011
Beiträge: 51
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| Verfasst am: 09. Feb 2011 19:42 Titel: |
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| jörg hat Folgendes geschrieben: |
Diese Vorstellung ist nicht ganz richtig, denn dann könnte bei maximaler Verkürzungsgeschwindigkeit keine Kraft mehr aufgebracht werden,... |
Da dus erwähnt hast eine neue Abbildung.
Das sieht für mich so aus, als wäre Kraft umso höher, je niedriger die Verkürzungsgeschwindigkeit ist. Und dass sie auch bei so gut wie null ist, wenn die Verkürzungsgeschwindigkeit maximal ist.
Heißt das also, wenn die Myosin-Aktin-Interaktion besonders schnell den Muskel verkürzen muss, sie dabei besonders wenig Kraft aufbringen kann, nicht wahr?
Nächste Frage:
Die Kraft eines Muskels scheint auch von den motorischen Einheiten abzuhängen.
Beispiel:
Rectus oc. lat:
-Motorische Einheiten/Muskel: 1740
-Muskelfasern/Einheit: 13
-Maxkraft/Einheit: 0,001 N
-Maximalkraft in Summe: 1,74 N
Biceps brachii
- 774
- 750
- 0,5N
- 387N
Da die Maximalkraft (Summe) = Anzahl motorischer Einheiten * Maximalkraft/Einheit ist, behaupte ich jetzt mal, die Kraft eines Muskels von der Anzahl innervierter motorischer Einheit abhängt .
Was mich etwas wundert ist:
Das Verhältnis Muskelfaser/Maximalkraft pro Einheit ist beim biceps viel kleiner als beim rectus oc. lat, also bringt beim biceps jede Muskelfaser viel mehr Kraft auf. Woran liegt das?
Sonst noch etwas, was ich hier erkennen kann?
____________________
EDIT:
Möchte noch abschließend ein paar Sachen fragen/klarstellen:
1. Die Kraftentwicklung eines Muskels hängt ab von:
- für die einzelne Muskelfaser von der AP-Frequenz
- der Dehnungslänge des Muskels. (vgl "Parabel")
- der Kontraktionsform (je weniger Aufwand in Längenänderung desto mehr Kraft)
- Der Anzahl innervierter motorischer Einheiten
- es muss genug ATP und Ca2+ vorhanden sein
Stimmt soweit?
Frage: "Die Muskelkraft hängt ab von der Vorlast". Was könnte damit gemeint sein?
2. "Sehr wichtig für die Regulation der Muskelkraft ist, dass die Antwort auf ein einlaufendes AP zeitverzögert erfolgt und länger dauert als das AP"
- erfolgt die Antwort zeitverzögert, weil erst genug Ca2+ freigesetzt werden muss?
- die Antwort dauert so lange bis das Ca2+ wieder "abgepumpt" wurde?
Inwiefern ist das genau für die Regulation wichtig? (möglichst kurz und knackig )
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jörg
Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2107
Wohnort: Bückeburg
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| Verfasst am: 09. Feb 2011 21:16 Titel: |
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| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Das sieht für mich so aus, als wäre Kraft umso höher, je niedriger die Verkürzungsgeschwindigkeit ist. Und dass sie auch bei so gut wie null ist, wenn die Verkürzungsgeschwindigkeit maximal ist. |
Rechnerisch näherte sich die Funktion 0 an, tatsächlich kann aber abhängig vom Trainingszustand noch eine geringe Kraft aufgebracht werden. Z.B. kann ein Boxer seine max. Schlagfrequenz auch noch mit geringgewichtigen Hanteln aufrechterhalten. Im Experiment stimmt das allerdings so, wie du es sagst.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Heißt das also, wenn die Myosin-Aktin-Interaktion besonders schnell den Muskel verkürzen muss, sie dabei besonders wenig Kraft aufbringen kann, nicht wahr? |
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Da die Maximalkraft (Summe) = Anzahl motorischer Einheiten * Maximalkraft/Einheit ist, behaupte ich jetzt mal, die Kraft eines Muskels von der Anzahl innervierter motorischer Einheit abhängt . |
Als motorische Einheit sind alle Fasern definiert, die von einem Motoneuron innerviert werden, also ist das so nicht ganz richtig, denn wie du siehst, sind die motor. Einheiten unterschiedlich gross.
Damit hat eine motor. Einheit keine definierte Kraft. Auch die max. Kraft einer Muskelfaser ist nicht gleich der max. Kraft einer Faser eines anderen Muskels. Dies ist abhängig von dem Aktin- und Myosingehalt der Faser (Stichwort Hypertrophie durch Training= die einzelnen Muskelfasern werden stärker durch "Grössenzunahme", die motor. Einheiten bleiben jedoch die gleichen, also kann eine motor. Einheit durch Training mehr Kraft entwickeln), von der "Struktur" des Muskels (z.B. Federmuskel vs. bäuchige Muskeln), Anteil an sog. "roten" (=aeroben) oder "weissen" (=anaeroben) Fasern usw.
Die Kraftregulation erfolgt dabei u.a. auch über die Rekrutierung von motorischen Einheiten, d.h. prinzipiell je mehr motorische Einheiten rekrutiert werden, desto grösser die Kraft in dem Muskel. Es lässt sich aber nicht sagen, dass bei Muskel A die Rekrutierung einer bestimmten Anzahl motorischer Einheiten zu der gleichen Kraftentfaltung führt, wie die Rekrutierung derselben Anzahl in Muskel B.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Das Verhältnis Muskelfaser/Maximalkraft pro Einheit ist beim biceps viel kleiner als beim rectus oc. lat, also bringt beim biceps jede Muskelfaser viel mehr Kraft auf. Woran liegt das? |
Falls du mit dem M. oc. lat. den rectus capitis lateralis meinst, liegt der unterschied zum M. bizeps brachii in dem Aufbau sowie der Anzahl der weissen Fasern (weiss, weil höherer Glycogengehalt) sowie der "Grösse" der motor. Einheiten.
Der rectus capitis ist ein vorwiegend aerob und ausdauernd arbeitender Muskel, der zugunsten seiner stetigen Tätigkeit nicht so viel Maximalkraft entfalten muss. Zudem bewirkt wegen des anderen Hebels schon eine geringe Längenverkürzung eine recht eindrucksvolle Kopfbewegung (der Hebel ist zwar beim bizeps recht gross, die Stellung des Unterarmes/der Hand hat aber im Gegensatz zum Kopf keine Konsequenz für die Wahrnehmung der eigenen Position im Raum), die "Feinjustierung" muss also gewährleistet sein, was kleinere motor. Einheiten bedeutet.
Dagegen ist der Bizeps ein Muskel fürs "Grobe" (grössere motor. Einheiten), der immer mal zwischendurch grossen Kraftanstrengungen ausgesetzt ist und dann wieder eine Weile fast gar nicht beschäftigt wird. Sein Anteil an anaerob arbeitenden Fasern ist grösser (mehr Kraft pro Faser, grössere max. Verkürzungsgeschwindigkeit), aber er ist auch schneller ermüdbar.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Sonst noch etwas, was ich hier erkennen kann? |
Nö, denke nicht....
| EIDM hat Folgendes geschrieben: |
1. Die Kraftentwicklung eines Muskels hängt ab von:
[....]
Stimmt soweit? |
Jap, aber neben der ATP- Menge spielt auch die Menge an Kreatinphosphat und "eingelagerten" Kohlenhydraten zumindest für anhaltende Kontraktionen eine Rolle, da hierüber die "schnelle" ATP- Regeneration erfolgt.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Frage: "Die Muskelkraft hängt ab von der Vorlast". Was könnte damit gemeint sein? |
Den begriff "Vorlast" kenne ich nur für das Herz, und hier entspricht die Vorlast der Dehnung. Je besser gedehnt desto grösser die Kraft innerhalb der physiologischen Grenzen, aber das hatten wir ja schon.
| EIDM hat Folgendes geschrieben: | | Inwiefern ist das genau für die Regulation wichtig? (möglichst kurz und knackig ) |
Würde auf jedes einzelne AP kontraktil reagiert werden, wäre die Kraftsteuerung über die Frequenz schwierig.
Die Einzel- APs verschmelzen im Muskel zum sog. Tetanus, der dann letzdendlich die Kontaktionsstärke bestimmt. Ist die Frequenz der einschiessenden APs zu niedrig (ca. < 30Hz), kommt es zu gleichförmigen Einzelzuckungen. Eine gezielte Summation der APs und daraus resultierend ein über die gesamte Kontraktion andauernd erhöhter Ca- Spiegel sind also wesentlich für die Kraftregulation.
Die Ca- Freisetzung geschieht schnell, ebenso wie der "Zurücktransport" (obwohl der länger dauert als die Freisetzung).
Daraus erklärt sich ja eben, dass die AP- Frequenz so hoch sein muss, um eine tetanische Kontraktion zu erzeugen, ohne die keine regulierte Kraftanstrengung zustande käme.
Auch wenn die Kontraktionsantwort mit dem AP zu Ende wäre, müssten dauernd neue "Befehle" zum Erhalt der Kraft im Muskel ankommen.
Die Verzögerung findet dabei im tubulären System statt und beinhaltet u.a. die Ca- Freisetzung.
Also: AP schiesst ein, kurz darauf max. Ca- Signal, kurz darauf Kontraktionsantwort (Alles dieses beginnt fast gleichzeitig, doch hat eine unterschiedliche Kinetik = Anstieg der Kurven).
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