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Quelle est la vitesse maximale de contraction musculaire ?

Quelle est la vitesse maximale de contraction musculaire ?


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Actuellement, je cherche quels groupes musculaires sont les plus sollicités lors d'un coup de pied de football. J'ai l'hypothèse que les quadriceps ne sont pas aussi utilisés que la plupart des gens le pensent parce que l'élan créé par le swing fait que le genou s'étend trop vite pour que les quadriceps se contractent.

Pour le prouver, j'ai besoin de connaître la vitesse à laquelle le genou s'étend lors d'un coup de pied de football et le temps qu'il faut pour que les quadriceps se contractent. Je sais à quelle vitesse le genou s'étend grâce à mes propres recherches.

Quelqu'un a-t-il des informations sur la vitesse de contraction musculaire ? Le temps de contraction des quadriceps serait optimal, mais toute information pertinente serait très utile


Votre question est bonne. La vitesse de contraction musculaire dépend de :

  1. Longueur initiale du muscle
  2. La charge sur le muscle La source: Physiologie médicale : une approche cellulaire et moléculaire par Walter F. Boron, Emile L. Boulpaep - 2e éd. Page 248

D'après l'image ci-dessus, nous pouvons voir que :

  1. La vitesse de contraction musculaire n'est pas constante. Au départ c'est zéro puis ça accélère pour atteindre un pic
  2. La vitesse maximale de contraction musculaire est constante quelle que soit la longueur initiale du muscle
  3. Plus la charge est faible, plus la montée en vitesse est forte

Ainsi, la vitesse de contraction musculaire doit être calculée au cas par cas.

Que peut-on calculer

Ce qui peut être calculé, c'est le déplacement et la fréquence des ponts croisés actine myosine.

Dans des conditions microscopiquement isotoniques, le déplacement quantique d'un seul pont croisé est d'environ 11 nm.

La fréquence des ponts croisés actine-myosine dépend d'au moins :

  1. Concentration d'ATP
  2. Température

À une concentration d'ATP de 1 µM, la fréquence est de 3,8 ± 0,4 M-1s-1

À 17 ans0C le temps moyen pour un seul déplacement était de 15 ± 20 ms. Alors qu'à 25 ans0C la moyenne était de 6,4 ± 3,6 ms.

La source: Caractérisation des interactions simple actine-myosine par Jeffrey T. Finer, Amit D. Mehta et James A. Spudich. Journal biophysique, volume 68, avril 1995, p.291s-297s


Concernant votre question actuelle concernant la vitesse du quadriceps et la vitesse du swing, vous devez garder à l'esprit ce qui suit lors du calcul :

  1. Le quadriceps agit sur un levier de second ordre : le genou est le point d'appui, l'effort est porté sur la tubérosité tibiale où le quadriceps est inséré et la charge est le pied et tout ce qu'il frappe/soulève…

  2. La contraction du quadriceps est calculée en tant que vitesse linéaire tandis que l'action du coup de pied est circulaire - donc ce que vous observez réellement est la vitesse angulaire. Une conversion appropriée de la vitesse angulaire en vitesse linéaire doit donc être effectuée.

Tous mes vœux!


Si je devais choisir un muscle, je dirais que les fessiers sont le muscle le plus important pour l'athlétisme total. Après tout, ils sont fortement responsables de l'extension de la hanche, de la rotation externe de la hanche, de l'abduction de la hanche et de l'inclinaison pelvienne postérieure, ce qui signifie qu'ils sont très utilisés pour sprinter, sauter, atterrir, grimper, lancer, frapper, se balancer, tourner, couper d'un côté à l'autre, s'accroupir, se pencher, se fendre, nettoyer et arracher (essentiellement tout ce qui est athlétique).

Tyson Gay – fessiers sérieux

C'est agréable de voir que je ne suis pas le seul à ressentir ça. Les chercheurs d'une toute nouvelle étude sur le sprint ont conclu que :

“Il semble que le grand fessier humain s'apparente à un couteau suisse multifonction.”


Qu'est-ce que la vitesse dans le sport exactement ?

La vitesse dans le sport est décrite comme la capacité d'effectuer tout type de mouvement (comme un lancer, un sprint ou un saut) en un laps de temps le plus court possible. Par conséquent, la vitesse est également fortement liée à votre puissance ou à votre capacité à produire le plus de force possible le plus rapidement possible.

Cependant, la vitesse est utilisée pour illustrer la combinaison de votre technique compétence et Puissance d'accélérer à une vitesse aussi élevée que possible et de la maintenir pendant une période de temps prolongée. D'une certaine manière, vous pouvez le considérer comme une combinaison de temps de réaction, accélération, vitesse maximum, et endurance de vitesse. En fait, la vitesse peut même être l'un des éléments de condition physique les plus sous-estimés dans l'arsenal d'un athlète.

Certains scientifiques du sport considèrent même la vitesse comme un élément important de compétences d'équilibre car une production de force plus rapide peut vous aider à retrouver votre équilibre plus rapidement. Et puisque cela se produit dans presque tous les sports qui ont des changements rapides de direction ou de contact physique, il est facile de voir pourquoi vous devriez consacrer du temps et des efforts pour l'entraîner. En fait, l'entraînement à la vitesse s'est également avéré efficace pour prévenir les blessures, car votre corps s'adapte à l'effort maximal et apprend à maintenir une activation musculaire et un alignement articulaire appropriés, même dans des situations inattendues.

Le simple fait est que la vitesse est nécessaire dans tous les sports de compétition. Qu'il s'agisse de mouvements latéraux rapides ou simplement de vitesse maximale pure, une amélioration de vos capacités de vitesse se traduira sûrement par un meilleur succès sur le terrain.

La vitesse combine la puissance avec des compétences spécifiques au sport.


2. Anatomie fonctionnelle des muscles primaires du vol aviaire

Le pectoral est un gros muscle (environ 8&# x0201311% de la masse corporelle [15,16]) qui s'attache à l'humérus de l'aile au niveau de la crête delto-pectorale (figure DPC&# x000a01 ). Sa partie principale (sternobrachialis, SB) provient d'une quille sternale élargie, avec plus de fibres antérieures provenant de la furcula, ou &# x02018wishbone&# x02019. Une partie beaucoup plus petite (thoracobrachialis, TB) provient dorsalement des côtes. Les fibres de la TB et la région postérieure de la SB s'insèrent sur une aponévrose interne qui se confond avec les fibres plus antérieures de la SB avant de se fixer au DPC. En plus de produire un travail mécanique lors de la descente, le pectoral fait également la pronation de l'aile. Le plus petit supracoracoideus se situe en profondeur du pectoral, provenant également de la quille du sternum, et représente environ un cinquième du pectoral en masse (environ 2 % de la masse corporelle). Au moyen de son tendon, qui s'insère et agit dorsalement à l'épaule comme une poulie, le supracoracoideus élève et supine l'aile pendant la montée [18&# x0201321]. Alors que le pectoral est composé de fibres généralement longues à pennation modeste (pigeon : 31� mm, moyenne 41 mm), le supracoracoïde est un muscle bipenné classique à fibres courtes (pigeon : 16� mm, moyenne 20 mm). Il produit l'élévation et la supination de l'aile au moyen d'un long tendon qui passe dorsalement au-dessus de l'épaule, via le foramen triosseux de la ceinture pectorale aviaire, avant de se fixer à la surface dorsale de l'humérus proximal adjacent à la DPC. Le pectoral est composé principalement de fibres à oxydation rapide (type IIa) (environ 85 % chez les pigeons) avec une plus petite composante de fibres à glycolyse rapide (type IIb) [20,21]. La composition de type fibre du supracoracoideus, à ma connaissance, n'a pas été examinée chez les pigeons, mais chez l'étourneau sansonnet est composée d'une plus grande fraction (68%) de fibres à glycolyse rapide par rapport à celles à oxydation rapide [22] alors que, chez le zèbre pinsons, colibris d'Anna [23] et macareux moine [24], le supracoracoideus est exclusivement composé de fibres à oxydation rapide.

(une) Organisation anatomique de la musculature de l'aile aviaire (adapté de Dial [3]), montrant les muscles clés qui ont été étudiés, et (b) montrant les sites généraux utilisés pour enregistrer la force pectorale via la déformation osseuse de la crête delto-pectorale (DPC), la déformation du fascicule pectoral et l'activation neuromusculaire (EMG).


Résultats

Les requins nageaient à une large gamme de profondeurs (< 273 m) avec des mouvements de haut en bas, et la profondeur moyenne de nage était de 86 m (tableau 1, par exemple, figure 1A). La vitesse de nage n'a pas été enregistrée pour les deux premiers requins (A et B), probablement parce que l'intervalle d'échantillonnage défini (1/8 s) était trop court pour la vitesse de nage des requins (c. un enregistrement précis). Il a été enregistré pour les quatre autres requins (C–F) avec des intervalles d'échantillonnage de 1 ou 2 s, et la grande moyenne


Résumé

La vitesse de course maximale des animaux à pattes est un facteur évident pour la sélection évolutive - pour les prédateurs et les proies. Par conséquent, il a été étudié sur toute la gamme de tailles des animaux, des plus petits acariens aux plus grands éléphants, et même au-delà des dinosaures éteints. Une analyse récente de la relation entre la masse animale (taille) et la vitesse de course maximale a montré qu'il semble exister une gamme optimale de masses corporelles dans laquelle se produisent les vitesses de course terrestres les plus élevées. Cependant, la conclusion tirée de cette analyse, à savoir que la vitesse maximale est limitée par la fatigue des fibres musculaires blanches lors de l'accélération de la masse corporelle jusqu'à une certaine vitesse maximale théoriquement possible, était basée sur un raisonnement grossier pour des raisons métaboliques, qui négligeait d'importants facteurs biomécaniques. facteurs et paramètres métaboliques musculaires de base. Ici, nous proposons un modèle biomécanique générique pour étudier l'allométrie de la vitesse maximale de course avec les jambes. Le modèle intègre des concepts importants sur le plan biomécanique : la force de réaction au sol étant contrecarrée par la traînée de l'air, la jambe avec son engrenage à la fois d'un muscle dans un changement de longueur de jambe et du muscle dans la force de réaction au sol, ainsi que la vitesse maximale de contraction musculaire, qui comprend la dynamique muscle-tendon et l'inertie musculaire, tous évoluant avec la masse corporelle. Ensemble, les caractéristiques de ces concepts et leurs interactions fournissent une explication mécaniste de l'allométrie de la vitesse de course maximale des jambes. Cela accompagne l'offre d'une explication de la vitesse maximale globale trouvée empiriquement : chez les animaux plus gros qu'un guépard ou un antilope, le temps nécessaire à tout muscle d'extension des jambes pour se stabiliser, en commençant par être isométrique à peu près au milieu, à la contraction concentrique la vitesse requise pour courir aux vitesses les plus élevées devient trop longue pour être atteignable dans le laps de temps d'une étape allant de la mi-course au décollage. Sur la base de notre modèle biomécanique, nous suggérons donc de considérer la vitesse globale maximale pour indiquer que l'inertie musculaire est fonctionnellement significative dans la locomotion animale. En outre, le modèle permet de mieux comprendre les principes de conception biologique tels que les différences dans le concept de patte entre les chats et les araignées, et la pertinence des conceptions corporelles à plusieurs pattes (mammifères : quatre, insectes : six, araignées : huit) et les démarches émergentes. De plus, nous exposons une toute nouvelle considération concernant la consommation d'énergie métabolique des muscles, à la fois pendant l'accélération à la vitesse maximale et dans la locomotion à l'état d'équilibre.


Faire de l'ATP sans oxygène

Les cellules des êtres vivants alimentent leurs activités avec la molécule porteuse d'énergie ATP (adénosine triphosphate). Les cellules de la plupart des êtres vivants fabriquent de l'ATP à partir du glucose au cours du processus de respiration cellulaire. Ce processus se déroule en trois étapes principales et une étape intermédiaire : la glycolyse, l'oxydation du pyruvate, le cycle de Krebs et le transport des électrons. Les deux dernières étapes nécessitent de l'oxygène, faisant de la respiration cellulaire un processus aérobie. Il existe également d'autres moyens de fabriquer de l'ATP à partir de glucose sans oxygène, tels que respiration anaérobie et fermentation, de fabriquer de l'ATP à partir de glucose sans oxygène. Nos cellules n'effectuent pas de respiration anaérobie. Par conséquent, nous nous concentrerons uniquement sur la fermentation dans cette section.

Figure (PageIndex<2>). L'image montre la glycolyse et la fermentation. Il existe deux types de fermentation, alcoolique et lactique. La fermentation suit la glycolyse en l'absence d'oxygène. La fermentation alcoolique produit de l'éthanol, du dioxyde de carbone et du NAD + . La fermentation lactique produit de l'acide lactique (lactate) et du NAD + . Le NAD + revient en arrière pour permettre à la glycolyse de se poursuivre afin que davantage d'ATP soit produit. Chaque boule noire de l'image représente un atome de carbone et les boules rouges représentent l'oxygène.


Cycle d'étirement-raccourcissement

Le cycle d'étirement-raccourcissement (SSC) fait référence à l'action de "pré-étirement" ou de "contre-mouvement" qui est couramment observée lors de mouvements humains typiques tels que le saut.

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Par Owen Walker
23 janv. 2016 | 5 minutes de lecture

Contenu de l'article

  1. Sommaire
  2. Qu'est-ce que le cycle d'étirement-raccourcissement (SSC) ?
  3. Mécanismes du cycle d'étirement-raccourcissement (SSC)
  4. Retard électromécanique (EMD)
  5. Conclusion
  6. Les références
  7. A propos de l'auteur
  8. commentaires

Sommaire

Le cycle d'étirement-raccourcissement (SSC) fait référence à l'action de « pré-étirement » ou de « contre-mouvement » qui est couramment observée lors de mouvements humains typiques tels que le saut. Ce pré-étirement permet à l'athlète de produire plus de force et de se déplacer plus rapidement. Bien qu'il existe une controverse autour de la mécanique responsable des améliorations de performances observées grâce à l'utilisation du SSC, il s'agit probablement d'une combinaison de l'état actif et du stockage d'énergie élastique dans le tendon. En raison des effets négatifs du retard électromécanique, il peut être suggéré que les méthodes d'entraînement qui améliorent la préactivité musculaire, telles que l'entraînement pliométrique et balistique, peuvent être bénéfiques pour améliorer les performances athlétiques.

Qu'est-ce que le cycle d'étirement-raccourcissement (SSC) ?

Il a été démontré que les athlètes sautaient de 2 à 4 cm plus haut lors du saut en contre-mouvement (CMJ) que lors du saut accroupi (SJ) (1). C'est simplement parce que le CMJ intègre une action de chute de pré-étirement par rapport à un saut de squat - qui initie le mouvement à partir d'une position statique sans l'utilisation d'un pré-étirement (2). Cette action de pré-étirement ou de « contre-mouvement » est connue sous le nom de cycle d'étirement-raccourcissement (SSC) et comprend trois phases (excentrique, amortissement et concentrique) (Figure 1) (3). Les images A-B montrent la phase excentrique, l'image C montre la phase d'amortissement et les images D-E représentent la phase concentrique du SSC.

Le SSC est décrit comme une action musculaire cyclique rapide au cours de laquelle le muscle subit une contraction excentrique, suivie d'une période de transition avant la contraction concentrique (4). Cette action musculaire est aussi parfois appelée action inverse des muscles (5). L'action du SSC est peut-être mieux décrite comme un mécanisme de type ressort, par lequel la compression de la bobine la fait rebondir et donc sauter d'une surface ou dans une direction différente (Figure 2). L'augmentation de la vitesse à laquelle la bobine est comprimée ou de la force avec laquelle elle est enfoncée (quantité de force appliquée) fera sauter le ressort plus haut ou plus loin. C'est ce qu'on appelle le « taux de chargement », et l'augmenter signifie souvent que le ressort sautera plus haut ou plus loin. Par conséquent, un saut qui intègre un « élan » permettra souvent à un athlète de sauter plus haut ou plus loin qu'un saut depuis une position statique en raison d'une augmentation du taux de chargement (6, 7, 8).

Le SSC ne se produit pas seulement lors de mouvements de saut ou de rebond à un seul combat, mais également lors de toute forme de mouvement humain lorsqu'un membre change de direction. Par exemple, en marchant, en sautant, en courant, en se tordant ou même en abaissant puis en levant le bras. Comme les membres changent continuellement de direction, il y a une utilisation constante du SSC afin de changer la direction dans laquelle le membre se déplace. Comme certains mouvements sont beaucoup plus rapides que d'autres (par exemple, le sprint par rapport à la marche), il existe de grandes différences dans la vitesse du SSC. Par conséquent, le SSC a été séparé en deux catégories en fonction de la durée du SSC :

Le tableau 1 fournit quelques exemples d'exercices courants et leur classification potentielle SSC. Comme le montre le tableau 1, un saut en longueur est généralement classé comme un mouvement SSC rapide car il a un temps de contact au sol de 140-170 millisecondes (9). Alors que la marche sportive, qui a un temps de contact avec le sol de 270 à 300 millisecondes, est généralement classée comme un mouvement lent à SSC (10).

Comme mesurer la durée du SSC à chaque articulation contributive (par exemple, cheville, genou, hanche) lors d'un exercice de saut est problématique, les chercheurs ont souvent remis en question la capacité de mesurer le SSC indirectement en analysant les temps de contact au sol. En conséquence, les chercheurs ont recherché des relations entre les temps de contact au sol et le temps de couplage*. Des relations fortes ont été trouvées entre le temps de couplage et les exercices avec des temps de contact au sol allant de 270 à 2 500 ms (16, 17).

Cependant, aucune relation n'a été observée dans les exercices avec des temps de contact au sol de 400 à 800 ms (17). Ceci remet donc en cause la fiabilité de la classification des exercices avec des temps de contact au sol de

*Le temps de couplage est la phase d'amortissement/isométrique du SSC qui relie l'excentrique à la phase concentrique - d'où le terme « couplage », car il couple les deux ensemble. Ou en d'autres termes, le temps de couplage est défini comme la transition entre les phases excentrique et concentrique du SSC (16).

Mécanismes du cycle d'étirement-raccourcissement (SSC)

Il existe de nombreux mécanismes neurophysiologiques susceptibles de contribuer à la SSC, dont certains comprennent : le stockage d'énergie élastique (18, 19, 20, 21), les processus nerveux involontaires (22, 23), l'état actif (1, 24), la durée caractéristiques de tension (25, 26), tension de pré-activité (27, 28) et coordination motrice améliorée (1, 24). Malgré cette longue liste, il est communément admis qu'il existe trois mécanismes principaux responsables des effets d'amélioration des performances du SSC (2).

Ces trois mécanismes sont :

Stockage de l'énergie élastique

Le concept d'énergie élastique est similaire à celui d'un élastique étiré. Lorsque la bande est étirée, il y a une accumulation d'énergie stockée qui, lorsqu'elle est relâchée, fait rapidement revenir la bande à sa forme d'origine. La quantité d'énergie élastique stockée (parfois appelée énergie « de contrainte » ou « potentielle ») est potentiellement égale à la force appliquée et à la déformation induite (5). En d'autres termes, la quantité de force utilisée pour étirer la bande doit être équivalente à la quantité de force produite par la bande afin de revenir à son état pré-étiré.

Chez l'homme, cet étirement et ce stockage d'énergie élastique sont plutôt placés sur les muscles et les tendons pendant le mouvement. Cependant, en raison des propriétés élastiques du tendon, il est communément admis que le tendon est le site principal de stockage de l'énergie élastique (29, 30). Contrairement aux muscles, les tendons ne peuvent pas être volontairement contractés, et de ce fait ils ne peuvent rester que dans leur état de tension.

Cela signifie que le muscle doit se contracter et se raidir avant le début de la SSC pendant le contact avec le sol - connu sous le nom de « pré-activité musculaire ». Le muscle doit alors rester contracté/rigide pendant les deux premiers processus de la SSC (phases d'excentrique et d'amortissement) afin de transmettre les forces isométriques dans le tendon. Cela provoque la déformation/l'allongement du tendon et le développement de l'énergie élastique de stockage.

Au cours de la phase concentrique de la SSC (souvent appelée phase « d'accélération positive »), le muscle est alors capable de se contracter de manière concentrique et de fournir une force de propulsion supplémentaire (2). À défaut de se raidir pendant les phases d'excentrique et d'amortissement, cela signifie que l'effet d'amélioration des performances du SSC sera perdu et que le joint s'effondrera probablement. Cela démontre l'importance de la raideur musculaire pendant la SSC et sa capacité à améliorer les performances. Cela suggère également que les athlètes ayant des niveaux de force musculaire plus élevés peuvent absorber plus de force (c'est-à-dire un taux de charge plus élevé), et ont donc une meilleure capacité à utiliser le SSC.

De nombreuses recherches ont démontré que les athlètes plus forts ont une meilleure capacité à stocker de l'énergie élastique par rapport aux individus plus faibles (31, 32, 33). Il a également été démontré que les athlètes d'élite des sports de force et d'endurance possèdent une capacité supérieure à stocker l'énergie élastique (31, 32). De plus, une utilisation efficace du SSC pendant le sprint a permis de récupérer environ 60% de l'énergie mécanique totale, suggérant que les 40% restants sont récupérés par des processus métaboliques (34, 35). Dans la course aérobie longue distance, il a également été démontré que des capacités SSC plus élevées améliorent l'économie de course - suggérant que les athlètes ayant une meilleure capacité SSC peuvent économiser plus d'énergie pendant la course (33, 36, 37). Cela indique l'importance de la SSC à la fois pour la libération d'énergie et la conservation de l'énergie. Cependant, ce stockage de l'énergie élastique dans le tendon ne peut pas durer éternellement et il a été démontré qu'il a une demi-vie de 850 millisecondes (38).

Modèle neurophysiologique

Les muscles et les tendons contiennent des récepteurs sensoriels appelés «propriocepteurs», qui envoient des informations au cerveau sur les changements de longueur, de tension et d'angles articulaires (39). Les propriocepteurs dans le muscle sont appelés « fuseaux musculaires », tandis que ceux du tendon sont appelés « organes tendineux de Golgi ».

Lorsqu'un muscle est rallongé avec force, les fuseaux musculaires engagent une réponse réflexe d'étirement pour éviter un allongement excessif et limiter le risque de blessure. On pense que l'engagement de ces fuseaux musculaires provoque un recrutement accru d'unités motrices et/ou un effet de codage de fréquence accru (40, 41). Une excitation de l'une ou des deux de ces réponses neuronales conduirait à une augmentation simultanée de la sortie de force concentrique et pourrait donc expliquer les effets d'amélioration des performances de la SSC.

L'augmentation de la sortie de force concentrique conduirait donc alors à une augmentation de la puissance délivrée lors des mouvements sportifs (par exemple le saut), et pourrait ainsi améliorer les performances. Cependant, de nombreuses études n'ont signalé aucune augmentation de l'activation musculaire après une activité de pré-étirement (par exemple, CMJ) par rapport à une activité sans pré-étirement (par exemple, SJ) (26, 42, 43). Cela suggère que l'activité réflexe du fuseau musculaire n'a aucun impact sur l'augmentation de la force par le SSC (1).

De plus, lorsqu'un muscle est allongé de force, les organes tendineux de Golgi (GTO) engagent une réponse réflexe d'étirement opposée aux fuseaux musculaires. Leur rôle est d'inhiber (c'est-à-dire d'empêcher) l'excitation des fuseaux musculaires lors d'un allongement excessif pour éviter la possibilité de blessure (5). Bien que cela puisse sembler être un compromis étrange entre les fuseaux musculaires et le GTO, les fuseaux musculaires s'activent lorsque l'unité muscle-tendon est allongée avec force, tandis que le GTO s'active lorsque l'allongement forcé devient trop important (39).

En raison de la réponse réflexe d'étirement inhibitrice du GTO, on pense que cela peut contrecarrer l'action de contraction des fuseaux musculaires. Si tel est le cas, cela signifierait que le GTO inhibe la rigidité musculaire élevée nécessaire pendant le SSC et réduit donc la sortie de force concentrique et les performances ultérieures (2). En fait, la recherche a montré que les niveaux d'activation musculaire - et donc la raideur musculaire - ont été réduits pendant les premières phases de la SSC chez les individus qui ne sont pas habitués aux mouvements intenses de la SSC (28).

Fait intéressant, cependant, il a été démontré qu'un entraînement pliométrique de 4 mois réduit cet effet inhibiteur de la GTO (désinhibition) et augmente la préactivité musculaire et la raideur musculo-tendineuse (27). En conséquence, il apparaît que des méthodes d'entraînement efficaces (par exemple, la pliométrie) peuvent réduire voire éliminer les effets négatifs potentiels observés de l'effet inhibiteur de la GTO.

État actif

L'état actif est la période de temps pendant laquelle la force peut être développée pendant les phases d'excentrique et d'amortissement du SSC avant qu'une contraction concentrique ne se produise. Par exemple, lors de l'action de « contre-mouvement » ou de « chute » du CMJ, l'état actif se développe pendant les phases d'excentrique et d'amortissement. La croyance inébranlable est que les exercices qui possèdent des phases d'excentrique et d'amortissement plus longues du SSC laisseront plus de temps pour la formation de ponts transversaux, améliorant ainsi les moments articulaires et améliorant ainsi la sortie de la force concentrique. L'augmentation de la quantité de force et du temps disponible pour développer la force conduit généralement à une augmentation simultanée de l'impulsion (Impulsion = Force x Temps) (24, 44). En d'autres termes, l'augmentation de l'application de la force entraînera des améliorations de la puissance de sortie et donc des performances athlétiques.

Il existe un large accord pour suggérer que l'état actif est le plus grand contributeur aux effets d'amélioration des performances du SSC, car il permet une plus grande accumulation de force avant le raccourcissement concentrique (1, 24, 44, 2).

Retard électromécanique (EMD)

Le retard électromécanique (EMD) fait référence à un retard neuronal et physiologique dans la production de force mécanique. Cela implique simplement que les muscles ne peuvent pas générer et transmettre de force au système squelettique instantanément, il y a plutôt un léger retard. Un retard dans la production de force mécanique peut donc entraîner une diminution des performances (24).

Actuellement, de nombreux éléments ont été suggérés pour contribuer à ce retard :

  1. Taux fini d'augmentation de la stimulation musculaire par le système nerveux central.
  2. Propagation du potentiel d'action sur la membrane musculaire.
  3. Contraintes de temps de libération de calcium et de formation de ponts croisés.
  4. Interaction entre les filaments contractiles et les composants élastiques en série.
  5. Orteil-région du tendon.

Comme une analyse complète de tous ces facteurs neurophysiologiques dépasse le cadre de cet article et est facilement disponible dans les manuels de physiologie de l'exercice, seule la région des orteils sera expliquée.

La région des orteils du SSC, autrement simplement expliquée comme « relâche dans le tendon » est présente au tout début du SSC. Pour simplifier ce concept, imaginez un morceau de ficelle enroulé qui est tiré des deux extrémités afin de le redresser et de créer une tension. Eh bien, ce « mou », avant que la corde ne soit droite, est appelé « région des orteils ». Il est reconnu que ce jeu dans le tendon retarde le temps pendant lequel la rigidité muscle-tendon et la force concentrique peuvent être générées - simplement le temps nécessaire pour redresser la corde et créer une tension (45) (Figure 3). Par conséquent, la région des orteils réduit le temps disponible pour générer une force pendant la SSC, et réduit ainsi la sortie de force concentrique.

En raison des effets négatifs de l'EMD sur la force mécanique, il a été proposé que l'optimisation de la pré-activité musculaire puisse réduire voire contrecarrer les effets de l'EMD en excitant le muscle et en créant une raideur musculo-tendineuse avant le début de la SSC (2 ). En conséquence, les méthodes d'entraînement qui améliorent la pré-activité, telles que l'entraînement pliométrique et balistique, peuvent être bénéfiques pour l'optimisation du SSC (27).

Conclusion

Le SSC, également connu sous le nom d'action inverse des muscles, est un mécanisme semblable à un ressort qui améliore les performances athlétiques à la fois dans les sports explosifs et basés sur l'endurance. Les athlètes bien entraînés semblent posséder de meilleures capacités SSC que les individus moins ou non entraînés, et soulignent ainsi la nécessité d'optimiser cette propriété pour améliorer l'athlétisme. Malgré la longue liste de mécanismes proposés pour influencer les effets de la SSC, l'état actif est généralement considéré comme le principal contributeur. Le temps de développer la force mécanique est affecté négativement par le retard électromécanique, et donc les tentatives de maximiser la pré-activité musculaire via des méthodes d'entraînement particulières (par exemple, la pliométrie) devraient être profondes.

Et maintenant?

Certains entraîneurs croient que la lecture d'un article fera d'eux un expert en force et en conditionnement. Voici pourquoi ils se trompent…

La force et le conditionnement impliquent de nombreux sujets. En choisissant simplement de lire sur le cycle d'étirement et de raccourcissement et d'ignorer la mer d'autres sujets cruciaux du S&038C, vous courez le risque de nuire au succès de votre athlète et de ne pas réaliser votre plein potentiel.

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RÉSULTATS ET DISCUSSION

La température de surface de la mer mesurée sur notre lieu de pêche (21° 13′ 50″ N, 86° 37′ 40″ W) était de 26,6±0,7°C. La température corporelle à l'emplacement du stimulus [15, 30, 45, 60, 75 % le long de la fourche du poisson (LF) avec 0% représentant le bout de la tête et 100% la fourche de la queue] était : voilier : 26,8±1,1°C barracuda : 27,6±0,5°C petit thon : 28,9±0,8°C et dorade : 27,5±0,6° C (ANOVA unidirectionnelle : df=3, F=10.001, P<0.001). Seul le petit thon différait significativement des autres espèces (post-hoc Test de tukey P<0.05). En comparant les temps de contraction minimum du muscle sur la longueur du poisson, nous avons observé une augmentation générale du temps de contraction de la tête à la queue (Fig. 1A). Les temps de contraction minimaux à 45% (LF) étaient : voilier, 68,5±7,2 ms barracuda, 47,0±10,8 ms petit thon, 48,3±2,8 ms et dorade, 56,7±10,3 ms (Fig. 1B). Celles-ci correspondent aux fréquences de battement de queue suivantes : voilier, barracuda 7,4±0,8 Hz, petit thon 11,1±2,1 Hz, 10,4±0,6 Hz et dorade, 9,1±1,5 Hz. Les évaluations résultantes des vitesses de nage maximales à l'aide des temps de contraction de 45 % LF position en m s -1 (et en LF s −1 ) sont : voilier, 8,3±1,4 m s −1 (5,6±0,6 LF s −1 ) barracuda, 6,2±1,0 m s −1 (7,0±1,3 LF s −1 ) petit thon, 5,6±0,2 m s −1 (7,3± 0,4 LF s −1 ) et dorade, 4,0±0,9 m s −1 (5,4±1,0 LF s −1 ) (ANOVA unidirectionnelle : d.f.=3, F=5.371, P= 0,008) (figures 2A, 3). Les voiliers avaient des vitesses de nage maximales significativement plus élevées (m s −1 ) que les autres espèces (post-hoc Essai Tukey, P<0.05) cependant, lorsque l'on considère les performances corrigées de la taille (c'est-à-dire les résidus), le voilier avait les valeurs les plus faibles (Fig. 2C,D ANOVA à un facteur : d.f.=3, F=5.120, P=0,01). Le seul significatif post-hoc les comparaisons étaient celles entre le voilier et le petit thon (P=0,009), et entre le voilier et le barracuda (P=0,028). En utilisant les temps de contraction les plus rapides, quelle que soit la position sur le corps, des mesures plus élevées pour la vitesse de nage maximale peuvent être calculées [voilier, 11,45 m s -1 (15 % LF) barracuda, 6,2 m s -1 (45 % LF) petit thon, 7,28 m s -1 (30% LF) et dorade, 5,2 m s -1 (15 % LF)], une vitesse de nage en moyenne 1,25 fois plus rapide.

Temps de contraction en fonction de la longueur chez quatre grands prédateurs marins. (A) Les temps de contraction de contraction minimale moyenne du muscle (±s.e.m.) le long du corps de 4 espèces différentes de poissons (voilier m=4, barracuda m=5, petit thon m=5, dorade m=7). L'axe des x est le pourcentage de la longueur totale. Notez que le barracuda n'a que 4 emplacements de stimulation en raison de la tête relativement grande. (B) Le temps de contraction moyen à 45% LF (axe des y) en fonction de la longueur à la fourche (axe des x) pour tous les poissons. Les zones ombrées représentent des temps de contraction correspondant respectivement à 5, 15 et 35 ms. Les limites supérieures de ces zones (lignes pointillées) correspondent à une longueur de foulée de 1 LF alors que les limites inférieures des zones représentent une longueur de foulée de 0,5 LF. Cette plage (0,5-1 LF) est typique chez les téléostéens nageurs (Videler, 1993).

Temps de contraction en fonction de la longueur chez quatre grands prédateurs marins. (A) Les temps de contraction de contraction minimale moyenne du muscle (±s.e.m.) le long du corps de 4 espèces différentes de poissons (voilier m=4, barracuda m=5, petit thon m=5, dorade m=7). L'axe des x est le pourcentage de la longueur totale. Notez que le barracuda n'a que 4 emplacements de stimulation en raison de la tête relativement grande. (B) Le temps de contraction moyen à 45% LF (axe des y) en fonction de la longueur à la fourche (axe des x) pour tous les poissons. Les zones ombrées représentent des temps de contraction correspondant respectivement à 5, 15 et 35 ms. Les limites supérieures de ces zones (lignes pointillées) correspondent à une longueur de foulée de 1 LF alors que les limites inférieures des zones représentent une longueur de foulée de 0,5 LF. Cette plage (0,5-1 LF) est typique chez les téléostéens nageurs (Videler, 1993).

Performances de nage estimées chez quatre espèces de grands prédateurs marins. (A,B) Les vitesses de nage maximales atteignables calculées pour les quatre espèces exprimées en m s −1 (A) et en LF s-1 (B). The broken curves represent the power limitation calculated from Iosilevskii and Weihs (2008) (150W kg −1 ) and the full curves represent an estimate of maximum swimming speed caused by the cavitation limit at shallow depth with a condition factor corresponding to that of bonito (Jin et al., 2015). The full line (in A) corresponds to the equation for maximal swimming speed (in m s −1 ) given by Videler (1993) (U=0.4+7.4 LF). (C) Residuals [deviation from expected Umax based on Videler (1993)] as a function of LF. (D) Residuals [deviation from expected Umax based on Videler (1993)] for each species, mean (±s.e.m.).

Estimated swimming performance in four species of large marine predators. (A,B) The calculated maximum attainable swimming speeds for the four species expressed in m s −1 (A) and in LF s −1 (B). The broken curves represent the power limitation calculated from Iosilevskii and Weihs (2008) (150W kg −1 ) and the full curves represent an estimate of maximum swimming speed caused by the cavitation limit at shallow depth with a condition factor corresponding to that of bonito (Jin et al., 2015). The full line (in A) corresponds to the equation for maximal swimming speed (in m s −1 ) given by Videler (1993) (U=0.4+7.4 LF). (C) Residuals [deviation from expected Umax based on Videler (1993)] as a function of LF. (D) Residuals [deviation from expected Umax based on Videler (1993)] for each species, mean (±s.e.m.).

Maximum swimming speeds (mean±s.d.) in four large marine predators. When comparing absolute swimming speed of sailfish with that of three other large marine predators, sailfish appears to be the fastest. However, when corrected for size, the barracuda and little tunny are the top performers. (For length corrected comparison see Fig. 2D and text.)

Maximum swimming speeds (mean±s.d.) in four large marine predators. When comparing absolute swimming speed of sailfish with that of three other large marine predators, sailfish appears to be the fastest. However, when corrected for size, the barracuda and little tunny are the top performers. (For length corrected comparison see Fig. 2D and text.)

Our data suggest that sailfish are not able to achieve the extremely high speeds claimed by earlier studies (Barsukov, 1960 Lane, 1941). These speed assessments (approximately 35 m s −1 ) are based on fishermen’s records of hooked specimens and are most likely overestimations. Our estimated maximum speeds of sailfish (8.3±1.4 m s −1 ) are slightly higher than those observed during predator-prey interactions, i.e. average 7 m s −1 (Marras et al., 2015). This is expected because these estimates are based on unloaded muscle, i.e. fish are taken out of the water and do not consider additional effects of drag. Our estimates provide theoretical maxima in water, fish muscles are loaded and so lower speeds are more likely. Thus, an important assumption to note when using this method is that minimum contraction time is considered independent of load. Even considering this, our estimates are still much lower than previous high estimates. Our estimates of maximum swimming speed of little tunny (5.6±0.2 m s −1 at a body temperature of approximately 29°C) match previously reported values of 6-8 m s −1 estimated using a similar method (Brill and Dizon, 1979) and video recordings (maximum speed 6.9 m s −1 ) (Yuen, 1966) on a similar species, Katsowonus pelamis. A tuna larger than the one we measured (i.e. 0.77 m), will be capable of higher speeds. Estimates using a similar muscle contraction time method found maximum speed of 15 m s −1 in Thunnus thynnus (Wardle et al., 1989), which is lower than the speed estimated based on rod and reel in another tuna species (i.e. 20.7 m s −1 in Thunnus albacares) (Walters and Fierstine, 1964). For barracuda, previously measured values for burst swimming speeds of approximately 12 m s −1 (Gero, 1952), though not as excessive as the values for billfishes (Barsukov, 1960 Lane, 1941), may also be slightly overestimated since they are approximately twice the values established here (6.2±1.0 m s −1 ).

Although it is likely that early work overestimated swimming speeds, speeds higher than those predicted based on the twitch contraction methods might theoretically be possible if fish were able to change their mode of swimming to accommodate for the otherwise lack of increase in tail beat frequency (Wardle and Videler, 1980). In order to reach speeds of 35 m s −1 , however, sailfish would have to increase their stride length more than four times (required LS≈3.4 BL), which seems an unlikely performance because swimming fish have only rarely been observed to have a stride length exceeding 1 body length (Videler, 1993 Videler and Wardle, 1991 Wardle and Videler, 1980 Wardle et al., 1989). Therefore, unless billfishes resort to yet another mechanism to increase their speed beyond those predicted by muscle contraction measurements, the possibility that they can swim at speeds higher than 10-15 m s −1 is unlikely. As shown by Wardle et al. (1989), in bluefin tuna (Thunnus thynnus) the contraction time tends to increase towards the tail (see also Fig. 1A). This implies that at high speeds, muscles of opposite sides will progressively overlap their contractions towards the tail, stiffening the body. Previous work on other species has suggested that this might aid the transmission of the force from the anterior muscle (Altringham et al., 1993 Shadwick and Syme, 2008 Syme and Shadwick, 2002 Wardle et al., 1989).

Based on the estimated absolute speeds, sailfish appear to be the fastest of the four species investigated here, however, they were also 50-80 cm longer than the other three species and maximum speed is known to increase with fish length (Wardle, 1975). Using a length-speed relationship based on burst swimming performance of various species (Videler, 1993), we found that the size-corrected speed performance is highest in little tunny and barracuda, followed by dorado and sailfish (Fig. 2D). This agrees with the observations that sailfish do not rely on fast swimming speeds to attack their prey (i.e. observed speeds <10 m s −1 ) but rather on a stealthy approach and rapid bill movements for injuring and capturing prey (Domenici et al., 2014). Although their maximum speeds are likely to be slower than previously thought, all predatory fishes investigated here have absolute maximum swimming speeds far exceeding that of their prey. Using the same length-speed relationship of (U=0.4+7.4L) suggested by Videler (1993), a 25 cm prey fish would be capable of swimming only 2.25 m s −1 . Thus sailfish, little tunny, dorado and barracuda can swim as fast as 3.7, 2.8, 2.5, and 1.8 times the maximum speed of their prey, respectively. This implies that, based on maximum swimming speed alone, these predators would be capable of catching their prey.

The relatively high speed estimated for little tunny may partly be due to their higher muscle temperature which is known to decrease muscle contraction time (Brill and Dizon, 1979 Wardle, 1975). Little tunny showed a similar performance to barracuda, despite differing vastly in ecomorphology: little tunny is a cruising specialist, like other tuna, while barracuda's body shape and sit-and-wait lifestyle resembles another acceleration specialist, the pike (Esox lucius) (Webb, 1984). This suggests that elevated temperature in the little tunny may allow this species to reach a sprint speed as high as that of an acceleration specialist such as barracuda. Although elevated muscle temperature is mainly found in the red muscle (Bernal et al., 2010), a slight elevation can also be present in the white muscle of tuna (Carey and Teal, 1966). Small tuna (40-60 cm) are known to elevate their deep (red) muscle temperature by about 5°C (Block et al., 1993 Graham and Dickson, 2001), which is in line with a 2°C elevation in the deep white muscle. Dorado showed relatively poor performance, both in absolute and size-corrected speeds, which suggests that dorado rely mainly on high maneuverability (Webb and Keyes, 1981) for catching prey. It is important to note, that the assessments presented here pertain to only the reported temperatures of the fish. If we assume that sailfish can be found at 36°C then maximum swim speed of 16.6 m s −1 may be possible [based on a Q10 value of 2 (Videler, 1993, Altringham and Block, 1997)]. This speed is still much lower than the early estimates, and within the theoretical limits set by Iosilevskii and Weihs (2008).

Interestingly, none of the species investigated here showed estimated speeds higher than 10 m s −1 . This is still below the upper limit suggested for all aquatic swimmers (Iosilevskii and Weihs, 2008). The values from Iosilevskii and Weihs (2008) are based on a model and such values have to be considered with the limitations and assumptions of the model in mind. Iosilevskii and Weihs (2008) suggest that destructive cavitation is a likely constraint on maximal swimming speeds of larger fishes, particularly at shallow depths. From a perspective of safe design, if a fish at any time exceeds their specific limits of cavitation, they would incur an increased maintenance cost (Karasov, 1986) for repairing damaged tissue. Such additional maintenance costs following excessive swimming speed would likely exceed the energy gained from the prey items caught as a result of bursting. From an evolutionary perspective, it is tempting to suggest that fish may not have evolved a muscular system capable of minimum contraction times such that they would be able to swim at speeds exceeding 10-15 m s −1 (depending on fish size), given that it would result in costly damage to the fins.


Fond

Reflexes require no thought. They are automatic, fast, and of huge importance to a human's ability to successfully respond to their environment. Despite the magnificent information-processing power of the billions of neurons in our brain, we need a lot of stuff to be done automatically. Without reflexes, our brains would be overloaded with worrying about constantly updating the position of our unstable bodies to keep us upright. Without reflexes, our ability to engage in complex thought (black holes, neuroscience, what to do this weekend, how do I make an instrumented reflex hammer?) would be limited. Without reflexes, your reactions to painful stimuli would require thought, and. don't take it personally.. but you think very slowly. Don't feel bad, all humans are slow thinkers, and we need more speed to respond to dangerous painful stimuli. So we let our spinal cord do that fast work for us.

One example of a reflex is the patellar stretch reflex. Our spinal cord partners with sensors in our muscles, called muscle spindles, to keep track of where our bodies are in space and how stretched or contracted our muscles are. The way that these sensors interact with our spinal cord is through a reflex pathway. Stretching the muscle activates the muscle spindle at the end of the sensory neuron (embedded in your muscle) and starts the reflex. The reflex is to prevent overstretching of the muscle and compensates with a contraction.

As you can see, there is only one connection (a synapse) needed for the information from the sensory neuron to get to the motor neuron and cause a muscle contraction. Because of this single synapse, this can happen very fast. In a young, healthy person, it takes 15-30 milliseconds for the stretch stimulus to produce a muscle contraction, by comparison, it takes 5-10 times that long to blink your eye in response to a stimulus, or 150-300 milliseconds. This is super useful for correcting your muscle length in response to rapid changes such as a slip or trip. These situations require very fast corrections to prevent falling and injury. If you had to consciously flex your leg in response to the leg stretch (a reaction) it would be much slower than the 15-30 seconds of reflex.

Now let's try to measure this reflex! And perhaps let's measure a reaction too!

Before you begin, make sure you have the Backyard Brains Spike Recorder installed on your computer/smartphone/tablet. The Backyard Brains Spike Recorder program allows you to visualize and save the data on your computer when doing experiments. We have also built a simple lab handout to help you tabulate your data.

Updated Firmware

If you purchased your Muscle SpikerBox Pro before Feb 2019, you will need to follow the Firmware Update Instructions


Voir la vidéo: 12. LA VITESSE MAXIMALE (Juillet 2022).


Commentaires:

  1. Aindreas

    Que ferions-nous sans votre excellente idée

  2. Zujar

    Il me semble que cela a déjà été discuté, utilisez la recherche sur le forum.

  3. Ardolf

    Le sujet en discussion est proche de moi ! C'est même triste en quelque sorte :(

  4. Meyer

    Well done, it seems to me, this is the excellent sentence

  5. Cranstun

    chtoli de conte de fées?



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