การรวมแรง

1. การตอบสนองของ Single muscle fiber

เมื่อกระตุ้น 1 ใยกล้ามเนื้อ (Single muscle fiber) จะมีการตอบสนองเป็นไปตาม All – or – None Response คือ ถ้ากระตุ้นถึง Threshold ก็จะหดตัวเลยแต่ถ้าไม่ถึง Threshold ก็จะไม่ตอบสนองกราฟการหดตัวที่ได้เรียกว่า Single Twitch Tension อย่างไรก็ตามกล้ามเนื้อจะไม่หดตัวให้เห็นในทันทีทันใด แต่จะใช้เวลาช่วงสั้น ๆ ตั้งแต่กระตุ้นจนเห็นการตอบสนองเรียกว่า Latent period (สังเกตด้วยตาเปล่าไม่เห็น) กราฟการหดตัวเป็นรูประฆังคว่ำ มีเวลาที่ใช้ในการหดตัว (Contraction period) และเวลาที่ใช้ในการคลายตัว (Relaxation period บางที่เรียกว่า Refractory period) เพี่อคือสภาพพร้อมรับการกระตุ้นครั้งใหม่ (รูป) กล้ามเนื้อในร่างกายเรามิได้ทำงานด้วย Singie muscle fiber แต่อาศัย muscle fibers จำนวนมากมายมาร่วมกันทำงาน

แสดงช่วงเวลา Latent period, เวลาในการหดตัว (Contraction phase) และเวลาในการคลายตัว (Relaxation phase) ซึ่งแบ่งได้ 2 ส่วนย่อย คือ เวลาในการคลายตัวที่ไม่สามารถกระตุ้นกล้ามเนื้อได้เลย (Absolute Relaxation phase) และเวลาในการคลายตัวที่พอจะกระตุ้นกล้ามเนื้อให้ตอบสนองได้บ้าง (Relative Relaxation phase)
ทั้งเวลาในการหดตัว (Contraction phase) และเวลาในการคลายตัว (Relaxation phase) เป็นตัวบอกคุณสมบัติของกล้ามเนื้อว่าเป็นชนิด ST หรือ FT กล่าวคือหากหดตัวเร็วคลายตัวเร็วจะเป็น FT หากหดตัวช้าคลายตัวช้าจะเป็น ST การฝึกความเร็วที่ประสบความสำเร็จจะทำให้มีการเบี่ยงของกราฟไปทางซ้าย การฝึกให้หดตัวช้าจะทำให้มีการเบี่ยงของกราฟไปทางขวา

2. การรวมแรงให้มากขึ้น (Force summation) มี 2 แบบ ได้แก่

2.1 Motor unit summation เป็นการรวมแรงโดยอาศัยจำนวน Motor unit ในกล้ามเนื้อนั้น ๆ มาช่วยเพิ่มแรง

2.2 Frequency summation เป็นการรวมแรงโดยอาศัยความถี่ในการกระตุ้นที่เร็วขึ้น เช่น อาจกระตุ้นถี่ ๆ จนอยู่ในช่วงของ Relative Relaxation period ก็ยังมีการตอบสนองได้ แรงที่ได้จะมากขึ้นเรื่อย ๆ จนถึงภาวะหนึ่งซึ่งทุกเส้นใยของทั้งมัดกล้ามเนื้อตอบสนองหมดแล้ว ก็จะได้ Tension สูงสุด ลักษณะ Muscle tension สูงสุดแบบนี้เรียกว่าเป็น Tetanus (การแข็งเกร็งคล้ายภาวะบาดทะยัก) ในสภาพจริงเกิด Frequency summation ได้เมื่อเรายกของหนัก ๆ เพื่อย้ายจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งจะมีคำสั่งที่ถี่มาก ๆ จากสมองลงมาที่กล้ามเนื้อเพื่อให้เราคงสภาพการยกนั้นไว้ให้ได้

2.3 การเกิด Force summation ในการฝึกกีฬา เป็นทั้ง Motor unit และ Frequency Summation รวมกันเพื่อให้ได้แรงมากน้อยแปรตามกิจกรรมทางกาย

3. ลักษณะทางกลศาสตร์ของกล้ามเนื้อ (Mechanical Characteristics of Muscle)

3.1 ความสัมพันธ์ของความยาวกล้ามเนื้อกับแรงหดตัว (Length – Tension Relation - ships) กล้ามเนื้อจะทำงานได้แรงสูงสุดเฉพาะที่ความยาวอันใดอันหนึ่ง (เรียกว่า optimal length หรือ Resting length) ความยาวที่มากหรือน้อยกว่านี้จะหดตัวได้แรงน้อยลง เชื่อว่า ณ Resting length นี้เป็นตำแหน่งที่ Myosin head จับกับ Actin ได้มากและพอเหมาะที่ทำให้เกิดแรงดึงสูงสุด กล้ามเนื้อทุกมัดมี Resting length ของตัวเองในอันที่จะทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ การจัดท่าทางการออกตัวในนักกีฬาก็เพื่อหา Resting length ของคน ๆ นั้น
เนื่องจากความยาวกล้ามเนื้อแปรไปตามองศาการเคลื่อนไหวของข้อต่อที่กล้ามเนื้อนั้นๆ เกาะอยู่ Length Relationships อาจถูกนำเสนออีกอย่างหนึ่งว่า Tension – Angle Relationships

3.2 ความสัมพันธ์ของแรงและความเร็วในการหดตัว (Force – Velocity Relationships) ความสัมพันธ์นี้เป็นลักษณะผกผันซึ่งกันและกัน กล่าวคือ เมื่อความเร็วในการหดตัวเพิ่มขึ้น แรงที่เกิดขึ้นจะลดลง และเมื่อความเร็วในการหดตัวสูงสุด แรงที่เกิดขึ้นจะต่ำสุด ในทางกลับกันเมื่อความเร็วในการหดตัวต่ำสุด แรงที่เกิดขึ้นจะสูงสุด

3.3 ความสัมพันธ์ของความยืดหยุ่นกล้ามเนื้อกับแรงหดตัว (Elasticity – Force Relationships) ความยืดหยุ่นกล้ามเนื้อมีผลต่อแรงหดตัว เมื่อไรที่กล้ามเนื้อถูกยึดทันทีทันใดจะเกิดการหดคืนกลับ (Elastic recoil) หากเกิดร่วมกับการหดตัวของกล้ามเนื้อเองจะยิ่งทำให้แรงที่ได้มากขึ้น ลักษณะดังกล่าวเป็นวงจร Stretch – Shortening Cycle (SSC) โดยอาศัยกระตุ้นรีเฟล็กซ์ผ่านความยืดหยุ่นกล้ามเนื้อและเอ็นกล้ามเนื้อ ในขณะที่วิ่งเมื่อปลายเท้าแตะพื้น น้ำหนักตัวจะทำให้เกิดการยึดกล้ามเนื้อ Gastrocnemius ทันทีทันใดทำให้มีแรงถีบตัวไปข้างหน้าแรงขึ้นในจังหวะลอยตัวเท้าพ้นพื้น ความรู้ดังกล่าวนี้ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการฝึกเพื่อแรงหดตัวกล้ามเนื้อในลักษณะ Plyometric Training การใช้ Medicine Ball ในการฝึก

3.4 การล้าของกล้ามเนื้อ (Muscle Fatigue) แม้ว่าประโยชน์ของการออกกำลังกายมีหลายประการ แต่เราควรทราบด้วยว่าการออกกำลังกายก็อาจมีผลเสียอยู่บ้างเช่น การล้าและการปวดเมื่อย
การล้า (Muscle Fatigue) เป็นภาวะที่กล้ามเนื้อไม่สามารถดำรงประสิทธิภาพการทำงานได้ต่อไป เกิดจากการฝึกร่างกายซ้ำ ๆ อย่างหนักหรือนานมาก แบ่งการล้าได้ 2 ลักษณะ คือการล้าจากส่วนกลาง (Central fatigue) และการล้าที่กล้ามเนื้อเอง (Peripheral fatigue)

- Central fatigue มีสาเหตุจากความผิดปกติในการสั่งงานจากสมองความผิดปกติของทางเดินใยประสาทในไขสันหลัง หรือปัญหาทางจิตใจ ความไม่อยากเข้าร่วมกิจกรรม

- Peripheral fatigue มีสาเหตุจากความผิดปกติของเส้นประสาทหรือที่กล้ามเนื้อเองซึ่งมีหลายตำแหน่งที่เป็นสาเหตุของการล้า เช่นที่ NMJ, Sarcoplasmic reticulum, T – tubules, หรือที่ myofilaments มี 2 ทฤษฎีที่กล่าวถึงการล้า (Fatigue Theory) ดังนี้

ก) ทฤษฎีการพร่อง (Depletion theory) กล่าวว่าเกิดการขาดสารบางอย่างในขณะที่กล้ามเนื้อทำงานหนักหรือนานเกินไป เช่นขาด ATP, Creatine phosphate, Glycogen ทำให้กล้ามเนื้อทำงานต่อไม่ได้

ข) ทฤษฎีการสะสม (Accumulation theory) กล่าวว่ามีการสะสมสารบางอย่างมากเกินไป เช่น hydrogen ions, lactate, ammonia และ phosphate ซึ่งไปขัดขวางการทำงานของกล้ามเนื้อ

ในทางปฏิบัติเราหาการล้าของนักกีฬาได้โดยให้ทำกิจกรรมที่ต้องใช้กล้ามเนื้อที่ต้องการพิสูจน์ช้ำนาน ๆ จนกระทั่งแรงที่ทำได้ลดลงเหลือ 20 % ของค่า Maximum voluntary contraction (MVC)