筋収縮とは?メカニズムと種類を確認!骨格筋の収縮の仕組みまとめ

筋収縮について、その種類を骨格筋中心に見ていきます。筋収縮について、そのメカニズムまで簡単に確認していきましょう。筋トレにも役立つはずです。

OK muscle contraction

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筋収縮とは何かを筋収縮の種類の紹介と共に詳しく見ていきましょう。

収縮という言葉が含まれていても、決して短くなることが筋収縮とは限りません。

筋収縮のメカニズムを理解しておくことは、普段から何気なく筋トレをして筋肉を動かしている人にとっても有益なはず。

筋肉が収縮する背景を理解しておくことで、筋トレ中に起こっている現象をより頭で整理していけることになります。

筋収縮とは何かを骨格筋を中心にして、そのいくつかある種類と一緒に詳しく確認していきましょう。

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筋収縮とは?

OK isometric training 1st

筋収縮とは筋繊維のなかにある、張力を生み出す部分が活性化されること。または、東大の石井直方教授によると、「筋収縮とは、筋がその中心に向かって力を発揮することを表す」と定義されています。(参照:運動に関わる筋肉のしくみ

この筋収縮、収縮という言葉があるので、筋肉が短縮する場合を指すと思われるかと思いますが、生理学的には、筋収縮は筋肉の短縮を意味するものではありません

その理由としてたとえば、重い本やダンベルをただ単に持っている時。この時は、筋肉は長さを変えずに力を生み出していることになります。

つまり、筋収縮とは、筋肉が物理的に必ずしも収縮した場合のみを指すのではなく、筋肉の伸縮に関係なく、筋節(サルコメア※注)の中央方向への力を発揮した場合に起こるものなのです。

ちなみに、筋収縮が終わると今後は筋弛緩となり、筋繊維は低張力状態、つまりリラックス状態へと戻ります。

筋節(サルコメア)とは、筋原繊維(筋繊維は筋原繊維が集まって出来たもの)の最小構成単位。金太郎飴のように、縦に筋節(サルコメア)が並んでくっつくことで筋原繊維を構成している。

筋収縮は長さと張力で表される

OK muscle contraction explanation

筋収縮は、2つの変数に基づいて説明することが出来ます。その2つとは「長さ」と「張力」。

筋肉の張力は変化するのに筋肉の長さが同じなら、その筋収縮はアイソメトリックコントラクション(等尺性収縮)と呼ばれ、静的な筋収縮です。

一方、筋肉の長さが変化しながらも張力が同じ場合、その収縮はアイソトニックコントラクション(等張力性収縮)と呼ばれ、動的な筋収縮になります。ちなみに、一般的に筋トレなどでダンベルやバーベルを上げ下げするのは、このアイソトニックコントラクションになります。

そして、アイソトニックの場合、さらに二つに分けることが出来、筋肉の長さが短くなる場合は、コンセントリック収縮。筋肉の長さが伸びる場合は、エキセントリック収縮と呼ばれることになります。

普段の生活などにおける自然な運動においては、筋収縮はさまざまな方法で、その時々に筋肉の長さと張力を変化させています。したがって、自然な運動の中で筋肉が活動している際には、筋肉の長さと張力が常に変化しながら筋収縮が起こることになります。

※ちなみに、自然な動作ではなく特殊な機器を用いた場合、筋収縮の速度が一定となるアイソキネティックコントラクション(等速性収縮)というものもあります

ただし、特殊な専用機器を用いないと難しいため、自然な運動の中では起こることはまずないと言えます。

筋収縮が起こるメカニズム(仕組み)を簡単に見てみる

OK muscle contraction mechanism

人間も含む脊椎動物においては、関節を動かしている骨格筋の収縮は神経の命令によって動いています。運動ニューロン(骨格筋を支配する神経細胞)がシナプスを通して、筋収縮をさせるための信号を送っていくのです。

この際、複数の筋繊維は単一の運動ニューロンの支配下にあり、そのため、一つの運動ニューロンが信号を送るだけで、複数の筋繊維が同時に収縮することが出来るのです。

ちなみに筋力アップを狙った筋トレで、よく「神経系と筋肉の連携を強化する」といったことを言われるかと思いますが、その連携とはまさにこの部分を指します。

そして、筋節(サルコメア)の中は、下の画像が示すような構造(フィラメント)になっており、真ん中の太いものがミオシンフィラメント(青い部分)で、その周りが細いアクチンフィラメント(オレンジの部分)になっています。

filament

そして、神経から信号を受けた筋繊維では、収縮を生じさせるために、画像にあるように細いアクチンフィラメントが中央にスライドするように動き収縮することになり、これが筋収縮を引き起こしています。(※フィラメント滑走理論と呼ばれている)

筋がその中心に向かって力を発揮するという、筋収縮の定義はまさにこのことを指していると言えます。

ちなみに内蔵の筋肉である平滑筋や、心臓の筋肉である心筋の収縮は、支配する神経系は変われど、そのメカニズムは骨格筋のそれと似ていると言われています。

筋収縮の種類

筋収縮の種類については、上で既に簡単に触れている通り、アイソメトリック、アイソトニック(コンセントリック&エキセントリック)、アイソキネティックの3つがあります。

その3つの筋収縮の種類について、ここでもう少し詳しく見ていきましょう。

筋収縮の種類① アイソメトリック(等尺性収縮)

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アイソメトリック収縮は、筋肉の長さを変えることなく力を発揮していく筋収縮の種類。

例えば、絶対に動かない壁を手で押している時。この時には筋肉の長さは一切変わらないにも関わらず、筋肉は力を発揮していくことになります。

他にも、懸垂を行った時に、途中で体を持ち上げるのを止めて維持する時や、有名なプランク運動を行う時もこのアイソメトリックの状態で、筋肉は力を発揮していることになります。

日常動作の中でも、両手で物を抱えて運んだりといった動作において、頻繁に行われている筋収縮になります。

筋収縮の種類② アイソトニック(等張性収縮)

アイソトニック収縮は、筋繊維の長さが変化しながら力を発揮していく筋収縮の種類。

筋肉にかかる負荷へ発揮出来る力を一致させようと、筋肉が長さを変えていくことで起こる筋収縮です。

肘を曲げてバーベルを持ち上げたり下げたりする際や、膝を伸ばして立ち上がったり、膝を曲げて腰を下ろしたりするなど、通常の動作で常に起こっている筋収縮。

ウェイトトレーニングなどで筋収縮という時は、この筋収縮の種類を指すことが一般的かと思います。

コンセントリック収縮(短縮性収縮)

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コンセントリック収縮は、アイソトニック収縮の一つ。筋肉が短くなりながら力を発揮して筋収縮を起こしていく活動です。筋肉が短くなっていくことで、関節の角度を変えていき、目的とする動作を行っていきます。

例えばダンベルカールで言うと、肘を起点にダンベルを持ち上げていく過程で、上腕前面にある上腕二頭筋でコンセントリック収縮が起こっていきます。

逆に上腕裏の上腕三頭筋は、肘を伸ばしていく動作でコンセントリック収縮を起こすことになるため、ベンチプレスでバーベルを持ち上げる際などに上腕三頭でコンセントリック収縮が起こっています。

エキセントリック収縮(伸張性収縮)

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エキセントリック収縮は、コンセントリック同様にアイソメトリッック収縮の一つ。筋肉が長くなりながらも力を発揮していく筋収縮です。

エキセントリック収縮は、筋肉に対する外部からの負荷に対し張力が不十分なため、筋繊維が伸びていく時に起こったり、また、関節の動きをゆっくりにして負荷を制御したり(ブレーキをかけるようなイメージ)する際に起こってきます。

このブレーキをかける役割というのが、実はとても大切で、エキセントリック収縮がしっかりと起こることで、例えばボールを投げたあとに、腕を減速させて腕がすっぽ抜けてしまうような大きな衝撃が肩に伝わらないようにコントロールしていたりするのです。

ちなみに、先ほどのダンベルカールで見ると、肘を起点にしてダンベルを下げていく過程で、上腕二頭筋でエキセントリック収縮が起こっていくことになります。

筋トレでは重要視されるエキセントリック収縮

筋トレではエキセントリックのトレーニングを意識的に行っていくことで、筋トレの効果を高められると言われています。

というのも、エキセントリックの方がコンセントリックより発揮出来る力が強いと言われており、より大きな負荷を扱っていけるため。そして、その結果、筋肉へのダメージも大きくなり、しっかりと回復させることが出来れば、より筋肉が増強すると考えられているから。

しかしながら、筋肉へのダメージが大きいということは、トレーニング後、1~2日経ってから遅発性の筋肉痛が発生してくることを意味します。

特に、不慣れな高負荷のエキセントリック収縮は、筋肉に大きなダメージを与えてオーバートレーニングになりやすいので、体をケガから守るには、注意しながら適切なトレーニングに抑える必要があります。

筋収縮の種類③ アイソキネティック(等速性収縮)

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アイソキネティックトレーニングは、常に筋収縮の速度が一定となりながら起こる筋収縮になります。

しかし、専用のマシンなどがない限り再現するのが難しい筋収縮の種類なため、あまり紹介されることがありません。

また、専用のマシンを用いて行う場合も、筋トレ目的というよりは筋力の評価をするために用いられたり、又はリハビリ用に利用されたりするため、特殊な筋収縮の種類であると言えます。

タイトルからしてウケる。

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筋収縮とは?種類とメカニズムを確認!骨格筋の収縮様式まとめのまとめ

筋収縮について確認してきました。

筋収縮とは一般的にイメージされているような、短くなって力を発揮するだけではなく、様々な状態で筋肉が力を発揮していくことを総合的に指します。

その筋収縮の種類とメカニズムを理解しておいて、今後の筋トレなどに活かしていきましょう!

ぴろっきーでした!

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