Damit sich der menschliche Körper bewegen kann, müssen sich die Skelettmuskeln zusammenziehen. Jeder Muskel im Körper besteht aus Muskelfasern, die in Gruppen unterteilt sind, die als motorische Einheiten bezeichnet werden. Diese Motoreinheiten empfangen Signale vom Gehirn, wenn Bewegung gewünscht wird. Die Fähigkeit, die von den Skelettmuskeln erzeugte Kraft zu variieren, ist für eine reibungslose und koordinierte Ausführung der strukturierten Bewegung wesentlich. Im menschlichen Körper sind verschiedene Mechanismen vorhanden, um die zur effizienten Ausführung dieser Aufgaben erforderliche Kraft effizient abzustufen.
Rekrutierung und Schussfrequenz von Motoreinheiten
Eine motorische Einheit ist die Funktionseinheit des neuromuskulären Systems. Die Menge an Muskelfasern, die von einer motorischen Einheit innerviert werden, variiert von weniger als 10 Fasern für kleine Muskeln bis zu mehr als 100 für größere Muskeln. Bei Stimulation ziehen sich alle von der stimulierten Motoreinheit innervierten Fasern zusammen. Um die Stärke zu erhöhen, werden mehr Motoreinheiten für die Kontraktion rekrutiert oder die Frequenz des Signals für die Kontraktion wird erhöht.
Kontraktionsgeschwindigkeit
Die Fähigkeit des Muskels, Kraft zu erzeugen, wird teilweise durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der sich ein Muskel zusammenzieht. Bei konzentrischen Muskelkontraktionen oder wenn sich ein Muskel verkürzt, nimmt die Kraftproduktionsfähigkeit des Muskels mit zunehmender Geschwindigkeit einer Kontraktion hyperbolisch ab. Während exzentrischer oder Muskelverlängerungskontraktionen wird die Kraft erzeugende Fähigkeit des Muskels mit größerer Geschwindigkeit erhöht.
Muskellänge
Muskelfasern bestehen aus dicken und dünnen Filamenten, die zu Sarkomeren oder der kleinsten kontraktilen Muskeleinheit organisiert sind. Die Länge eines Muskels wirkt sich aufgrund der entsprechenden Überlappung von dicken und dünnen Filamenten in unterschiedlichen Längen auf seine Krafterzeugungsfähigkeit aus. Wenn eine Muskelfaser zur Kontraktion angeregt wird und dieser Muskel eine optimale Länge hat, was durch die größtmögliche Überlappung von dicken und dünnen Filamenten angezeigt wird, wird maximale Kraft erzeugt. Wenn ein Muskel zu kurz oder zu lang ist, wird aufgrund der fehlenden Überlappung der Filamente und der Verfügbarkeit der Bindungsstelle weniger als die optimale Kraft erzeugt.
Muskelfasertyp
Nicht alle Muskelfasern sind gleich. Skelettmuskelfasern fallen in eine von zwei Kategorien, basierend auf dem Alpha-Motoneuron, das sie innerviert: Typ I-Muskelfasern oder langsam zuckende Fasern und Typ II-Fasern oder schnell zuckende Fasern. Motoreinheiten, die Fasern vom Typ II enthalten, sind typischerweise größer als Motoreinheiten, die Fasern vom Typ I enthalten. Dieser Unterschied in der Größe der Motoreinheit bedeutet, dass sich bei Stimulation einer einzelnen Motoreinheit vom Typ II mehr Muskelfasern zusammenziehen als bei Stimulation einer Motoreinheit vom Typ I. Da in Typ-II-Motoreinheiten mehr Fasern zur Kontraktion angeregt werden, wird durch Typ-II-Fasern mehr Kraft erzeugt.
