筋肉は電気で動く—筋肉収縮の仕組み—

みなさんそもそも筋肉がどうして動くのか気になったことがありませんか?
僕らの意識に合わせて身体は非常に細かで複雑な動きをすることができます。それらを可能にしているのが筋肉です。
今日はそもそも我々が筋トレをするときに鍛える筋肉とはなんぞや?について書こうと思います。(難しいの無理って方は⭐︎以下重要⭐︎ってとこまで飛ばして読んでください。)

筋肉の定義そのものは英語のwikipediaが簡潔で分かりやすいです

『Muscle is a soft tissue found in most animals. Muscle cells contain protein filaments of actin and myosin that slide past one another, producing a contraction that changes both the length and the shape of the cell. Muscles function to produce force and motion. They are primarily responsible for maintaining and changing posture, locomotion, as well as movement of internal organs, such as the contraction of the heart and the movement of food through the digestive system via peristalsis.』

『筋肉はほとんどの動物にみられる軟組織である。筋細胞はアクチンとミオシンと呼ばれるタンパク質繊維を持ち、互いにスライドするように動くことによって筋細胞の収縮を起こす。この収縮によって筋細胞の長さと形が変化する。筋肉は力と運動機能をつかさどる器官であり、姿勢を維持したり変えたり、運動するときに使われるだけでなく、心臓の拍動や消化器官による食べ物の移動などにおいても使われる。』(訳、兄者)

つまり、我々の意識的・無意識的運動すべてにおいて必要なものと言えるわけですね。
そして我々が筋トレをして鍛える筋肉は意識的に動かすことができる筋肉、骨格筋(skeletal muscle)になるわけです。

骨格筋は上の画像のように身体中に張り巡らされており、我々の運動には必要なものです。それでは一つの筋肉に注目してみましょう。

 

例えば上の画像の左上の筋肉(muscle)を上腕二頭筋だとします(いわゆる力こぶ筋)。
だいたいこの筋肉の長さが10−15cmほどでしょうか。
それを輪切りにするとたくさんの筋繊維(muscle fiber、直径0.1mmほど)が束のようになっています。そしてその束がまた束のようになって筋肉全体を形成してますね。

それでは一つの筋繊維(muscle fiber)に注目してみましょう。

 

 

すると驚いたことにまた束が出てきました!
この一本の筋繊維(直径0.1mmぐらい)にたくさんの筋原繊維(Myofibril、直径0.01mmぐらい)が含まれています。
この筋原繊維は一つの筋細胞が縦につながったものでして、Dark A bandとLight I bandの繰り返しが一つの単位で一細胞になっています。

それではこの一つの筋細胞(直径0.01mm、長さ0.05mmぐらい)を取り出してみましょう。

 

 

さてよくわからなくなってきましたね。
とりあえず簡単にいえばこの筒状のものが一つの筋細胞であり、我々の筋肉を動かす元となる一つの単位と言えます。
そしてこの細胞の中にアクチンとミオシンと呼ばれるタンパク質がサンドウィッチ構造をとっています。

 

 

ピンクのつくしみたいな繊維がミオシンで、青のつぶつぶの繊維がアクチンです。
このミオシンとアクチンが互いにスライドするように一気に動くことにより、一つの筋細胞が収縮します。そしてこの収縮がいっぺんに全ての筋細胞で起こると、筋原繊維全体、筋繊維全体、そして筋肉全体の収縮になるのです!
この収縮のタイミングは筋肉に脳みそから電気信号が送られてくることによって制御されています。電気は流れるのがとても早いので筋肉の収縮がシンクロされるわけです。
と、ここまで少し小難しい話でしたが、当然

は??意味わからんしそれ知って何になるの?

となりますね。

(実際、弟に言ってもへーって感じで終わりました。笑)

⭐︎こっから重要⭐︎

まぁ要するに筋肉ってのは

 

脳みそ制御型電動エキスパンダーです!!!

簡単にいえば

1、脳みそが信号を電動エキスパンダー(筋肉)に送る。

2、モーターによって電動エキスパンダーのバネ一本一本が収縮する。

3、電動エキスパンダー全体が収縮する。

となるわけです。
実際には筋肉は筋細胞を数千から数万持っていますから、このモーター付きのバネがもっとたくさんあるわけですね。

そして筋トレというのはこのバネ(筋細胞)を増やす作業、そしてバネ、筋細胞自体を太くする作業ということになります。

さてみなさんイメージはつきましたでしょうか?
この筋肉ですが、よく勘違いされていることがいくつかあります。

1、筋肉はタンパク質でできているは嘘。

筋肉のうち70%は水でできています。18%がタンパク質で3%が脂質です。
水を抜いた乾燥重量比でいうとタンパク質が75%を占めるのでタンパク質が多いと言えますが、ほとんどは水なんですね。

2、筋肉を使うと乳酸が溜まって筋肉疲労がたまる。

これはながーいこと言われきた説ですが、最近乳酸は実は筋肉疲労に関係ないのではないかという説が有力です。
一概に乳酸がたまるから疲れるんやで!!という理解では間違った知識を広めてしまう可能性があります。

さてこうして解説されると気になるのが、ではいったいどういう仕組みで筋肉が大きくなるのか?ですよね。それについてはまた次回…

 

引用元

Frontera, WR and Ochala J, 2015, Calcif Tissue Int

 

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