Siła z mózgu

Okazuje się, że siła fizyczna może pochodzić nie tylko z ćwiczeń mięśni, ale także układu nerwowego. Od kilku lat w badaniach naukowych pojawiają się dowody, że o ile więcej powtórzeń z mniejszym obciążeniem równie dobrze buduje masę mięśniową co mniej powtórzeń z obciążeniem większym, to nie przekłada się to na siłę. Osoby ćwiczące z mniejszym obciążeniem są słabsze pomimo tej samej masy mięśni.

Pojawiło się zatem pytanie, z czego wynika różnica siły, skoro masa mięśni jest taka sama. Naukowcy z University of Nebraska-Lincoln postanowili wyjaśnić ten paradoks. Nathaniel Jenkins i jego zespół zbadali, w jaki sposób mózg i neurony ruchowe reagują na trening z dużym i małym obciążeniem. Wyniki badań sugerują, że wyższe obciążenia lepiej warunkują układ nerwowy do przesyłania sygnałów elektrycznych z mózgu do mięśni, powodując, że mięśnie uwalniają więcej siły, a dzięki powtórzeniom uczą się jej więcej uwalniać.

Mięśnie kurczą się, gdy otrzymują sygnał elektryczny. Droga tego sygnału rozpoczyna się w mózgu w korze ruchowej, następnie podróżuje on przez rdzeń kręgowy, skąd trafia do neuronów ruchowych wywołujących kurczenie się włókien mięśniowych. Jenkins znalazł dowody, że gdy trenujemy z większymi ciężarami, układ nerwowy jest w stanie pobudzić więcej neuronów ruchowych lub pobudzać je częściej. Zwiększone pobudzenie skutkuje zaś większą siłą pomimo porównywalnej masy mięśniowej.

W badaniach wzięło udział 26 mężczyzn, którzy przez 6 tygodni ćwiczyli na maszynie mięśnie nóg. Obciążenie wynosiło 80 lub 30 procent maksymalnego obciążenia, jakie byli w stanie podnieść. Trzy razy w tygodniu uczestnicy mieli za zadanie ćwiczyć dopóty, dopóki nie byli w stanie wykonać kolejnego powtórzenia. Przyrost masy mięśniowej u badanych przez Jenkinsa odpowiadał temu, co było wiadomo też z innych badań. Podobnie było z przyrostem siły, która u osób ćwiczących z wyższym obciążeniem była o 44,5 niutona większa. Jenkins badał jednocześnie stymulację elektryczną mięśnia czworogłowego uda. Nawet przy maksymalnych staraniach większość ludzi nie jest w stanie uzyskać ze swoich mięśni 100 procent ich maksymalnej siły, mówi Jenkins. Porównując jaką siłę samodzielnie uzyskuje dana osoba z mięśni z siłą uzyskiwaną gdy mięsień jest wspomagany dodatkową dawką prądu elektrycznego, można określić, jaki procent teoretycznej siły jesteśmy w stanie samodzielnie wygenerować.

Porównanie obu grup biorących udział w badaniach Jenkinsa pokazało olbrzymią różnicę. W grupie ćwiczącej z mniejszym obciążeniem zdolność do aktywacji siły mięśni zwiększyła się w ciągu trzech tygodni z 90,07 do 90,22 procent, wzrosła więc o 0,15 punktu procentowego. W grupie ćwiczącej z dużym obciążeniem zaobserwowano wzrost od 90,94% do 93,29%, a więc o 2,35pp. Podczas maksymalnego skurczu korzystne jest aktywowanie większej liczby jednostek motorycznych. Wynikiem tego jest zdolność do wygenerowania większej siły. Wyniki badań zgadzają się z tym, co obserwujemy, dodaje Jenkins.

Przeprowadzono jeszcze jeden test. Poproszono uczestników z obu grup, by po 3 i 6 tygodniach ćwiczeń, wykonali po 10 ćwiczeń. Mieli rozpoczynać od 10% obciążenia i skończyć na 100 procentach. Uczony rozumował, że jeśli ćwiczenia z dużym obciążeniem lepiej budują siłę, to osoby z grupy ćwiczącej z większym obciążeniem będą musiały aktywować mniej neuronów do podniesienia proporcjonalnie identycznego ciężaru co osoby z grupy ćwiczeń z niskim obciążeniem. Badania potwierdziły te przypuszczenia. W grupie ćwiczącej z mniejszym obciążeniem liczba średnio aktywowanych neuronów spadła z 56 do 54,71 procent, a w grupie ćwiczącym z duży obciążeniem zaobserwowano spadek z 57 do 49,43 procent. Skoro widzimy mniejszą świadomą aktywację przy wykorzystywaniu części siły, to wiemy, że ci ludzie są bardziej wydajni. Są w stanie wygenerować tę samą siłę, aktywując przy tym mniej jednostek motorycznych, wyjaśnia Jenkins.

Badania takie mają też przełożenie na codzienną praktykę. Jeśli bowiem w czasie ćwiczeń podnosimy ciężary bliskie naszego maksimum, to później wykonując jakąś czynność wymagającą użycia siły fizycznej powinniśmy być w stanie wykonać więcej powtórzeń aktywując mniej jednostek ruchowych, a przez to powinniśmy się nieco wolniej męczyć.

Nie sądzę, że ktokolwiek by się nie zgodził ze stwierdzeniem, iż ćwiczenie z większym obciążeniem jest bardziej efektywne. Jest bardziej efektywne czasowo. Lepiej rozwija siłę. A teraz widzimy, że prowadzi też do lepszej adaptacji na poziomie neuronalnym, dodaje uczony.

siła mięśnie ćwiczenia neuron kora ruchowa