人間が異なる速度で歩行し走行する際に筋繊維の長さと速度が筋力生成に与える影響

筋繊維の長さと速度は筋力生成に劇的な影響を与えます。しかし、下肢の筋繊維の長さと速度が歩行および走行中の筋力生成能力に重大な影響を与えるかどうかは不明です。この問題を検証するために、11の下肢筋の筋腱動力学のシミュレーションを開発し、5人の被験者が速度1.0-1.75 m s(-1)で歩行し、2.0-5.0 m s(-1)で走行する際の筋電図記録および股関節、膝関節、足関節の運動学的測定から筋繊維の長さと速度を計算しました。シミュレーションされた筋繊維の長さ、速度、および力を分析し、異なる歩行および走行速度での筋力生成に対する力-長さおよび力-速度特性の影響を評価しました。シミュレーションにより、11の筋肉のうち8つの筋肉の力生成能力（つまり、活性化単位あたりに生成される力）が歩行または走行速度によって有意に影響を受けることが明らかになりました。ヒラメ筋の力生成能力は歩行速度の増加に伴い減少しましたが、歩行から走行への移行は筋繊維の速度を低下させることで力生成能力を向上させました。我々の結果は、ヒラメ筋の構造が歩行から走行への移行に与える影響と、筋腱の順応性が腓腹筋の足関節モーメントとパワー生成能力に与える影響を示しています。この研究は、筋繊維の動態と筋力生成を歩行および走行の機械的要求に関連付けることで、下肢筋が前例のない詳細に研究されることを可能にするデータを提供します。