Qual è la quantità di forza che può essere prodotta da un singolo muscolo in contrazione?

La quantità di forza che può essere prodotta da una singola contrazione di un muscolo dipende da vari fattori quali la dimensione, il tipo e lo stato fisiologico del muscolo. Tuttavia, in via approssimata, la capacità di generare forza di una singola fibra muscolare può fornire informazioni sulla produzione di forza di un intero muscolo.

Durante una singola contrazione, la forza generata da una singola fibra muscolare è determinata dal numero di teste di miosina (ponti trasversali) che si formano tra i filamenti spessi e sottili (actina e miosina) all'interno dei sarcomeri, le unità contrattili fondamentali delle fibre muscolari. Ciascuna testa di miosina, legandosi all'actina, può generare una forza di circa 5-10 piconewton (pN).

La forza totale prodotta da una fibra muscolare è la somma delle forze generate da tutte le teste di miosina all'interno dei sarcomeri. Pertanto, la forza prodotta dipende dal numero di sarcomeri in serie e dal numero di teste di miosina per sarcomero.

Nei muscoli scheletrici, la forza generata da una singola contrazione (un breve ciclo di contrazione e rilassamento) di un intero muscolo è influenzata dal numero di fibre muscolari reclutate, dalla loro area della sezione trasversale e dal livello di attivazione neurale (il numero di unità motorie reclutate e la frequenza di scarica dei motoneuroni).

Quando vengono reclutate più unità motorie e i muscoli vengono attivati ​​al massimo, la produzione di forza aumenta in modo significativo, portando a contrazioni più forti. Questo fenomeno è noto come somma di forze ed è essenziale per generare elevati livelli di forza durante i movimenti volontari.

Sebbene la forza generata da una singola contrazione muscolare possa variare ampiamente tra muscoli e individui diversi, come stima approssimativa, la capacità di generare forza di una singola fibra muscolare nel muscolo scheletrico è di circa 10 pN e la forza prodotta da un intero muscolo durante una contrazione massima può raggiungere diverse centinaia di newton (N).