Jaka jest siła, jaką może wytworzyć pojedynczy mięsień skurczowy?

Ilość siły, jaką można wytworzyć w wyniku pojedynczego skurczu mięśnia, zależy od różnych czynników, takich jak wielkość, typ i stan fizjologiczny mięśnia. Jednak w przybliżeniu zdolność pojedynczego włókna mięśniowego do generowania siły może dostarczyć wglądu w produkcję siły przez cały mięsień.

Podczas pojedynczego skurczu siła wytwarzana przez pojedyncze włókno mięśniowe zależy od liczby głów miozyny (mostków krzyżowych), które tworzą się pomiędzy grubymi i cienkimi włóknami (aktyną i miozyną) w obrębie sarkomerów, podstawowych jednostek kurczliwych włókien mięśniowych. Każda głowa miozyny po związaniu się z aktyną może generować siłę około 5-10 pikoniutonów (pN).

Całkowita siła wytwarzana przez włókno mięśniowe jest sumą sił wytwarzanych przez wszystkie głowy miozyny w sarkomerach. Dlatego siła wyjściowa zależy od liczby sarkomerów połączonych szeregowo i liczby główek miozyny na sarkomer.

W mięśniach szkieletowych na siłę wytwarzaną przez pojedynczy skurcz skurczowy (krótki cykl skurczu i rozkurczu) całego mięśnia wpływa liczba zaangażowanych włókien mięśniowych, ich pole przekroju poprzecznego i poziom aktywacji nerwowej (liczba rekrutowanych jednostek motorycznych i częstotliwość impulsów neuronów ruchowych).

Kiedy angażowanych jest wiele jednostek motorycznych, a mięśnie są maksymalnie aktywowane, wytwarzanie siły znacznie wzrasta, co prowadzi do silniejszych skurczów. Zjawisko to znane jest jako sumowanie sił i jest niezbędne do generowania wysokiego poziomu siły podczas dobrowolnych ruchów.

Chociaż siła wytwarzana przez skurcz pojedynczego mięśnia może znacznie różnić się u różnych mięśni i osób, według przybliżonych szacunków zdolność pojedynczego włókna mięśniowego do wytwarzania siły wynosi około 10 pN, a siła wytwarzana przez cały mięsień podczas skurczu maksymalny skurcz może osiągnąć kilkaset niutonów (N).