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Architettura Muscolo-Scheletrica


La pennanzione delle fibre muscolari

La disposizione delle fibre muscolari non è casuale ma consente ad ogni muscolo di svolgere perfettamente la funzione per cui è stato assegnato. La direzione della fibra muscolare non è sempre nella stessa direzione della linea di trazione del muscolo. Quando la linea d'azione del muscolo non corrisponde alla linea d'azione delle fibre, il muscolo è noto come pennato. Esistono numerose sottoclassificazioni, ma l'importante caratteristica di questi muscoli pennati è l'angolo della pennazione: l'angolo tra le due linee d'azione.

Fig. 1. L'architettura interna dei muscoli scheletrici:

(A) non-pennati; (B, E, F) unipennati; (C) bipennati

Sezione traversa del muscolo PCA (Physiological cross-section area)

La forza massima che un muscolo può generare dipende dalla sua area di sezione trasversale fisiologica (PCA): area delle fibre perpendicolare alla direzione della fibra.

In un muscolo non pennato questa è semplicemente l'area di una sezione presa nel mezzo di un muscolo perpendicolare alla linea di trazione (fig.3A).

In un muscolo pennato questo mancherebbe di alcune fibre muscolari (fig.2). In questo caso l'area della sezione trasversale dovrebbe essere presa perpendicolare (ad angolo retto) alla direzione media della fibra in modo da includere tutte le fibre nel muscolo (fig.3B, 3C).

Fig.2-3: PCA muscoli fusiformi (A), unipennati (B) e bipennati (C).

La pennazione aumenta l'area della sezione trasversale fisiologica

Fig.4 Effetti dell'angolo di pennazione sulla sezione traversa del muscolo

La lunghezza delle fibre muscolari tende ad essere molto più piccola nei muscoli pennati

Fig.5 Rappresentazione schematica del muscolo con architettura diversa:muscoli con fibre corte e un grande PCA (A); muscoli con fibre lunghe e un piccola PCA (B)

Calcolo della PCA:

PCA=V/ L= m / ( rL)

m: massa del muscolo

V : volume del muscolo

r : densità (1.056 g.cm-2) del muscolo

L : lunghezza ottimale delle fibre

la PCA di un muscolo pennato di una data massa (volume) è più grande della stessa massa muscolare non pennata.

Produzione della forza massima

La forza massima che un muscolo può generare può essere calcolata moltiplicando la PCA per una costante (approssimativamente da 20 a 100 N.cm-2).