脚の筋トレで同じ速さで動いていても、筋肉内部が同じ速さで縮んでいるとは限らない。ふくらはぎの厚み、筋束の向き、腱の伸びを扱った研究から、筋肉のギア比を読み解く。自転車運動や足首の実験で異なる結果も比べ、動画の速さを足痩せや運動効果の判定に直結させない記録の見方を考える。
かかとを上げる練習で、昨日より軽快に動けた。では、ふくらはぎの中も昨日より速く縮んだのだろうか。見える動きの速さを、そのまま筋肉内部の速さに置き換えることはできない。筋肉は縮むときに形と線維の向きを変え、内部と外側で速さの関係を変えるからである。[7]
この関係を表すのが筋肉の「ギア比」だ。筋肉全体の短縮速度を筋線維の短縮速度で割った比であり、固定された値ではない。力の小さい収縮と大きい収縮では、筋肉が形を変える仕方も違う。自転車運動を測った人の研究では、筋肉の形の変化を左右したのは、速度よりも発揮する力だった。[7][9]
したがって、脚を速く動かせたことだけで、内部の負担や足痩せの進み具合まで採点しない。本記事で扱うのは、運動中の筋肉の形と速度の伝わり方である。別記事「ダイエットの筋トレは握る力も測る？大きい筋肉の成績まで任せられるかを読む」に全身の成績を代用する測定の話を譲り、ここでは同じ脚の中でも測る場所によって何が違うかを見る。
筋肉は、縮むひもより向きを変える束に近い
筋肉の中の線維が、筋肉全体の縮む方向に対して斜めに並ぶ構造を羽状構造と呼ぶ。その斜めの角度を羽状角と呼ぶ。筋線維の束である筋束を超音波で追うときは、長さだけでなく、収縮中に向きがどれだけ変わるかも問題になる。筋肉全体は、線維そのものが短くなることと、線維が回転することの組み合わせで短くなる。[5][7]
ここに、見える速さと内部の速さがずれる理由がある。斜めの束が向きを変えれば、束の長さの変化だけでは説明できない筋肉全体の長さの変化が生じる。ギア比が大きいとは、線維の短縮速度に対して筋肉全体の短縮速度が大きいという意味である。多くの羽状筋は、線維の短縮と回転を組み合わせ、ギア比が1を超える状態で働く。[7]
筋肉のギアは、自転車の変速機にある歯車とは異なる。収縮する組織と、それを包む結合組織、内部の力のやり取りから現れる性質を、ギアという言葉で表している。構造を論じたレビューでは、筋肉が体積を保ちながら縮むために線維が横へ膨らみ、その力が周囲の組織に作用するという仕組みが提案されている。[7]
この説明でいう「厚み」は、収縮している最中の形の変化である。運動を続けた後の筋肉の成長と同じ指標として扱わない。鏡で見た脚の輪郭を、研究中の超音波で測った筋肉の厚みと同じものにしないことも大切だ。筋肉のギアの研究が追っているのは、まず動作中に内部の束と筋肉全体がどう動くかである。[7][9]
夕方の立川駅で階段を上がる脚を、外から眺めることはできる。しかし、ズボン越しの輪郭は筋束の回転を映す計器ではない。動画に残る動作と、研究で測る筋束の長さは別の観察であり、どちらも「脚の動き」という言葉に収まるからこそ混ざりやすい。外側の動きから内部を考えるときには、この距離を残しておく。[7][9]
既存記事「ピラティスのやり方は速いほど力が出る？筋肉が縮む速さと負荷の関係を読む」が扱う速度と力の関係から、ここでは速度の伝わり方へと問いを移す。内部の束と筋肉全体の速さの比を考えることで、「速く動く」という同じ表現の中にも測定対象の違いがあると分かる。[7]
初日の汗は、予約した人だけが持ち帰れる。
同じ回転の自転車でも、力を変えると厚みの変化が違う
人が自転車をこぐ間に、ふくらはぎの内側にある内側腓腹筋を調べた実験がある。回転数と負荷を変え、超音波で腱や筋束の長さ、羽状角、厚みを記録し、表面筋電図で筋活動も調べた研究だ。筋電図とは筋肉の電気的な活動を捉える測定である。単にペダルが速く回ったかを見る実験ではない。人の自転車運動を扱った結果であり、18〜39歳の女性の日常の筋トレにも同じ関係が成り立つかは、運動条件を含めて検討する必要がある。[9]
この研究では、発揮する力の増加に伴って、筋肉が厚み方向に膨らむ変化と羽状角の増加が小さくなり、筋束の短縮は速くなった。著者らは、調べた自転車運動の条件では、動的な形の変化を駆動するのは速度ではなく力だったと報告している。動きの速さだけをそろえても、筋肉内部の状態もそろったと判断することはできない。[9]
ここで引っかかりやすいのが、「力が大きいなら、筋肉はもっと大きく膨らむはず」という想像である。実際には、この実験で力が増えたとき、厚み方向の膨らみは小さくなった。体積をほぼ保つ筋肉の変形には、厚みだけでなく幅も関わる。厚みの変化が小さいことを、筋肉が働いていない証拠にはできない。[7][9]
また、この結果を「重い負荷ほど脚が細くなる」と読むこともできない。比較したのは収縮時の力、形、速度だった。収縮中の厚みの増え方が小さいことと、日々の脚のサイズが小さくなることは、測っている現象が異なる。ダイエットという目的が先にあると、厚みという単語だけを拾ってしまいやすい。研究の動詞は「膨らむ」であり、生活の目標にある「痩せる」へは飛び移れない。[9]
この知見を普段の記録に使うなら、速度だけで比較を終えないという方向になる。自転車の回転数をそろえた日でも、設定した負荷が同じかを確かめる。これは特定の負荷を勧める処方ではなく、比較した条件を言葉にしておくための工夫だ。負荷を変えた結果と速度を変えた結果を、ひとまとめに「脚がよく動いた」にしない。[9]
ギア比を比べる前に、腱を含めた数字かを確かめる
足首を動かす装置で、若い成人20人の内側と外側の腓腹筋を調べた研究では、速度を一定にする収縮と、負荷を一定にする収縮が比較された。超音波の測定に加えて、筋肉の形を表す平面的なモデルでもギア比を検討している。日常のかかと上げに似た部位を扱っていても、実験条件は明確に分けられている。若い成人を対象とする結果だが、18〜39歳の女性にそのまま当てはめるには、対象集団と運動条件の違いを考慮する必要がある。[13]
この研究でいう筋腱複合体のギア比は、筋肉と腱を合わせた全体の速度と、筋束の速度の比である。筋肉のふくらみ部分に由来するギアと、腱の伸びに由来するギアの積として表せる。レビューで示された筋肉のギア比と比べるときには、分子に腱を含むかどうかを確認する必要がある。同じギア比という名前でも、測定範囲が違う。[7][13]
結果も単純ではない。遅い収縮速度では、より大きいトルク、つまり足首を回す力に伴ってギア比が増えた。また、負荷一定のモデルでは、速い収縮速度でギア比が大きく増えた。筋腱複合体のギア比の水準は主に筋肉部分のギアに左右される一方、その変動には腱側のギアの変化が関わると報告されている。[13]
一方、構造を扱うレビューでは、低い力では高いギア、高い力では低いギアという関係が説明されていた。自転車運動の実験も、形の変化には力が重要だとした。これらを無理に「負荷が増えれば必ずギア比は下がる」という決まりにそろえるべきではない。腱を含める範囲、速度を一定にするか負荷を一定にするか、扱う運動が違うのである。[7][9][13]
さらに成人20人の実験では、収縮中に内側腓腹筋の厚みは減り、外側腓腹筋では増えた。同じふくらはぎに並ぶ筋肉でも、厚みの変わる方向が一致しなかった。脚全体の動画に同じ速度が映っていても、内側と外側で同じ形の変化をしているとは判断できない。ふくらはぎをひとつの塊として考えると、この違いはこぼれ落ちる。[13]
実験条件の違いは、結果を打ち消し合う材料ではなく、比較の範囲を決める情報だ。足首の装置で負荷を一定にすることと、自転車でペダルの回転数をそろえることは、同じ操作ではない。足首の実験では筋肉と腱の速度の関係を分けて検討し、自転車の研究では筋肉の形の変化と力の関係を追っていた。結論を並べるときも、その測り方を一緒に置く必要がある。[9][13]
たとえば運動の記録欄に「速くなった」とだけ書けば、前より軽い負荷だったのか、同じ条件で動作が変わったのかが後から分からない。筋肉の形を測らない日常の記録で、内部のギアを計算する必要はない。ただ、研究が負荷と速度を分けたように、自分が変えた条件を区別しておく。この実用上の工夫と、特定の方法の効果が実証されたという主張は分けて考える。[9][13]
数字で読む筋肉内部の速度
20人：足首の装置で内側と外側の腓腹筋を比較した若い成人の人数である。[13]
21人：太もも外側の筋肉と、素早く力を立ち上げる能力を調べた健康な参加者の人数である。[3]
0.49〜0.69：同研究で、筋束の短縮速度と力の立ち上がりの速さの間に見られた相関係数を示す。[3]
12人：着地中の筋束と腱組織の動きを調べた人の実験の参加者数である。[10]
19%：七面鳥の筋肉で腱膜に切開を加えた実験における、高い力の収縮時のギア比の低下幅である。[8]
初日の汗は、予約した人だけが持ち帰れる。
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