腕の筋トレで疲れると筋電図の周波数はどう変わるのか。速筋の割合との関係を調べたラットの実験と、人の肘を曲げる筋肉の疲労試験を読み分ける。伝導速度、筋線維の太さ、力の強さが重なる信号から、速筋が多いという判定や回復の判断をどこまでできるか、測定条件とともに考える。
ダンベルを下ろす腕が重い。測定画面では、筋電図の周波数も下がっている。これを見て「速筋を使い切った」と考えたくなる。しかし、男性8人の肘を曲げる筋肉の実験で周波数は疲労に伴って変化しても、その変化は力の回復と同じ道筋をたどらなかった。18〜39歳の女性の日常的な筋トレで同じ経過になるかは、別に確かめる必要がある。[18]
腕の速筋は筋電図の周波数だけで分かるのか。答えの芯は、筋線維の性質との関係はあるが、周波数をそのまま速筋の割合に読み替えることはできない、である。ラットの筋肉では速筋系の線維が多いほど開始時の周波数と伝導速度が高かった一方、筋線維の太さとも関係していた。ラットの結果を18〜39歳の女性の腕の判定にそのまま当てはめることはできない。[1]
既存記事「腕の筋トレは筋肉が動くと筋電図もずれる？神経の入口と電極の位置を読み解く」には測る位置の問題を譲る。また「プランクの筋電図は疲れると周波数が下がる？信号の大きさと秒数を分けて読む」が扱う保持時間の問いとも分ける。ここで追うのは、信号の周波数が高い、あるいは途中で下がるという事実から、筋線維の種類とその日の疲れをどのように読み分けるかだ。
周波数と伝導速度は、同じ速さではない
筋電図の中央周波数と筋線維の伝導速度は、研究では別々の変数として測定される。中央周波数は信号の周波数成分を表す指標であり、伝導速度は筋線維を電気的な活動が伝わる速さを表す。同じ筋肉で両方が高いことはあっても、同じ項目の別名ではない。[1][12]
筋線維には、研究で速筋系と遅筋系に分けて扱われる性質の違いがある。基礎となるラットの実験では、酵素染色によって遅筋の酸化型、速筋の酸化・解糖型、速筋の解糖型を分類し、その構成と表面から得た筋電図を比べた。つまり、電気の信号を先に速筋と決めつけず、別の方法で調べた筋線維と照合している。[1]
この照合が重要だ。たとえば「周波数が高いので速筋が多い」と推定し、その推定結果を根拠に「速筋が多い人は周波数が高い」と説明すると、話が輪になる。筋線維を実際に分類した研究と、周波数から筋線維の関与を推測した研究では、確かめている段階が違う。[1][10]
画面に波形の大きさが出ている場合も区別が必要である。大腿部の筋肉を調べた研究では、信号の大きさと中央周波数の動きは一致していなかった。収縮する力の強さに応じて両方が変わる場面があっても、動く速さが影響したのは信号の大きさの方で、中央周波数には速度の影響を認めなかった。[10]
したがって、まず画面の項目名を読む必要がある。大きな波が出たこと、周波数が高かったこと、伝導速度が速かったことを、すべて「速筋がよく働いた」にまとめない。それぞれを測り分けた実験の結果こそ、まとめすぎない理由になる。[1][10]
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
ラットでは速筋と関係したが、太さも関係した
引用の多い基礎実験で使われたのは、人がダンベルを持ち上げる腕ではない。ラットのヒラメ筋、長趾伸筋、横隔膜を酸素化した溶液の中に置き、電気刺激で収縮させた実験である。表面から記録する信号と、組織の染色で調べた筋線維の構成、断面積を比べている。18〜39歳の女性が自分の意思で腕を動かす条件への適用には、種と収縮条件の違いが残る。[1]
速筋の解糖型と酸化・解糖型の割合が高い筋肉ほど、中央周波数と伝導速度の開始値が高かった。しかも収縮が続く間の低下も大きかった。高く始まって大きく下がるという、開始時点と経過の両方に筋線維構成との関係があったわけだ。[1]
ただし、同じ実験では筋線維の断面積を重みづけした値も、開始時の中央周波数および伝導速度と直線的に関係していた。信号には種類だけでなく、線維の大きさの情報も重なっている。周波数が高いという共通点だけで、太さの違いをすべて筋線維の種類の違いに置き換えることはできない。[1]
著者らは、中央周波数に関する複数の指標から筋線維構成を予測できることも示した。筋電図と筋線維の種類は無関係だ、という読み方も行きすぎである。ただし、それはこの実験条件で成り立った予測であり、健康な人の腕に当てはめる判定表として読むものではない。[1]
ここでの面白さは、速筋の多い筋肉ほど、収縮中に周波数が下がりやすかったことだ。同じ信号を途中だけ見れば、開始時の性質と疲労に伴う変化が重なる。「今は低い」という情報だけでは、もともとの値も、そこまでにどれほど変化したかも分からない。[1]
写真の明るさを比べるときに、撮影した時刻を外せないようなものだ。筋電図でも、開始直後の比較なのか、収縮を続けた後の比較なのかが問いを変える。これは見た目の似た数字から正反対の物語を作らないための、研究を読む順序である。[1]
もうひとつ気をつけたいのは、ここで比べたのが性質の異なる筋肉だったことだ。同じ人の上腕二頭筋について、今日と明日の速筋割合を当てた実験ではない。筋肉同士の違いを捉えられたことと、同じ筋肉の短期間の変化を正確に説明できることを混ぜない。この区別を置くと、研究の意義を保ちながら、腕の自己診断への飛躍も避けられる。[1]
線維の断面積との関係にも、独立した意味がある。「太い線維がある」という性質と「特定の種類の線維が多い」という性質は、同じ文ではない。両方が信号に関係した実験で、片方だけを取り出して説明すると、周波数の数字が本来持つ複雑さを落としてしまう。速筋という言葉は分かりやすいが、測定結果のすべてを引き受ける名前にはならない。[1]
人の腕では、力と周波数の戻り方がずれた
腕に直接近い研究では、男性8人が肘を曲げる筋肉で、最大努力の伸張性収縮と短縮性収縮を別の日に行った。伸張性は力を出しながら筋肉が伸ばされる動き、短縮性は力を出しながら縮む動きである。各条件で100回の収縮を行い、力と上腕二頭筋の中央周波数などを追った。男性を対象とするため、18〜39歳の女性にも同じ低下量や回復期間が当てはまるかは、この比較だけでは決められない。[18]
運動直後、伸張性運動の後では伸張性の力が53.3%下がり、短縮性運動の後では短縮性の力が49.9%下がった。他方、伸張性の力は短縮性運動の後にも30.6%低下し、短縮性の力は伸張性運動の後にも38.4%低下した。低下の出方には、どちらの動きをしたかという特異性があった。[18]
中央周波数も一様ではない。伸張性の動きで測った周波数は、どちらの運動の最中にも低下した。短縮性の動きで測った場合は、短縮性運動中には下がったが、伸張性運動中には変化が認められなかった。同じ腕でも、運動の種類と測るときの動きの組み合わせで結果が違ったのである。[18]
さらに、伸張性の動きで測った中央周波数は運動後2日以内に回復したが、伸張性運動から7日後には再び低くなっていた。力の回復は伸張性運動の後でより遅く、筋肉痛や血液中の筋損傷に関連する指標の変化も伴った。周波数が戻った時点を、腕のすべての機能が戻った時点とは呼べない。[18]
著者らは、伸張性運動後の中央周波数の低下が速筋線維の選択的な損傷を示す可能性にも言及している。その解釈は落とせない。ただし、可能性の提示と、各参加者の速筋の割合を直接確定したことは別である。この試験は強い疲労を起こす条件であり、ふだんの軽い腕の運動と同じ低下量を期待するものでもない。[18]
数字が下がると、測定そのものが悪くなったように感じる。だが、この実験で問うべきなのは下がったことの善悪ではなく、どの動きの直後に、どの動きで測った数字なのかだ。筋トレ中の記録を読むにも、重さだけでなく、持ち上げる側と下ろす側を区別する視点が役立つ。[18]
回復を追う測定にも意味がある。運動直後だけを見れば、周波数が下がった、力が下がったという並びで説明できそうだ。ところが日を追うと、周波数はいったん戻り、再び低くなる場面まで現れる。直後の一致だけを理由に、周波数を力の代わりとして扱うと、その後のずれを説明できなくなる。[18]
同じ試験の運動前の比較でも、伸張性の動きの方が短縮性より力は大きかったが、整流して平均した筋電図の値は同じだった。出せる力と電気信号の大きささえ、動き方を変えると単純な比例ではない。周波数を読む前に、腕で何を測っているかを確かめる理由がここにもある。[18]
数字で読む腕の筋電図と疲労
男性8人：肘を曲げる筋肉の伸張性・短縮性運動を比較した対象である。[18]
100回：各運動条件の最大努力の収縮回数であり、日常の推奨回数とは区別する。[18]
53.3%低下：伸張性運動後に測った伸張性の力の変化である。[18]
49.9%低下：短縮性運動後に測った短縮性の力は、これだけ下がった。[18]
2日以内：伸張性の動きで測った中央周波数がいったん回復した期間である。[18]
7日後：伸張性運動後に同じ周波数が再び低い値を示した。[18]
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
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