Fizjologia wysiłku: jak działają mięśnie i skąd biorą się efekty?

Trzy pytania wracają na siłowni najczęściej: skąd bierze się palenie w mięśniach, skąd organizm ma siłę na ostatnią serię i dlaczego postępy nagle wyhamowały. Odpowiedź na wszystkie trzy mieści się w jednej dziedzinie.

Poniżej fizjologia wysiłku fizycznego bez wykładu: skurcz mięśnia, systemy energetyczne i mechanizm adaptacji. Przy okazji prostuję jeden model, który od dekad krąży w poradnikach i każe planować trening według krzywej, której nie da się zmierzyć.

Jak powstaje siła

Mięsień zbudowany jest jak lina spleciona z coraz cieńszych lin: pęczki włókien, wewnątrz nich miofibryle, a w miofibrylach dwa rodzaje białkowych nitek, cienkie aktynowe i grube miozynowe.

Skurcz nie polega na skracaniu tych nitek, tylko na ich wzajemnym przesuwaniu. Impuls nerwowy uwalnia jony wapnia, te odsłaniają na aktynie miejsca przyczepu, główki miozyny chwytają się ich i wykonują pociągnięcie, do którego potrzebują energii z ATP. Cykl powtarza się tysiące razy jednocześnie.

Praktyczna konsekwencja: siła zależy od tego, ile mostków między nitkami powstaje naraz, a to zależy zarówno od ilości mięśnia, jak i od tego, jak sprawnie układ nerwowy go aktywuje. Szczegóły w tekście o jednostce motorycznej.

Trzy rodzaje pracy mięśnia

• Skurcz koncentryczny: mięsień się skraca, pokonując opór. Faza podnoszenia.
• Skurcz ekscentryczny: mięsień wydłuża się pod obciążeniem, działając jak hamulec. Faza opuszczania, w której generujesz największą siłę.
• Skurcz izometryczny: napięcie bez zmiany długości. Deska, utrzymanie pozycji.

Rozwijam to w tekście o fazach ruchu i rodzajach skurczów.

Dwa rodzaje włókien

Proporcje są w dużej mierze uwarunkowane genetycznie i tego nie zmienisz. Trening zmienia natomiast charakterystykę włókien: podtyp IIx pod wpływem regularnej pracy przesuwa się w stronę bardziej wytrzymałego IIa. Więcej w tekście o włóknach mięśniowych.

Z mojej oferty Indywidualny plan treningowy online Masz dość braku efektów mimo wylanego potu? Twój trening potrzebuje planu, a nie przypadku. Nie kupujesz gotowca z… Sprawdź

Trzy systemy energetyczne

Każdy skurcz kosztuje ATP, a jego zapas w mięśniu wystarcza na sekundę, dwie maksymalnego wysiłku. Organizm odtwarza je na bieżąco, trzema drogami.

Najważniejsze zastrzeżenie: te systemy nie przełączają się jak światło. Działają jednocześnie, zmienia się tylko udział każdego z nich.

O paleniu w mięśniach: odpowiadają za nie jony wodorowe gromadzące się przy intensywnej pracy beztlenowej. Mleczan powstaje przy tym równolegle i przez dekady obwiniano go niesłusznie, tymczasem jest raczej paliwem niż odpadem.

Jak organizm się adaptuje

Trening nie czyni Cię silniejszym. Jest zaburzeniem równowagi, na które organizm odpowiada przebudową, i to ta odpowiedź daje efekty.

Ramy opisuje ogólny zespół adaptacyjny: bodziec zaburza równowagę, następuje odbudowa z nawiązką, a przy zbyt silnym lub zbyt częstym bodźcu organizm nie nadąża. Szerzej w tekście o adaptacji do wysiłku.

Najpierw układ nerwowy

Przez pierwsze tygodnie treningu siła rośnie szybciej, niż mogłaby wynikać ze wzrostu mięśni. Powód: uczysz się używać tego, co już masz.

• Rośnie liczba jednocześnie aktywowanych włókien.
• Rośnie częstotliwość impulsów nerwowych.
• Poprawia się koordynacja między mięśniami współpracującymi i przeciwstawnymi.

Klasyczny model mówił o czterech do ośmiu tygodni „czystych” adaptacji nerwowych, ale pomiary czulszymi metodami wykazują mierzalny przyrost mięśni wcześniej. Kierunek pozostaje słuszny: na starcie decyduje układ nerwowy, potem coraz bardziej sam mięsień. Więcej w tekście o adaptacjach nerwowo-mięśniowych.

Superkompensacja: model do sprostowania

Tu potrzebna jest korekta, bo model jest powtarzany w poradnikach od dekad i stawia przed czytelnikiem zadanie niewykonalne.

Klasyczna wersja: trening obniża formę, regeneracja przywraca ją do poziomu wyjściowego, a potem następuje faza powyżej tego poziomu. Sztuka polega na trafieniu kolejnym treningiem w szczyt tej fali.

Co z tego wynika praktycznie: okno jest szerokie, a nie punktowe, więc nie da się go przegapić. Zamiast celować w niewidzialny szczyt, kieruj się prostszym kryterium: jeśli na kolejnym treningu podnosisz to samo albo więcej, przerwa była odpowiednia. Jeśli od kilku sesji spadasz, jest za krótka.

Co decyduje o wzroście mięśni

Przez lata powtarzano model trzech równorzędnych mechanizmów: napięcia mechanicznego, stresu metabolicznego i mikrouszkodzeń. Ten obraz się zmienił.

• Napięcie mechaniczne uchodzi dziś za mechanizm nadrzędny. Włókna mięśniowe wykrywają obciążenie i to ono uruchamia sygnał do wzrostu.
• Mikrouszkodzenia nie są niezależną przyczyną wzrostu. Wykazano, że we wczesnej fazie treningu podwyższona synteza białek służy głównie naprawie uszkodzeń, a nie budowaniu nowej tkanki, i dopiero po ich wygaszeniu zaczyna korelować z przyrostem masy.
• Rola stresu metabolicznego pozostaje niejasna i najpewniej jest pośrednia, przez wpływ na rekrutację włókien w zmęczeniu.

Praktyczny wniosek: liczy się obciążenie i objętość, a nie to, jak bardzo boli następnego dnia. Rozwijam to w tekstach o hipertrofii i o napięciu mechanicznym.

Adaptacje wytrzymałościowe

Trening wytrzymałościowy zmienia przede wszystkim to, czego nie widać.

W układzie krążenia: serce pompuje więcej krwi na jedno uderzenie, przez co tętno spoczynkowe spada, a podczas wysiłku możesz dostarczyć do mięśni więcej natlenowanej krwi. Powstają też nowe naczynia włosowate.

W mięśniach: rośnie liczba i wydajność mitochondriów, czyli struktur odpowiedzialnych za produkcję energii z udziałem tlenu. To najsilniej odróżnia osobę wytrenowaną wytrzymałościowo od nietrenującej.

Cztery wnioski praktyczne

1. Adaptacja jest specyficzna. Organizm zmienia się dokładnie pod bodziec, który dostaje. Chcesz być silny w przysiadzie, przysiadaj.
2. Bodziec musi rosnąć. Bez tego nie ma powodu do dalszej zmiany. Zasady w tekście o progresywnym przeciążeniu.
3. Efekty powstają między treningami. Sen, jedzenie i czas są częścią procesu, a nie przerwą w nim. Szerzej o regeneracji.
4. Nie da się progresować liniowo bez końca. Stąd cykle i tygodnie lżejsze, opisane w tekstach o periodyzacji i roztrenowaniu.

Jeśli chcesz mieć te zasady przełożone na konkretny plan, sprawdź indywidualny plan treningowy, a przy pytaniach o dobór obciążeń i regenerację warto omówić je na konsultacji online.

Najczęstsze pytania (FAQ)

Co decyduje o wzroście mięśni?

Przede wszystkim napięcie mechaniczne, czyli obciążenie działające na włókna podczas skurczu. Przez lata mówiło się o trzech równorzędnych mechanizmach, dokładając stres metaboliczny i mikrouszkodzenia, ale ten model się zestarzał. Uszkodzenia nie są niezależną przyczyną wzrostu, a rola stresu metabolicznego pozostaje niejasna. Praktycznie oznacza to, że liczy się obciążenie i objętość, a nie to, jak bardzo boli następnego dnia.

Czy trzeba trafić w szczyt superkompensacji?

Nie i nawet nie da się tego zrobić, bo nie istnieje sposób zmierzenia, w którym miejscu krzywej jesteś. Sam model wywodzi się z badań nad odbudową glikogenu, a nie nad adaptacją siłową. Dzisiejsze ujęcie opisuje to jako dwa nakładające się procesy, sprawność i zmęczenie, zanikające w różnym tempie. Praktycznie: okno jest szerokie, a regularność liczy się bardziej niż wyczucie momentu.

Skąd bierze się palenie w mięśniach?

Z gromadzenia jonów wodorowych podczas intensywnej pracy beztlenowej. Mleczan powstaje przy tym równolegle i przez lata obwiniano go niesłusznie, tymczasem jest raczej paliwem niż odpadem. Uczucie palenia to sygnał, że dominuje system glikolityczny, czyli że pracujesz w zakresie od kilkudziesięciu sekund do kilku minut.

Dlaczego na starcie siła rośnie szybciej niż mięśnie?

Bo najpierw poprawia się sposób, w jaki układ nerwowy obsługuje mięśnie, które już masz. Rośnie liczba jednocześnie aktywowanych włókien, częstotliwość impulsów i koordynacja między mięśniami. Przyrost samej masy zaczyna się wcześniej, niż zakładał klasyczny model, ale przez pierwsze tygodnie to adaptacje nerwowe odpowiadają za większość skoku siły.

Ile odpoczywać między treningami tej samej partii?

Zwykle 48 do 72 godzin, przy czym to orientacja, a nie precyzyjne okno. Lżejsza sesja pozwala wrócić szybciej, bardzo ciężka może wymagać więcej. Lepszym kryterium niż zegar są Twoje wyniki: jeśli na kolejnym treningu podnosisz to samo albo więcej, przerwa była wystarczająca.

Dlaczego mięśnie bolą dopiero dzień po treningu?

Mechanizm opóźnionej bolesności nie jest w pełni wyjaśniony. Popularne tłumaczenie przez mikrouszkodzenia broni się słabiej, niż się sądzi, bo związek między markerami uszkodzenia a odczuwaniem bólu jest niski. Pewne jest natomiast, że nie odpowiada za to kwas mlekowy, a sama bolesność nie mierzy skuteczności treningu.

Czym różnią się włókna wolno i szybkokurczliwe?

Szybkością skurczu, siłą i odpornością na zmęczenie. Wolnokurczliwe generują mniej siły, ale pracują długo i dominują w wysiłkach wytrzymałościowych. Szybkokurczliwe dają dużą moc i szybko się męczą, więc decydują w sprincie i podnoszeniu ciężarów. Proporcje są w dużej mierze uwarunkowane genetycznie, choć trening zmienia charakterystykę w pewnym zakresie.

Które systemy energetyczne pracują podczas treningu siłowego?

Wszystkie trzy naraz, tylko w różnych proporcjach. Pojedyncza ciężka seria opiera się głównie na systemie fosfagenowym, dłuższa seria na glikolitycznym, a odbudowa między seriami na tlenowym. Dlatego wydolność tlenowa ma znaczenie także w treningu siłowym: decyduje o tym, jak szybko wracasz do formy przed kolejną serią.

Podsumowanie

Trzy rzeczy warto stąd zabrać.

Siła powstaje z przesuwania się nitek aktyny i miozyny, a jej wielkość zależy zarówno od ilości mięśnia, jak i od sprawności układu nerwowego. Dlatego na starcie siła rośnie szybciej niż obwody.

Trzy systemy energetyczne działają jednocześnie, zmienia się tylko ich udział. Praktyczna konsekwencja dla osób trenujących siłowo bywa zaskakująca: odbudowa między seriami zachodzi tlenowo, więc wydolność tlenowa ma znaczenie także przy sztandze.

O wzroście mięśni decyduje przede wszystkim napięcie mechaniczne, a nie uszkodzenia. Model trzech równorzędnych mechanizmów się zestarzał, a razem z nim pomysł, że bolesność następnego dnia mierzy jakość treningu.

Warto też odłożyć jedno zalecenie: nie da się trafić w szczyt superkompensacji, bo nie istnieje sposób sprawdzenia, gdzie się na tej krzywej znajdujesz. Zamiast tego kieruj się wynikami. Jeśli podnosisz to samo albo więcej, przerwa była dobra.

Jeśli trenujesz w Lublinie i chcesz przełożyć to na konkretny plan, prowadzę treningi jako trener personalny w Lublinie.

• Grupa FitForce na Facebooku, gdzie omawiamy fizjologię treningu w praktycznym ujęciu.
• Instagram @naarqu_, gdzie tłumaczę mechanizmy adaptacji na konkretnych przykładach z siłowni.

Bibliografia

1. Damas F, Phillips SM, Libardi CA, i wsp. Resistance training-induced changes in integrated myofibrillar protein synthesis are related to hypertrophy only after attenuation of muscle damage. The Journal of Physiology. 2016;594(18):5209-5222. doi:10.1113/JP272472
2. Wackerhage H, Schoenfeld BJ, Hamilton DL, Lehti M, Hulmi JJ. Stimuli and sensors that initiate skeletal muscle hypertrophy following resistance exercise. Journal of Applied Physiology. 2019;126(1):30-43. doi:10.1152/japplphysiol.00685.2018
3. Chiu LZF, Barnes JL. The Fitness-Fatigue Model Revisited: Implications for Planning Short- and Long-Term Training. Strength and Conditioning Journal. 2003;25(6):42-51.
4. Brooks GA. The Science and Translation of Lactate Shuttle Theory. Cell Metabolism. 2018;27(4):757-785. doi:10.1016/j.cmet.2018.03.008
5. Damas F, Phillips SM, Lixandrão ME, i wsp. Early resistance training-induced increases in muscle cross-sectional area are concomitant with edema-induced muscle swelling. European Journal of Applied Physiology. 2016;116(1):49-56. doi:10.1007/s00421-015-3243-4

Z mojej oferty Trener Personalny i Dietetyk – Kompleksowe Prowadzenie Online Przestań zgadywać. Oddaj swoje zdrowie i sylwetkę w ręce eksperta. Jako dyplomowany dietetyk i certyfikowany trener personalny, zdejmuję z… Sprawdź

Najczęstsze pytania

Co decyduje o wzroście mięśni?

Przede wszystkim napięcie mechaniczne, czyli obciążenie działające na włókna podczas skurczu. Przez lata mówiło się o trzech równorzędnych mechanizmach, dokładając stres metaboliczny i mikrouszkodzenia, ale ten model się zestarzał. Uszkodzenia nie są niezależną przyczyną wzrostu, a rola stresu metabolicznego pozostaje niejasna. Praktycznie oznacza to, że liczy się obciążenie i objętość, a nie to, jak bardzo boli następnego dnia.

Czy trzeba trafić w szczyt superkompensacji?

Nie i nawet nie da się tego zrobić, bo nie istnieje sposób zmierzenia, w którym miejscu krzywej jesteś. Sam model wywodzi się z badań nad odbudową glikogenu, a nie nad adaptacją siłową. Dzisiejsze ujęcie opisuje to jako dwa nakładające się procesy, sprawność i zmęczenie, zanikające w różnym tempie. Praktycznie: okno jest szerokie, a regularność liczy się bardziej niż wyczucie momentu.

Skąd bierze się palenie w mięśniach?

Z gromadzenia jonów wodorowych podczas intensywnej pracy beztlenowej. Mleczan powstaje przy tym równolegle i przez lata obwiniano go niesłusznie, tymczasem jest raczej paliwem niż odpadem. Uczucie palenia to sygnał, że dominuje system glikolityczny, czyli że pracujesz w zakresie od kilkudziesięciu sekund do kilku minut.

Dlaczego na starcie siła rośnie szybciej niż mięśnie?

Bo najpierw poprawia się sposób, w jaki układ nerwowy obsługuje mięśnie, które już masz. Rośnie liczba jednocześnie aktywowanych włókien, częstotliwość impulsów i koordynacja między mięśniami. Przyrost samej masy zaczyna się wcześniej, niż zakładał klasyczny model, ale przez pierwsze tygodnie to adaptacje nerwowe odpowiadają za większość skoku siły.

Ile odpoczywać między treningami tej samej partii?

Zwykle 48 do 72 godzin, przy czym to orientacja, a nie precyzyjne okno. Lżejsza sesja pozwala wrócić szybciej, bardzo ciężka może wymagać więcej. Lepszym kryterium niż zegar są Twoje wyniki: jeśli na kolejnym treningu podnosisz to samo albo więcej, przerwa była wystarczająca.

Dlaczego mięśnie bolą dopiero dzień po treningu?

Mechanizm opóźnionej bolesności nie jest w pełni wyjaśniony. Popularne tłumaczenie przez mikrouszkodzenia broni się słabiej, niż się sądzi, bo związek między markerami uszkodzenia a odczuwaniem bólu jest niski. Pewne jest natomiast, że nie odpowiada za to kwas mlekowy, a sama bolesność nie mierzy skuteczności treningu.

Czym różnią się włókna wolno i szybkokurczliwe?

Szybkością skurczu, siłą i odpornością na zmęczenie. Wolnokurczliwe generują mniej siły, ale pracują długo i dominują w wysiłkach wytrzymałościowych. Szybkokurczliwe dają dużą moc i szybko się męczą, więc decydują w sprincie i podnoszeniu ciężarów. Proporcje są w dużej mierze uwarunkowane genetycznie, choć trening zmienia charakterystykę w pewnym zakresie.

Które systemy energetyczne pracują podczas treningu siłowego?

Wszystkie trzy naraz, tylko w różnych proporcjach. Pojedyncza ciężka seria opiera się głównie na systemie fosfagenowym, dłuższa seria na glikolitycznym, a odbudowa między seriami na tlenowym. Dlatego wydolność tlenowa ma znaczenie także w treningu siłowym: decyduje o tym, jak szybko wracasz do formy przed kolejną serią.