Konsantrik, Eksantrik ve İzometrik Çalışma

Açılış

Bir sandalyeden ayağa kalkarken uyluğunun önündeki musculus quadriceps femoris kasılır ve kısalarak dizini düzeltir. Aynı sandalyeye yavaşça otururken de aynı kas kasılır, ama bu kez uzar ve dizinin bükülmesini frenler. Yarı çömelmiş hâlde, sırtını bir duvara dayayıp beklerken ise kas yine kasılıdır ama boyu hiç değişmez. Üç durumda da kas gerilim üretir; fark, kasın ürettiği kuvvet ile karşısındaki yük arasındaki ilişkidir. Kas yükü yenerse kısalır, yüke yenilirse uzar, yükü tam dengelerse boyu sabit kalır. Bu üç çalışma biçimine sırasıyla konsantrik, eksantrik ve izometrik çalışma denir.

Kas uzarken nasıl olur da "kasılıyor" sayılır? Merdiven inmek, çıkmaktan neden daha az yorar ama ertesi gün baldırlarda ve uyluklarda daha çok ağrı bırakır? Ve bir kas hangi çalışma biçiminde en büyük kuvveti üretebilir?

Bu derste ne olacak

Önce üç çalışma biçimini, kasın kuvveti ile yükün karşılaştırılmasıyla tanımlayıp her biri için günlük bir örnek vereceğiz. Sonra kasın ürettiği kuvvetin kısalma hızına nasıl bağlı olduğunu, kuvvet–hız ilişkisiyle göreceğiz. Ardından eksantrik çalışmanın daha az enerji harcadığını gösteren klasik bir deneye bakacağız. Son olarak eksantrik çalışmanın ertesi günlerde bıraktığı gecikmiş kas ağrısını ele alacağız.

Sıfır noktası

Mekanizma

Kuvvet ile yükün yarışı

Ders 08-01'de kasın yalnızca çekebildiğini, itemediğini gördük. Kas kasıldığında sarkomerlerdeki iplikçikler birbirini çeker ve kas gerilim üretir. Kasın boyunun kısalıp kısalmayacağı ise bu gerilimin karşısındaki yüke bağlıdır. Bu kas dört başlıdır: musculus rectus femoris, musculus vastus lateralis, musculus vastus medialis ve musculus vastus intermedius ortak bir tendonla diz kapağı üzerinden kaval kemiğine tutunur. Sandalyeden kalkarken musculus quadriceps femoris'in kuvveti beden ağırlığının dizde oluşturduğu döndürme etkisini yener ve kas kısalır; bu konsantrik çalışmadır.

Sandalyeye otururken kas yine gerilim üretir, ama bu gerilim beden ağırlığının etkisinden biraz küçüktür. Kas yavaşça uzar ve bedenin inişini frenler; bu eksantrik çalışmadır. Duvara dayanıp yarı çömelmiş beklerken ise kasın gerilimi yükü tam dengeler; kas boyunu değiştirmez ve dizin açısı sabit kalır. Bu izometrik çalışmadır. Elde bir çantayı tutmak, bir kitabı rafa kaldırmak ve yavaşça indirmek de aynı üç çalışmanın örnekleridir.

Kuvvet–hız ilişkisi

İngiliz fizyolog Archibald Vivian Hill 1938'de kurbağa kasları üzerinde yaptığı deneylerde, bir kasın kısalırken üretebildiği kuvvetin kısalma hızı arttıkça azaldığını gösterdi. Kas ne kadar hızlı kısalırsa, o kadar az kuvvet üretebilir. Çok hafif bir yükü hızla, çok ağır bir yükü ise yavaşça kaldırabilmemizin nedeni budur.

Bu ilişki uzama yönünde de devam eder. Kas boyunu değiştirmediğinde, yani izometrik çalışmada, kısalırken üretebildiğinden daha büyük bir kuvvet üretir. Kas uzarken, yani eksantrik çalışmada, ürettiği kuvvet izometrik kuvvetin de belirgin olarak üzerine çıkabilir. Bu yüzden kaldıramadığın bir ağırlığı yavaşça indirebilirsin: aynı kas, indirme sırasında kaldırmadakinden daha büyük bir kuvvet üretir.

Eksantrik çalışmanın düşük maliyeti

Abbott, Bigland ve Ritchie 1952'de sırt sırta bağlanmış iki bisikletle klasik bir deney yaptı. Bir kişi pedalı ileri çevirirken, öteki kişi aynı pedal zincirine bağlı pedalını geriye doğru frenleyerek karşı koydu. İkisi aynı büyüklükte kuvvet üretiyordu; ama ileri çeviren konsantrik, frenleyen eksantrik çalışıyordu. Frenleyen kişinin harcadığı oksijen, ileri çeviren kişininkinden çok daha azdı.

Bu sonuç merdiven inmenin neden çıkmaktan daha az yorduğunu açıklar. Merdiven inerken uyluktaki musculus quadriceps femoris ile baldırdaki musculus gastrocnemius ve musculus soleus eksantrik çalışır; aynı kuvveti daha az enerjiyle üretir. Eksantrik çalışmada kasın uzarken kuvvet üretmesine, sarkomerlerdeki proteinlerin gerilmeye edilgen olarak direnmesinin de katkıda bulunduğu düşünülür.

Klinik bağ: gecikmiş kas ağrısı

Eksantrik çalışmanın bir bedeli vardır. Alışılmamış eksantrik bir egzersizden, örneğin uzun bir yokuş inişinden ya da çok sayıda çömelip kalkmadan sonra, kaslarda gecikmiş bir ağrı gelişir. Ağrı egzersiz sırasında değil, sonraki gün başlar; genellikle bir ile üç gün arasında en yüksek düzeye ulaşır ve birkaç günde geçer. Kaslar dokunmaya hassastır ve germek ağrılıdır.

Bu ağrı, eksantrik çalışma sırasında bazı sarkomerlerin aşırı gerilmesiyle oluşan küçük hasarlar ve bunu izleyen onarım süreciyle ilişkilendirilir. Ağrının gecikmeli ortaya çıkması, hasardan çok bu onarım sırasındaki yangı tepkisine bağlanır. Aynı egzersiz birkaç kez tekrarlandığında kas uyum sağlar ve ağrı çok daha az olur.

Kendin dene

Toparlayalım

• Kas kasıldığında gerilim üretir; kasın boyu bu gerilim ile yükün karşılaştırmasına göre değişir.
• Konsantrik çalışmada kas yükü yener ve kısalır; sandalyeden kalkarken musculus quadriceps femoris böyle çalışır.
• Eksantrik çalışmada yük kasın geriliminden büyüktür ve kas uzayarak hareketi frenler.
• İzometrik çalışmada kasın gerilimi yükü tam dengeler ve kasın boyu değişmez.
• Hill'in kuvvet–hız ilişkisine göre kas hızlı kısaldıkça daha az kuvvet üretir; eksantrik kuvvet izometrik kuvvetin de üzerine çıkabilir.
• Abbott, Bigland ve Ritchie eksantrik çalışmanın aynı kuvvet için daha az oksijen harcadığını gösterdi.
• Alışılmamış eksantrik egzersiz, bir ile üç gün içinde en yüksek düzeye ulaşan gecikmiş kas ağrısı bırakır.

Bu derste bir kasın uzarken, kısalırken ve boyunu korurken nasıl çalıştığını gördük. Ama bazı kaslar iki eklemi birden geçer; böyle bir kas iki eklemde birden kısalırken ya da uzarken, kısalma ya da uzama payının sınırına ulaşabilir. Bir sonraki derste bu sınırın, aktif ve pasif yetersizliğin, parmak ve kalça hareketlerinde nasıl ortaya çıktığını göreceğiz. Aktif ve Pasif Yetersizlik.