はじめに
この記事では、サイズの原理について解説する。筋肥大を目的としたトレーニングに置いて、サイズの原理を理解することは重要である。なぜなら、筋肥大を最大化するためには対象筋の筋繊維すべてにメカニカルテンションをかける必要があるからだ。
筋繊維すべてにメカニカルテンションをかけるには、運動で多くの筋繊維を動員する必要がある。多くの筋繊維を動員するということにサイズの原理が大きく関係する。
以下ではサイズの原理を解説し、それを筋力トレーニングにどう応用するか解説する。
サイズの原理
サイズの原理とは
サイズの原理とは、「運動単位(モーターユニット)の動員についての順序は、強度に依存して小さい単位から大きい単位の順で動員される」という原理である。
小さな運動単位は運動の最初に動員される。Ⅰ型繊維は小さな運動神経を有しているから、低強度な運動や、高頻度な力の生成が要求される運動で最初に動員される。一方でⅡ型繊維は、増加した運動を行うための力が必要になった際にはじめて動員される。
サイズの原理は、多くの運動単位を動員することでより大きな力を生み出すことができることを説明しており、翻すと対象筋にかかる負荷が大きくなるほど動員される運動単位、つまり多くの筋繊維が動員されることを意味している
以下ではサイズの原理が前提とする、運動単位(モーターユニット)と全か無の法則について解説する。
運動単位(モーターユニット)
https://www.docplexus.com/posts/-the-pattern-of-motor-neuron-discharge-and-the-characteristics-of-the-motor-unitより引用。モーターユニットを表した図。αモーターニューロンが活性化すると、ニューロンによって支配されている筋繊維が刺激され収縮する。
運動単位とは、一つのαモーターニューロンと、それがシグナル伝達をするすべての筋繊維のまとまりのことを意味する。
活動電位は、脳→神経→神経→…→筋肉といったように流れる。脳から神経、神経から神経へと活動電位を伝達する役割を担うのがニューロンである。そのニューロンの中でも、神経から筋肉へ活動電位を伝達する役割を担うのがαモーターニューロンである。
https://www.unm.edu/~lkravitz/Exercise%20Phys/neuromuscular.htmlより引用。
αモーターニューロンと筋繊維間のシナプス、若しくは間をNeuromuscular junction（神経筋結合部）という。ここが神経と筋肉へ活動電位が伝導する場である。ここを通して神経と筋肉系とやり取りが発生する。
筋収縮は運動単位を一つの単位として起こっており、筋収縮と負荷は基本的に相関関係にある。
全か無の法則
全か無の法則とは「個々の運動単位は収縮するかしないかという二つの様式しか持たない」という事実を表したものである。
αモーターニューロンを経由して運動単位内に活動電位が伝達されたとき、運動単位の筋繊維すべてが力を発揮する。運動単位は活動電位の伝達に対して、100％の力を発揮するといった反応しかしない。
この法則に基づき、対象筋の最大パワーに対して20％の負荷がかけられた状況を考える。このような状況で、対象筋すべての運動単位が、全体の20％の筋繊維を動員するといったようなことは発生しない。このような状況では、対象筋に占める20％の筋繊維のみが運動に参加し、80％の筋繊維は運動に参加しない。なぜなら負荷に対して80％の筋繊維でαモーターニューロンを活性化させる必要がなく、活動電位が伝達していないからだ。
運動単位では一般的に、筋繊維が決まった順序で活性化され動員される。換言すれば、特定の筋肉の運動単位は順位付けがされている。例えば大腿四頭筋全体で400の運動単位が存在するとする。大腿四頭筋全体の運動単位には1～400まで順位付けがなされており、微細な動きの際には順位1の運動単位のみが動員され、負荷が最大筋力に近づくにつれ2、3、4と動員される運動単位数が増加していく。通常ある力を生み出すためには、おなじ運動単位が同じ順番で動員される。
運動単位には、活性化して100％の力を発揮するか、活性化せずに0％の力を発揮するかの二つの様式しか存在しない。このように、個々の運動単位は収縮するか収縮しないかの二つの様式しか持たないことを、「全か無の法則」という。
サイズの原理の応用
サイズの原理の考察
サイズの原理を理由に、多くの筋繊維を運動に動員するためには、対象筋へかかる負荷を大きくするか、小さな運動単位が疲労するまで運動継続するかの二つの手段が取れる。
前者については、使用される負荷とモーターユニットの動員数には一定の相関関係があることが報告されている。
この研究では、トレーニング経験者11名が、MVC(最大随意収縮)の60～90％の強度でベンチプレスを行い、ベンチプレス中の大胸筋、三角筋前部、三角筋後部の筋活動が筋電図で評価された。結果として筋活動は60％～70％、70％～80％までは有意に増加したが、80％～90％の間では有意差がなかった。
https://journals.lww.com/nsca-jscr/Fulltext/2014/06000/Relationship_of_Pectoralis_Major_Muscle_Size_With.33.aspxより引用。この図はベンチプレスの1RMと大胸筋の筋断面積に強い相関関係があることを示している。
後者について、例えば20回以上のような高回数トレーニングでは、最初は小さな負荷に対して動員されるⅠ型繊維が多く動員される。運動が継続してⅠ型繊維が疲労すると、そこで初めてⅡ型繊維を含む運動単位にシグナルが伝達される。つまり軽い重量でも限界付近に達すると、Ⅰ型繊維が完全に疲労してⅡ型繊維が動員される可能性が出てくるのだ。
以上のことから、サイズの原理を理由に、多くの筋繊維を運動に動員するためには、対象筋へかかる負荷を大きくするか、小さな運動単位が疲労するまで運動継続するかの二つの手段が取れる。
また多くの筋繊維を動員するためには、爆発的挙上が有効になる。なぜなら、Ⅱ型繊維がⅠ型繊維よりも速い収縮速度を持つからだ。Ⅰ型繊維とⅡ型繊維はその収縮速度の違いを理由の一つとして分類分けされている。このことから、速さが求められる運動はⅡ型繊維を動員されるトリガーとして機能する。
筋力トレーニングにおいて、挙上速度をゆっくり行う群と速く行う群では、速く行う群に顕著な筋肉量の増加が見られ、ゆっくり行う群では骨格筋の活性化レベルが低下することが報告されている。
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22328004/及びhttps://www.uwlax.edu/globalassets/offices-services/urc/jur-online/pdf/2004/egan.pdf参照。
以上のことから爆発的挙上は多くの筋繊維を動員するうえで有効である。爆発的挙上はエネルギー供給の点からも、仕事率の観点からも筋肥大に有効であるので積極的に採用したい。ちなみに爆発的挙上であって、爆発的に下げることではないので注意。
サイズの原理と筋力トレーニング
サイズの原理をに基づくと、低負荷でも高負荷でも限界まで行えば結果は同じである。しかし、最初から低負荷トレーニングで高負荷トレーニングと同等の刺激を対象筋に与えようと考えることは再現性が低い。なぜなら、エネルギー消費と精神面のきつさを無視しているからだ。
確かに同等の結果を得ることができるが、低負荷トレーニング高負荷トレーニングよりも多くの時間とエネルギーを消費するだけでなく、限界まで反復せずに根を上げてしまうと高負荷トレーニングと同等の負荷が得られないからだ。
一方で高負荷トレーニングは低負荷トレーニングと比較して最初からⅡ型筋繊維を含む多くの筋繊維が運動に動員され、多くの筋繊維にメカニカルテンションを発生させることができる。さらに、高負荷トレーニングを採用することで、筋肥大に有効なメカニカルテンションを筋繊維に発生させるために必要なグリコーゲン等のエネルギー量も減らすことができる。結果が同じであるなら、ハードルが少ない方を選ぶ方が、漸進的オーバーロードに置いては賢明と思われる。
以上のことから、確かに負荷に関係なく筋肥大は得られるが、高負荷トレーニングを選択できる場面で低負荷トレーニングを選ぶ必要はないといえる。
ちなみに高負荷トレーニングによるエネルギー消費省略の効果は、減量期に活きる。なぜなら、既存の筋繊維の維持のために使用されるグリコーゲン量を、アンダーカロリー内のグリコーゲンで賄いやすくできるからだ。エネルギーの枯渇している減量期には、増量期につけた筋繊維の維持するために増量期よりも高負荷トレーニングが重要になる。
多くの筋繊維を動員するという観点から見ると、低負荷トレーニングを使う局面は高負荷トレーニングで多くの筋繊維を疲労させた状況だろう。なぜならこのような状況では疲労させていない状況で行うより最初から多くの筋繊維を動員できるからだ。
1セット目10回できた重量が3分レスト後の2セットで7回でき、2分レストの場合5回しかできなかったという経験をした人は多いはずだ。確かにセット間のレストで筋繊維は回復するのだが、トレーニング中のレストで1セットのレベルまで回復することはない。このように高負荷トレーニングで対象筋を披露させたうえで低負荷トレーニングを行うと、最初に行った高負荷トレーニングが、筋肥大効果の少ない助走のレップとしての役割を持つので、低負荷トレーニングの助走のレップを省略して対象筋に負荷をかけることができる。
以上のことから、高負荷トレーニング後に低負荷トレーニングを行うことは効果的である。レストポーズ法やドロップセット法が有効な理由がここにある。
まとめ
今回はサイズの原理とそれの筋力トレーニングへの応用について解説した。
筋肥大を最大化するには、運動に多くの筋繊維を動員する必要があり、そのためにサイズの原理が関係する。サイズの原理とは、運動単位は小さいものから順に動員されるという法則で、より大きな力や速い動作が必要な場面で多くの運動単位が動員される。
負荷を高めるか、Ⅰ型筋繊維が疲労するまで運動を継続することで、より多くの筋繊維が動員される。その点高負荷トレーニングは効率よく筋繊維を動員でき、低負荷トレーニングより漸進的オーバーロード実現における再現性が高い。またレストポーズ法やドロップセット法のような、高負荷トレーニングの後に低負荷トレーニングを行うことは、効果的な筋繊維の動員に貢献する。
コメントを残す