Terminology for contractions of muscles during shortening, while isometric, and during lengthening

科学者の間では、即時理解のために、コミュニケーションが明確で簡潔であることが要求されている。 曖昧さや誤解を避けるために、言葉の選択は、その意味について受け入れられている定義に基づかなければならない。 バイオメカニクス、筋生理学、運動科学の分野では、特に用語の使い分けに苦労してきました。 この困難は、骨格筋の収縮そのものの複雑さ、また、不適切な用語の使用に関する科学者の不注意、そして編集者の寛容さによって生じたものである。 辞書によると、「収縮する」という他動詞の定義は「引き寄せる、短くする」であり、筋肉の場合は特に「張力や力が増大し、短くなる」である。 どのような状況でも、活性化された筋肉は力を発揮する。 しかし、この辞書の定義が難しいのは、活性化した筋肉が必ず短くなるとは限らないということです。 1920年代から1930年代にかけて、骨格筋が短縮時だけでなく、等尺性のまま、あるいは伸長時にも「収縮」する現象が広く認識されるようになりました(13、21、22、24、34)。 筋肉が3種類の「収縮」をすることが認識されたことで、動きの有無や方向性を明確にするために、収縮の再定義と修飾子が必要となった。 過去75年の間、動詞contractや名詞contractionには、辞書の定義と冗長であったり矛盾するような様々な修飾語が日常的に関連付けられてきた。 このような問題はあるものの、筋生理学者にとって、contract、contraction、contractilityは、筋線維の活性化に対する反応という現象を適切に表現する唯一の用語である。 すべての「生きた」言語と同様に、英語も使用を通じて言葉の定義が変わるため、常に改訂されている状態です。 特に筋肉の場合、何十年も前に「収縮する」は「活性化を受け、力を発生する」と再定義され、「短縮する」のように運動の方向性を特定することはなかったはずである。 1930年代にA. V. Hill (22) とB. Katz (30) が初めて認識した骨格筋の収縮のもう一つのニュアンスは、筋全体の等尺性条件下でも、収縮要素が弾性要素を伸ばすことにより短縮するという観察であった。 それから40年後、高度な光学的手法により、3種類の収縮のそれぞれにおいて、直列に並んだサルコメアの挙動は、必ずしもその一部である繊維の挙動を模倣していないことが示された(23, 28)。 このようなサルコメアの挙動の不均一性は、筋パフォーマンスの決定要因として非常に重要であるが(9, 22, 23, 28, 30, 38, 41)、この文脈では関係ないことである。 この談話の焦点は、単繊維あるいは筋肉全体の末端から末端への長さの変化である。

実際の収縮そのもののメカニズムに主に関心のある生物物理学者や筋力学者は、「収縮の活動期に伸ばされる刺激筋」、「破裂時の筋肉の伸張」(1)、「活動筋の強制伸長」、「刺激筋の伸長」(35)などの正確だが語数の多い構成で留める傾向がある。 コンディショニング(5)や収縮による損傷(40)のプロトコルを説明する筋生理学者や、人間の動作中の収縮を評価するバイオメカニックス(13、24)にとって、より簡潔な用語が必要である。 1988年のBiomechanics Journalの論説で、Peter Cavanagh(6)は、”筋収縮 “という用語を “筋活動 “に置き換えることを推奨した。 彼の大前提は、筋力学の「大時代」における実験の大部分は、本当に「短縮」だけに関係しており、その結果、これらの研究者は、収縮した筋肉が引き伸ばされるという概念に挑戦することはなかった、ということである。 実際、大時代を通じて、おそらく 1920 年代と 1930 年代に、Levin と Wyman (34) と Hill (21, 22) は、試験管内で刺激したイヌとカエルの筋肉の短縮と伸張の際の力と速度の 関係を調査している。 Fenn (11-13), Hill (22), Katz (30) は,カエルとヒキガエルの縫工筋に一定速度のストレッチを加え,痙攣やテタニを起こしたときの短縮時の力発生と熱産生を調査した. 同時に、Hill (20, 22), Fenn (13), Hubbard and Stetson (24) は、この3種類の筋収縮を人間の歩行や走行時の動きと関連づける高度な実験を行った。 その結果、「伸長性収縮は等尺性収縮、すなわち短縮性収縮と同様に一般的である」という概念は、1920年代と1930年代の筋生理学者にとって常識となった(10-12, 20-22, 31)。

さらに、収縮という用語は時代遅れの用語で捨てるべきであり、収縮を「作用」または「活性化」に置き換えれば、用語の変更の必要性について「人間の動作の生物力学的研究から得られた、現代の受容のシグナル」として機能するという前提は起こっていない(6)。 収縮からの変更の推奨は広く抵抗を受け、そのような変更を採用する筋生理学者は、いたとしてもごくわずかである。 日常的な用法では、作用は収縮のように筋の静止状態と活性化状態を明確に区別するものではない。 この明確さは、1世紀以上にわたって科学雑誌で一貫して使われてきた、活性化された筋肉は収縮と呼ばれる一連の事象を起こすということに基づいているのです!このことは、筋肉が活性化されたとき、収縮と呼ばれる一連の事象を起こすことを意味します。 筋繊維の活性化は、all-or-none現象であり、活性化が引き起こすその後の収縮の方向性、あるいは方向性の欠如とは無関係である。 短縮性収縮、等尺性収縮、伸張性収縮」において、生理的、機械的に筋に作用する外的要因に関係なく、筋繊維の活性化後の一連の出来事は似ているが同一ではないのである。 活性化により筋繊維は収縮する。ミオシンの球状頭部はアクチン部位に付着し、強い結合への移行を経て、負荷に応じてミオシン頭部とアクチン結合部位との循環的相互作用を何らかの形で進行し、「ワーキングストローク」と呼ばれる(26)。 短縮時には、クロスブリッジはワーキングストロークを循環し、エネルギー消費は負荷と短縮速度の関数である(26)。 筋力よりも大きな負荷がかかると、伸張によって力を生み出すワーキングストロークが逆転し、エネルギー消費量が減少する (35, 36)。 結論としては、作用も活性化も収縮の適切な代替とならない。

「収縮する」の辞書的定義は「力を発生する」と「短縮する」であるため、多くの研究者が発生した収縮の種類を示すために作用(15)および状態(24)の用語を修正した。 Fick (15) は、心筋が収縮する際に、筋が一定の長さに保たれる、あるいは一定の負荷で短縮する場合の作用を表すために、「等尺性」「等張性」という用語を用いました。 1938 年、Fenn (12) は、短縮、等尺性、伸張が Fick が提唱した用語よりも正確に筋肉が行う 3 種類の収縮を表していると指摘したが、Fenn は収縮という用語から筋肉運動の方向性を切り離すことに気をつけた。 同年、ハバードとステットソン(24)は、人間の筋肉の収縮と歩行や走行の際の手足の動きを関連づける中で、筋肉が3つの異なる “条件 “の下で収縮していることを認識した。 この3つの条件は、”measures or measurement “と定義される名詞 “metric “に、ギリシャ語の接頭辞 “mio”(短い)、”iso”(同じ)、”plio”(長い)を結合して、「miometric」「isometric」「pliometric」と呼ばれるようになる。 その結果、筋肉が「収縮」する 3 つの条件を区別するために、名詞 condition が適切な形容詞とともに使用された。

収縮に関連して、作用または条件のいずれかの第 2 用語を導入すると、収縮中に筋肉に実際に何が起こっているかという問題が単に問われるだけである。 明らかに、等尺性または伸張性の作用または条件が発生した場合、収縮中に筋肉が短縮することはできず、短縮への言及は単に冗長です。 実際、研究者たちは1927年以来継続的に短縮の定義とは相反する形容詞で収縮を修飾してきた(13, 21, 22, 30, 34)特に「等尺性収縮」の使用で (1,13,22,30). この問題を何十年も無視してきた結果、唯一の合理的な結論は、筋肉に関するものとして特に「収縮する」という辞書の定義が「活性化を受け、力を発生する」でなければならないということです。

同様に論争になっている問題は、運動の欠如または運動の方向性を最もよく表すために、どの形容詞を収縮という用語に適用すべきかということです。 初期の導入にもかかわらず、miometricとpliometric(24)という用語は、広く受け入れられることはなかった。 1963年、Fenn (14) は Hubbard と Stetson (24) に続き、呼吸筋と四肢筋の収縮の比較において、miometric、isometric、pliometric を収縮を修飾する形容詞として使用した。 Fennに続いて、これらの用語を再導入しようとする試みが何度か行われたが、失敗に終わっている(4, 25, 37, 39, 47)。 プリオメトリックという用語の使用に対するさらなる抑止力は、大きな筋群のほぼ最大の活性化において、繰り返し、急速かつ力強く短縮と伸長を行うハイパワージャンプによるコンディショニングのために「プライオメトリック」という用語が使われるようになっていることである。 Komi(33)や後にKnutgen and Kraemer(26)がこのタイプのコンディショニングのために他の用語を提案したにもかかわらず、「プライオメトリクス」の人気とこの用語の使用は劇的に増加した(7, 43).

より懸念すべきは、収縮を修飾するのに、不適切な形容詞を導入して広めたことであった。 1950年代には、「同心」および「偏心」収縮という用語が最初に教科書に登場し(29、44)、その後、運動科学の文献に現れました(32)。 辞書では、同心円は “中心が同じ円”、偏心は “中心が異なる円” または “中心がずれている” と定義されている。 エキセントリックの他の定義として、”奇妙な “または “珍しい “がさらに複雑さを増している。 これらの全く不適切な用語の使用を阻止するために、いくつかの取り組みが開始されました。 1962年、D. B. Dill (44)が議長を務めた筋力パフォーマンスに関するディスカッションで、Erling Asmussenはconcentricとeccentricという用語を使い、B. J. Ralstonは、これらの用語は混乱を招くため文献から排除すべきであるという鋭いコメントを発表した。 Asmussenはmiometricとpliometricという用語が良いのではないかと認めましたが、Ralstonは単にshorteningまたはlengtheningが良いと答えました。 Faulkner とその仲間による American College of Sports Medicine Meeting (1998) のポスターでは、Concentric と eccentric の使用に反対し、Miometric, Isometric, Pliometric を提唱しています。 現在、生理学、バイオメカニクス、スポーツ医学、スポーツ科学の文献では、isometricが普遍的に受け入れられているが、shorteningとlengthening、miometricとpliometric、concentricとeccentricはすべて使用されている。 その不適切さにもかかわらず、コンディショニングやスポーツエクササイズの論文で最もよく使われている表現は、concentric and eccentric contractions(31)です。

収縮の種類を表す concentric and eccentric という言葉の誤用(3、42)は、作業の種類(8)、運動(10、17)、負荷(16)、トレーニング(46)、強度(48)、動作(6)にまで広がってきています。 骨格筋の短縮性収縮と伸張性収縮の同義語として、コンセントリックとエキセントリックを使用することから、深刻な問題が発生する。 心臓は、コンディショニングや疾病によって、同心円的あるいは偏心的な肥大、適応、リモデリングを起こすことがある(2)。 その結果、心臓は同心円的(on center)または偏心的(off center)な条件下で収縮を行う。 収縮が発生する同心円的または偏心的な条件にもかかわらず、心筋の活性化は依然として短縮収縮、等尺性収縮、あるいは異常な状況下では伸長収縮を生じさせるだろう。 筋生理学、バイオメカニクス、スポーツ医学、スポーツ科学の文献や会議において、コンセントリックとエキセントリックという用語が不適切に使用されているため、心臓血管生理学者や心臓専門医との有意義な対話は極めて困難なものとなっています。

RECOMMENDATION

  1. 動詞「収縮する」、名詞「収縮」「収縮性」は、「筋肉にとって特に、活性化を受け、力を発生する」として長期間の使用に適した用語で正しく定義する必要があります。 75年間、筋生理学者(13、22、34)、生物物理学者(35)、生体力学者(24、27)は、「短くする」または「よりコンパクトな形に引き込む」と規定する誤解を招く辞書の定義にもかかわらず、収縮、収縮、収縮性の用語をうまく曖昧さなく利用してきた。 短縮する、または引き寄せたり太くする」という言及は定義から削除されるべきであり、収縮、収縮率という用語は、正確かつ精密な使用によって保存されるべきである。 等尺性収縮よりも「固定端」収縮を主張する人もいるかもしれませんが、1世紀弱の使用実績は等尺性収縮に大きく有利に働きます。 短縮、等尺性、伸長という形容詞は、骨格筋の中で起きている収縮のタイプを、素人にも即座に、しかも平易に伝えてくれます。 miometric, isometric, pliometric という形容詞は、その長期間の使用とギリシャ語の伝統に基づく魅力があるが、その意味を理解するにはギリシャ語の接頭辞 mio, iso, plio の知識が必要である。 辞書では、接頭語はそれぞれ短い、同じ、長い尺度を表すと定義されているが、辞書ではアイソメトリックを除いて完全な用語は提供されていない。 収縮の用法を明確にするためには、筋肉によって生成された力と、筋肉が「短縮しようとする」負荷との間の相互作用の直接的な結果を示す必要があり、その結果、短縮収縮、等尺性収縮、または伸長収縮のいずれかが発生するのです。 同心円的とは「同じ中心を持つこと」、偏心的とは「同じ中心を持たず」、結果として「中心から外れていること」という定義は、心筋に観察される2つの異なるタイプの肥大、適応、またはリモデリングと一致します(2, 18, 19, 45)。 心筋の同心円的または偏心的な肥大、適応、リモデリングの後、心臓の全体は同心円的または偏心的な条件下で収縮を行うことになる。 同心および偏心が心臓の状態に対して適切に使用されている場合、この用語を心臓または骨格筋のいずれかの収縮に適用しても意味がない。

私の同僚および同僚である Susan V. Brooks と Dennis R. Claflin の多くの貢献、徹底的に広範な議論、長年にわたる原稿への無数の読み込みに謝意を表したい。 現在オーストラリアのメルボルン大学にいるGordon S. Lynchは、2年半の間、研究室で熱心に議論し、また偏心収縮に関する重要な教科書的文献を提供してくれた(27, 29, 44)。 Carol S. Davis は、図書館と Med-Line で幅広い文献の検索に協力してくれた。 このような場合、「腱膜鞘靭帯炎」と呼ばれる。 Proc R Soc Lond B Biol Sci 139: 86-104, 1951.
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