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Músculo de Pennate
Un músculo pennado o pinnado (también llamado músculo penniforme ) es un músculo con fascículos que se unen oblicuamente (en una posición oblicua) a su tendón. Estos tipos de músculos generalmente permiten una mayor producción de fuerza pero un rango de movimiento más pequeño
Cuando un músculo se contrae y se acorta, el ángulo de penetración aumenta
Etimología
Del latín pinnatus “emplumado, alado”, de pinna “pluma, ala”.
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Tipos de músculo pennado
En el tejido muscular, 10-100 fibras musculares enfundadas en endomisio se organizan en paquetes envueltos en permium conocidos como fascículos. Cada músculo se compone de varios fascículos agrupados por una manga de tejido conectivo, conocido como anepimisio. En un músculo pennado, las aponeurosis corren a lo largo de cada lado del músculo y se unen al tendón. Los fascículos se unen a las aponeurosis y forman un ángulo (el ángulo de penetración) al eje de carga del músculo. Si todos los fascículos están en el mismo lado del tendón, el músculo pennado se llama unipennate (Fig. 1A). Ejemplos de esto incluyen ciertos músculos en la mano. Si hay fascículos en ambos lados del tendón central, el músculo pennado se llama bipennate (Fig. 1B). El recto femoral, un músculo grande en el cuádriceps, es típico. Si las ramas centrales del tendón dentro de un músculo pennado, el músculo se llama multipennate (Fig. 1C), como se ve en el músculo deltoides en el hombro.
Consecuencias de la arquitectura del músculo pennado
Área fisiológica de sección transversal (PCSA)
Una ventaja de los músculos pennates es que se pueden empaquetar más fibras en paralelo, lo que permite que el músculo produzca más fuerza, aunque el ángulo de la fibra en la dirección de acción significa que la fuerza máxima en esa dirección es algo menor que la fuerza máxima en la dirección de la fibra
El área de la sección transversal del músculo (línea azul en la figura 1, también conocida como área de sección anatómica, o ACSA) no representa con precisión la cantidad de fibras musculares en el músculo. Se proporciona una mejor estimación por el área total de las secciones transversales perpendiculares a las fibras musculares (líneas verdes en la figura 1). Esta medida se conoce como área de sección transversal fisiológica (PCSA), y se calcula y define comúnmente mediante la siguiente fórmula (en el artículo principal se proporciona una definición alternativa): donde ρ es la densidad del músculo:
PCSA aumenta con el ángulo de penetración y con la longitud del músculo. En un músculo pennado, PCSA siempre es más grande que ACSA. En un músculo no peniano, coincide con ACSA.
Relación entre PCSA y la fuerza muscular
Artículo principal: Área fisiológica de la sección transversal
La fuerza total ejercida por las fibras a lo largo de su dirección oblicua es proporcional a PCSA. Si se conoce la tensión específica de las fibras musculares (fuerza ejercida por las fibras por unidad de PCSA), se puede calcular de la siguiente manera:
Sin embargo, solo se puede usar un componente de esa fuerza para tirar del tendón en la dirección deseada. Este componente, que es la verdadera fuerza muscular (también llamada fuerza del tendón ), se ejerce a lo largo de la dirección de acción del músculo:
El otro componente, ortogonal a la dirección de acción del músculo (fuerza ortogonal = fuerza total × sinΦ) no se ejerce sobre el tendón, sino que simplemente aprieta el músculo, tirando de sus aponeurosas entre sí.
Observe que, aunque es prácticamente conveniente calcular PCSA en función del volumen o la masa y la longitud de la fibra, PCSA (y por lo tanto la fuerza de fibra total, que es proporcional a PCSA) no es proporcional a la masa muscular o longitud de fibra. A saber, la fuerza máxima (tetánica) de una fibra muscular simplemente depende de su grosor (área de sección transversal) y del tipo. De ninguna manera depende de su masa o longitud solo. Por ejemplo, cuando la masa muscular aumenta debido al desarrollo físico durante la infancia, esto puede deberse únicamente a un aumento en la longitud de las fibras musculares, sin cambios en el grosor de la fibra (PCSA) o el tipo de fibra. En este caso, un aumento en la masa no produce un aumento en la fuerza.
Baja velocidad de acortamiento
En un músculo pennado, como consecuencia de su disposición, las fibras son más cortas de lo que serían si corrieran de un extremo del músculo al otro. Esto implica que cada fibra se compone de un número menor de sarcómeros en serie. Además, cuanto más grande es el ángulo de penetración, más cortas son las fibras.
La velocidad a la que se puede acortar la fibra muscular está determinada en parte por la longitud de la fibra muscular (es decir, por N ). Por lo tanto, un músculo con un gran ángulo de penetración se contraerá más lentamente que un músculo similar con un ángulo de penetración más pequeño.
Relación de engranaje arquitectónico
Artículo principal: relación de engranaje arquitectónico
La relación de engranajes arquitectónicos, también llamada relación de engranajes anatómicos (AGR) es una característica del músculo pennado definido por la relación entre la tensión longitudinal del músculo y la deformación de la fibra muscular. A veces también se define como la relación entre la velocidad de acortamiento muscular y la velocidad de acortamiento de la fibra:
AGR = εx / εf
donde εx = tensión longitudinal (o velocidad de acortamiento muscular) y εf es la deformación de la fibra (o velocidad de acortamiento de la fibra).
Originalmente se pensó que la distancia entre las aponeurosas no cambiaba durante la contracción de un músculo pennado, por lo que se requería que las fibras giraran a medida que se acortaban. Sin embargo, trabajos recientes han demostrado que esto es falso y que el grado de cambio del ángulo de la fibra varía en diferentes condiciones de carga. Este engranaje dinámico cambia automáticamente para producir velocidad máxima bajo cargas bajas o fuerza máxima bajo cargas altas.