Affinché il corpo umano si muova, i muscoli scheletrici devono contrarsi. Ogni muscolo del corpo è composto da fibre muscolari, organizzate in gruppi chiamati unità motorie. Queste unità motorie ricevono segnali dal cervello quando si desidera il movimento. La capacità di variare la quantità di forza prodotta dai muscoli scheletrici è essenziale per l'esecuzione regolare e coordinata del movimento modellato. Nel corpo umano sono in atto vari meccanismi per graduare in modo efficiente la quantità di forza necessaria per svolgere questi compiti in modo efficiente.
Frequenza di reclutamento e di cottura dell'unità motrice
Un'unità motoria è l'unità funzionale del sistema neuromuscolare. La quantità di fibre muscolari innervate da un'unità motoria varia da meno di 10 fibre per muscoli piccoli a più di 100 per muscoli più grandi. Quando stimolate, tutte le fibre innervate dal motore stimolato si contraggono. Per aumentare la forza, vengono reclutate più unità motorie per contrarre o viene aumentata la frequenza del segnale da contrarre.
Velocità di contrazione
La capacità del muscolo di generare forza è determinata in parte dalla velocità con cui un muscolo si contrae. Per contrazioni muscolari concentriche o quando un muscolo si accorcia, poiché la velocità di una contrazione aumenta la capacità di produrre forza del muscolo diminuisce in modo iperbolico. Durante le contrazioni eccentriche, o allungamenti muscolari, la capacità di produrre forza del muscolo aumenta con maggiore velocità.
Lunghezza del muscolo
Le fibre muscolari sono composte da filamenti spessi e sottili organizzati in sarcomeri, o la più piccola unità contrattile del muscolo. La lunghezza di un muscolo influisce sulla sua capacità di produrre forza a causa della corrispondente sovrapposizione di filamenti spessi e sottili a varie lunghezze. Quando una fibra muscolare viene stimolata a contrarsi e quel muscolo ha una lunghezza ottimale, indicata dalla massima sovrapposizione possibile di filamenti spessi e sottili, viene prodotta la massima forza. Se un muscolo è troppo corto o troppo lungo, viene prodotta una forza non ottimale a causa della mancanza di sovrapposizione del filamento e della disponibilità del sito di legame.
Tipo di fibra muscolare
Non tutte le fibre muscolari sono uguali. Le fibre muscolari scheletriche rientrano in una delle due categorie basate sul neurone alfa-motore che le innerva: fibre muscolari di tipo I o fibre a contrazione lenta e fibre di tipo II o fibre a contrazione rapida. Le unità motorie contenenti fibre di tipo II sono generalmente più grandi delle unità motorie contenenti fibre di tipo I. Questa differenza nella dimensione dell'unità motoria significa che quando viene stimolata una singola unità motoria di tipo II, si contraggono più fibre muscolari rispetto a quando viene stimolata un'unità motoria di tipo I. Poiché più fibre vengono stimolate a contrarsi nelle unità motorie di tipo II, viene prodotta più forza dalle fibre di tipo II.
