人體生理實驗: 作用肌與拮抗肌

<本內容參考Backyard Brains原廠資源，轉載請註明出處>

搭配「人體電訊號盒」學習人體內成對肌肉彼此的拮抗關係，這將使你了解作用肌(透過收縮引起的運動)和拮抗肌(對抗特定運動)之間的區別，以及兩者相互作用如何使我們能夠精確而平衡的執行各種驚人動作

實驗目的

在此實驗中，透過肌電圖(EMG)的觀察，將從更廣闊的角度觀察肌肉，了解作用肌與拮抗肌如何相互作用，以維持平衡、平穩姿勢與受控的運動

實驗設備與材料

• 人體電訊號盒

背景知識

當你決定執行一項動作時，你大腦運動皮質的上運動神經元會發送動作電位，並沿著皮質脊隨徑移動，在那裡它們與下運動神經元形成突觸，並繼續將訊號傳遞至指定的肌肉纖維。在那裡，每個運動神經元與他們支配的運動纖維形成一個「運動單位」，在這個神經肌肉接合處，釋放一種稱為乙醯膽鹼的神經傳導物質，導致肌肉纖維產生動作電位。接收到此興奮的訊號後，肌肉纖維就會收縮，產生動作

你的身體透過如此「電」與「化學」的訊號產生動作，更重要的是，每個運動不僅僅仰賴於一塊肌肉，通常都是多塊肌肉。人體中有超過600多塊的骨骼肌，這些肌肉大多數以「成對」的形式發揮作用，代表當一塊肌肉收縮時，另一塊肌肉在精密控制下舒張。以這種方式協調肌肉，讓我們能夠更優雅的移動，也可幫助我們做更精確的動作，例如:穿針。讓我們來討論更多成對肌肉相互拮抗的概念，最好的範例就是肱二頭肌與肱三頭肌

在進一步討論之前，我們需要來認識一些相關的解剖學名詞: 「屈曲(Flexion)」是一種彎曲運動，代表其中兩部分的角度縮小。收縮你的肱二頭肌，以表現出屈曲，即你的前臂更靠近你的上臂，並縮小兩者之間的角度。因此，肱二頭肌被描述為「屈肌」，下圖中右側顯示了肱二頭肌的屈曲。「屈肌」的對側肌肉稱為「伸肌」，你的肱三頭肌即為伸肌，當你收縮三頭肌時，手臂會伸直，前臂和上臂之間的角度會增加，這就是所謂的「伸展(Extension)」，下圖中左側顯示了肱三頭肌的伸展。這些肌肉的功能是與生俱來的，它們無法被改變，代表屈肌始終的功能為屈曲，而非伸展

建立了基本的概念後，可以開始說明相互拮抗的成對肌肉了，這兩個肌肉彼此對立，功能剛好相反。也就是說，當你的其中一個肌肉在收縮時，對側的肌肉正在舒張。在每組成對的肌肉中，根據運動的不同，其中一塊肌肉扮演「作用肌」的角色，另一塊則扮演「拮抗肌」的角色，作用肌為收縮而引發運動的肌肉，拮抗肌於該運動時舒張，作用肌與拮抗肌的角色可以來回互換。為了視覺化此部分，讓我們再回到肱二頭肌與肱三頭肌的範例，想想看當你揮手時，由於手離開你，因此肱三頭肌為作用肌，收縮以伸展你的手臂，而二頭肌則為拮抗肌，舒張以協助手臂伸展，同時也可能輕微的收縮，以控制前臂移動的速度

當你的手揮手時向後移動，肱二頭肌則為作用肌，收縮使手臂向你彎曲，而此時肱三頭肌則為拮抗肌，透過舒張以使你完成動作。你可以發現，「屈肌」和「伸肌」是根據肌肉的功能為屈曲或伸展而定義，因此始終無法改變，而「作用肌」與「拮抗肌」則取決於執行該動作時收縮與舒張的肌肉，如果動作相反，作用肌與拮抗肌的角色會互換

但這其實沒這麼簡單，在某些運動中，例如伏地挺身，作用肌不會隨著運動方向而改變，無論身體向下壓至地面還是向上推，三頭肌皆為作用肌。這是因為多了重力的負載，有一個恆定的力總是將你往下拉，因此無論是向上還是向下移動，三頭肌必須維持收縮來支撐你的重量。

此外，即使你不動，你的肌肉也仍然在收縮，以維持姿勢，即使你很疲憊，大腦仍會發出指令讓肌肉收縮。因此當你想做任何運動，甚至是維持站立時，我們大腦的運動皮質層就會沿著運動神經元發送動作電位至多個肌肉以協調運動，或者維持平衡與站立

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