2017/6/26

1

身体運動のしくみ

何で肘は曲がるの？

・本日の学習テーマ

⇒身体運動のメカニズムを知る

骨格筋

骨格筋の筋原線維を光学顕微鏡で観察すると、線維の走行と垂直の方向に、横紋とよばれるシマ模様がみ

とめられる

横紋により暗く見える所を暗帯(Ａ帯)、その間で明るく見える所を明帯(Ｉ帯)という

筋原線維ミオシン（太い分子）

アクチン（細い分子）というタンパク質で構成

筋の種類

筋

骨格筋

内臓筋心臓

その他

横紋筋

横紋筋

平滑筋

随意筋

不随意筋

筋の活動様式

①伸張性収縮（エキセントリック）

筋が伸張しながら力を発揮する

②等尺性収縮（アイソメトリック）

筋長が変化しない

③短縮性収縮（コンセントリック）

筋が短縮しながら力を発揮する

2017/6/26

2

筋活動様式と発揮される力の大きさ（Hill 1951）

伸張性収縮（Eccentric contraction）

等尺性収縮（Isometric contraction）

短縮性収縮（Concentric contraction）

神経

身体（関節）運動

筋

腱

骨様々な身体活動では，どの骨や筋の活動により，関節を動かすことができる？

・随意運動・・・自分の意志で行う運動 ・不随意運動

神経系の仕組み

神経系

中枢神経系

末梢神経系

脳と脊髄の神経

末梢からの情報を受け取り、整理する

中枢神経に情報を伝え、中枢神経から情報を受け取る

効果器

中枢神経からの情報を実行する（骨格筋、内臓など）

受容器

体内外からの情報を受け取る

（目、耳、鼻、骨格筋、内臓、皮膚など）

中枢神経系

脳に入力される12対の脳

神経と、脊髄に出力される31対の脊髄神経からなる

脳

脊髄

大脳皮質

間脳・基底核

脳幹（中脳・橋・延髄）

2017/6/26

3

末梢神経系

感覚神経（求心性神経）

運動神経（遠心性神経）

中枢神経に情報を伝える

中枢神経からの情報を伝える

刺激

受容器 感覚神経

運動神経効果器

脊髄

運動

脳

中枢神経

0.3秒近くかかる！

18.44 m

0.44 sec

150 km/h

0.25 sec

バッターは0.25~0.30秒くらいの間に、ボールの球種・コース・打つ・打たないなどを決定しなければならない

この時点で打つか打たないか決定

脊髄反射

刺激

受容器 感覚神経

運動神経効果器

脊髄

運動

脳

もっと早い！！！（0.01秒以下）

膝蓋腱反射

屈曲反射 把握反射（新生児～4か月）

有刺鉄線は手の平で触れてはイケナイ！

筋の構造と収縮のメカニズム

2017/6/26

4

・速筋（白筋）

・・・大きな力を出すことができるが，持久力がない

・遅筋（赤筋）

・・・大きな力は出せないが，持久力がある

・筋の種類

名前 速筋線維 速筋（中間）線維 遅筋線維

別名 タイプIIb・FG・FT タイプIIa・FOG・FOT タイプI・SO・ST

スピード・出力 大きい 中間 小さい

持久力 低い 中間 高い

乳酸 蓄積しやすい 中間 蓄積しにくい

色 白 ピンク 赤

外側広筋；速筋：約50%，遅筋：約50%

大腿直筋：速筋：約30%，遅筋：約70%・膝関節伸展筋

腓腹筋；速筋：約50%，遅筋：約50%

ヒラメ筋：速筋：約10%，遅筋：約90%・足関節底屈筋

トレーニングを行うと、FTb線維のいくつかに、FTa線維への

タイプ移行が起きる。しかし、トレーニングを中止すると、再びFTb線維へ戻ってしまう

トレーニングによる筋線維のタイプ移行

一流選手の筋線維組成

一卵性双生児と二卵性双生児のペア間の筋線維組成

二卵性双生児と比べ一卵性双生児の方が、ペア間の筋線維組成は似通っている

2017/6/26

5

○：スプリンター △：長距離ランナー

50 m走および12分間走の速度比と筋線維組成の関係性

□：球技選手 ●：非運動選手

関節トルクと慣性モーメント①

どのドアが一番楽に開けられる？

① ② ③

正解：① これはわかる．でも，なんで？

どうして，①のドアがもっとも開けやすい？

① ② ③

・関節トルク

※モーメントアーム･･･支点から力の作用点までの距離

1m 2m

50kg 50kg

t = 300 N×1m= 300 Nm

t = 150 N×2m= 300 Nm

関節トルク＝筋張力×モーメントアーム

：関節が回転するために必要な力

500N

5cm

・実際に関節トルクを計算すると…

① ②

t = 500N×0.05m = 25.0 Nm

500N

8cm

t = 500N×0.08m = 40.0 Nm

ということは，身長が高い方が強い力発揮ができる？

モーメントアームの大きさ＝肢長（身長）の大きさ

A

B

A（ｍ×ｒa2） ＞ B（ｍ×ｒb2）

フィギュアスケートを例に考えてみよう！

・慣性モーメント

慣性モーメント ＝質量×回転半径2

ra

rb

m

：物体の回転しにくさをあらわす量

m

2017/6/26

6

1度は見たことある？フィギュアのジャンプ

小大

素早い動き

身長が低い方が有利？

力強い動き

身長が高い方が有利？

主動筋と拮抗筋①

多くの筋肉は骨を挟んで、ある方向に身体のある部分を動かす主動筋と逆方向に動かす拮抗筋とが１対になって

存在している

肘の屈曲では・・・

収縮

弛緩

膝の伸展では・・・

大腿四頭筋が主動筋

大腿二頭筋が拮抗筋

膝の屈曲では・・・

大腿二頭筋が主動筋

大腿四頭筋が拮抗筋

相反性神経支配 主動筋と拮抗筋②

世界最速ドラマー

2017/6/26

7

Mike Mangini

共収縮

世界最速ドラマーは

1秒間に片手で10回叩ける

世界最速ドラマーは

叩くペースがぶれない