Evenals de botten variëren de skeletspieren in grootte en vorm al naar gelang de taak die hen is toebedeeld. De gelaatsspieren die een opgetrokken wenkbrauw of de vage glimlach van Mona Lisa teweegbrachten, zijn vaak maar een paar centimeters lang, evenals de spieren die maken dat de tong van sommige mensen geen ogenblik stilstaat. De bodem van de borstkas wordt gevormd door het koepelvormig middenrif, de voornaamste spier voor het ademhalen en ook in gebruik bij hoesten, lachen en zuchten.
In de nek en rug houden lange, smalle spieren het hoofd geheven. De uitpuilende, driehoekige deltaspieren van de schouders heffen de armen. De biceps en triceps van de bovenarm buigen en strekken de ellebogen. De grote brede borstspieren waar menig man trots mee op het strand paradeert bewegen de armen voor de borst langs. De massieve bilspieren helpen ons te staan en te lopen.
De langste spier in ons lichaam ligt in de dij; het is de kleermakersspier, zo genoemd omdat hij een rol speelt bij het als kleermaker met gekruiste benen zitten. Deze kleermakersspier en vier spierbundels aan weerszijden ervan bewegen niet alleen de benen maar helpen ook ons evenwicht te bewaren. Of ze nu groot of klein zijn, de skeletspieren kunnen met grote snelheid en kracht hun werk doen.
Dat kan ook letterlijk van levensbelang zijn als ons lichaam moet reageren op plotselinge en drastische veranderingen in onze omgeving. De skeletspieren kunnen in een paar honderdsten van seconden in actie komen en dan een enorm geconcentreerde trekkracht uitoefenen op de botten waaraan ze zijn verbonden. Als het nodig is kunnen zij 1000 maal hun eigen gewicht dragen.
2. Spierfunctie
Alle spieren van organen en hart zowel als het skelet, bewegen door zichzelf samen te trekken - een uniek kenmerk dat hen onderscheidt van elk ander lichaamsweefsel. In het geval van de skeletspieren worden de gewoonlijk lange en dunne cellen, als reactie op een prikkel korter en dikker en oefenen zo hun trekkracht uit. Zodra de prikkel ophoudt, ontspant de spier en keert ze terug tot de oorspronkelijke vorm.
Wat er precies gebeurt bij het samentrekken en weer ontspannen, waarbij elektrochemische en mechanische processen een rol spelen, is nog steeds onderwerp van grondig onderzoek. Het is bekend dat skeletspieren samentrekken op bevel van de hersenen door te reageren op signalen via zogenaamde ‘motorische' zenuwen die via de hersenstam en het ruggenmerg met de spiervezels in contact staan. Deze signalen veroorzaken een reeks chemische veranderingen in de spier, hetgeen een omzetting van chemische in mechanische energie tot gevolg heeft en zo de samentrekking doet ontstaan.
Over het mechanische deel van dit proces is meer bekend dan over het chemische deel. Als de signalen van de hersenen aankomen bij het knooppunt van zenuw en spiervezel, veroorzaken ze een reeks van gebeurtenissen die hun effect hebben op bepaalde groepen moleculen van de spiervezel. Elke spier bestaat uit bundels vezeltjes en elk vezeltje bestaat weer uit rijen heel kleine draadachtige eiwitmoleculen: actine en myosine. Deze liggen tegenover elkaar als twee kammen waarvan de tanden ten dele in elkaar grijpen. De samentrekking van de spier vindt plaats als de actine en myosinedraadjes naar elkaar toe glijden om in elkaar te grijpen.
Deze werking verkort het spiervezeltje en dus de grotere spiervezel en dus de spier zelf. De chemische veranderingen die dit mechanisme in werking stellen, zijn nog lang niet helemaal doorgrond. Men neemt algemeen aan dat een reeks van chemische processen plaatsvindt als de hersensignalen de contactplaats tussen zenuw en spier bereiken. Dan wordt door het elektrische signaal in de motorische zenuw een stof, acetylcholine, vrijgemaakt die als prikkel werkt voor het spiermembraan, dat een elektrische reactie opwekt die op zijn beurt een reeks van chemische omzettingen in gang zet.
Energie De werkelijke energie die de spier nodig heeft om samen te trekken, wordt geleverd door de afbraak van een substantie die ATP (adenosinetrifosfaat) wordt genoemd. Deze afbraak wordt op haar beurt mogelijk gemaakt door de omzetting van glycogeen, de machtige brandstof die het lichaam in de vorm van glucose een suiker aan de spier levert. De samentrekking zelf begint door vrijmaking van calcium uit het spiermembraan.
Recente onderzoekingen hebben sterke aanwijzingen opgeleverd dat calcium ook een rol speelt bij het ontspannen van de spier; eenmaal vrijgemaakt wordt de calcium opgeslagen ty´ssen de hele kleine spiervezeltjes in een korrrelig netwerk. Nadat een bepaalde hoeveelheid calcium is opgeslagen volgt ontspanning. Als spieren herhaaldelijk, zonder rustpauzes, worden belast, raken ze vermoeid en weigeren op den duur dienst. Hoe lang ze belast kunnen worden zonder het op te geven hangt vanzelfsprekend ook van de algemene gezondheidstoestand af.
Warmtebron De arbeid die een spier verricht of verrichten kan, is rechtstreeks afhankelijk van de grootte en van de bloedtoevoer. Artsen, die hun te dikke patiënten veel spieroefeningen per dag voorschrijven, zijn geen verklede middeleeuwse beulen; oefening is belangrijk om spierweefsel in goede conditie te houden. Als spieren niet worden gebruikt hebben ze de neiging ineen te krimpen en weg te kwijnen. Als spieren dit doen beroven ze het lichaam niet alleen van zijn beweeglijkheid, maar ook van een belangrijke warmtebron. Weinig mensen realiseren zich dat de skeletspieren hen helpen behaaglijk warm te blijven, soms zelfs warmer dan aangenaam is. Van de energie die uit het glycogeen vrijkomt, wordt slechts een kwart gebruikt voor spierbeweging; driekwart wordt in warmte omgezet. Hoe inspannender onze arbeid, zoals hardlopen of dansen of meubelen verzetten, hoe warmer we het krijgen. De energie van de spierarbeid komt uiteindelijk van glucose, die ontstaat uit glycogeenvoorraden in de spieren, waarbij melkzuur wordt gevormd. In spieren die gedurende enige tijd veel worden gebruikt of afgesneden zijn van de bloedstroom, hoopt dit melkzuur zich op en veroorzaakt kramp.
3. Snelle en langzame spiervezels
Het spierstelsel van de mens bevat zowel zogenaamde snelle als langzame spiervezels. Waarschijnlijk is de verdeling van snelle en langzame vezels voor een belangrijk deel erfelijk bepaald. We hebben twee soorten vezels in onze spieren. Het witte gedeelte van een spier bestaat voornamelijk uit langzame vezels, het meer rode gedeelte bestaat voornamelijk uit snelle vezels. Ze zien er wat de kleur betreft verschillend uit, ze hebben echter wel dezelfde eiwitstructuur. Het verschil is dat de langzame vezels veel zuurstof nodig hebben bij het verbranden van glucose die uit het bloed komt.
Wat de langzame vezels tekortkomen aan snelheid compenseren ze door uithoudingsvermogen. De snelle vezels daarentegen hebben een veel hogere verbrandingssnelheid, ze hebben haast geen zuurstof nodig om samen te trekken. De snelle en langzame spiervezels verschillen dus van elkaar in bloedvoorziening en wijze van gebruik van de energie. Een marathonloper heeft ongeveer 80 procent langzame vezels en een sprinter ongeveer 75 procent snelle vezels.
De lange afstanden die de marathonloper aflegt, maken dat hij het aantal bloedvaten vergroot dat zijn langzame vezels van bloed voorziet zodat er meer zuurstof en glucose en dus energie naar toe gaat. De snelle vezels van de sprinter daarentegen hebben al meer dan genoeg zuurstof voor de verbranding die hij nodig heeft. De korte loopjes en de training met gewrichten van een sprinter zijn bedoeld om de spierfibrillen in die vezels in volume te doen toenemen. Daardoor kan hij méér brandstof verbruiken en dat zal hem enorme kracht geven voor een korte sprint. Daarmee worden zijn spieren dan ook dikker dan die van de marathonloper.
4. Dunne en dikke mensen
Onderzoek door een groep Engelse wetenschappers onder leiding van prof. A. Wade heeft uitgewezen dat dikke mensen vergeleken met dunne mensen meer snelle spieren hebben. Zulke spieren putten hun energie voornamelijk uit de verbranding van glucose. Langzame spieren draaien voornamelijk op het verbranden van vet. Als dikke mensen dus hun spieren aanspreken, betekent dat per saldo maar een geringe aanslag op hun vetvoorraad.
De verschillen tussen mensen die niet professioneel aan sport doen, kunnen wat betreft de verhouding van snelle en langzame spiervezels aanzienlijk zijn. Onderzoek van het weefsel van de grote vierhoofdige dijbeenspier heeft laten zien dat deze bij sommigen voor meer dan 95 procent uit langzame spiervezels kan bestaan, terwijl hij bij anderen voor meer dan 85 procent uit snelle vezels is opgebouwd. Een onderzoek van de bovengenoemde wetenschappers bij mannen tussen 20 en 50 jaar toonde aan dat hoe meer snelle spiervezels ze hadden, hoe dikker ze waren.
Uit proeven met hometrainers kwam naar voren dat mannen met veel langzame spiervezels bij inspanning meer vet verbranden dan mannen met naar verhouding veel snelle vezels. Men concludeerde dat de ‘aanleg' van een persoon voor nagenoeg de helft de verschillen tussen dik en dun kan verklaren. Maar dat mag volgens de onderzoekers nog geen excuus zijn de pogingen om af te vallen nu maar te staken. Want hoe meer men zijn snelle spieren traint des te meer zullen ze overschakelen op de ‘langzame' verbranding.
5. Bewegingspatronen
Spieren vormen het grootste deel van de weke delen bij een goed gevoed mens. Hoe is het mogelijk dat er oneindig gevarieerde bewegingen gemaakt kunnen worden door structuren die aan beide zijden vastzitten en zich alleen kunnen samentrekken en ontspannen? Het antwoord ligt in de gecompliceerde ligging van de spieren in het lichaam en doordat tegenover elke spier een andere staat die de tegenovergestelde werking heeft, de antagonist.
Hierdoor kan elke beweging naar kracht en omvang worden beheerst terwijl het ingewikkelde verloop van de spieren over de gewrichten de grootst mogelijke bewegingsvrijheid geeft. Voorbeelden van antagonisme zijn de tweehoofdige (biceps) en driehoofdige (triceps)y´armspier. De biceps zit boven met pezen vast aan het schoudergewricht en opperarmbeen en onder aan het spaakbeen. Wordt de spier samengetrokken, dan beweegt de onderarm naar de schouder. De triceps loopt van de top van het opperarmbeen over het ellebooggewricht naar de top van de ellepijp; de samentrekking hiervan strekt de elleboog en de hele arm. Als de biceps in actie is, is de triceps ontspannen en omgekeerd.
Een belangrijke rol wordt tevens gespeeld door de vele zintuigorgaantjes die zich in de spieren, pezen en gewrichtskapsels bevinden. Deze sturen informatie over de pezen, spieren en gewrichten, zoals stand in de ruimte en spanningstoestand naar het ruggenmerg en andere delen van het centraal zenuwstelsel, waar ze verwerkt worden in ingewikkelde netwerken en op deze wijze een bijdrage leveren aan de fijne regulatie van de bewegingen.
Bewegingsbeheersing Normale spierbewegingen verlopen soepel en gecoördineerd door de reflex-activiteit, het terugkoppelingssysteem en de hoeveelheid steeds veranderende informatie die motorische zenuwen (neuronen die zich belasten met informatie naar de spieren) in hersenstam en ruggenmerg opvangen. Als de normale werking van hersenen en ruggenmerg is gestoord, kunnen de bewegingen zwak, stijf of schokkend worden en zien we dat gecompliceerde handelingen zoals lopen en schrijven onmogelijk zijn geworden.
Beweging begint als elektrische activiteit van grote zenuwcellen in het motorische deel van de hersenen, dat vlak voor de centrale winding ligt. Vanaf deze cellen gaan vezels omlaag en maken dan contact met motorische cellen in hersenstam of ruggenmerg. De motorische banen in ruggenmerg en hersenstam kruisen het mediaanvlak waardoor prikkels van de rechter hersenhemisfeer uiteindelijk terechtkomen in de linker lichaamshelft.
Als we ons rechterbeen bewegen is een serie elektrische signalen of impulsen gestart in de linker voorhoofdskwab van de grote hersenen, die zich door de hersenstam en het ruggenmerg voortplant in minder dan één tiende seconde. Vroeger dacht men dat de beslissing om bepaalde spieren te activeren alleen in de motorische schors van de grote hersenen werd genomen. Er blijken echter ook andere delen van de hersenen bij dit proces betrokken te zijn.
In de motorische schors liggen wel voor elk van onze bewegingen onderdelen van een stuurmechanisme. In de meeste gevallen is dat echter niet de initiatiefnemer van het motorische proces. Wanneer we bij tennissen in de visuele schors een bal hebben ontwaard en andere delen van de hersenschors hem in zijn contact hebben gesitueerd, dan pas krijgt de motorische schors opdracht een beweging in gang te zetten. Waar de uiteindelijke opdracht vandaan komt is onbekend. Ze is waarschijnlijk het product van de samenwerking en interactie van verschillende hersenschorsgebieden.
6. Ontwikkeling van de motoriek
De mens toont speciale bewegingspatronen, of wel motoriek, van zuigeling tot bejaarde. De ontwikkeling van de mens wordt vaak ingedeeld in mijlpalen, fasen of stadia. Zo'n indeling wordt dan gekenmerkt door het verschijnen of verdwijnen van bepaalde reflexen, reacties of gedragspatronen, door bepaalde gebeurtenissen of door andersoortige situaties. Vergelijke indelingen verschillen van auteur tot auteur. De wijze waarop iemand een continu verloop in fasen verdeelt, is een kwestie van prioriteiten, van kenmerken die hij voor typisch houdt.
De betekenis van dergelijke tabellen en schema's schuilt vooral in de mogelijkheid om met inachtneming van een bepaalde biologische variatie kenmerkende aspecten in de ontwikkeling of een gestoord ontwikkelingsproces te diagnosticeren. Vooral bij de diagnostiek van een achterstand in de motorische ontwikkeling waarbij bepaalde vormen van bewegingstherapie een essentiële rol kunnen spelen, zijn dergelijke schema's van groot praktisch nut gebleken.
In de eerste levensfase (tot halverwege het tweede levensjaar) is de biologische variatie in het algemeen kleiner dan in latere fasen. In deze periode vindt een sterke ontwikkeling van de hersenen plaats, een volumetoename van bijna 300 procent. Bij de geboorte is het gewicht van de hersenen circa 350 gram, rond 18 maanden bijna 1000 gram en na deze periode vindt een veel geleidelijker toename plaats tot het volwassen hersengewicht (circa 1400 gram) omstreeks de leeftijd van 16-17 jaar bereikt is.
De leeftijd waarop bepaalde complexe gedragsvormen c.q. gebeurtenissen voorkomen kan echter sterk uiteenlopen. Een kind kan vroeg leren lopen en laat leren praten. Of kinderen leren er lange tijds niets nieuws bij en lijken dan plotseling alles in hoog tempo in te halen. Sommige kinderen zijn met alles vroeg en andere met alles laat zonder dat zij later als volwassenen specifieke lichamelijke of psychische verschillen vertonen.
