"Trenowanie" powięzi - podstawowe definicje fizyczne



W ostatnim tekście (patrz tutaj) wychwalałem powięź pod niebiosa, jako tkankę niesamowicie adaptowalną, wręcz magiczną. Przyziemnie za to wytłumaczyłem jej budowę. Przyziemności i mądrowania czas dalszy (zachwycania także), bo by zrozumieć jak ta łącznotkankowa sieć tensegracyjna funkcjonuje w permanentnej dynamice bodźców naszego dnia codziennego potrzebujemy jeszcze trochę podstaw. 


Ciekawym, mocno obrazowym, przykładem zmienności budowy powięzi i jej optymalnej biomechanicznej funkcjonalności jest grubsza warstwa powięzi szerokiej uda u człowieka. Na skutek całodziennej dwunożnej lokomocji powięź po bocznej stronie uda ulega wzmocnieniu. Natomiast gdybyśmy podobną ilość czasu spędzali siedząc okrakiem na koniu po kilku miesiącach zauważylibyśmy identyczne właściwości przyśrodkowej strony uda - powięź uległaby stwardnieniu i stałaby się silniejsza (1). Dlaczego tak się dzieje? To ta powięź ma być twarda czy elastyczna? Rozciągliwa czy bardziej sztywna? Tworząc sprawny cytoszkielet całego ciała, a przede wszystkim aparat ruchu, powieź nie może przecież działać wbrew swej funkcji?

By to wyjaśnić będziemy musieli zaczerpnąć sporo z podstaw fizyki. Powszechnie używane. popularne pojęcia nie do końca trafnie są kojarzone i przekłamują mocno funkcjonowanie rozciągliwych struktur naszego ciała. Mnie najbardziej w rozwikłaniu podstawowych pojęć w tej materii natknęła J. Avison (2) dopiero dobry rok temu (aż wstyd się przyznawać - w końcu AWF ukończyłem, ba nawet się starałem nauczyć się coś więcej i o ruchu powinienem wiedzieć wiele!). 

Zadajmy sobie pytanie czy aby być bardziej elastycznym dany przedmiot musi być wykonany z rozciągliwego materiału i czy sztywne amortyzatory w prawdziwych samochodach są mniej elastyczne niż te małe, giętkie sprężynki w resorach zabawek? Wbrew pozorom zrozumienie fizycznych pojęć elastyczności, sztywności czy też odkształcenia plastycznego bardzo nam się przyda w zrozumieniu jak optymalnie działa powięź.

Elastyczność, w ujęciu fizycznym, to zdolność do zmiany kształtu pod wpływem działającej siły zewnętrznej, a następnie powrotu do pierwotnej formy. Jej wielkość można ocenić różnicą pomiędzy sztywnością a siłami wywołującymi powrót do pierwotnego kształtu. Sztywność to po prostu odporność na odkształcenia. Zatem jeśli ciągniemy za elastyczną gumkę lub wciskamy sprężynę sprawdzamy zdolność do deformowania się lub sztywność a kiedy zwolnimy siłę rozciągającą to powrót do oryginalnego kształtu daje nam miarę elastyczności lub zdolności odzyskiwania formy. Oczywiście też zwrot pracy wykonanej w postaci energii elastyczności. Zatem sztywne sprężyny, jak w zawieszeniu samochodów, na skutek większej sztywności mogą wykazywać więcej elastyczności niż te słabsze w "resorakach". Tak samo stalowe kulki odbijają lepiej niż te gumowe (przy zachowaniu podobnych parametrów!) - są zdolne do zmagazynowania większej energii i jej późniejszego oddania.

Podobnie możemy rozpatrywać elastyczność naszego organizmu zbudowanego na powięziowym cytoszkielecie. Musimy pamiętać jednak o tym, że zgodnie z modelem tensegracji (kolejny niesamowity temat do ruszenia w kolejnych postach), nasze ciało również wykazuje pewien stopień napięcia spoczynkowego, czyli swoistej "podstawowej sztywności". Co więcej w porównaniu do elastycznego materiału leżącego na ziemi biomaszyna ludzka, nawet w warunkach spoczynku, nie zapada się, zajmuje aktywnie przestrzeń dystrybuując gdzieś w środku wszystkie "bionapięcia". W końcu jesteśmy "powiązani" właśnie powięzią scalającą kości, mięśnie, organy, stawy, naczynia, nerwy i wszelkie jamy ciała, tworzącą jeden biologiczny twór. Zatem elastyczność organizmu to nie tylko zdolność do rozciągania się jego elementów, ale raczej zdolność do przeciwstawiania się zmianom kształtu. Jak słusznie zauważyła J. Avison, istnieje bardzo subtelna równowaga pomiędzy sztywnością a elastycznością a nasze optymalizujące wszystko ciała zawieszone są gdzieś pomiędzy tymi dwoma biegunami, nawet kiedy jesteśmy rozluźnieni. Stąd można wywnioskować, że istotną rolą powięzi jest ciągłe szukanie równowagi pomiędzy sztywnością i elastycznością (tu pojawia kolejny fajny temat odnośnie potrzeby rozciągania itd, to w przyszłości). Niesamowite, prawda? Jednak jeszcze nie rozwikłaliśmy wszystkiego do końca...


Do naszej powyższej analizy trzeba dołożyć jeszcze pojęcie odkształcenia plastycznego i przede wszystkim "ewolucyjną supermoc" właściwości lepkosprężyste tkanek organizmów żywych. Tłumacząc pierwsze najzwyczajniej wyobraźmy sobie gumkę rozciąganą ponad jej możliwości rozciągliwe, gdzie powrót do jej pierwotnej długości nie jest już możliwy a zdeformowana gumka staje się dłuższa. Powstało odkształcenie plastyczne trwałe i nieodwracalne. Przed takimi zmianami, między innymi nas, chroni spora obecność wody w organizmie i to że płyny tkankowe działają niczym "tłumiki" regulujące tempo odkształceń i powrotu do kształtów wyjściowych tkanek. To właśnie lepkosprężystość powoduje, iż rozciągane najpierw reagują podobnie, jak ciecz, a później w trakcie już jak sprężyste ciało stałe. Powrót do kształtu pierwotnego następuje z "plusnięciem" (2). Oczywiście tych właściwości nie można szeregowo połączyć i traktować jako powtarzalnej, stałej,  sztywno następującej cechy - wpływ dynamicznych ciągle zmieniających się sił zewnętrznych w naszym organizmie (patrz tych "bionapięć") powoduje zmiany uwodnienia i działania "tłumików". Tworzy to niezliczoną ilość możliwości redystrybucji napięć.

Niesamowita jest ta permanentna optymalizacja działania ludzkiego ciała, co wspaniale też widać w funkcjonowaniu powięzi. Pod wpływem powtarzalnych napięć w danych segmentach aparatu ruchu tkanka powięziowa tworzy mocniejsze struktury równoważąc ich fizyczność pomiędzy sztywnością a elastycznością, między większym lub mniejszym uwodnieniem (krążenie wody ustrojowej to kolejny mistyczny temat w "powięziologii"). Także powtarzając moje ulubione (biologiczne?) credo "Funkcja tworzy strukturę.".


Piśmiennictwo:

1. Ultrastructural finding of vascular degeneration in myositis ossificans circumscripta (fibrodysplasia ossificans), El-Labban i wsp, J. Oral Pathol. Med. 22 (9). 428-431, 1993.
2. System powięziowy a joga, J. Avison, Powięź. Sport i aktywność ruchowa, wyd I Edra Urban & Partner, 113-123, 2017.

zdj.: science.howstuffworks.com oraz gddkia.gov.pl

Łukasz Murawski
Łukasz Murawski

Biegający już od ponad dekady, triatlonujący dopiero od czterech sezonów, trener personalny/masażysta, ciągle szukający odpowiedzi na nowe pytania odnośnie funkcjonowania ciała człowieka.