The high energetic cost of rapid force development in cyclic muscle contraction
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Muscles consume metabolic energy for active movement, particularly when performing mechanical work or producing force. Less appreciated is the cost for activating and deactivating muscle quickly, which adds considerably to the overall cost of cyclic force production (Chasiotis et al., 1987). But the cost relative to mechanical work, which features in many movements, is unknown. We therefore tested whether fast activation-deactivation is costly compared to performing work or producing isometric force. We hypothesized that metabolic cost would increase with a proposed measure termed force-rate (rate of increase in muscle force) in cyclic tasks, separate from mechanical work or average force level. We tested humans (N = 9) producing cyclic knee extension torque against an isometric dynamometer (torque 22 N-m, cyclic waveform frequencies 0.5 – 2.5 Hz), while also quantifying the force and work of muscle fascicles against series elasticity (with ultrasonography), along with metabolic rate through respirometry. Net metabolic rate increased by more than fourfold (10.5 to 46.7 W) with waveform frequency. At high frequencies, the hypothesized force-rate cost accounted for nearly half (41%) of energy expenditure. This exceeded the cost for average force (17%) and was comparable to the cost for shortening work (42%). The energetic cost is explained by a simple first-order model of rate-limiting steps in muscle contraction, primarily crossbridge dynamics. The force-rate cost could contribute substantially to the overall cost of movements that require cyclic muscle activation, such as locomotion. Summary statement The energetic cost of isometric muscle force production during cyclic muscle contraction increases sharply with cycle frequency and in proportion to the rate of force development
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».