The high energetic cost of rapid force development in muscle
Notice bibliographique
Résumé
Muscles consume metabolic energy for active movement, particularly when performing mechanical work or producing force. Less appreciated is the cost for activating muscle quickly, which adds considerably to the overall cost of cyclic force production. However, the cost magnitude relative to the cost of mechanical work, which features in many movements, is unknown. We therefore tested whether fast activation is costly compared with 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 quadriceps muscle force and work against series elasticity (with ultrasonography), along with metabolic rate through respirometry. Net metabolic rate increased by more than four-fold (10.5 to 46.8 W) with waveform frequency. At high frequencies, the hypothesized force-rate cost accounted for nearly half (40%) of energy expenditure. This exceeded the cost for average force (17%) and was comparable to the cost for shortening work (43%). The force-rate cost is explained by additional active calcium transport necessary for producing forces at increasing waveform frequencies, owing to rate-limiting dynamics of force production. The force-rate cost could contribute substantially to the overall cost of movements that require cyclic muscle activation, such as locomotion.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| 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) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».