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Enregistrement W4411441661 · doi:10.1101/2025.06.15.659256

From muscle fibres to muscle gears: How dynamic fascicle orientation and shape change impact skeletal muscle function

2025· preprint· en· W4411441661 sur OpenAlexaff
Matheus D. Pinto, James M. Wakeling, Javier A. Almonacid, Anthony J. Blazevich

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2025
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueMuscle Physiology and Disorders
Établissements canadiensSimon Fraser University
Organismes subventionnairesAustralasian Society for Human Biology
Mots-clésRotation (mathematics)Function (biology)Materials scienceGeometryMathematicsBiologyCell biology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Skeletal muscle architectural design strongly affects force-generating capacity and excursion range, and its functional importance to animal and human movement is well founded. Traditionally, this ‘structure−function relation’ has been inferred from architecture measurements with muscles at rest (from anatomical dissections or medical imaging techniques such as ultrasonography or magnetic resonance imaging) and muscle function tested under quasi-steady force conditions (e.g., isometric). A contemporary view recognises that, during active, dynamic contractions, muscles undergo load- and velocity-dependent changes in architecture and three-dimensional shape while remaining near-constant volume. Consequently, whole-muscle length change and velocity can become decoupled from fascicle length change and velocity, such that the whole muscle cannot be treated as a simple linear velocity transmission system but instead as a geared system where the input fascicle length change and velocity differ from the output whole muscle length change and velocity. This phenomenon is described by the concept of ‘muscle gearing’ and can be quantified as the ratio of the velocities or displacement of the muscle to the fascicle. Gear ratios are not fixed; instead, gear shifts with force and velocity, allowing the whole-muscle output to better match the mechanical demands of the task. Variable gearing is thought to emerge from load-dependent changes in fascicle angle and three-dimensional muscle deformations under volume-preserving and tissue constraints. Variable gearing has important functional implications, as it influences fascicle operating length and shortening velocity for a given task and thereby shifts where fascicles operate along their intrinsic force–length and force–velocity relationships. Through these effects, along with changes in the projection of fascicle force onto the muscle line of action as pennation varies, variable gearing can broaden whole-muscle force and power output across movement conditions. Accordingly, muscle gearing should be considered an integral component of a comprehensive framework for understanding dynamic muscle function in both normal and pathological states. This review aims to (i) provide a brief historical overview of how the muscle structure−function relation has been understood from resting muscle structure measurements and modelling and steady-force contractions to observations during dynamic, time-varying active contractions, and (ii) synthesise evidence on muscle gearing, including its measurement, functional consequences, and current understanding of the factors that influence it by reviewing findings from animal and human studies and raising hypotheses to explain the variation in gearing identified across muscle, species, and contraction conditions. Given the challenges in experimentally isolating the contribution of individual factors, we also employ a previously validated three-dimensional finite-element muscle model to interrogate the mechanical phenomena underpinning variable gearing and for the first time report effects from muscle activation. Finally, we briefly discuss the potential role of gearing in the observed changes in muscle function with ageing, injury, and exercise training. Overall, muscle gearing is a distinctive feature of skeletal muscles with important functional implications, and our modelling demonstrates that it is an emergent property of the physics of muscle contraction.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,017

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0020,002
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0050,001

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.

Tête enseignante Opus0,011
Tête enseignante GPT0,243
Écart entre enseignants0,232 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations2
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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