Músculo peniano

Una ventaja de los músculos peniformes es que se pueden empaquetar más fibras musculares en paralelo, lo que permite que el músculo produzca más fuerza, aunque el ángulo de la fibra con respecto a la dirección de acción significa que la fuerza máxima en esa dirección es algo menor que la fuerza máxima en la dirección de la fibra. ^{[ 4 ] [ 5 ]} El área de sección transversal del músculo (línea azul en la figura 1, también conocida como área de sección transversal anatómica o ACSA) no representa con precisión el número de fibras musculares en el músculo. Una mejor estimación la proporciona el área total de las secciones transversales perpendiculares a las fibras musculares (líneas verdes en la figura 1). Esta medida se conoce como área de sección transversal fisiológica (PCSA) y se calcula y define comúnmente mediante la siguiente fórmula (en el artículo principal se proporciona una definición alternativa ): ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

${\displaystyle {\text{PCSA}}={{\text{volumen muscular}} \over {\text{longitud de la fibra}}}={{\text{masa muscular}} \over {\rho \cdot {\text{longitud de la fibra}}}},}$

donde ρ es la densidad del músculo:

${\displaystyle \rho ={{\text{masa muscular}} \over {\text{volumen muscular}}}.}$

El PCSA aumenta con el ángulo de penación y con la longitud del músculo. En un músculo pennado, el PCSA siempre es mayor que el ACSA. En un músculo no pennado, coincide con el ACSA.

La fuerza total ejercida por las fibras a lo largo de su dirección oblicua es proporcional al PCSA. Si se conoce la tensión específica de las fibras musculares (fuerza ejercida por las fibras por unidad de PCSA), se puede calcular de la siguiente manera: ^{[ 9 ]}

${\displaystyle {\text{Fuerza total}}={\text{PCSA}}\cdot {\text{Tensión específica}}}$

Sin embargo, solo un componente de esa fuerza puede usarse para tirar del tendón en la dirección deseada. Este componente, que es la verdadera fuerza muscular (también llamada fuerza del tendón ^{[ 8 ]} ), se ejerce a lo largo de la dirección de acción del músculo: ^{[ 8 ]}

${\displaystyle {\text{Fuerza muscular}}={\text{Fuerza total}}\cdot \cos \Phi }$

El otro componente, ortogonal a la dirección de acción del músculo (Fuerza ortogonal = Fuerza total × senΦ) no se ejerce sobre el tendón, sino que simplemente comprime el músculo, tirando de sus aponeurosis una hacia la otra.

Nótese que, si bien resulta práctico calcular el PCSA en función del volumen o la masa y la longitud de la fibra, el PCSA (y, por lo tanto, la fuerza total de la fibra, que es proporcional al PCSA) no es proporcional únicamente a la masa muscular ni a la longitud de la fibra. Es decir, la fuerza máxima ( tetánica ) de una fibra muscular depende simplemente de su grosor (área de la sección transversal) y su tipo . De ninguna manera depende únicamente de su masa o longitud. Por ejemplo, cuando la masa muscular aumenta debido al desarrollo físico durante la infancia, esto puede deberse únicamente a un aumento en la longitud de las fibras musculares, sin que cambie el grosor (PCSA) ni el tipo de fibra. En este caso, un aumento de masa no produce un aumento de fuerza.

En un músculo pennado, debido a su disposición, las fibras son más cortas que si se extendieran de un extremo a otro del músculo. Esto implica que cada fibra está compuesta por un número menor N de sarcómeros en serie. Además, cuanto mayor sea el ángulo de penación, más cortas serán las fibras.

La velocidad a la que una fibra muscular puede acortarse está determinada en parte por su longitud (es decir, por N ). Por lo tanto, un músculo con un ángulo de penación grande se contraerá más lentamente que un músculo similar con un ángulo de penación menor.

La relación de engranaje arquitectónica, también llamada relación de engranaje anatómica (AGR), es una característica del músculo pennado definida por la relación entre la deformación longitudinal del músculo y la deformación de la fibra muscular . A veces también se define como la relación entre la velocidad de acortamiento del músculo y la velocidad de acortamiento de la fibra: ^{[ 10 ]}

AGR = ε _x /ε _f

donde ε _x = deformación longitudinal (o velocidad de acortamiento muscular) y ε _f es la deformación de la fibra (o velocidad de acortamiento de la fibra). ^{[ 10 ]}

Originalmente se pensaba que la distancia entre las aponeurosis no cambiaba durante la contracción de un músculo penniforme, ^{[ 5 ]} lo que requería que las fibras rotaran al acortarse. Sin embargo, trabajos recientes han demostrado que esto es falso y que el grado de cambio del ángulo de las fibras varía bajo diferentes condiciones de carga. Este mecanismo dinámico se ajusta automáticamente para producir la máxima velocidad bajo cargas bajas o la máxima fuerza bajo cargas altas. ^{[ 10 ] [ 11 ]}