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Die Autoren danken den Studierenden des Kurses „Biology of Muscle“ (UML BIOL4890, 2023–2025) sowie den Schülerinnen und Schülern der Lawrence High School (Lawrence, MA) für ihre Teilnahme am Abschlussprojekt, das als Grundlage für diese Ehrenarbeit (GC) diente. Außerdem gilt ein Dank an Matthew Borokowski von Aurora Scientific für seine langjährige Unterstützung sowie an Victoria Flint und Samuel DeLap für ihre ersten Bemühungen bei der Entwicklung&#160;und Implementierung des Fingerflexormoduls für den UML-Kurs. Die Autoren danken ferner Daniel Bartlett und Darrell La für ihre Unterstützung bei den Analyseansätzen. Gefördert durch ein Stipendium des UMass Lowell Honors College (an GC) sowie durch die National Science Foundation (Förderkennzeichen 2217246) und Startkapitalmittel der UMass Lowell (an NK).

<ol>
	<li>Hill AV. The heat of shortening and the dynamic constants of muscle. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 1938;126:136-195.</li>
	<li>Huxley AF. Muscle structure and theories of contraction. Prog Biophys Biophys Chem. 1957;7:255-318.</li>
	<li>Seow CY. Hill&#39;s equation of muscle performance and its hidden insight on molecular mechanisms. J Gen Physiol. 2013;142:561-573.</li>
	<li>Alcazar J, Csapo R, Ara I, Alegre LM. On the shape of the force-velocity relationship in skeletal muscles: the linear, the hyperbolic, and the double-hyperbolic. Front Physiol. 2019;10:769.</li>
	<li>Huxley AF, Simmons RM. Proposed mechanism of force generation in striated muscle. Nature. 1971;233:533-538.</li>
	<li>Judge JL, Cazares VA, Thompson Z, Skidmore LA. Development of low-cost cardiac and skeletal muscle laboratory activities to teach physiology concepts and the scientific method. Adv Physiol Educ. 2020;44:181-187.</li>
	<li>Nelson FE, Gabald&#243;n AM, Roberts TJ. Force-velocity properties of two avian hindlimb muscles. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2004;137:711-721.</li>
	<li>Wilkie DR. The relation between force and velocity in human muscle. J Physiol. 1949;110:249-280.</li>
	<li>Marsh RL, Bennett AF. Thermal dependence of contractile properties of skeletal muscle from the lizard Sceloporus occidentalis with comments on methods for fitting and comparing force-velocity curves. J Exp Biol. 1986;126:63-77.</li>
	<li>Medeiros HBO, Fontana HB, Herzog W. A low-cost 2-D sarcomere model to demonstrate titin-related mechanisms for force production. Adv Physiol Educ. 2024;48:92-96.</li>
	<li>Capuano V, Xu L, Estrada Benavides J. Smartphone MEMS accelerometer and gyroscope measurement errors: laboratory testing and analysis of the effects on positioning performance. Sensors. 2023;23:7609.</li>
	<li>Balaram J, et al. Mars Helicopter technology demonstrator [conference presentation]. Presented at: AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference, AIAA SciTech Forum; Kissimmee, FL; 2018. Available from: https://doi.org/10.2514/6.2018-0023</li>
	<li>Marsh RL. How muscles deal with real-world loads: the influence of length trajectory on muscle performance. J Exp Biol. 1999;202:3377-3385.</li>
	<li>Kontra C, Lyons DJ, Fischer SM, Beilock SL. Physical experience enhances science learning. Psychol Sci. 2015;26:737-749.</li>
	<li>Freeman S, et al. Active learning increases student performance in science, engineering, and mathematics. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014;111:8410-8415.</li>
</ol>

Die Autoren haben keine Offenlegungen zu machen.

Ein kostengünstiges Gerät wurde als Alternative zu Goldstandard-Ergometern zur Messung der Kraft-Geschwindigkeits- und Leistungs-Geschwindigkeits-Beziehungen menschlicher Muskeln im Unterrichtsraum validiert.
Die Validierungsergebnisse stützen die Behauptung, dass ein kostengünstiges und daher wirtschaftlich und technologisch besser zugängliches Gerät Messungen liefern kann, die statistisch nicht von denen eines Goldstandard-Ergometers zu unterscheiden sind. Die Fähigkeit des kostengünstigen G...

Gestreifte Muskulatur ist der Motor, der bei Menschen und anderen Tieren die Bewegung des Skeletts erzeugt. Das Verständnis ihrer einzigartigen hierarchischen Struktur wird durch übergeordnete Faktoren erschwert, die die Kraftentfaltung und die Arbeitsleistung beeinflussen1,2. Vielleicht aufgrund dieser Komplexitäten wird die Muskelphysiologie in Anatomie- und Physiologiekursen oft vernachlässigt, da Lehrende über die notwendigen Hilfsmittel verfügen, um die grundlegenden und faszinierendsten Aspekte der Muskelphysiologie angemessen zu vermitteln3,4,5,6.
Die Muskel­funktion wurde historisch durch mehrere lang­anhaltende Paradigmen beschrieben, von denen keines weiter verbreitet ist als der Kraft–Geschwindigkeits­kompromiss, der vor fast einem Jahrhundert erstmals von Archibald Vivian Hill1,2,3,4,5,6 charakterisiert wurde. Diese grundlegende physiologische Beziehung beschreibt den Kompromiss zwischen der Kontraktions­geschwindigkeit und der Kraft eines Muskels, wobei isometrische oder sehr langsame Verkürzungs­kontraktionen im Allgemeinen am stärksten sind und die maximale Muskelkraft (Fmax) erzeugen, während die schnellsten isotonischen Kontraktionen, die sich der maximalen Muskel­geschwindigkeit (Vmax) nähern, typischerweise am schwächsten sind1. Als Hill 1938 die Kraft–Geschwindigkeits–Leistungs­beziehung (FVP) beschrieb, führte er eine Funktion ein, die bis heute seinen Namen trägt. Die Hill-Gleichung (Gleichung 1) verknüpft die bei einer isometrischen Kontraktion (mit fixierten Muskelenden) erzeugte Spitzenkraft mit der erreichten Maximal­geschwindigkeit in Abwesenheit einer äußeren Last.
Gleichung 1:&#160;(v + b) (F + a) = b (Fmax + a)
wo v ist die Verkürzungsgeschwindigkeit, F ist die Muskelkraft, Fmax ist die maximale isometrische Kraft, und a und b sind&#160;Konstanten, die die Kraft-Geschwindigkeits-Beziehung und die energetischen Eigenschaften der Muskelverkürzung beschreiben1.
In dieser grundlegenden Beziehung sind mehrere Schlüsselkonzepte der Muskelphysiologie enthalten, die durch fünf quantitative Parameter beschrieben werden, welche die Kraft-Geschwindigkeits-Beziehung (FVP) definieren. Das Produkt aus momentaner Muskelkraft und Geschwindigkeit ergibt die Leistung, die typischerweise einen maximalen Wert (Pmax) bei etwa einem Drittel von Vmax7 erreicht. Die Geschwindigkeit, bei der&#160;&#160;Pmax&#160;auftritt, wird als optimale Geschwindigkeit (Vopt) bezeichnet; ihre Lage innerhalb des Bereichs verkürzender Geschwindigkeiten (von V0 bis Vmax) ist eine wichtige Eigenschaft der Kraft–Geschwindigkeits- und Leistung–Geschwindigkeits-Beziehungen. Beispielsweise führt eine höhere Vopt dazu, dass die maximale Leistung bei einer höheren Verkürzungsgeschwindigkeit abgegeben wird. Innerhalb der Kraft–Geschwindigkeits-Beziehung selbst sind maximale Kraft (Fmax) und maximale Geschwindigkeit (Vmax) durch eine gekrümmte, intermediäre Kraft–Geschwindigkeits-Beziehung miteinander verbunden (Abbildung 5A). Repräsentative Kraft–Geschwindigkeits- und Leistung–Geschwindigkeits-Beziehungen, die mit der hier beschriebenen Methodik ermittelt wurden, sind in Abbildung 1 dargestellt.&#160;Die Steigung dieser Kurve wird als Kraft–Geschwindigkeits-Krümmung bezeichnet und beschreibt die Abnahmerate der Kraft mit zunehmender Geschwindigkeit. Die Krümmung wird definiert als a/Fmax8, wobei a&#160;die thermodynamischen Konstanten in der Hill-Gleichung ist, die die Reibungswärme eines entlastet verkürzenden Muskels quantifiziert1. Die Krümmung beeinflusst die Lage von Vopt auf der Kraft–Geschwindigkeits-Kurve und bestimmt, wie viel Kraft ein Muskel bei einer gegebenen Verkürzungsgeschwindigkeit erzeugen kann. Die Krümmung&#160;wurde auch über das muskuläre Leistungsverhältnis (Gleichung 2)9 beschrieben.&#160;
Gleichung 2:&#160;&#160;<img alt="Gleichung 2" src="/files/ftp_upload/71757/71757eq2.jpg" style="margin:auto;" />
wobei Pmax die maximale Muskelkraftleistung und Vmax und Fmax die maximale Verkürzungsgeschwindigkeit bzw. die maximale isometrische Kraft sind.
Die intuitive Natur der Kraft-Geschwindigkeits- und Leistungs-Geschwindigkeits-Beziehungen bietet effektive Einstiegspunkte beim Unterrichten der Muskelphysiologie im Lebenswissenschaften-Unterricht. Die Bedeutung, Studierenden praktische Gelegenheiten zu bieten, um ein umfassenderes Verständnis der FVP-Beziehungen aufzubauen, wird unterstrichen durch die Tatsache, dass praktisches Lernen die Wissensspeicherung verbessert10. Darüber hinaus ist bekannt, dass experimentelles Lernen die Grundlage für die Beurteilung der Muskelphysiologie stärkt, sowohl im Rahmen eines grundlegenden naturwissenschaftlichen Verständnisses als auch als Vorbereitung auf Berufe im Gesundheitswesen, einschließlich Verletzungsprävention, Rehabilitation und körperliches Training.
Herkömmliche Instrumente zur Untersuchung der physiologischen Eigenschaften von Muskeln, wie zum Beispiel Doppelmodus-Servomotor-Hebel-Systeme, sind äußerst präzise und genau, verursachen jedoch so hohe Kosten, dass sie in den meisten Unterrichtsumgebungen schwer umsetzbar sind7. Um diese Einschränkungen zu überwinden und die Möglichkeiten für praktisches Lernen zu erweitern, wurde eine kostengünstige Alternative entwickelt. Die Vorrichtung basiert auf einer 3D-gedruckten Rolle mit einer Sperrklinken-Mechanik und verwendet handelsübliche Aluminiumschienen mit Schlitz, starre Drähte sowie ein auf einer Halterung befestigtes Smartphone, das eine kostenlose Datenerfassungs-App ausführt (Abbildung 2). Ein Smartphone wurde anstelle spezialisierter Beschleunigungsmessgeräte gewählt, da Smartphones weit verbreitet sind und in der Regel über genaue und robuste Beschleunigungssensoren verfügen11. Die Eignung von Smartphones als wissenschaftliche Messgeräte wurde bereits früher nachgewiesen, unter anderem durch die Integration eines im Handel erhältlichen Smartphone-Beschleunigungssensors in die Trägheitsmesseinheit des Mars-Hubschraubers Ingenuity12.
Während es bereits einige kostengünstige Werkzeuge zur Vermittlung der Muskelphysiologie gibt, zielen diese auf unterschiedliche Konzepte ab: Judge et al.6 entwickelten&#160;preiswerte, auf SpikerBox basierende Aktivitäten zur Aufzeichnung elektrischer Muskelaktivität, und Medeiros et al.10 erstellten ein kostengünstiges zweidimensionales Sarkomer-Modell, um Titin-bezogene Mechanik zu demonstrieren. Bisher ermöglicht jedoch kein bestehendes kostengünstiges Werkzeug es Studierenden, die Kraft-Geschwindigkeits-Beziehungen (FVP) eines kontrahierenden menschlichen Muskels direkt zu messen und quantitative, mit Forschungsdaten vergleichbare Ergebnisse zu erzeugen. Die vorliegende Vorrichtung soll diese Lücke schließen, indem sie FVP-Messungen liefert, die nach Goldstandard-Kriterien validiert sind und weniger als 300 $ kosten.
Die vorliegende Studie beschreibt den Aufbau einer kostengünstigen FVP-Apparatur mit einer Kreuzvalidierung gegenüber dem industriellen Goldstandard. Die Validierungsanalysen basieren auf paarweisen Vergleichen der fünf anerkannten FVP-Zusammenfassungsvariablen, die bei denselben Probanden an beiden Apparaturen gemessen wurden. Die Analysen prüfen die Hypothese, dass beide Apparaturen äquivalente Kraft-Geschwindigkeits- und Leistungs-Geschwindigkeits-Kurven erzeugen. Bei erfolgreicher Kreuzvalidierung kann die kostengünstige Apparatur den Zugang zu Unterrichtsstudien der Muskelphysiologie und muskuloskeletalen Biomechanik demokratisieren, indem die finanziellen Hürden für den Erwerb solcher Geräte gesenkt werden, ohne dabei an experimenteller Genauigkeit und wissenschaftlicher Stringenz einzubüßen. Es wird erwartet, dass die kostengünstige Apparatur Studierende und Lehrende in Physiologie- und Biomechanikunterrichtsräumen weltweit inspirieren und befähigen kann, die bereits Muskelanatomie studieren und lehren, eine der grundlegendsten Beziehungen des Muskels praktisch zu erforschen. Durch die Einbindung einer praktischen Aktivität zur Erzeugung physiologischer Messungen können Unterrichtsräume ein multimodales Verständnis und eine verbesserte Wissensspeicherung erreichen.

<table><tbody><tr><td>1,25 kg Gewichte</td><td>NEXO Fitness</td><td>ASIN: B09JHQ6QB8</td><td>Kann durch generische Gewichte von ca. 1–2 kg ersetzt werden&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 2</td></tr><tr><td>3D-Drucker-Zahnriemen</td><td>&amp;lrm;3D-Drucker-Riemen 10 m</td><td>ASIN: B08974S1CC</td><td>Kann durch generische 3D-Drucker-Zahnriemen ersetzt werden: 2 mm Teilung, 6 mm Breite, aus Gummi und Glasfaser&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>3DPart1 – Innenzahnrad</td><td>N/V</td><td>N/V</td><td>Siehe ergänzende STL-Dateien – in ABS drucken&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>3DPart2 – Außenzahnrad</td><td>N/V</td><td>N/V</td><td>Siehe ergänzende STL-Dateien – in ABS drucken&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>3DPart3 – Schlüssel</td><td>N/V</td><td>N/V</td><td>Siehe ergänzende STL-Dateien – 3–5-mal in ABS drucken&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>3DPart4 – Kraftübertragungselement</td><td>N/V</td><td>N/V</td><td>Siehe ergänzende STL-Dateien – in PLA drucken&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>Aluminiumprofil lang</td><td>80/20 inc</td><td>1020</td><td>1 in × 2 in × 32 in&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>Aluminiumprofil kurz</td><td>80/20 inc</td><td>1010</td><td>1 in × 1 in × 12 in&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 2</td></tr><tr><td>Aluminiumrahmen-Verbindungselement / Sicherheitsbolzen</td><td>80/20 inc</td><td>4108</td><td>&amp;nbsp;benötigte Anzahl: 3</td></tr><tr><td>Armstütze</td><td>&amp;nbsp;FEATOL</td><td>ASIN: B0CGX8QZ3C</td><td>Kann durch generische Armstütze ersetzt werden&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>Zellulärer Polyvinylchlorid-Block für Armlehne</td><td>Azek Board</td><td>8/4 X Dicke Nur Traditionell</td><td>14 in × 6½ in × ¾ in&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 14</td></tr><tr><td>Karabinerhaken</td><td>Rewoalzx</td><td>ASIN:&amp;nbsp; B0FB3VYV3N&amp;nbsp;</td><td>benötigte Anzahl: 2</td></tr><tr><td>Kugellager aus Chromstahllegierung</td><td>uxcell</td><td>UXCELL 6900 2RS – ASIN: B07FVX92MJ</td><td>Abmessungen: Innendurchmesser 10 mm, Außendurchmesser 22 mm, Breite 6 mm.&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>Excel/Tabelle</td><td>Microsoft</td><td>Excel</td><td>Kann durch beliebige Tabellenkalkulationssoftware ersetzt werden&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>Fingerstütze</td><td>Sopito</td><td>ASIN:&amp;nbsp; B0B5C6RWR4&amp;nbsp;</td><td>Kann durch generische Fingerstütze ersetzt werden&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>IGOR 8 PRO</td><td>Wavemetrics.com</td><td>8 PRO</td><td>Wird mit Aurora Scientific-Geräten und zur Berechnung von a/Fmax verwendet.&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>Große zelluläre Polyvinylchlorid-Platte</td><td>Azek Board</td><td>8/4 X Dicke Nur Traditionell</td><td>6¾ in × 7 in × ¾ in&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 2</td></tr><tr><td>Metallachse</td><td>Generisch</td><td>ASIN: B0CC8T8X77</td><td>Stahlstange, 9,97 mm dick, 45 cm lang.&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>Multistrang-Stahldraht&amp;nbsp;</td><td>Catch All Tackle</td><td>ASIN: B00JTWDSQS</td><td>1,4 mm Durchmesser, 400 lb Tragfähigkeit&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 2</td></tr><tr><td>Handyhalterung</td><td>Tribe</td><td>ASIN: B00SXRXUFE</td><td>benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>Phyphox-App</td><td>Phyphox.org</td><td>N/V</td><td>Im Apple App Store oder Google Play Store herunterladen&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>Python-Skript</td><td>N/V</td><td>N/V</td><td>Kann heruntergeladen werden: Ergänzendes Dokument 1 muscle_velocity_gui.py&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>Kleine zelluläre Polyvinylchlorid-Platte</td><td>Azek Board</td><td>8/4 X Dicke Nur Traditionell</td><td>1 in × 3¼ in × ¾ in&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>Smartphone</td><td>Apple</td><td>iPhone 11</td><td>Kann durch jedes Smartphone mit Beschleunigungssensor ersetzt werden&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 1</td></tr><tr><td>Stahldrahtklemmen</td><td>Catch All Tackle</td><td>ASIN: B00JTWDSQS</td><td>400 lb Tragfähigkeit&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 6</td></tr><tr><td>Stopfen</td><td>Befenybay</td><td>ASIN: B0B1C6BPKQ</td><td>Innendurchmesser 10 mm, Außendurchmesser 20 mm, Breite 20 mm&lt;br/&gt; benötigte Anzahl: 2</td></tr></tbody></table>

eine kostengünstige apparatur zur messung von kraft-geschwindigkeits-beziehungen der muskulatur

A Low-Cost Apparatus for Measuring Muscle Force&#8211;Velocity Relationships

Die Beziehung zwischen Muskelkraft, Kontraktionsgeschwindigkeit und Leistung stellt ein nahezu ein Jahrhundert altes Paradigma in der Physiologie und eine Grundlage unseres Verständnisses der muskuloskelettalen Funktion dar. Dieses Paradigma wird jedoch aufgrund der hohen Kosten der erforderlichen Ausrüstung selten direkt in Physiologie- und Biomechanik-Lehrveranstaltungen untersucht. In dieser Studie wurde ein kostengünstiges Gerät entwickelt und validiert, das ein mittels 3D-Druck hergestelltes Flaschenzugsystem mit einer Sperrklinken-Kupplung verwendet, das einfach aufgebaut und konfiguriert werden kann, um Kraft-Geschwindigkeits-Leistungs-Daten von menschlichen Fingermuskeln über einen Smartphone-Beschleunigungssensor mithilfe der kostenlosen Phyphox-Anwendung zu erfassen. Ein benutzerdefiniertes Python-Skript wandelt die Rohdaten der Beschleunigungsmessung in Geschwindigkeits- und Leistungswerte um, die anschließend für jeden Probanden einzeln mit Messungen verglichen werden, die mit einem etablierten Zwei-Modus-Hebelsystem als Goldstandard erhoben wurden. Paarweise Vergleiche von fünf zusammenfassenden Variablen (maximale Kraft, Fmax; maximale Geschwindigkeit, Vmax; maximale Leistung, Pmax; optimale Geschwindigkeit, Vopt; und Kraft-Geschwindigkeits-Krümmung, a/Fmax) ergaben keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den mittels der beiden Geräte erhobenen Kraft-Geschwindigkeits-Leistungs-Daten (gepaarte t-Tests, p &#62; 0,05). Daher bietet das kostengünstige Gerät ohne nennenswerte Minderung der Datenqualität eine zugängliche, sichere und wirtschaftliche Möglichkeit, biomechanische und physiologische Prinzipien zu lehren und zu erforschen. Dieses Gerät könnte die Muskelphysiologie- und Biomechanik-Ausbildung demokratisieren, insbesondere in unterfinanzierten und ressourcenarmen Bildungseinrichtungen weltweit.

Kraft-Geschwindigkeits- und Leistungs-Geschwindigkeitsdaten wurden von einer Stichprobe von Studierenden (N = 15) mithilfe sowohl des Goldstandard-Ergometers als auch der kostengünstigen Vorrichtung erhoben, um die funktionellen Ausgangsgrößen beider Systeme unter einem identischen experimentellen Protokoll zu bewerten. Die Daten der einzelnen Probanden sind in Abbildung 1 dargestellt, und die zusammengefassten Daten für jede Vorrichtung sind in Abbildung 3 darg...

Ein zugängliches, kostengünstiges Gerät zur Messung der Kraft-Geschwindigkeits-Leistungs-Beziehung beim menschlichen Muskel wurde unter Verwendung preiswerter Materialien, eines 3D-gedruckten Zahnrads, eines Smartphone-Beschleunigungssensors und einer kostenlosen Python-Software entwickelt. Die Validierung gegenüber einem Ergometer der Goldstandard-Qualität ergab physiologisch relevante Messungen und bot gleichzeitig gerechte, praktische Lernmöglichkeiten in einem Unterrichtsumfeld für Studierende im Grundstudium.

Eine kostengünstige Apparatur zur Messung von Kraft-Geschwindigkeits-Beziehungen der Muskulatur

Die Beziehung zwischen Muskelkraft, Kontraktionsgeschwindigkeit und Leistung stellt ein fast ein Jahrhundert altes Paradigma in der Physiologie und einen Eckpfeiler unseres ...

a-low-cost-apparatus-for-measuring-muscle-forcevelocity-relationships

Research

Forschung

JoVE Journal

Biology

Biologie

Myo-mechanischen Analyse von isolierten Skelettmuskel

Dieses Video zeigt die OP-Vorbereitung und Verfahren benötigt, um die kontraktilen Antworten der Ratte medialen Gastrocnemius Muskel-Präparat zu...

Verfahren für die Ratte<em&gt; In situ</em&gt; Skeletal Muscle kontraktilen Eigenschaften

Wir beschreiben ein Verfahren zur direkten Messung der Muskelkraft, Muskelkraft, kontraktile Kinetik und Ermüdbarkeit der isolierten Skelettmuskulatur in...

Ex Vivo Beurteilung der Kontraktilität, Müdigkeit und Alternans in isolierten Skelettmuskulatur

Kraftmessungen können verwendet werden, um Veränderungen in Muskel-Funktion aufgrund der Entwicklung, Verletzungen, Krankheit, Behandlung oder chemische Toxizität nachzuweisen. In diesem Video zeigen wir eine Methode, um Kraft während einer maximalen Kontraktion des Zebrafisch-Larven Rumpfmuskulatur zu messen.

Kraftmessung während der Kontraktion zu Muscle Funktion in Zebrafisch-Larven bewerten

Wir beschreiben eine neue Ultraschall-basierten Vektor-Gewebe-Doppler-Imaging-Technik, um die Muskelkontraktionsgeschwindigkeit, Strain und Strain Rate mit Sub-Millisekunden-Zeitauflösung bei der dynamischen Aktivitäten zu messen. Dieser Ansatz bietet ergänzende Messungen der dynamischen Muskelfunktion und könnte zu einem besseren Verständnis der Mechanismen, die Muskel-Skelett-Erkrankungen führen.

A Novel Anwendung von Muskel-Skelett-Ultraschall-Bildgebung

Die Analyse der Kontraktionseigenschaften von chemisch gehäutet oder durchlässig gemacht, Skelettmuskelfasern bietet ein leistungsfähiges Mittel, um die Muskelfunktion auf der Ebene der einzelnen Muskelzelle zu bewerten. In diesem Artikel beschreiben wir eine valide und zuverlässige Technik für die Vorbereitung und Prüfung durchlässig gemacht Skelettmuskelfasern in vitro.

Die Messung der isometrischen Maximalkraft von permeabilisierten Skelettmuskelfasern generiert

Hier wird ein Protokoll zur Aufzeichnung von Muskelgeschwindigkeits-Regenerationszyklen (MVRCs) vorgestellt, eine neue Methode zur Untersuchung der Eigenschaften der Muskelmembran. MVRCs ermöglichen in vivo Bewertung der Muskelmembran Potenzial und Veränderungen in Muskel-Ionen-Kanal-Funktion in Bezug auf Pathologie, und es ermöglicht die Demonstration der Muskeldepolarisation in neurogenen Muskeln.

Muskelgeschwindigkeit Erholung Zyklen, um Muskelmembran Eigenschaften zu untersuchen

Es wurden einfache und zugängliche Methoden entwickelt, um den motorischen Aspekt krebsbedingter Ermüdung objektiv und quantitativ zu messen. Wir beschreiben detailliert, wie der physikalische Ermüdungstest mit einem einfachen Handgriffgerät verwaltet werden kann, sowie Methoden zur Berechnung von Ermüdungsindizes.

Messung des Motoraspekts krebsbedingter Ermüdung mit einem Handmessgerät

Hier wird ein Protokoll zur Bewertung der kontraktilen Eigenschaften von gestreiften Muskelmyofibrils mit Nano-Newton-Auflösung vorgestellt. Das Protokoll verwendet ein Setup mit einer Interferometrie-basierten optischen Kraftsonde. Dieses Setup erzeugt Daten mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis und ermöglicht die Beurteilung der kontraktilen Kinetik von Myofibrils.

Isolieren von Myofibrils von Skelettmuskelbiopsien und Bestimmung der Kontraktilenfunktion mit einem Nano-Newton Resolution Force Transducer

Das vorliegende Protokoll beschreibt prägnante experimentelle Details zur Auswertung und Interpretation von In-vivo-Drehmomentdaten , die durch elektrische Stimulation des gemeinsamen Peronealnervs bei betäubten Schweinen gewonnen werden.

Im lebenden Organismus Messung des isometrischen Drehmoments des Dorsiflexors der Hintergliedmaßen vom Schwein

Hier stellen wir ein neuartiges Protokoll vor, um die Beziehung zwischen Drehmoment, Winkelgeschwindigkeit und Leistung in vivo in Plantarflexoren von Ratten mittels transkutaner Muskelstimulation zu messen. Dieser Aufbau ermöglicht ein einfaches Testen isotonischer Muskelkontraktionen auf einem Kraftaufnehmer/Längenregler-System, um die konstante Belastung alltäglicher Bewegungen besser darzustellen.

Konstruktion von Drehmoment-Geschwindigkeits-Leistungsprofilen mit konstanter Last (isotonisch) und konstanter Geschwindigkeit (isokinetisch) in vivo für die Plantarflexoren der Ratte

Dieses Protokoll soll zeigen, wie Kliniker die Drehmoment-Geschwindigkeits-Beziehung nach einer Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes bewerten können.

Quantifizierung der Erholung nach der Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes unter Verwendung der Drehmoment-Geschwindigkeits-Beziehung

University of Massachusetts Lowell.  An accessible, low-cost apparatus for measuring human muscle force–velocity–power relationships was developed using inexpensive materials, a 3D-printed gear, a smartphone accelerometer, and Python freeware. Validation against a gold-standard ergometer demonstrated physiologically relevant measurements while providing equitable, hands-on learning opportunities in an undergraduate classroom setting.

Eine kostengünstige Apparatur zur Messung von Kraft-Geschwindigkeits-Beziehungen der Muskulatur

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