Soluessee. Kirjoittajat: Janne Roivas (Motive) & Miikka Koskinen (Motive)

Voimantuotto

Optimaalinen voimantuotto liikkeen kannalta on hermoston, lihasten ja tukielimistön yhteistyöllä aikaansaatava liikesarja. Liikettä suorittavien lihasten tulee supistua juuri oikeaan aikaan, samalla kun jarruttavien lihasten tulee antaa periksi. Tukilihaksia tarvitaan tuottamaan riittävä vastavoima liikettä suorittaville lihaksille.

Voimantuotto on kaiken perusta, kun puhutaan liikkumisesta tai urheilusta. Voimantuottoon vaikuttaa useat rakenteelliset ja toiminnalliset tekijät:

1. lihassolujen koko
2. lihassolujen solusuhde
3. motorisen hermojärjestelmän kyky aktivoida ja säädellä lihassolujen supistumista
4. lihas- ja liikeaistien kyky informoida keskushermostoa
5. lihasten tukirakenteiden ja jänteiden elastisuus
6. vipuvarsien pituussuhteet (luiden pituus ja jänteiden kiinnittymiskohdat)
7. lihaksen energia-aineenvaihdunnalliset tekijät
8. hormonaaliset säätelytekijät
9. harjoittelu
10. sukupuoli
11. ikä

(Hakkarainen 2009, 195-196.)

Lihassolujen läpimitta aikuisella on 0,01-0,1mm ja pituus keskimäärin muutaman senttimetrin. Suurien lihasten lihassolut voivat olla jopa yli 30cm pitkiä (Sand ym. 2014, 236-237).

Kuormituksen ollessa kevyttä, voiman tuottavat pienet punaiset motoriset yksiköt. Kun kuormitus kasvaa, niin myös välimuotoiset motoriset yksiköt aktivoituvat. Räjähtävästä voimantuotosta vastaavat suuret valkoiset yksiköt, jotka tulevat mukaan liikkeeseen maksimaalisessa kuormituksessa (Ahonen ym. 1998, 86).

Tutkimuksien mukaan nopeusvoimaurheilijoilla on enemmän nopeita soluja ja vastaavasti kestävyysurheilijoilla hitaita, mutta kestäviä lihassoluja. Ei ole edelleenkään täysin selvillä, onko solusuhde peritty geneettisesti vai onko se liikunnan tulosta. Voimantuotto-ominaisuuksien kannalta suurempi merkitys on kuitenkin solujen pinta-alasuhteella eli kumpaa lihassolutyyppiä lihaksen poikkipinta-alassa on enemmän. Henkilöllä voi siis olla perinnöllisesti enemmän nopeita lihassoluja, mutta lapsuudessa ja nuoruudessa toteutettu kestävyysurheilu on lisännyt hitaiden lihassolujen poikkipinta-alaa (Hakkarainen 2009, 201-202).

Motorinen yksikkö toimii kaikki tai ei mitään periaatteella. Kun hermosolu saa toimintakäskyn eli hermoimpulssin aivoista, kaikki siihen yksikköön kuuluvat lihassolut supistuvat (Ahonen ym. 1998, 87). Motorinen yksikkö on liikehermosolun ja lihassolujen muodostama toiminnallinen yksikkö. Motorinen yksikkö koostuu lihasta hermottavasta hermosta, joka kulkee selkäytimestä lihakseen sekä sen hermottamista lihassoluista. Isot lihakset sisältävät vähemmän motorisia yksiköitä mutta yksittäiseen motoriseen yksikköön kuuluu suuri määrä lihassoluja. Vastaavasti pienissä hienomotoriikkaa vaativissa lihaksissa on paljon motorisia yksiköitä, mutta yhdessä yksikössä on vain muutamia lihassoluja (Hakkarainen 2009, 200-201).

Lihassolun tyyppi (nopea tai hidas) on riippuvainen siihen käskyä tuovasta hermosta. Hermon ollessa suuri ja nopeustyyppinen, on myös sen hermottamat lihassolut nopeita. Hitaasti hermoimpulsseja tuova hermo ja sen hermottamat lihassolut ovat hitaita. Voitaisiinkin siis puhua nopeiden ja hitaiden lihassolujen sijaan nopeista ja hitaista motorisista yksiköistä (Hakkarainen 2009, 201).

Somaattiset (tahdosta riippumattomat) heijasteet osallistuvat luustolihasten toiminnan säätelyyn. Näitä heijasteita ovat väistöheijaste eli vetäytymisrefleksi sekä venytysheijaste. Venytysheijasteiden avulla hermosto pystyy säätelemään luustolihasten pituutta. Tämä on oleellista liikkeiden sujuvuuden kannalta ja siihen perustuu myös kyky pysyä tietyssä asennossa. Vetäytymisrefleksi tulee esiin, kun keho reagoi kipuun tai muuhun epämiellyttävään tuntemukseen. Tällöin ruumiinosa vetäytyy automaattisesti poispäin ärsykkeen aiheuttajasta (Sand ym. 2014, 121-122).

Karkeasti jaoteltuna kehon tukirakenteet voidaan jakaa luiseen tukijärjestelmään sekä aktiivisiin ja passiivisiin rakenteisiin. Lihakset muodostavat aktiivisen tukirakenteen ja nivelten kapselit ja siteet sekä erilaiset kalvorakenteet, kuten fasciat ovat passiivinen tukijärjestelmä. Lihasten kalvorakenteiden tulee joustaa, nivelrakenteista tarvitaan joustoa suhteessa nivelten tukevuuteen (stabiliteetti), nivelten tulee toimia virheettömästi ja hermokudoksen täytyy päästä liukumaan esteettömästi liikkeen aikana (Sandström & Ahonen 2011, 341-342).

Ihmiseen soveltuvat monet statiikan ja mekaniikan säännöt, sillä ihmisen luut muodostavat joukon vipuvarsia ja akseleita. Esimerkiksi kaikki urheilusuoritukset perustuvat todellisuudessa mekaanisten vipuvarsien liikkeiden mittaamiseen ja tutkimiseen (Sandström & Ahonen 2011, 161). Esimerkiksi jalkakyykyssä yksi suurimmista yksilöllisyyteen vaikuttavista tekijöistä on kehon eri osien (selkä, reisiluu, sääriluu) pituudet suhteessa henkilön kokonaispituuteen. Esimerkiksi pitkät reisiluut omaava henkilö joutuu kyykätessä kallistamaan selkää runsaasti eteen ja viemään takapuolta taaksepäin, jolloin hyvän tekniikan pitäminen liikkeen aikana vaatii enemmän voimaa keskivartalolta. Myös pakaralihaksissa tarvitaan runsaasti voimaa, jotta lonkan ojennus suuresta fleksiosta onnistuu. (Haataja 2016)

Lihassolut saavat lihastyöhön tarvitsemansa energian ATP:stä eli adenosiinitrifosfaatista, joka on aurinkoenergiaa. ATP:n sisältämä kemiallinen kemiallinen energia muuttuu lihassolujen aktiini- ja myosiinifilamenttien liitoksissa lihasvoimaksi. ATP:tä tarvitaan myös lihassolun kaikkiin muihin toimintoihin, kuten entsyymien ja lihasproteiinien rakentamiseen, uudistamiseen ja energiavarastojen muodostamiseen. Lihasproteiineja ovat aktiini ja myosiini. Levossa olevan lihaksen ATP:stä suurin osa kuluu anaboliaan, eli kudosten uudistamiseen ja uudelleen rakentamiseen (rakentava tila). Katabolia on puolestaan hajottava aineenvaihdunnan tila, jossa ATP:tä kuluu ravintoaineiden hajoamiseen.  Jotta lihassoluissa tapahtuva anabolia ja katabolia pysyisivät tasapainossa, täytyy verenkierron sekä ravinnon määrän olla riittävä (Ahonen ym. 1998, 81-85).

Kasvuhormonin eritystä säätelee pääasiassa hypotalamus, joka ohjaa eritystä keskushermostosta tulevien viestien mukaan. Fyysinen rasitus, paasto, stressi ja veren pieni glukoosipitoisuus tehostavat kasvuhormonin eritystä. Kasvuhormoni muun muassa säätelee luiden pituuskasvua sekä kiihdyttää useimpien kudosten proteiinisynteesiä. Stressihormoni kortisoli puolestaan kiihdyttää proteiinien ja rasvojen pilkkoutumista. Sillä on siis kasvua estävä vaikutus (Sand ym. 2014, 193-194 & 202).

Testosteroni kiihdyttää proteiinisynteesiä ja luuston ja lihasten kasvua. Siksi miehillä on usein suurempi lihas- ja luumassa sekä enemmän lihasvoimaa kuin naisilla. Proteiinisynteesiä kiihdyttävän vaikutuksen takia mieshormoneilla sanotaan olevan anabolinen eli kudosten kasvua edistävä vaikutus (Sand ym. 2014, 494).

Kun puhutaan voimantuotosta ja voiman harjoittamisesta, on hyvä muistaa fyysisen harjoittelun perusperiaatteet.

1. Superkompensaatio

• Fyysisen suorituskyvyn kehitys perustuu harjoituksen aiheuttamaan ärsykkeeseen ja sitä seuraavaan palautumisprosessiin. Palautumisprosessin aikaista kehitystä kutsutaan superkompensaatioksi.

2. Spesifisyys

• Tavoitteiden mukaisten ominaisuuksien harjoittaminen.

3. Palautuvuus

• Palautuvuudella tarkoitetaan suorituskyvyn laskeutumista lähtötasolle, mikäli harjoitusärsykettä ei tule tarpeeksi usein.

4. Yksilöllisyys

• Yksilöiden väliset harjoitusvasteet eli harjoituksen aiheuttama kehitys on hyvin yksilöllistä erityisesti lapsilla ja nuorilla. Tämä johtuu fyysisen kasvun ja kehityksen sekä biologisen kehitystason vaihteluista lapsilla ja nuorilla. Myös sukupuolten väliset erot voivat olla hyvinkin suuria varsinkin murrosiän jälkeen.

5. Progressiivisuus

• Harjoitusärsykettä tulee lisätä asteittain. Liiallinen harjoitusfrekvenssi tai yksittäisten harjoitusten intensiteetti voi johtaa ylikuormittumiseen ja toisaalta myös liian pieni ärsykkeen lisääminen kehityksen hidastumiseen.

(Hakkarainen 2009, 195.)

Voimaharjoittelu käytännössä

Kun puhutaan tavoitteellisesta voimaharjoittelusta, on hermolihasjärjestelmän kuormittaminen kaikki kaikessa. Olet varmasti kuullut kaikenlaisia suosituksia siitä, kuinka rakentaa esimerkiksi viikon sisään sopiva kokonaiskuormitus. Siihen ei kuitenkaan ole yhtä ja ainoaa tapaa, vaan viikon sisälle on monta eri tapaa rakentaa sopiva kokonaiskuormitus (treenitiheys x sarjat x toistot x kuormat). Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että jos kasvatat treenitiheyttä eli nostat treenikertoja per viikko, niin voit laskea treenivolyymia, mikä taas tarkoittaa sarjojen ja toistojen määrää (Hulmi 2015, 32).

Kuinka intensiivisesti sitä tulisi oikein harjoitella? Monet meistä on joskus aloittanut kuntosaliharjoittelun vailla mitään tietoa siitä, kuinka paljon painoa kuuluu olla, kuinka monta toistoa pitäisi tehdä tai kuinka monta sarjaa pitäisi tehdä. Luultavasti olet turvautunut isoveljen tai kaverin kertomaan mututuntumaan, joka taas on periytynyt hänen isoveljeltään tai kaveriltaan. Voimalla on olemassa sen eri osa-alueet, jotka ovat: kestovoima, maksimivoima ja nopeusvoima. Nämä ovat voimaharjoittelun eri osa-alueita, jotka määrittävät pitkälti harjoittelusi (treenitiheys x sarjat x toistot x kuormat) kokonaiskuormituksen. Tietenkin perus Matti Meikäläisen, joka harjoittelee vaan omaksi ilokseen eikä mitään tiettyä lajia varten ei kannata keskittyä vain yhteen voiman osa-alueeseen. Kerromme seuraavassa osiossa tarkemmin voimaharjoittelun kolmesta eri pääluokasta ja niiden alaluokista, sekä niiden periaatteista.

Maksimivoima

Maksimivoimaharjoittelusta kun puhutaan, on silloin kyseessä harjoittelu suurilla vastuksilla ja lyhyehköillä sarjoilla tehdyistä harjoitteista. Harjoitteilla pyritään antamaan maksimaalisia ärsykkeitä hermo-lihasjärjestelmälle, minkä seurauksena harjoittelijan maksimivoima kehittyy. Maksimivoiman suuruuteen vaikuttavat: 1. voimatason suuruus, joka tarkoittaa supistuvan valkuaisen määrää yksittäisellä lihassolulla ja 2. Kyky hyödyntää lihassoluja harjoitteen aikana, mikä taas riippuu kyvystä rekrytoida mahdollisimman useita motorisia yksiköitä työskentelemään samanaikaisesti. Hermo-lihasjärjestelmä tuottaa siis voimaa, joka riippuu liikenopeudesta, lihastyötavasta ja käytetyistä nivelkulmista (Mistikangas 1997). Maksimivoima jaetaan vielä kahteen alaluokkaan, jotka ovat hermostollinen- ja hypertrofinen harjoittelu (Hakkarainen 2009, 204).

1. Hermostollinen maksimivoimaharjoittelu

Tässä muodossa vastus ja paino ovat maksimaaliset, jonka tarkoituksen on kehittää hermoston kykyä aktivoida lihassoluja. Hermostollisessa harjoittelussa lihassolun poikkipinta-ala ei merkittävästi lisäänny, toisinkuin hypertrofisessa. Toistoja yhdessä sarjassa on vähän: 1-4 toistoa ja sarjoja on 2-5. Vastuksen määrä on siis suuri: 80-100 % yhdestä maksiminostosta, eli jos vaikka penkkipunnerrus maksimisi on 100 kg ja teet sarjan 80 % maksimista, niin nostat 80kg edellä mainitut määrät. Palautukset ovat täydelliset, joka on yksilöllistä, mutta noin 2-4 minuuttia. Seuraavassa sarjassa pitää kuitenkin pystyä tekemän uusi maksimaalinen suoritus (Hakkarainen 2009, 204).

2. Hypertrofinen maksimivoimaharjoittelu

Hypertrofialla tarkoitetaan lihasmassan kasvua, eli tässä harjoittelumuodossa pyritään kasvattamaan lihaksen poikkipinta-alaa ja sitä kautta lihaksen maksimaalista supistumiskykyä. Harjoittelun vaikutus kohdistuu pääasiassa nopeisiin ja hitaisiin motorisiin yksiköihin. Vastus tässä on hieman pienempi kuin hermostollisessa: 60-80 % maksimista, mutta myös toistot pidempiä eli noin 5-15 toistoa. Sarjamäärä pysyy kutakuinkin samana sekä palautukset ovat täydelliset (Hakkarainen 2009, 204).

Kestovoima

Kestovoimasta puhuttaessa tulee itselleni mieleen vain voimakestävyys, mutta siihen kuuluu myös lihaskestävyys, joka poikkeaa hieman voimakestävyydestä. Kestovoima on juuri sitä, mitä nimikin antaa ymmärtää: kykyä vastustaa väsymistä eli kykyä ylläpitää pitkään tiettyä suhteellista voimatasoa. Kestovoima korostuu liikuntalajeissa, jotka vaativat urheilijalta kestävyysominaisuuksia kuten hiihto, pyöräily ja juoksu (Kuoppasalmi 2017).

1. Lihaskestävyysharjoittelu

Lihaskestävyyttä harjoitellessa energiantuotto tapahtuu pääasiassa aerobisesti eli hapen avulla. Harjoittelu kohdistuu pääasiassa hitaille motorisille yksiköille. Lihaskestävyysharjoittelua tehdessä lihaksen kyky tehdä työtä hapen avulla paranee, joka on hyvin peilattavissa esimerkiksi hiihtäjiin: heillä on erinomainen hapenottokyky, jonka avulla myös lihakset jaksavat hapen avulla tehdä enemmän työtä. Vastus ja painot ovat noin 0-30 % maksimista, mutta usein myös oman kehon paino riittää. Toistot ovat 5-15 toistoa, mutta palautukset ovat epätäydelliset, joten liikkeet suoritetaan usein esimerkiksi kiertoharjoitteluna (Hakkarainen 2009, 204).

2. Voimakestävyysharjoittelu

Voimakestävyyttä harjoitellessa energiantuotto tapahtuu anaerobisesti eli ilman happea. Anaerobisessa harjoittelussa energiaa tuotetaan nopeasti veren sokerista tai lihaksen varastosokerista eli glykogeenista (Arto N.d). Harjoitusvaste parantaa maitohapon sietokykyä ja elimistön kykyä poistaa maitohappoa. Kuormat ovat lihaskestävyysharjoitteluun verrattuna hieman suuremmat, joka tarkoittaa tässä tapauksessa 20-50 % maksimista. Toistot ovat suuret: 15-30 toistoa sekä palautukset ovat tässäkin epätäydelliset, jonka takia harjoitellaan myös usein kiertoharjoitteluna. (Hakkarainen 2009, 204).

Nopeusvoima

Nopeusvoimakin on juuri sitä, mitä nimi antaa ymmärtää: kykyä mahdollisimman nopeaan voimantuottoon. Nopeusvoima kuvaa suorittajalihaksen kykyä tuottaa lyhyessä ajassa niin suuri voima kuin mahdollista. Tällöin tärkeäksi tekijäksi muodostuu lihaksen voimantuottonopeus. Nopeusvoimaa tarvitaan lajeissa ja liikuntamuodoissa, joissa pyritään tuottamaan mahdollisimman korkea voimataso mahdollisimman lyhyessä ajassa (hyppylajit, suunnanmuutokset, kaksinkamppailut jne.). Nopeusvoimakin voidaan jakaa kahteen alaluokkaan, jotka ovat pikavoima ja räjähtävä voima. (Kuoppasalmi 2017).

1. Pikavoimaharjoittelu

Pikavoimaharjoittelun harjoitusvaikutus kohdistuu nopeaan hermotukseen ja tempo on nopea ja syklinen, joka tarkoittaa jatkuvaa toistamista. Harjoitus kohdistuu pääasiassa nopeisiin motorisiin yksiköihin. Harjoituksessa vastus ja paino ovat niin kevyet, että suoritus on mahdollista toteuttaa nopeasti (noin 0-50 % maksimista). Toistoja sarjoissa on vähän; noin 4-8 toistoa, kun sarjoja on taas 2-5. Palautukset ovat täydelliset (1- 2min) eli seuraavaan sarjaan pitää olla täysin palautunut. (Hakkarainen 2009, 204).

2. Räjähtävä voima

Räjähtävää voimaa harjoitellessa harjoitusvaikutus kohdistuu myös hermotukseen, mutta tempo eroaa pikavoimaharjoittelusta niin, että tehdään yksi toisto kerrallaan. Harjoitus kohdistuu pääasiassa nopeisiin motorisiin yksiköihin. Vastus ja paino määräytyvät samalla tavalla kuin pikavoimaharjoittelussakin eli 0-50 % maksimista. Toistoja yhdessä sarjassa on 1-6, mutta jokainen toisto toteutetaan yksi kerrallaan mahdollisimman räjähtävästi. Sarjoja on sama määrä kuin pikavoimaharjoittelussa, kuin myös palautuksetkin samalla tapaa täydelliset. (Hakkarainen 2009, 204).

LÄHTEET:

Ahonen, J., Lahtinen, T., Sandström, M., Pogliani, G. & Wirhed, R. 1998. Kehon rakenne, toiminta ja lihashuolto. Gummerus Kirjapaino Oy. Jyväskylä.

Haataja, Lihastohtori blogi. 2016. Kyykkäämisen yksilöllisyys: kehonmittasuhteiden vaikutus. 19.3.2016. Luettu 11.12.2017.  https://lihastohtori.wordpress.com/2016/03/19/kyykky-kehon-mittasuhteet-haataja/

Hakkarainen, H. 2009. Voiman harjoittaminen lapsuudessa ja nuoruudessa. Teoksessa Hakkarainen, H., Jaakkola, T., Kalaja, S., Lämsä, J., Nikander, A. & Riski, J. Lasten ja nuorten urheiluvalmennuksen perusteet. 195-202.

Hautala, A. Aerobinen ja anaerobinen liikunta. Luettu: 12.12.2017  http://www.terve.fi/liikunta-ja-kuntoilu/aerobinen-ja-anaerobinen-liikunta

Hulmi, J. 2015. Lihastohtori. Saarijärvi: Offset.

Kuoppasalmi, M. Kuntokompassi, Voiman eri muodot. 25.5.2017. Luettu 12.12.2017   https://www.personaltrainingstudio.fi/fi/personal-trainer-blogi/voiman-eri-muodot

Misikangas, J. 1996. Axon-voimantestauksen teoria. Lapin Urheiluopisto.

Sand, O., Sjaastad, O., Haug, E. & Bjålie, J. 2014. Ihminen fysiologia ja anatomia. Sanoma Pro Oy. Helsinki.

Sandström, M. & Ahonen, J. 2011. Liikkuva ihminen. Otavan Kirjapaino Oy. Keuruu.