Atın vücudu, hareketi kontrol eden yaklaşık 700 kas içerir. Kemiklere tendonlarla bağlanan iskelet kasları, hareket üretmek için oldukça koordineli yollarla kasılır veya boyu kısalır. Bu kas kasılmaları, atların katılım arkadaşlarıyla dönmesine ve koşmasına, ağız dolusu otları çiğnemesine, kulaklarını uyarmasına ve kuyruklarını sineklere sallamasına izin verir.
Atların kaslarının hareket üretmek için nasıl kasıldığını anlayarak, yarışma sezonu için antrenman ve kondisyon stratejileri, yaralanma sonrası rehabilitasyon protokolleri ve kilo yönetimi için egzersiz rutinleri formüle edebilirsiniz.
Kas Kütlesi: Makro ve Mikroskobik Kas Yapısı
Bir kasın yapısını, düz yataklı bir kamyonun üzerinde üst üste duran telefon direkleri yığını olarak düşünün. Atın vücudunda kamyon yatağı bir kemiktir ve telefon direkleri, üzerinde uzanan tek bir kas oluşturmak için birleşir. Bir kamyon dolusu direk tek bir kastır ve her bir telefon direği tek bir kas lifini temsil eder.
Şimdi, her bir büyük direğin içinde yüzlerce, hatta binlerce daha ince telefon direklerini hayal edin. Miyofibril adı verilen bu sıska kutuplar, tüm işi yapan kasın fonksiyonel birimleridir. Kas hücrelerini saran ve direğin uzunluğunu uzatan bir hücre zarı, kas kasılmasında çok önemli bir rol oynar.
Mikroskobik miyofibriller iki ana proteinden oluşur: aktin ve miyozin. Bu uzun, düz proteinler birbirine karşı uzanır ve aktin molekülünden uzanan küçük parmak benzeri çıkıntılarla iç içe geçer. Kas kasıldığında, aktin çıkıntıları, kas liflerini kısaltan miyozin molekülleri boyunca esasen yürür (veya kas kasılmasının hızına bağlı olarak koşar).
Yardımcı olacaksa, telefon direklerini akordeonlar olarak düşünün. Akordeon uzatıldığında kas gevşer. Kapalı bir akordeon, tamamen sözleşmeli, kısaltılmış bir kastır.
Örneğin semitendinosus kasını ele alalım. Semitendinosus, atınızın hamstring bölgesindeki büyük, belirgin kaslardan biridir. Çıplak gözle görülebilen bu kemik, kalça kemiğinin arka kısmı boyunca (kuyruğun bulunduğu yerin yanında) pelvisten uzanır ve tibianın üst bölgesine (boğudan dizine uzanan uzun kemik) yerleştirilir. Eklendiğinde kas, kemiğe sağlam ve güçlü bir bağlanma yapmak için tendona dönüşür. Yarı endinosus kasıldığında (kısaldığında, büküldüğünde) ağırlık taşırken, kalça, boğulma ve diz arkaya doğru uzayarak itmeye neden olur. Uzuv ağırlık taşımadığında, yarı-endinöz kasılma boğulma bükülmesine, uzuvun dışa doğru dönmesine ve geriye doğru harekete neden olur (örneğin, bir at tekmelediğinde).
Yıldırım Hızında Hareket Etmek: Nöromüsküler Kavşak
İskelet kası liflerinin aktin ve miyozin fibrilleri, büyük kas hareketini ne zaman başlatacaklarını nasıl bilirler? Merkezi sinir sistemi (CNS, beyin ve omurilik) yardımcı olur. Omurilikten kaynaklanan sinirler, motor uç plakaları olarak da adlandırılan nöromüsküler bağlantılar yoluyla kaslara bağlanır.
Beyin bir kası uyarmak için bir sinire sinyal verdiğinde, asetilkolin adı verilen bir nörotransmiter kimyasal, sinirin ucundan dışarı akar ve bir dalga gibi kas hücresi zarındaki asetilkolin reseptörlerine doğru koşar. Asetilkolin reseptörüne bağlandığında, sodyum (Na +) kanalları açılır ve büyük bir Na + dalgası kanaldan hücre dışı sıvıdan kas hücrelerine akar.
Bu süreç, çoğu zaman at bilinçli olarak hareket etme kararı vermeden hızla gerçekleşir. Sıcak bir şeye dokunduğunuzda kendi parmağınızı ne kadar çabuk uzaklaştırdığınızı düşünün.
İnce Bir Çizgide Yürümek: Enerji Akışı
Nöromüsküler kavşaktaki kas hücre zarındaki Na + kanalları açıldıktan sonra zincirleme reaksiyon başlar. Kas hücresi zarı boyunca yer alan Na + kanalları (telefon direği benzetmesini hatırlayın) hızla art arda açılır ve bir elektrik yükü oluşturur. Bu yük, kas hücresi içindeki sarkoplazmik retikulum adı verilen küçük bir organele – esasen kalsiyum iyonları (Ca2 +) için minyatür bir saklama kabına – aktarılır. Bu, Ca2 + kanallarının açılmasını tetikleyerek depolanan tüm kalsiyum iyonlarını kas hücresine salar. Ca2 + daha sonra aktini miyozin zincirleri boyunca yürümeye başlayarak miyofibrillerin, miyofiberlerin ve tüm kasın kasılmasına neden olacak şekilde uyarır.
İçindeki Gücü Bulmak: Enerji Depolama
Bir atı ağır antrenman veya yarışta izlediğinizde, bu kasları hareket ettirmenin çok fazla enerji gerektirdiği açıktır. Kas hücreleri, fosfajen sistemi ve glikojen-laktat sistemi olmak üzere iki ana yoldan kasılma için kimyasal enerji üretir.
Fosfajen sistemi, enerji üretmek için çeşitli fosfor formları kullanır. Anahtar enerji depolama sistemi, fosfat saldığında enerji üreten adenozin trifosfattır (ATP). Bu enerji, aktin ve miyozinin kasılmasını sağlar. Ancak kaslı ATP depoları çok sınırlıdır ve yalnızca kısa ömürlü, sekiz ila 10 saniyelik bir enerji artışı sağlayabilir – hızlı bir sprint için yeterlidir. Kreatin fosfat ayrıca ATP’yi yeniden oluşturmak için fosfat sağlayabilir, ancak bu yalnızca birkaç saniye değerinde enerji üretir. Bundan sonra kas, şeker veya yağ gibi diğer kaynaklardan enerji çekmelidir.
Kas hücreleri, sürekli enerji üretimi için glikojen-laktat sistemine güvenir. Kas, şekeri yemden glikojen formunda depolar. Hücreler enerjiye ihtiyaç duyduğunda, glikojeni ayrı ayrı şeker moleküllerine bölerler ve bu da ATP ve pirüvik asit moleküllerine ayrılır. Bir at egzersiz yapmaya başladığında, kaslara çok az oksijen ulaşır, böylece pirüvik asit, iş yerinde kaslardaki yanma hissinden sorumlu molekül olan laktik aside daha da metabolize olur. Bu anaerobik kas metabolizması, bir atın yaklaşık 1,5 dakika egzersiz yapmasına izin verecek kadar ATP sağlayabilir.
Bundan sonra kasın kasılmaya devam edebilmesi için oksijene ihtiyacı vardır; böylece aerobik metabolizma sürecini başlatır. Kas hücreleri, kasların çalışması için ATP üretmek için besinleri yemden (glikoz, yağlar ve amino asitler) oksitler.
Fosfajen sistemi, glikojen-laktat sistemi ve anaerobik metabolizmanın tümü ATP üretme konusunda sınırlı bir yeteneğe sahipken, aerobik metabolizma (yani besinlerin oksijenlenmesi), kas hücresinin besin maddelerine erişimi olduğu sürece ATP sağlayabilir. Pek çok at için bu uzun bir süredir – dayanıklılık sürüşlerini düşünün – iyi beslenme ve hidrasyonla yeterince beslenen – tek bir günde 100 mil kadar süren.
Bana Güç ve Dayanıklılık Ver: Aerobik ve Anaerobik Metabolizma
Kondisyonlama, bir atı sporun ve rekabetin fizyolojik gereksinimlerini karşılayacak şekilde hazırlama sürecidir. “Bu, kaslara oksijen iletimini artırmak için kardiyovasküler kondisyonlama ve kas liflerinin gücünü veya dayanıklılığını artırmak için kuvvet antrenmanını içerir” diyor, BVMS, PhD, Dipl. ACVSMR, FRCVS, Michigan Eyalet Üniversitesi’nde (MSU) McPhail terbiye sandalyesi emerita ve Mason, Michigan’da Sport Horse Science başkanı.
Egzersizin başlangıcında, hem kalp atış hızı hem de atım hacmi (her vuruşta dışarı pompaladığı kan miktarı) artar ve oldukça yoğun egzersiz sırasında dalak (lenfatik sistemin kanı filtrelemek ve bağışıklığı güçlendirmekle görevli bir parçası) Oksijen taşıma kapasitesini artırmak için fazladan kırmızı kan hücrelerini kan dolaşımına sıkıştırır. Solunum sistemi, kardiyovasküler sistem ile uyum içinde çalışır. Solunum hızı ve tidal hacimdeki artışlar (nefes başına hava hacmi), oksijenin kan dolaşımına yayıldığı yer olan akciğerlere daha fazla hava sağlar. Kan damarları oksijenden zengin kanı kaslara taşır; oksijen ve enerji substratları (örn. yağlar, karbonhidratlar) kılcal damarlardan kas liflerine yayılır.
Clayton, “Düzenli egzersiz, kas hücrelerine oksijen verilmesini kolaylaştıran ve kas liflerinin yapısını değiştiren vücuttaki değişiklikleri uyarır, böylece şartlandırma türünün fiziksel talepleriyle daha iyi başa çıkabilirler” diyor Clayton.
Bir at daha fit hale geldikçe, kalp kası güçlenir ve her atışta daha fazla kan pompalamasına ve aynı kan akışını daha düşük bir kalp hızında sürdürmesine izin verir. Kondisyonu arttıkça, aynı miktarda işi daha düşük bir kalp hızında yapabilmelidir.
Birkaç ay içinde, çalışan kasların içindeki kan damarları çoğalır. Bu daha büyük damar ağı, kanın kaslarda daha yavaş hareket etmesine ve oksijenin kas liflerine yayılması için daha fazla zamana izin verir.
Kas liflerinin kasılma hızı (yani yavaş seğirme, hızlı seğirme) ve glikojen-laktat sistemi yoluyla öncelikle aerobik veya anaerobik olarak enerji üretip üretmedikleri farklılık gösterir.
Clayton, “Yavaş kasılan lifler çoğunlukla aerobik metabolizma kullanır ve dayanıklılık aktivitelerinde mükemmeldir” diyor. “Yelpazenin diğer ucunda, hızlı kasılan lifler anaerobik metabolizma için uzmanlaşmıştır ve yüksek güç ve güç sağlayabilirler.”
Ayrıca, hibrit hızlı kasılan lifler, egzersizin türüne bağlı olarak daha aerobik veya anaerobik hale gelmeye uyum sağlar.
Clayton, “Kısa süreli, yüksek yoğunluklu egzersiz, hızlı kasılan liflerin kullanımını ve anaerobik metabolizma için kullanılan enzimlerde bir artışı teşvik eder” diye açıklıyor. “Hızlı kasılan lifler geniş bir çapa sahip olduğundan, genel etki, bir vücut geliştirmeci gibi çalışan kasların daha büyük hale gelmesidir.”
Aksine, uzun süreli, düşük ila orta yoğunluklu egzersiz – yine dayanıklılık gibi – esas olarak kas liflerindeki aerobik enzimlerde artışla birlikte aerobik metabolizmaya dayanır. Aerobik metabolizma kullanan lifler, kandan oksijen alımını kolaylaştırmak için küçük bir çapa sahip olurlar, bu nedenle büyümek yerine, bu lifler, tıpkı bir mesafe koşucusu gibi zayıf kalır.