Spiertypen, activatie en hoe spiergroei tot stand komt! Geen Sterk Verhaal

In het boek Geen Sterk Verhaal Over Spiergroei lees je aan de hand van 435 wetenschappelijke onderzoeken hoe spiergroei precies werkt. In het eerste hoofdstuk leggen we het fundament om spiergroei te begrijpen. Je hebt namelijk basiskennis op het gebied van anatomie en fysiologie nodig. Één van de onderwerpen is spiertypen en activatie. Hier bestaan behoorlijk wat sterke verhalen over. In dit artikel lees je doelgericht over de relatie tussen spiertypen en activatie, en spiergroei. Mocht je halverwege de tekst vastlopen (alvast sorry daarvoor), lees dan gewoon aan het einde van het artikel de conclusie. Dan is alsnog alles duidelijk.

Basiskennis over spiertypen maakt spiergroei eenvoudiger

Uiteindelijk draait het bij hypertrofietraining om spiergroei. Gelukkig is dat ook de meest voorkomende adaptatie op een goed trainingsprogramma. Misschien heb je jezelf wel eens verdiept in de materie en weet je dat er nog meer aanpassingen zijn van het lichaam door krachttraining. Bijvoorbeeld dat je sterker wordt, er een kleine verschuiving in het relatieve percentage spiertypen kan plaatsvinden, een verandering van de pennatiehoek kan ontstaan en dat er een verschil is tussen parallelle groei en ‘lengtegroei’. Om een goed beeld te krijgen van je spieren en de mogelijkheden tot groei, hoef je niet alles te begrijpen. Een basisinzicht in de verschillende vezeltypen, het size principe van Henneman over motor unit activatie, en de potentie tot groei, maakt het begrip wel een stuk makkelijker. Zeker wanneer je in hoofdstuk 2 van het boek zult lezen over de daadwerkelijke groei van de spiervezels.

3 hoofdtypen spiervezels: I, IIA en IIX

Het menselijk lichaam kent drie hoofdsoorten vezeltypen, namelijk type I, type IIA en type IIX (voor de goede orde: in dit artikel hebben we het niet over hybride spiervezels). Type I spiervezels worden ook wel slow twitch vezels genoemd, en danken die naam aan het feit dat ze voorheen geclassificeerd werden op basis van de maximale verkortingssnelheid. Type II aan de andere kant worden fast twitch vezels genoemd. Later hebben ze deze typen ook nog geclassificeerd op basis van hun oxidatieve capaciteit en kleur. De vijf belangrijkste eigenschappen van deze spiervezels zijn de grootte van het motorneuron en in feite hoeveel vezels die motorneuronen activeren, verkortingssnelheid, krachtproductie, de weerstand tot vermoeidheid en de glycolytische capaciteit. Alle andere eigenschappen zijn erg technisch en minder belangrijk om het concept spiergroei te begrijpen. Een overzicht is toegevoegd in onderstaande tabel.

Glycolytische capaciteit klinkt lastig, maar dit geeft zeer vereenvoudigd weer hoe goed een spiervezel kan werken ‘zonder zuurstof’ als laatste ‘afvangmolecuul’. Dit zijn over het algemeen de spiervezels die ervoor zorgen dat je moet stoppen met een set. Ben niet bang als je nu of in de volgende alinea’s de draad een beetje kwijtraakt. Aan het einde van dit onderwerp vat ik de kern in een paar zinnen samen. Dit zijn de enige zinnen die je hoeft te begrijpen voor het concept spiergroei.

Verdeling, grootte en groeicapaciteit van spiertypen

Nu wordt het echt interessant, want we willen allemaal weten hoe gespierd we uiteindelijk kunnen worden. Anders gezegd, hoe groot kan een enkele spiervezel worden? Allereerst de verdeling van de spiervezels. Gemiddeld genomen bezit iedere spier ongeveer evenveel type I als type II spiervezels. Van die type II spiervezels is veruit het grootste gedeelte Type IIA, zeker na een trainingsperiode. Maar ook dat is uiteindelijk niet zo heel belangrijk wanneer je een trainingsschema schrijft. Er zijn natuurlijk spieren met een hoger aantal type I als type II spiervezels. De soleus bijvoorbeeld, een spier van het kuitbeen, bevat ongeveer 70%-80% type I spiervezels en de triceps-brachii ongeveer 60% type II spiervezels. Nu denk je misschien dat deze verdeling bij ieder mens ongeveer hetzelfde is. Maar dat is niet zo, er bestaan hele grote verschillen tussen mensen. Daarnaast kun je ook wel raden dat een echte topmarathonloper van nature meer type I spiervezels bevat (goed tegen vermoeidheid) en topsprinters meer type II spiervezels in hun bovenbenen (sneller en meer kracht). Het is namelijk niet zo dat er grote vezeltypenverschuivingen plaatsvinden van type II naar type I spiervezels of andersom, op basis van je trainingsprogramma. Kortom, je bent afhankelijk van je genen met welke typen spiervezels je geboren bent en het aantal daarvan. Het aantal spiervezels is van groter belang met betrekking tot absolute groei. Hoe meer spiervezels je hebt, des te groter je in theorie kunt worden.

Spiertype II belangrijker voor spiergroei dan type I?

De dwarsdoorsnede van type II vezels is naar alle waarschijnlijkheid groter dan de dwarsdoorsnede van type I spiervezels. Bovendien wordt aangenomen dat de groei van type II spiervezels het grootste deel van de totale spiergroei op zich neemt. Echter, er zijn ook onderzoeken die dezelfde procentuele groei laten zien tussen type I en type II spiervezels. Echter als type I spiervezels daadwerkelijk kleiner zijn dan type II spiervezels dan is de absolute groei weer groter van de type II spiervezels. Het kan zijn dat type II spiervezels daadwerkelijk beter groeien, maar dit kan ook het gevolg zijn van de opzet van de meeste studies, waar voornamelijk voor een trainingsmethode is gekozen gericht op spiergroei van die type II spiervezels. Laten we voor het gemak concluderen dat spieren groeien als je ze een specifieke groeiprikkel geeft. Om alvast vooruit te lopen op de conclusie zul je zien dat je zonder het activeren van de type II spiervezels nooit zo gespierd kunt worden dan wanneer je die niet aanspreekt. Dus de belangrijkste vraag luidt, hoe activeer je die type II spiervezels en waarom heb je deze nodig voor een maximale spierontwikkeling?

Hoe activeer je de type II spiervezels en waarom heb je deze nodig voor een maximale spierontwikkeling?

Hoe activeer je type I en type II spiervezels

Laten we eerst eens uitzoomen naar een activiteit in de gym. Wanneer je squats doet met je eigen lichaamsgewicht als warming-up, denk je dat je tijdens de eerste x-aantal herhalingen alle spiervezels in je benen hiervoor nodig hebt? Of zou je het ook met een gedeelte daarvan aankunnen? Ik hoop dat je respectievelijk ‘nee’ en ‘ja’ hebt geantwoord. En naarmate je meer herhalingen doet en de herhalingen moeilijker gaan en langzamer worden, schakelt je centrale commandocentrum dan extra spiervezels in? Waarschijnlijk wel. Nog een andere vergelijking: je bent lekker warm, hebt een minuut of vijf rust gepakt en gaat onder de stang staan met een gewicht waarmee je maximaal 2 of 3 herhalingen kunt doen. Om deze taak veilig te volbrengen zal je commandocentrum aan alle spiervezels vragen om direct mee te doen. Dus door een oefening uit te voeren tot vermoeidheid (spierfalen) of met een zwaarder gewicht, zullen alle motor units (commando-eenheden die de spiervezels het signaal geven om te verkorten) actief zijn. Naast het activeren van meer motor units om meer kracht te genereren, kunnen je hersenen ook sneller achter elkaar het commando ‘aanspannen, aanspannen!’ geven. Dit noemen ze rate coding of firing rate. Het verhogen van de commandosnelheid gebeurt met name vanaf gewichten vanaf 85% van het maximale gewicht dat je kunt liften (85% van je 1 repetitie maximum). Het activeren van de motor units gaat gelukkig steeds in dezelfde volgorde, want dat maakt het zogenaamde size principle wat eenvoudiger om te begrijpen (zie onderstaande figuur).

Het size principle is als eerste uitgelegd door Henneman, vandaar dat het ook het Henneman’s size principle wordt genoemd. Dit houdt in dat voor iedere taak allereerst de type I spiervezels worden geactiveerd en naarmate er meer krachtproductie nodig is ook de type II spiervezels. Dit gaat op basis van het zogenaamde recruitment threshold principle, met andere woorden de activatiedrempel. Je hersenen geven namelijk met een x-hoeveelheid kracht een signaal af, en de kracht van het signaal kan worden aangepast alsof je aan een volumeknop draait, van zacht naar hard. Denk ook weer even aan het spreken voor een volle zaal mensen (deze beeldspraak vind je eerder in het boek). Met fluisteren bereik je alleen de voorste rijen en met schreeuwen iedereen.

Drempelwaarde om spiervezels te activeren

Alle motorneuronen (zenuwdraden die het signaal van de hersenen naar de spier overbrengen) hebben een bepaalde drempelwaarde voordat ze dit signaal kunnen oppikken. Hoe kleiner de motorneuron (voornamelijk type I vezels) des te lager deze drempelwaarde. Hoe groter de motorneuron en daarmee de drempelwaarde, des te krachtiger moet het signaal van de hersenen zijn alvorens hier iets mee gedaan wordt. Kortom, allereerst worden de spiervezels met een lage activatiedrempel geactiveerd (voornamelijk type I spiervezels) en daarna pas de spiervezels met een hoge activatiedrempel (voornamelijk type II). In de rest van het boek heb ik het voornamelijk over de activatiedrempel, want type I en II is zo verwarrend. Wanneer je squats doet met je lichaamsgewicht is het signaal van je hersenen niet zo sterk en worden enkel de spiervezels met een lage activatiedrempel geactiveerd. Nogmaals, dit zijn voornamelijk de type I spiervezels. Worden je beenspieren veel gespierder als je alleen maar zulk soort squats doet? Niet echt. Daarvoor heb je al snel meer weerstand (gewicht) nodig, want dan worden ook de spiervezels met een hogere activatiedrempel (voornamelijk type II spiervezels) geactiveerd. Hopelijk vraag je jezelf nu af vanaf wanneer je die type II spiervezels activeert en waarom die activatie zo belangrijk is.

3 manieren om type II spiervezels te activeren

Er zijn grofweg drie manieren om die type II spiervezels te activeren:

1. Door het trainen met gewichten vanaf 85% van je 1 repetitiemaximum. Voor de volledigheid: sommige onderzoeken geven aan dat dit in sommige spieren al vanaf 60% is. Voor het gemak houden we die 85% aan en dat is in herhalingen vertaald zo’n beetje alles onder de 6-8 herhalingen. Kortom, zware gewichten vereisen meer spierkracht en de activatie van meer spiervezels. De hersenen zullen een krachtig signaal versturen waardoor de activatiedrempel van alle spiervezels wordt bereikt.
2. Door met een lichter gewicht te trainen tot vermoeidheid. Herhaling na herhaling, totdat je (bijna) niet meer kunt. Om herhalingen te blijven maken met hetzelfde gewicht als sommige spiervezels de spreekwoordelijke handdoek in de ring gooien, wordt het signaal versterkt zodat de extra spiervezels met een hoge activatiedrempel (type II) tot actie overgaan.
3. Door een licht gewicht explosief te liften. Of een duidelijker voorbeeld: door zo hoog mogelijk te springen. Hoe meer spiervezels je kunt activeren, des te meer kracht je genereert en dus hoger van de grond komt. Genereer je minder kracht, dan kom je minder hoog. Onder het kopje ‘invloed bewegingssnelheid op spiergroei’ licht ik dit toe.

De 2 meest gemaakte denkfouten als het om spiertypen en spiergroei gaat!

Ok, nu moet je niet meteen de volgende twee conclusies trekken:

1. Je activeert in één keer alle type I units en daarna in één keer alle type II units (FOUT!)
2. Het activeren van type II spiervezels is voldoende om ze een groeiprikkel te geven (FOUT!)

De motor units worden geleidelijk geactiveerd. Iedere spier bezit gemiddeld ongeveer voor de helft type I en type II spiervezels en die samenwerking verloopt supergoed. Wanneer je bijvoorbeeld aan het wandelen bent, gaat dit voor je gevoel vanzelf, lekker soepel. Zouden deze spieren niet goed samenwerken, loop je van de ene schok en samentrekking in de andere. High five voor de aansturing dus. Allereerst worden de type I spiervezels met de laagste activatiedrempelwaarde geactiveerd. Dit zijn de spiervezels die horen bij motoreenheden met de minste spiervezels om aan te sturen. Daarna volgen de motoreenheden met meer spiervezels (hogere activatiedrempel), en meer, en meer, et cetera. Een leger met meer man (een motor unit met meer spiervezels) kun je alleen maar instructies geven door harder te schreeuwen (krachtiger signaal versturen). Zoals eerder in het boek is vermeld, zijn er motorneuronen die slechts vijf spiervezels aansturen (kleinste type I) en motorneuronen die ruim 2000 spiervezels aansturen (grootste type II). Om het overzichtelijk te houden, de type II motorneuronen bevatten over het algemeen veel meer spiervezels dan de type I motorneuronen.

50-50 spiertypen is niet 50-50 aansturing

Het duidelijkste voorbeeld is uitgewerkt door Enoka en zijn collega’s. De 120 motor units in de eerste dorsale interosseous (ja, ik moest ook eerst opzoeken dat dit spieren in de hand zijn) bevatten in totaal zo’n 40.500 spiervezels, de helft hiervan valt onder de type I spiervezels en de andere helft bestaat uit type II spiervezels. Echter, alle type I spiervezels (voor het gemak 20.250) worden aangestuurd door 84% van alle 120 motorneuronen. De andere helft wordt slechts aangestuurd door de overige 16% neuronen (19 stuks). Dat betekent dat wanneer je die laatste 19 motor units niet geactiveerd krijgt, de helft van alle mogelijke groei in spiervezels wegvalt! Activeer je dus 84% van alle motor units van de spier, dan krijgen 20.250 spiervezels een mogelijke prikkel. Lukt het je om alle 100% van de motor units te activeren, dan ontvangen 40.500 vezels een mogelijke prikkel. Hetzelfde geldt voor de triceps-brachii-spier. Deze bestaat ongeveer uit 32.9% type I spiervezels, maar die vezels worden aangestuurd door 75% van alle motorneuronen. Kortom, je verliest heel veel groeipotentie als je nooit met zware gewichten traint of je te vroeg stopt wanneer je met lichte gewichten traint. De spiervezels met een hoge activatiedrempel zijn er per motor unit veel en veel meer. En hoe meer vezels je activeert, hoe meer groei je in potentie kunt bereiken. Hieronder en in het volgende hoofdstuk gaan we kijken hoe en hoe lang je de spieren moet activeren totdat deze besluiten om te gaan groeien.

Conclusie

Mocht je de draad zijn kwijtgeraakt, waarvoor ik alle schuld op me neem, heb je hierbij de essentie van het verhaal. Je hebt spieren die actief zijn bij de dagelijkse bezigheden en spieren die pas gaan werken als het echt nodig is. De spieren die altijd actief zijn (wandelen, op de bank liggen, schoonmaken, boodschappen doen …) worden heel makkelijk geactiveerd door de hersenen. Dit noemen ze spiervezels met een lage activatiedrempel. Word je gespierd door het doen van deze dagelijkse bezigheden? Nee. Daarvoor zul je die luie spiervezels aan moeten spreken: die gaan pas werken als het echt van ze verlangd wordt. Deze spiervezels doen tijdens het trainen onder andere mee wanneer je zware gewichten lift (85% van je 1RM) of wanneer je tot bijna spierfalen traint. Omdat deze spiervezels hardnekkig zijn en niet van werken houden, kun je ze alleen activeren door een krachtig signaal te sturen. Dat noemen we de spiervezels met een hoge activatiedrempel. Zij houden niet van hard werken en vinden het fijn als hun werkteam wordt uitgebreid. Naast het feit dat deze spiervezels graag groeien, zijn ze ook met heel erg veel. Wil je dus echt progressie zien van het harde werken in de gym, dan zul je hard moeten trainen om deze spiervezels te activeren.

Referenties

1. Martini, F.H., Nath, J.L., & Bartholomew, E.F. (2012). Fundamentals of Anatomy & Physiology (9th ed.). Glenview, IL: Oearson
2. Enoka, R.M., & Fuglevand, A.J. (2001). Motor unit physiology: some unresolved issues. Muscle & Nerve, 24(1), 4-17.
3. Scott, W., Stevens, J., & Binder-Macleod, S.A. (2001). Human skeletal muscle fiber type classifications. Physical Therapy, 81(11), 1810-1816.
4. McArdle, W.D., Katch, F.I., & Katch, V.L. (2015). Exercise Physiology: Nutrition, Energy, and Human performance (8th ed). Baltimore, MD: Wolters Kluwer Health.
5. Harridge, S.D.R., Tottinelli, R., Canepari, M., Pellegrino, M.A., Reggiani, C., Esbjörnsson, M., & Saltin, B. (1996). Whole-muscle and single-fibre contractile properties and myosin heavy chain isoforms in humans. Pflügers Arch, 91, 374-384.
6. Dahmane, R., Djordjevic, S., Simunic, B., & Valencic, V. (2005). Spatial fiber type distribution on normal human muscle: Histochemical and tensiomyographical evaluation. J Biomech, 38, 2451-2459.
7. Aagaard, P., Andersen, J.L., Dyhre-Poulsen, P., Leffers, A., Wagner, Magnusson, S.P., …, Simonsen, E.B. (2001). A mechanism for increased contractile strength of human pennate muscle in response to strength training: changes in muscle architecture. J Physiol, 534(2), 613-623.
8. Fry, A.C. (2004). The role of resistance exercise intensity on muscle fibre adaptations. Sports Med, 34(10), 663-679.
9. Henning, F., Cunninghame, C.A., Martín, M.A., Rubio, J.C., Arenas, J., Lucia, A., …, Kohn, T.A. (2017). Muscle fiber type proportion and size is not altered in mcardle disease. Muscle Nerve, 55(6), 916-918.
10. Campos, G.E., Luecke, T.J., Wendeln, H.K., Toma, K., Hagerman, F.C., Murray, T.F., …, Staron, R.S. (2002). Muscular adaptations in response to three different resistance-training regimens: specificity of repetition maximum training zones. Eur J Appl Physiol, 88(1-2), 50-60.
11. Kosek, D.J., Kim, J.S., Petrella, J.K., Cross, J.M., & Bamman M.M. (2006). Efficacy of 3 days/wk resistance training on myofiber hypertrophy and myogenic mechanisms in young vs. older adults. J Appl Physiol, 101(2), 531-544.
12. Schuenke, M.D., Herman, J.R., Gliders, R.M., Hagerman, F.C., Hikida, R.S., Rana, S.R., …, Staron, R.S. (2012). Early-phase muscular adaptations in response to slow-speed versus traditional resistance-training regimens. Eur J Appl Physiol, 112(10), 3585-3595.
13. McCall, G.E., Byrnes, W.C., Dickinson, A., Pattany, P.M., & Fleck, S.J. (1996) Muscle fiber hypertrophy, hyperplasia, and capillary density in college men after resistance training. J Appl Physiol, 81(5), 2004-2012.
14. Morton, R.W., Oikawa, S.Y., Wavell, C.G., Mazara, N., McGlory, C., Quadrilatero, J., …, Phillips, S.M. (2016). Neither load nor systemic hormones determine resistance training-mediated hypertrophy or strength gains in resistance-trained young men. J Appl Physiol, 121(1), 129-138.
15. Ogborn, D., & Schoenfeld, B.J. (2014). The role of fiber types in muscle hypertrophy: implications for loading strategies. Strength Cond J, 36(2), 20-25.
16. Duchateau, J., Semmler, J.G., & Enoka, R.M. (2006). Training adaptations in the behavior of human motor units.  J Appl Physiol, 101(6), 1766-1775.
17. Henneman, E., Somjen, G., & Carpenter, D.O. (1965). Functional significance of cell size in spinal motoneurons. J Neurophysiol, 28, 560-580.
18. Beachle, T.R., & Earle, R.W. (2008). Essentials of strength training and conditioning (3rd edition). Champaign, IL: Human Kinetics.