【2022年度版】筋疲労が引き起こす感覚の変化とは！？メカニズム/症状/治療まで解説 脳卒中やパーキンソン病にも
はじめに：筋疲労について
筋肉を繰り返し激しく使用すると、筋疲労が生じ、パフォーマンスの低下につながります。筋疲労は、運動能力や激しい活動、長時間の活動を制限する一般的な現象です。また、神経系、筋肉系、心臓血管系の問題、加齢や虚弱などの病的状態においては、筋疲労がより増大しやすく、日常生活に影響を与えます。疲れを感じると、筋力が低下し、体が弱くなるように感じられます。
運動と筋疲労
身体運動は、運動している筋細胞内の生化学的平衡に影響を与えます。例えば、無機リン酸（ATP中）、プロトン、乳酸（嫌気性容量参照）、遊離Mg2+（電解質）が細胞内に蓄積されます。これらの生化学的な産物は、筋細胞の機械的機構に直接影響し、例えばミトコンドリアにも影響を与えます。また、神経信号の伝達に関与している様々な筋細胞小器官に悪影響を及ぼします。生成された筋代謝物や筋収縮によって発生した熱は、内部環境に放出され、その定常状態にストレスを与えます。
安静時に比べて筋代謝が著しく増加することにより、筋血液の供給量が膨大になり、血液循環系やガス交換の増加を引き起こします。運動している筋肉に栄養を供給する必要があり、体内のエネルギーストックが空になります。さらに、収縮した筋繊維はサイトカインを放出し、それが脳を含む他の臓器に多くの影響を与えます。
このような様々なメカニズムが、遅かれ早かれ、運動している被験者の心に疲労感や倦怠感をもたらします。最終的には、運動量の減少、あるいは完全な運動停止に至ります。多くの病気は、体内のエネルギーストックの枯渇を加速さるため、運動に伴うエネルギーストックの枯渇の影響を増幅させます。
疲労のメカニズム
引用元：https://en.wikipedia.org/wiki/Amyotrophic_lateral_sclerosis
筋疲労は、運動単位（運動ニューロン、末梢神経、運動終末板、筋繊維）内の関与という、2つの基本的なメカニズムで発生します。
末梢性の疲労は、神経筋接合部またはその遠位での変化により生じます。これは、必要な物質の枯渇、筋活動によって遊離した異化物質や他の物質の蓄積によって引き起こされます。
中枢性の疲労は、中枢神経系（CNS）に起因し、筋への神経駆動を減少させます。
疲労した筋の受容体（おそらく何らかの化学受容体）からの神経インパルスによって、運動経路に抑制がかかります。この抑制は、脳の随意中枢から脊髄運動ニューロンに至る経路のどこにでも影響を与える可能性があります。この種の疲労は、筋肉への運動インパルスの流出が減少することによって現れます。
筋疲労と症状
疲労が生じると、筋肉を動かす力が弱くなり、この弱さがしばしば最初の徴候となります。筋疲労に関連するその他の症状には、痛み、局所的な痛み、息切れ、筋肉のひきつり、震え、握力の低下、筋肉のけいれんなどがあります。
筋疲労の治療法
症状としての筋疲労を治療するための正式なガイドラインはありません。治療は、筋疲労の根本的な原因および付随する症状によって異なります。特に運動と無関係な場合は、より深刻な健康状態を除外するために、医師の診断が必要です。
多くの場合、筋疲労は休息と回復によって改善されます。回復を促進するためには、適切な水分補給と健康的な食生活を維持することが大切です。筋疲労を克服するためには、栄養、回復、ストレッチ、休息、そして正しい姿勢を保つことを含む計画が必要です。
運動するときのヒント
回復のための時間をとる体を回復させるために、少なくとも週に1日は必ず休みを取り、水分補給をしましょう。
クールダウンするウェイトトレーニングやレジスタンストレーニングを行う場合は、その後に軽いジョギングやサイクリングなどの有酸素運動を行うと効果的です。持久力を使うトレーニングや長時間のサイクリングをしている場合には、翌日に短時間のサイクリングを行うと良いでしょう。これらの活動の目的は、運動による体内の副産物、例えば乳酸の量を減らすことにあります。また、運動中に圧縮ストッキングを着用することでも乳酸を減らすことができます。
自分の身体の声を聞く。体のシグナルに注意を払いましょう。筋疲労の予防は、治療よりも優れています。運動をしすぎて、その後に強い痛みを感じるようであれば、運動を控えましょう。活動の後に激しい痛みや尿の色の変化がある場合は、医療機関を受診してください。
筋疲労を軽減させるもの
不適切な運動、長時間のトレーニング、および関連するいくつかの病気（例えば、がんや脳卒中）は、筋疲労を引き起こして、運動能力や患者の回復に悪影響を及ぼす可能性があります。現時点では、筋疲労の治療に関する公式または半公式の推奨事項はまだありません。しかし、合成品（例：アンフェタミン、カフェイン）、天然物（例：高麗人参、ロディオラ・ロゼア）、栄養補助食品（例：ビタミン、ミネラル、クレアチン）など、いくつかの非特異的な治療法が臨床的または実験的に使用されており、各種の研究において一定の効果が確認されています。
コーヒーなど合成製品
アンフェタミン、エフェドリン、カフェインなどは、筋疲労に対する抵抗力を促進する合成製品です。これらの製品は、スポーツでパフォーマンスの向上を目的として一般的に使用されることがあります。カフェインは、スポーツでは合法であり、筋肉に同様の効果をもたらします。カフェインを大量に摂取すると、運動中の能力を向上することができます。
国際スポーツ栄養学会（ISSN）は、カフェインの摂取が多くのスポーツでパフォーマンスを向上させることを支持していますが、全てのアスリートにとって最適なわけではないと指摘しています。カフェイン摂取の一般的なタイミングは運動の60分前とされており、特に持久力を要する運動において有用です。しかし、カフェインの摂取は頻脈や不安感などの副作用を引き起こす可能性があり、特に精神的なパフォーマンスに影響を与えるスポーツではそのメリットが得られない可能性があります (https://gigazine.net/news/20220930-caffeine-exercise-performance/)。
これらの情報から、カフェインや他のサプリメントを使用してスポーツパフォーマンスを向上させる場合、その効果や副作用、個人の反応などを総合的に考慮し、専門家のアドバイスを得ることが重要です。
ただしカフェインも過剰摂取は頻脈や不安感を引き起こしますし、
天然食品
高麗人参は、筋疲労を和らげるなど、いくつかの健康効果が期待できる薬草です。ニンニクもまた、筋疲労を軽減する可能性があります。
栄養補助食品
栄養補助食品には、マルチビタミンや魚油などの製品があります。食事で特定の栄養素が不足すると、筋肉に悪影響を及ぼす可能性があります。栄養補助食品は、十分な栄養を提供して、筋肉を健康に保つのに役立ちます。
サプリメント
多くの人が、筋肉のパフォーマンスを向上させるために、スポーツでクレアチン（リンク参照）などのサプリメント（エルゴジェニック・エイド）を使用しています。これは天然に存在する酸で、運動中に筋肉にエネルギーを供給するのに役立ちます。スポーツ食品には、筋肉にエネルギーを提供し、パフォーマンスを向上させる様々な物質を含んでいます。例えば、レッドブルのようなエネルギードリンクには、炭水化物、タウリン、カフェインの混合物が含まれています。これらの製品は、筋疲労を軽減することを示唆しているかもしれませんが、これらの主張に対する科学的証拠はまだ不十分です。
脳卒中後の特有の疲労に関しては下記のYouTubeで解説しておりますので、併せて学んでみてください。
カテゴリー
神経系
タイトル
筋疲労による位置覚の誤差 The effect of quadriceps muscle fatigue on position matching at the knee.?PMCへ Nathan J. Givoni et al.(2007)
本論文を読むに至った思考・経緯
•運動により動作の感覚変化は容易く起こる。運動が引き起こす感覚の変化に興味があった。
論文内容
研究背景・方法
•多くの研究が、運動によって運動感覚が妨げられる可能性があると報告している。今までの研究は肘関節の研究が多かった。ここでは、膝関節の運動前後の位置感覚に関する観察を報告する。
•参加者：遠心性運動の実験では、8名（男性2名と女性6名）の被験者が参加し、求心性運動群には10名の被験者（男性2名、女性8名）が参加した。 両方の運動を行った者はいなかった。
•位置マッチング課題は、図のようにスチールフレームに取り付けられた調節可能な椅子で行われた。
•片足を設定角度で維持し、リファレンスとして行った。実験足の開始位置は膝屈曲110度の位置である。目隠しされた被験者は、基準脚（REF)の位置を維持して、他の脚（IND)を動かして一致させるように求められました。
•求心性・遠心性運動後の変化を観察しました。課題は、階段の上り（求心）下り（遠心）で行われ、その後上記課題に取り組みました。
•3つの時点（運動前、運動直後および運動後24時間）のそれぞれにおいて、筋肉痛の測定（ＶＡＳ）が行われました。
研究結果
•研究結果は、大腿四頭筋を運動させた後、膝の位置合せの誤差が大幅に増加することを示した。誤差は求心性・遠心性運動の双方の後にあった。
「遠心性運動後（階段の下り）」
•運動直後に30.2%力の低下があり、誤差は4.5~6.5度であった。
•筋出力は、運動直後に大腿四頭筋の運動前値の69.8（±4.8）％と有意な低下を示した。運動後24時間までに76.2（±4.1）％に回復した。
•遠心性運動にて被験者は、運動後24時間までに運動大腿四頭筋において有意な痛みを発症しました。筋肉痛は 0~10のVASで運動前は平均0.4±0.2でした。 運動直後に1.9±0.3に増加し、24時間で3.1±0.4に増加しました。痛みの部位は運動脚の膝伸筋に限定されていました。
「求心性運動後（階段の上り）」
•運動直後の力の低下は14.5％、誤差は2.1~3.0度であった。
•求心性運動後、筋出力は85.5±2.7％の即時に降下を示しました。 運動後24時間で、力は実質的に回復し、運動前の値の98.2±2.7％に戻りました。
•求心性運動後に顕著な損傷は見られないため、遠心性運動による筋肉損傷の結果としてエラーが発生する可能性は低い。この結論は、求心性運動の24時間後に力が完全に回復したという知見によっても支持された。
•行使された脚が基準として作用したとき、誤差は反対方向になりました。
•誤差の大きさは、疲労が決定要因であることを示唆する力の低下と相関していた。これらの測定値は、以前の肘関節での研究の測定値と同質であった（Allen et al.2007）。
•研究の主な結果は、大腿四頭筋の運動後に、膝の位置合せの誤差が明らかに増加することを示した。
興味深かった内容
•中枢性の要因として、人は運動を行う際に運動の期待値を感覚系に送り（遠心性コピー）、内部モデルと実際の運動を比較修正します。疲労やそれに伴う筋出力低下などが誤った固有感覚信号となり性能の低下をもたらす。
•筋力トレーニングは力を向上させるイメージがあると思うが、運動実施後は基本的に求心性でも遠心性でも筋出力が低下することを留意する必要があると感じた。
私見・明日への臨床アイデア
•高齢者の不慣れな運動は、疲労による運動感覚のズレを引き起こし（特に遠心性トレーニング）、練習後の転倒リスクが増大することが予想されるため注意が必要です。スポーツなどでも、固有感覚情報の誤りは怪我に繋がる可能性が示唆されます。
脳卒中の動作分析 一覧はこちら
塾講師陣が個別に合わせたリハビリでサポートします
1981 ：長崎市生まれ 2003 ：国家資格取得後(作業療法士)、高知県の近森リハビリテーション病院 入職 2005 ：順天堂大学医学部附属順天堂医院 入職 2012～2014：イギリス(マンチェスター2回,ウェールズ1回)にてボバース上級講習会修了 2015 ：約10年間勤務した順天堂医院を退職 2015 ：都内文京区に自費リハビリ施設 ニューロリハビリ研究所「STROKE LAB」設立 脳卒中/脳梗塞、パーキンソン病などの神経疾患の方々のリハビリをサポート 2017： YouTube 「STROKE LAB公式チャンネル」「脳リハ.com」開設 現在計 9万人超え 2022～：株式会社STROKE LAB代表取締役に就任 【著書,翻訳書】 近代ボバース概念:ガイアブックス (2011) エビデンスに基づく脳卒中後の上肢と手のリハビリテーション:ガイアブックス (2014) エビデンスに基づく高齢者の作業療法:ガイアブックス (2014) 新 近代ボバース概念:ガイアブックス (2017) 脳卒中の動作分析:医学書院 (2018) 脳卒中の機能回復:医学書院 (2023) 脳の機能解剖とリハビリテーション:医学書院 (2024)
