Un músculo penniforme o pinnado (también llamado músculo peniforme ) es un tipo de músculo esquelético con fascículos que se unen oblicuamente (en una posición inclinada) a su tendón. Este tipo de músculo generalmente permite una mayor producción de fuerza pero un rango de movimiento menor. [1] [2] Cuando un músculo se contrae y se acorta, el ángulo de penación aumenta. [3]
El término "pennado" proviene del latín pinnātus ("emplumado, alado"), de pinna ("pluma, ala").
En el tejido muscular esquelético, entre 10 y 100 fibras musculares revestidas de endomisio se organizan en haces envueltos en perimisio , conocidos como fascículos . Cada músculo está compuesto por una serie de fascículos agrupados por una manga de tejido conectivo, conocida como epimisio . En un músculo pennado, las aponeurosis recorren cada lado del músculo y se unen al tendón. Los fascículos se unen a las aponeurosis y forman un ángulo (el ángulo de penación) con el eje de carga del músculo. Si todos los fascículos están en el mismo lado del tendón, el músculo pennado se llama unipennado (Fig. 1A). Algunos ejemplos de esto incluyen ciertos músculos de la mano . Si hay fascículos en ambos lados del tendón central, el músculo pennado se llama bipennado (Fig. 1B). El recto femoral , un músculo grande del cuádriceps , es típico. Si el tendón central se ramifica dentro de un músculo pennado, el músculo se denomina multipennado (Fig. 1C), como se observa en el músculo deltoides del hombro .
Una ventaja de los músculos pennados es que se pueden agrupar más fibras musculares en paralelo, lo que permite que el músculo produzca más fuerza, aunque el ángulo de la fibra con la dirección de acción significa que la fuerza máxima en esa dirección es algo menor que la fuerza máxima en la dirección de la fibra. [4] [5] El área de la sección transversal del músculo (línea azul en la figura 1, también conocida como área de la sección transversal anatómica o ACSA) no representa con precisión el número de fibras musculares en el músculo. Se proporciona una mejor estimación mediante el área total de las secciones transversales perpendiculares a las fibras musculares (líneas verdes en la figura 1). Esta medida se conoce como área de la sección transversal fisiológica (PCSA), y comúnmente se calcula y define mediante la siguiente fórmula (se proporciona una definición alternativa en el artículo principal ): [6] [7] [8]
donde ρ es la densidad del músculo:
La PCSA aumenta con el ángulo de penenación y con la longitud del músculo. En un músculo pennado, la PCSA siempre es mayor que la ACSA. En un músculo no pennado, coincide con la ACSA.
La fuerza total ejercida por las fibras a lo largo de su dirección oblicua es proporcional a la PCSA. Si se conoce la tensión específica de las fibras musculares (fuerza ejercida por las fibras por unidad de PCSA), se puede calcular de la siguiente manera: [9]
Sin embargo, sólo un componente de esa fuerza puede utilizarse para tirar del tendón en la dirección deseada. Este componente, que es la verdadera fuerza muscular (también llamada fuerza del tendón [8] ), se ejerce a lo largo de la dirección de acción del músculo: [8]
El otro componente, ortogonal a la dirección de acción del músculo (Fuerza ortogonal = Fuerza total × senΦ) no se ejerce sobre el tendón, sino que simplemente aprieta el músculo, tirando de sus aponeurosis una hacia la otra.
Tenga en cuenta que, aunque es prácticamente conveniente calcular la PCSA en función del volumen o la masa y la longitud de la fibra, la PCSA (y, por lo tanto, la fuerza total de la fibra, que es proporcional a la PCSA) no es proporcional a la masa muscular o la longitud de la fibra por sí sola. Es decir, la fuerza máxima ( tetánica ) de una fibra muscular simplemente depende de su grosor (área de sección transversal) y tipo . De ninguna manera depende solo de su masa o longitud. Por ejemplo, cuando la masa muscular aumenta debido al desarrollo físico durante la infancia, esto puede deberse solo a un aumento en la longitud de las fibras musculares, sin cambio en el grosor de la fibra (PCSA) o el tipo de fibra. En este caso, un aumento en la masa no produce un aumento en la fuerza.
En un músculo pennado, como consecuencia de su disposición, las fibras son más cortas de lo que serían si se extendieran de un extremo al otro del músculo. Esto implica que cada fibra está compuesta por un número menor de sarcómeros en serie. Además, cuanto mayor es el ángulo de penación, más cortas son las fibras.
La velocidad a la que una fibra muscular puede acortarse está determinada en parte por la longitud de la fibra muscular (es decir, por N ). Por lo tanto, un músculo con un ángulo de penenación grande se contraerá más lentamente que un músculo similar con un ángulo de penenación más pequeño.
La relación de transmisión arquitectónica, también llamada relación de transmisión anatómica (AGR), es una característica del músculo peniforme definida por la relación entre la tensión longitudinal del músculo y la tensión de la fibra muscular . A veces también se define como la relación entre la velocidad de acortamiento del músculo y la velocidad de acortamiento de la fibra: [10]
AGR = ε x / ε f
donde ε x = deformación longitudinal (o velocidad de acortamiento muscular) y ε f es la deformación de la fibra (o velocidad de acortamiento de la fibra). [10]
Originalmente se pensaba que la distancia entre las aponeurosis no cambiaba durante la contracción de un músculo peniforme [5] , por lo que las fibras debían rotar a medida que se acortaban. Sin embargo, trabajos recientes han demostrado que esto es falso y que el grado de cambio del ángulo de las fibras varía en diferentes condiciones de carga. Este engranaje dinámico cambia automáticamente para producir la velocidad máxima con cargas bajas o la fuerza máxima con cargas altas. [10] [11]
