レートコーディングとは？発火頻度で筋力を調節する仕組みと鍛え方

結論から言うと——レートコーディングは、運動単位（1本の運動神経とそれが動かす筋線維のまとまり）が電気信号を出す速さ（発火頻度）を変えて、筋力を調節する仕組みです。筋肉の力は、何個の運動単位を使うか（動員）と、それぞれがどれだけ速く発火するか（レートコーディング）の2つで決まります。比較的弱い力のときを除けば、力の調節は主にレートコーディングによって行われ、特に速い動きでその役割が大きくなります（Enoka と Duchateau 2017）。

よくある誤解	正しい理解
筋力は使う筋線維の数だけで決まる	動員する運動単位の数と、発火頻度（レートコーディング）の両方で決まる（Enoka と Duchateau 2017）
どの筋肉も同じ方法で力を調節している	上腕二頭筋は最大の88%まで新しい運動単位を動員したが、親指の筋肉（母指内転筋）では50%を超えると新しい動員は見られなかった（Kukulka と Clamann 1981）
筋トレ初期の筋力アップは筋肉が太くなったから	4週間の筋トレで運動単位の発火頻度が上がり、神経の出力の増加が筋力の向上に関わった（Del Vecchio ら 2019）

レートコーディングをたとえ話でつかむ

レートコーディングは「太鼓チームの音量の上げ方」です。音を大きくするには、太鼓をたたく人を増やす方法（動員）と、1人ひとりがたたく速さを上げる方法（レートコーディング）があります。人数がそろってしまった後は、たたく速さを上げることでさらに音を大きくします。

動員とレートコーディングの違い

	運動単位の動員	レートコーディング
何を変えるか	使う運動単位の数	1つの運動単位が発火する速さ
使われる順番	小さい運動単位から大きい運動単位へ	すでに使われている運動単位で発火を速める
主な役割	弱い力〜中くらいの力の調節	弱い力のとき以外の力の調節、特に速い動き（Enoka と Duchateau 2017）

運動単位が小さいものから順に使われる仕組みはサイズの原理の記事で解説しています。

筋肉によって動員とレートコーディングの割合は違う

Kukulka と Clamann（1981）は、上腕二頭筋と、手の小さな筋肉である母指内転筋を比べました。上腕二頭筋では0〜88%の力の範囲で新しい運動単位が動員されましたが、母指内転筋では50%を超えると新しい動員は見られず、ほとんどが30%以下で動員されていました。大きな筋肉では動員が広い範囲で、小さな筋肉ではレートコーディングがより大きな役割を持つと考えられています。

先に動員された運動単位ほど速く発火する

6人の若い成人で、最大随意収縮の20〜100%の力を出したときの運動単位（合計1,273個の記録）を調べた研究では、動員される力の閾値が低い（先に使われる）運動単位ほど発火頻度が高いという関係がありました（De Luca と Hostage 2010）。この関係はどの力のレベルでも保たれていました。最大随意収縮については最大随意収縮（MVC）の記事も参考にしてください。

トレーニングでレートコーディングは変わるか

研究	トレーニング	変化
Del Vecchio ら 2019	すねの前の筋肉（前脛骨筋）の等尺性筋トレ 4週間（14人）	発火頻度が平均3.3回/秒上がり、運動単位が動員される力の閾値が下がった
Van Cutsem ら 1998	30〜40%の負荷で速く動かすトレーニング 12週間（5人）	速い動きで運動単位が早く使われ、最大の発火頻度が高まった。2〜5ミリ秒の間隔で2回続けて発火する「ダブレット」を出す運動単位の割合が5.2%から32.7%に増えた

Van Cutsem ら（1998）の研究では、運動単位が小さい順に使われる順番そのものは、トレーニング後も保たれていました。

レートコーディングをトレーニングに生かす

• 筋トレ初期の伸びは神経の適応も大きい：4週間でも発火頻度が上がった（Del Vecchio ら 2019）
• 速く動かす意識を持つ：軽めの負荷を速く動かすトレーニングで、最大の発火頻度とダブレットが増えた（Van Cutsem ら 1998）
• 大きな力を出すには速い発火が必要：強い力や速い動きでは、レートコーディングが力の調節の中心になる（Enoka と Duchateau 2017）。速い動きを担う速筋線維の特徴もあわせて押さえておく

レートコーディングの試験に出るポイント

• 筋力＝運動単位の動員（数）＋レートコーディング（発火頻度）
• 弱い力のとき以外は、主にレートコーディングで力を調節する（Enoka と Duchateau 2017）
• 大きな筋肉は動員の範囲が広く（上腕二頭筋 0〜88%）、小さな筋肉は早く動員が終わる（母指内転筋 50%まで）（Kukulka と Clamann 1981）
• 先に動員される運動単位ほど発火頻度が高い（De Luca と Hostage 2010）
• 筋トレや速い動きのトレーニングで発火頻度が上がる（Del Vecchio ら 2019、Van Cutsem ら 1998）

レートコーディングのよくある質問

レートコーディングの理解度チェック

レートコーディングの覚え方

力 ＝ 人数（動員）× たたく速さ（レートコーディング）

弱い力 → 人数を増やす
強い力・速い動き → 速さを上げる

大きい筋（上腕二頭筋）：88%まで人数を増やす
小さい筋（母指内転筋）：50%で人数は打ち止め

レートコーディングのまとめ

• レートコーディングは運動単位の発火頻度で筋力を調節する仕組み
• 弱い力のとき以外、特に速い動きでは力の調節の中心になる
• 筋トレや速く動かすトレーニングで発火頻度が上がる

レートコーディングの語源と必須用語

語	語源	意味
Rate	ラテン語 rata（決められた割合）	速さ、割合
Coding	ラテン語 codex（書き板、法典）	情報を符号に置きかえること
Doublet	フランス語 double（二重）に由来	2回続けての発火

用語	読み方	意味
レートコーディング	れーとこーでぃんぐ	発火頻度を変えて筋力を調節すること
運動単位	うんどうたんい	1本の運動神経とそれが動かす筋線維のまとまり
動員	どういん	使う運動単位の数を増やすこと
発火頻度	はっかひんど	運動単位が1秒間に電気信号を出す回数
ダブレット	だぶれっと	非常に短い間隔で2回続く発火

参考文献

• Enoka RM, Duchateau J. (2017) Rate coding and the control of muscle force. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine 7(10): a029702. doi:10.1101/cshperspect.a029702
• Kukulka CG, Clamann HP. (1981) Comparison of the recruitment and discharge properties of motor units in human brachial biceps and adductor pollicis during isometric contractions. Brain Research 219(1): 45–55. doi:10.1016/0006-8993(81)90266-3
• De Luca CJ, Hostage EC. (2010) Relationship between firing rate and recruitment threshold of motoneurons in voluntary isometric contractions. Journal of Neurophysiology 104(2): 1034–1046. doi:10.1152/jn.01018.2009
• Del Vecchio A, Casolo A, Negro F, et al. (2019) The increase in muscle force after 4 weeks of strength training is mediated by adaptations in motor unit recruitment and rate coding. The Journal of Physiology 597(7): 1873–1887. doi:10.1113/JP277250
• Van Cutsem M, Duchateau J, Hainaut K. (1998) Changes in single motor unit behaviour contribute to the increase in contraction speed after dynamic training in humans. The Journal of Physiology 513(Pt 1): 295–305. doi:10.1111/j.1469-7793.1998.295by.x