伸張-短縮サイクル(SSC)とは?反動で高く跳べる仕組み

伸張-短縮サイクル(SSC)とは?反動で高く跳べる仕組み 運動科学

結論から言うと——伸張-短縮サイクル(SSC)とは、筋肉が力を出しながら引き伸ばされ(伸張性収縮)、そのすぐ後に縮む(短縮性収縮)一連の動きのことです。ジャンプの前に一度しゃがみ込む反動や、走るときの着地から蹴り出しまでがその例です。いきなり縮むよりも、伸ばされた直後に縮むほうが大きな力を出せることが知られています(Komi 2000)。

よくある誤解正しい理解
反動で高く跳べるのは、ゴムのように縮む力がたまるからだけ腱の弾性のほかに、伸張反射や、縮み始める前に筋肉が十分に力を高めておけることが関わる。反動ジャンプについては、弾性エネルギーよりも後者の影響が大きいとする研究もある(Bobbert ら 1996)
しゃがみ込みは深く、ゆっくりのほうがよい伸ばしてから縮むまでの切り返しが長いと、SSCの効果は小さくなる
SSCはジャンプ選手だけのもの歩く・走る・投げるなど、多くの日常動作やスポーツ動作で使われている

伸張-短縮サイクルをたとえ話でつかむ

SSCは「ボールをつく」動きに似ています。床に落ちたボールは一度つぶれてから、その勢いで跳ね返ります。人の体では、着地で筋肉と腱が引き伸ばされ、その直後に縮むことで、跳ね返るように大きな力が出ます。ただし、ボールを床に押しつけたまましばらく待つと跳ね返らないように、切り返しに時間がかかるとSSCの効果は小さくなります。

伸張-短縮サイクルの仕組み

3つの局面

局面筋肉の状態ジャンプでの例
伸張局面(エキセントリック)力を出しながら引き伸ばされるしゃがみ込む
切り返し局面(償却局面)伸張から短縮へ切り替わるしゃがみ込みの一番下
短縮局面(コンセントリック)力を出しながら縮む床を蹴って跳び上がる

切り返し局面が短いほど、SSCで得られる力の上乗せは大きくなるとされています。そのため、プライオメトリクスでは「着地したらすぐに跳ぶ」ことが重視されます。伸張性収縮についてはエキセントリック収縮の記事で解説しています。

大きな力が出る理由

仕組み内容
伸張反射筋肉が急に伸ばされると、筋紡錘が感知して反射的に筋肉を縮めようとする。走る・ホップするときの切り返しで、力の発揮に大きく関わる(Komi 2000)
腱などの弾性アキレス腱などの腱が引き伸ばされ、ばねのように力をたくわえて返す
縮み始める前の力の高まり反動を使うと、縮み始める時点ですでに筋肉が大きな力を出している。そのため、縮む距離の最初の部分でより多くの仕事ができる(Bobbert ら 1996)

Bobbert ら(1996)は、反動をつけたジャンプ(カウンタームーブメントジャンプ)と、しゃがんだ姿勢で止まってから跳ぶジャンプ(スクワットジャンプ)を比べ、跳び始めの姿勢が同じでも、反動をつけたほうが平均3.4cm高く跳べたことを報告しました。この研究では、その差の主な理由は弾性エネルギーではなく、縮み始める前に筋肉が力を高めておけることだと考えられています。

伸張-短縮サイクルをトレーニングに生かす

プライオメトリクス

SSCを鍛える代表的な方法がプライオメトリクスです。ボックスジャンプ、デプスジャンプ、バウンディング、メディシンボールのキャッチ&スローなどがあります。始める前に必要な筋力や着地の技術は、プライオメトリクストレーニングの前提条件の記事にまとめています。

  • 切り返しを短くする:着地したら床に長く留まらず、すぐに跳ぶ
  • 着地の質を先に練習する:膝が内側に入らない、音の小さい着地ができてから強度を上げる
  • 疲れる前に行う:SSCは疲労の影響を受けやすいので、トレーニングの前半に入れる
  • 競技の動きに近づける:前に進む競技なら水平方向、跳ぶ競技なら垂直方向のジャンプを中心にする(特異性の原則)

SSCと疲労

Komi(2000)は、SSCを繰り返して強く疲労すると、伸張反射の働きが落ち、筋肉の硬さ(スティフネス)も下がって、SSCによる力の上乗せが小さくなることをまとめています。強い疲労からの回復には時間がかかることも報告されているので、プライオメトリクスは量を少なめに、休息を十分にとって行います。

伸張-短縮サイクルの試験に出るポイント

  • SSC = 伸張性収縮の直後に短縮性収縮が続く一連の動き
  • 局面は「伸張(エキセントリック)→ 切り返し(償却)→ 短縮(コンセントリック)」の3つ
  • 切り返し局面が短いほど効果が大きい
  • 仕組み:伸張反射(筋紡錘)、腱などの弾性、縮み始める前の力の高まり
  • 反動ジャンプ(CMJ)はスクワットジャンプ(SJ)より高く跳べる
  • SSCを鍛える代表的なトレーニングはプライオメトリクス

伸張-短縮サイクルのよくある質問

Q
反動を使うのはチーティング(ずる)ではないですか?
A

筋トレで狙った筋肉に負荷をかけたいときは、反動は負荷を逃がすので控えます。一方、ジャンプや投げのように速く大きな力を出す動きでは、反動(SSC)をうまく使うこと自体が目的になります。目的によって使い分けます。

Q
ゆっくり大きくしゃがんでから跳ぶほうが高く跳べますか?
A

しゃがみ込みが深すぎたり、一番下で止まったりすると、切り返しが長くなりSSCの効果が小さくなります。自分が最も高く跳べる深さと速さを、何度か試して見つけるのがよいでしょう。

Q
SSCは筋トレで鍛えられますか?
A

スクワットなどで筋力を高めることはSSCの土台になります。そのうえで、ジャンプなどのプライオメトリクスで「速く切り返す」練習を加えると、SSCをより生かせるようになります。

伸張-短縮サイクルの理解度チェック

Q
問題1:伸張-短縮サイクルの正しい順番はどれか。
A. 短縮→切り返し→伸張
B. 伸張→切り返し→短縮
C. 切り返し→伸張→短縮
D. 伸張→短縮→切り返し
A

正解:B。筋肉が引き伸ばされ(伸張)、切り替わり(切り返し)、縮む(短縮)の順です。

Q
問題2:SSCの効果を大きくするために重要なのはどれか。
A. 切り返し局面を長くする
B. 切り返し局面を短くする
C. しゃがみ込みの一番下で止まる
D. 疲れた状態で行う
A

正解:B。伸ばされてから縮むまでの切り返しが短いほど、SSCによる力の上乗せが大きくなります。

Q
問題3:筋肉が急に伸ばされたことを感知して伸張反射を起こす感覚器はどれか。
A. ゴルジ腱器官
B. 筋紡錘
C. 関節包
D. 皮膚の触覚受容器
A

正解:B。筋紡錘が筋肉の伸びを感知し、反射的に筋肉を縮めようとします。

伸張-短縮サイクルの覚え方

SSC = ボールが床で「つぶれて→跳ね返る」

伸張(しゃがむ)→ 切り返し(一瞬)→ 短縮(跳ぶ)

力が上乗せされる理由
  ① 伸張反射(筋紡錘)
  ② 腱のばね
  ③ 縮む前から力が高まっている

切り返しは短く、疲れる前に

伸張-短縮サイクルのまとめ

  • SSCは、筋肉が伸ばされた直後に縮むことで、大きな力を出せる仕組み
  • 伸張・切り返し・短縮の3つの局面があり、切り返しが短いほど効果が大きい
  • 伸張反射、腱の弾性、縮み始める前の力の高まりが関わる
  • プライオメトリクスで鍛え、強い疲労の影響を受けやすいので量と休息に注意する

伸張-短縮サイクルの語源と必須用語

語語源意味
Stretch-shortening cycle英語 stretch(伸ばす)+ shortening(縮む)+ cycle(循環)伸張-短縮サイクル
Plyometricsギリシャ語 pleion(より多く)+ metric(測る)プライオメトリクス
Amortizationラテン語 ad mortem(死へ=消えていく)から償却(切り返し局面)
用語読み方意味
伸張性収縮しんちょうせいしゅうしゅく筋肉が力を出しながら引き伸ばされる収縮
短縮性収縮たんしゅくせいしゅうしゅく筋肉が力を出しながら縮む収縮
償却局面しょうきゃくきょくめん伸張から短縮へ切り替わる短い時間
伸張反射しんちょうはんしゃ筋肉が急に伸ばされたときに反射的に縮もうとする反応
筋紡錘きんぼうすい筋肉の中にあり、筋肉の長さの変化を感知する感覚器
カウンタームーブメントジャンプかうんたーむーぶめんとじゃんぷ一度しゃがみ込む反動をつけて跳ぶジャンプ(CMJ)
スクワットジャンプすくわっとじゃんぷしゃがんだ姿勢で止まってから跳ぶジャンプ(SJ)

参考文献

  • Komi PV. (2000) Stretch-shortening cycle: a powerful model to study normal and fatigued muscle. Journal of Biomechanics 33(10): 1197–1206. doi:10.1016/S0021-9290(00)00064-6
  • Bobbert MF, Gerritsen KG, Litjens MC, Van Soest AJ. (1996) Why is countermovement jump height greater than squat jump height? Medicine and Science in Sports and Exercise 28(11): 1402–1412. doi:10.1097/00005768-199611000-00009

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