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Internet Message Format  |  1994-03-21  |  47KB

  1. Path: bloom-beacon.mit.edu!hookup!europa.eng.gtefsd.com!howland.reston.ans.net!wupost!news.miami.edu!usenet.ufl.edu!travis.csd.harris.com!amber!brad
  2. From: brad@ssd.csd.harris.com (Brad Appleton)
  3. Newsgroups: rec.martial-arts,misc.fitness,rec.arts.dance,rec.sport.misc,rec.answers,misc.answers,news.answers
  4. Subject: Stretching and Flexibility FAQ  (part 1 of 3)
  5. Followup-To: rec.martial-arts
  6. Date: 21 Mar 1994 17:23:44 GMT
  7. Organization: Harris CSD, Ft. Lauderdale, FL
  8. Lines: 964
  9. Approved: news-answers-request@MIT.Edu
  10. Distribution: world
  11. Expires: 20 Apr 94 13:23:37 EDT
  12. Message-ID: <stretching-1-764270617@ssd.csd.harris.com>
  13. Reply-To: brad@ssd.csd.harris.com (Brad Appleton)
  14. NNTP-Posting-Host: amber.ssd.csd.harris.com
  15. Summary: Information about Stretching and Flexibility  (Monthly Posting)
  16. Keywords: stretching, flexibility, PNF, warm-up, cool-down
  17. Originator: brad@amber
  18. Xref: bloom-beacon.mit.edu rec.martial-arts:33656 misc.fitness:19629 rec.arts.dance:3437 rec.sport.misc:2159 rec.answers:4551 misc.answers:501 news.answers:16696
  19.  
  20.  
  21. Archive-name: stretching/part1
  22. Last-modified: 94/03/21
  23. Version: 1.13
  24. Ftp-site: cs.huji.ac.il:/pub/doc/faq/rec/martial.arts
  25.  
  26.  
  27.                *********************************************
  28.  
  29.                         STRETCHING AND FLEXIBILITY:
  30.  
  31.                     Everything you never wanted to know
  32.  
  33.                               (Part 1 of 3)
  34.  
  35.                *********************************************
  36.  
  37.  
  38.                                Brad Appleton
  39.  
  40.                    Version: 1.13, Last Modified 94/03/21
  41.  
  42.  
  43.              Copyright (C) 1993, 1994 by Bradford D. Appleton
  44.  
  45. Permission is granted to make and distribute verbatim copies of this
  46. document provided the copyright notice and this permission notice are
  47. preserved on all copies.
  48.  
  49. This document is available in ascii, texinfo, postscript, dvi, and html
  50. formats via anonymous ftp from the host `cs.huji.ac.il' located under the
  51. directory `/pub/doc/faq/rec/martial.arts'.  The file name matches the
  52. wildcard pattern `stretching.*'.  The file suffix indicates the format. For
  53. `WWW' and `Mosaic' users, the URL is in
  54. `http://archie.ac.il:8001/papers/rma/stretching.html'.
  55.  
  56.  
  57. ~Table of Contents
  58. ******************
  59.  
  60. All section titles in this document begin with the prefix "~".  If you
  61. wish, you may scan ahead to a particular section by searching for the
  62. regular expression /^~SECTION-NAME/.  For example, to go to the unnumbered
  63. section named "Introduction", you could scan for /^~Intro/; to go to
  64. section 1.1, you could scan for /^~1\.1/; and to go to appendix A, you
  65. could scan for /^~Appendix A/.
  66.  
  67. This document is organized into the following sections:
  68.  
  69. PART 1:
  70.  
  71.      Introduction
  72.           Disclaimer
  73.           Acknowledgements
  74.  
  75.      1  Physiology of Stretching
  76.           1.1  The Musculoskeletal System
  77.           1.2  Muscle Composition
  78.                1.2.1  How Muscles Contract
  79.                1.2.2  Fast and Slow Muscle Fibers
  80.           1.3  Connective Tissue
  81.           1.4  Cooperating Muscle Groups
  82.           1.5  Types of Muscle Contractions
  83.           1.6  What Happens When You Stretch
  84.                1.6.1  Proprioceptors
  85.                1.6.2  The Stretch Reflex
  86.                     1.6.2.1  Components of the Stretch Reflex
  87.                1.6.3  The Lengthening Reaction
  88.                1.6.4  Reciprocal Inhibition
  89.  
  90.      2  Flexibility
  91.           2.1  Types of Flexibility
  92.           2.2  Factors Limiting Flexibility
  93.                2.2.1  How Connective Tissue Affects Flexibility
  94.                2.2.2  How Aging Affects Flexibility
  95.           2.3  Strength and Flexibility
  96.                2.3.1  Why Bodybuilders Should Stretch
  97.                2.3.2  Why Contortionists Should Strengthen
  98.           2.4  Overflexibility
  99.  
  100. PART 2:
  101.  
  102.      3  Types of Stretching
  103.           3.1  Ballistic Stretching
  104.           3.2  Dynamic Stretching
  105.           3.3  Active Stretching
  106.           3.4  Passive Stretching
  107.           3.5  Static Stretching
  108.           3.6  Isometric Stretching
  109.                3.6.1  How Isometric Stretching Works
  110.           3.7  PNF Stretching
  111.                3.7.1  How PNF Stretching Works
  112.  
  113.      4  How to Stretch
  114.           4.1  Warming Up
  115.                4.1.1  General Warm-Up
  116.                     4.1.1.1  Joint Rotations
  117.                     4.1.1.2  Aerobic Activity
  118.                4.1.2  Warm-Up Stretching
  119.                     4.1.2.1  Static Warm-Up Stretching
  120.                     4.1.2.2  Dynamic Warm-Up Stretching
  121.                4.1.3  Sport-Specific Activity
  122.           4.2  Cooling Down
  123.           4.3  Massage
  124.           4.4  Elements of a Good Stretch
  125.                4.4.1  Isolation
  126.                4.4.2  Leverage
  127.                4.4.3  Risk
  128.           4.5  Some Risky Stretches
  129.           4.6  Duration, Counting, and Repetition
  130.           4.7  Breathing During Stretching
  131.           4.8  Exercise Order
  132.           4.9  When to Stretch
  133.                4.9.1  Early-Morning Stretching
  134.           4.10  Stretching With a Partner
  135.           4.11  Stretching to Increase Flexibility
  136.           4.12  Pain and Discomfort
  137.                4.12.1  Common Causes of Muscular Soreness
  138.                4.12.2  Stretching with Pain
  139.                4.12.3  Overstretching
  140.           4.13  Performing Splits
  141.                4.13.1  Common Problems When Performing Splits
  142.                4.13.2  The Front Split
  143.                4.13.3  The Side Split
  144.                4.13.4  Split-Stretching Machines
  145.  
  146. PART 3:
  147.  
  148.      Appendix A  References on Stretching
  149.           A.1  Recommendations
  150.           A.2  Additional Comments
  151.  
  152.      Appendix B  Working Toward the Splits
  153.           B.1  lower back stretches
  154.           B.2  lying buttock stretch
  155.           B.3  groin and inner-thigh stretch
  156.           B.4  seated leg stretches
  157.                B.4.1  seated calf stretch
  158.                B.4.2  seated hamstring stretch
  159.                B.4.3  seated inner-thigh stretch
  160.           B.5  psoas stretch
  161.           B.6  quadricep stretch
  162.           B.7  lying `V' stretch
  163.  
  164.      Appendix C  Normal Ranges of Joint Motion
  165.           C.1  Neck
  166.           C.2  Lumbar Spine
  167.           C.3  Shoulder
  168.           C.4  Elbow
  169.           C.5  Wrist
  170.           C.6  Hip
  171.           C.7  Knee
  172.           C.8  Ankle
  173.  
  174.      Index
  175.  
  176. ~Introduction
  177. *************
  178.  
  179. This document is a modest attempt to compile a wealth of information in
  180. order to answer some frequently asked questions about stretching and
  181. flexibility. It is organized into chapters covering the following topics:
  182.  
  183.   1. Physiology (as it relates to stretching)
  184.  
  185.   2. Flexibility
  186.  
  187.   3. Types of Stretching
  188.  
  189.   4. How to Stretch
  190.  
  191. Although each chapter may refer to sections in other chapters, it is not
  192. required that you read every chapter in the order presented. (It is
  193. important, however, that you read the disclaimer before reading any other
  194. sections of this document. See [Disclaimer].)  If you wish to skip around,
  195. numerous cross references are supplied in each section to help you find the
  196. concepts you may have missed.  There is also an index at the end of this
  197. document.
  198.  
  199. ~Disclaimer
  200. ===========
  201.  
  202. Although every effort has been made to ensure that all information
  203. presented in this document is accurate, errors may still be present.  If
  204. you notice any errors, please send corrections via e-mail to
  205. `brad@ssd.csd.harris.com'.
  206.  
  207. THE AUTHOR MAKES NO WARRANTY OF ANY KIND IN REGARD TO THE CONTENT OF THIS
  208. DOCUMENT, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, ANY IMPLIED WARRANTIES OF
  209. MERCHANTABILITY, OR FITNESS FOR ANY PARTICULAR PURPOSE. THE AUTHOR OF THIS
  210. DOCUMENT SHALL NOT BE LIABLE FOR ERRORS CONTAINED IN IT, OR FOR INCIDENTAL
  211. OR CONSEQUENTIAL DAMAGES IN CONNECTION WITH THE FURNISHING OF, USE OF, OR
  212. RELIANCE UPON INFORMATION CONTAINED IN THIS DOCUMENT.
  213.  
  214. In other words: "I'm not a doctor, nor do I play one on TV!" I can not be
  215. held liable for any damages or injuries that you might suffer from somehow
  216. relying upon information in this document, no matter how awful. Not even if
  217. the information in question is incorrect or inaccurate.
  218.  
  219. ~Acknowledgements
  220. =================
  221.  
  222. Thanks to all the readers of the `rec.martial-arts', `rec.arts.dance' and
  223. `misc.fitness' newsgroups on Usenet who responded to my request for
  224. questions (and answers) on stretching.  Many parts of this document come
  225. directly from these respondents.  Thanks in particular to Shawne Neeper for
  226. sharing her formidable knowledge of muscle anatomy and physiology.
  227.  
  228. Other portions of this document have been taken from the following books:
  229.  
  230.  
  231.      `Sport Stretch', by Michael J. Alter
  232.           (referred to as M. Alter in the rest of this document)
  233.      
  234.      `Stretching Scientifically', by Tom Kurz
  235.           (referred to as Kurz in the rest of this document)
  236.      
  237.      `SynerStretch For Total Body Flexibility', from Health For Life
  238.           (referred to as `SynerStretch' in the rest of this document)
  239.      
  240.      `The Health For Life Training Advisor', also from Health For Life
  241.           (referred to as `HFLTA' in the rest of this document)
  242.      
  243.      `Mobility Training for the Martial Arts', by Tony Gummerson
  244.           (referred to as Gummerson in the rest of this document)
  245.  
  246. Further information on these books and others, is available in Appendix A
  247. [References on Stretching].
  248.  
  249. ~1  Physiology of Stretching
  250. ****************************
  251.  
  252. The purpose of this chapter is to introduce you to some of the basic
  253. physiological concepts that come into play when a muscle is stretched.
  254. Concepts will be introduced initially with a general overview and then (for
  255. those who want to know the gory details) will be discussed in further
  256. detail. If you aren't all that interested in this aspect of stretching, you
  257. can skip this chapter. Other sections will refer to important concepts from
  258. this chapter and you can easily look them up on a "need to know" basis.
  259.  
  260. ~1.1  The Musculoskeletal System
  261. ================================
  262.  
  263. Together, muscles and bones comprise what is called the "musculoskeletal
  264. system" of the body. The bones provide posture and structural support for
  265. the body and the muscles provide the body with the ability to move (by
  266. contracting, and thus generating tension). The musculoskeletal system also
  267. provides protection for the body's internal organs. In order to serve their
  268. function, bones must be joined together by something. The point where bones
  269. connect to one another is called a "joint", and this connection is made
  270. mostly by "ligaments" (along with the help of muscles). Muscles are
  271. attached to the bone by "tendons". Bones, tendons, and ligaments do not
  272. possess the ability (as muscles do) to make your body move.  Muscles are
  273. very unique in this respect.
  274.  
  275. ~1.2  Muscle Composition
  276. ========================
  277.  
  278. Muscles vary in shape and in size, and serve many different purposes.  Most
  279. large muscles, like the hamstrings and quadriceps, control motion.  Other
  280. muscles, like the heart, and the muscles of the inner ear, perform other
  281. functions. At the microscopic level however, all muscles share the same
  282. basic structure.
  283.  
  284. At the highest level, the (whole) muscle is composed of many strands of
  285. tissue called "fascicles". These are the strands of muscle that we see when
  286. we cut red meat or poultry. Each fascicle is composed of "fasciculi" which
  287. are bundles of "muscle fibers".  The muscle fibers are in turn composed of
  288. tens of thousands of thread-like "myofybrils", which can contract, relax,
  289. and elongate (lengthen).  The myofybrils are (in turn) composed of up to
  290. millions of bands laid end-to-end called "sarcomeres". Each sarcomere is
  291. made of overlapping thick and thin filaments called "myofilaments".  The
  292. thick and thin myofilaments are made up of "contractile proteins",
  293. primarily actin and myosin.
  294.  
  295. ~1.2.1  How Muscles Contract
  296. ----------------------------
  297.  
  298. The way in which all these various levels of the muscle operate is as
  299. follows: Nerves connect the spinal column to the muscle. The place where
  300. the nerve and muscle meet is called the "neuromuscular junction".  When an
  301. electrical signal crosses the neuromuscular junction, it is transmitted
  302. deep inside the muscle fibers. Inside the muscle fibers, the signal
  303. stimulates the flow of calcium which causes the thick and thin myofilaments
  304. to slide across one another. When this occurs, it causes the sarcomere to
  305. shorten, which generates force. When billions of sarcomeres in the muscle
  306. shorten all at once it results in a contraction of the entire muscle fiber.
  307.  
  308. When a muscle fiber contracts, it contracts completely. There is no such
  309. thing as a partially contracted muscle fiber. Muscle fibers are unable to
  310. vary the intensity of their contraction relative to the load against which
  311. they are acting. If this is so, then how does the force of a muscle
  312. contraction vary in strength from strong to weak?  What happens is that
  313. more muscle fibers are recruited, as they are needed, to perform the job at
  314. hand. The more muscle fibers that are recruited by the central nervous
  315. system, the stronger the force generated by the muscular contraction.
  316.  
  317. ~1.2.2  Fast and Slow Muscle Fibers
  318. -----------------------------------
  319.  
  320. The energy which produces the calcium flow in the muscle fibers comes from
  321. "mitochondria", the part of the muscle cell that converts glucose (blood
  322. sugar) into energy. Different types of muscle fibers have different amounts
  323. of mitochondria. The more mitochondria in a muscle fiber, the more energy
  324. it is able to produce. Muscle fibers are categorized into "slow-twitch
  325. fibers" and "fast-twitch fibers".  Slow-twitch fibers (also called "Type 1
  326. muscle fibers") are slow to contract, but they are also very slow to
  327. fatigue.  Fast-twitch fibers are very quick to contract and come in two
  328. varieties: "Type 2A muscle fibers" which fatigue at an intermediate rate,
  329. and "Type 2B muscle fibers" which fatigue very quickly.  The main reason the
  330. slow-twitch fibers are slow to fatigue is that they contain more
  331. mitochondria than fast-twitch fibers and hence are able to produce more
  332. energy. Slow-twitch fibers are also smaller in diameter than fast-twitch
  333. fibers and have increased capillary blood flow around them. Because they
  334. have a smaller diameter and an increased blood flow, the slow-twitch fibers
  335. are able to deliver more oxygen and remove more waste products from the
  336. muscle fibers (which decreases their "fatigability").
  337.  
  338. These three muscle fiber types (Types 1, 2A, and 2B) are contained in all
  339. muscles in varying amounts.  Muscles that need to be contracted much of the
  340. time (like the heart) have a greater number of Type 1 (slow) fibers.
  341. According to `HFLTA':
  342.  
  343.      When a muscle begins to contract, primarily Type 1 fibers are activated
  344.      first, then Type 2A, then 2B. This sequence of fiber recruitment allows
  345.      very delicate and finely tuned muscle responses to brain commands.  It
  346.      also makes Type 2B fibers difficult to train; most of the Type 1 and 2A
  347.      fibers have to be activated already before a large percentage of the 2B
  348.      fibers participate.
  349.  
  350.  
  351. `HFLTA' further states that the the best way to remember the difference
  352. between muscles with predominantly slow-twitch fibers and muscles with
  353. predominantly fast-twitch fibers is to think of "white meat" and "dark
  354. meat". Dark meat is dark because it has a greater number of slow-twitch
  355. muscle fibers and hence a greater number of mitochondria, which are dark.
  356. White meat consists mostly of muscle fibers which are at rest much of the
  357. time but are frequently called on to engage in brief bouts of intense
  358. activity.  This muscle tissue can contract quickly but is fast to fatigue
  359. and slow to recover.  White meat is lighter in color than dark meat because
  360. it contains fewer mitochondria.
  361.  
  362. ~1.3  Connective Tissue
  363. =======================
  364.  
  365. Located all around the muscle and its fibers are "connective tissues".
  366. Connective tissue is composed of a base substance and two kinds of protein
  367. based fiber. The two types of fiber are "collagenous connective tissue" and
  368. "elastic connective tissue".  Collagenous connective tissue consists mostly
  369. of collagen (hence its name) and provides tensile strength.  Elastic
  370. connective tissue consists mostly of elastin and (as you might guess from
  371. its name) provides elasticity. The base substance is called
  372. "mucopolysaccharide" and acts as both a lubricant (allowing the fibers to
  373. easily slide over one another), and as a glue (holding the fibers of the
  374. tissue together into bundles). The more elastic connective tissue there is
  375. around a joint, the greater the range of motion in that joint.  Connective
  376. tissues are made up of tendons, ligaments, and the fascial sheaths that
  377. envelop, or bind down, muscles into separate groups.  These fascial
  378. sheaths, or "fascia", are named according to where they are located in the
  379. muscles:
  380.  
  381. "endomysium"
  382.      The innermost fascial sheath that envelops individual muscle fibers.
  383.  
  384. "perimysium"
  385.      The fascial sheath that binds groups of muscle fibers into individual
  386.      fasciculi (see Section 1.2 [Muscle Composition]).
  387.  
  388. "epimysium"
  389.      The outermost fascial sheath that binds entire fascicles (see Section
  390.      1.2 [Muscle Composition]).
  391.  
  392. These connective tissues help provide suppleness and tone to the muscles.
  393.  
  394. ~1.4  Cooperating Muscle Groups
  395. ===============================
  396.  
  397. When muscles cause a limb to move through the joint's range of motion, they
  398. usually act in the following cooperating groups:
  399.  
  400. "agonists"
  401.      These muscles cause the movement to occur. They create the normal range
  402.      of movement in a joint by contracting.  Agonists are also referred to
  403.      as "prime movers" since they are the muscles that are primarily
  404.      responsible for generating the movement.
  405.  
  406. "antagonists"
  407.      These muscles act in opposition to the movement generated by the
  408.      agonists and are responsible for returning a limb to its initial
  409.      position.
  410.  
  411. "synergists"
  412.      These muscles perform, or assist in performing, the same set of joint
  413.      motion as the agonists. Synergists are sometimes referred to as
  414.      "neutralizers" because they help cancel out, or neutralize, extra
  415.      motion from the agonists to make sure that the force generated works
  416.      within the desired plane of motion.
  417.  
  418. "fixators"
  419.      These muscles provide the necessary support to assist in holding the
  420.      rest of the body in place while the movement occurs.  Fixators are also
  421.      sometimes called "stabilizers".
  422.  
  423. As an example, when you flex your knee, your hamstring contracts, and, to
  424. some extent, so does your gastrocnemius (calf) and lower buttocks.
  425. Meanwhile, your quadriceps are inhibited (relaxed and lengthened somewhat)
  426. so as not to resist the flexion (see Section 1.6.4 [Reciprocal
  427. Inhibition]).  In this example, the hamstring serves as the agonist, or
  428. prime mover; the quadricep serves as the antagonist; and the calf and lower
  429. buttocks serve as the synergists.  Agonists and antagonists are usually
  430. located on opposite sides of the affected joint (like your hamstrings and
  431. quadriceps, or your triceps and biceps), while synergists are usually
  432. located on the same side of the joint near the agonists.  Larger muscles
  433. often call upon their smaller neighbors to function as synergists.
  434.  
  435. The following is a list of commonly used agonist/antagonist muscle pairs:
  436.  
  437.    * pectorals/latissimus dorsi (pecs and lats)
  438.  
  439.    * anterior deltoids/posterior deltoids (front and back shoulder)
  440.  
  441.    * trapezius/deltoids (traps and delts)
  442.  
  443.    * abdominals/spinal erectors (abs and lower-back)
  444.  
  445.    * left and right external obliques (sides)
  446.  
  447.    * quadriceps/hamstrings (quads and hams)
  448.  
  449.    * shins/calves
  450.  
  451.    * biceps/triceps
  452.  
  453.    * forearm flexors/extensors
  454.  
  455. ~1.5  Types of Muscle Contractions
  456. ==================================
  457.  
  458. The contraction of a muscle does not necessarily imply that the muscle
  459. shortens; it only means that tension has been generated.  Muscles can
  460. contract in the following ways:
  461.  
  462. "isometric contraction"
  463.      This is a contraction in which no movement takes place, because the
  464.      load on the muscle exceeds the tension generated by the contracting
  465.      muscle.  This occurs when a muscle attempts to push or pull an
  466.      immovable object.
  467.  
  468. "isotonic contraction"
  469.      This is a contraction in which movement *does* take place, because the
  470.      tension generated by the contracting muscle exceeds the load on the
  471.      muscle. This occurs when you use your muscles to successfully push or
  472.      pull an object.
  473.  
  474.      Isotonic contractions are further divided into two types:
  475.  
  476.     "concentric contraction"
  477.           This is a contraction in which the muscle decreases in length
  478.           (shortens) against an opposing load, such as lifting a weight.
  479.  
  480.     "eccentric contraction"
  481.           This is a contraction in which the muscle increases in length
  482.           (lengthens) as it resists a load, such as lowering a weight.
  483.  
  484.      During a concentric contraction, the agonists are the muscles that are
  485.      doing all of the work. During an eccentric contraction, the antagonists
  486.      do all of the work. See Section 1.4 [Cooperating Muscle Groups].
  487.  
  488. ~1.6  What Happens When You Stretch
  489. ===================================
  490.  
  491. The stretching of a muscle fiber begins with the sarcomere (see Section 1.2
  492. [Muscle Composition]), the basic unit of contraction in the muscle fiber.
  493. As the sarcomere contracts, the area of overlap between the thick and thin
  494. myofilaments increases.  As it stretches, this area of overlap decreases,
  495. allowing the muscle fiber to elongate.  Once the muscle fiber is at its
  496. maximum resting length (all the sarcomeres are fully stretched), additional
  497. stretching places force on the surrounding connective tissue (see Section
  498. 1.3 [Connective Tissue]). As the tension increases, the collagen fibers in
  499. the connective tissue align themselves along the same line of force as the
  500. tension. Hence when you stretch, the muscle fiber is pulled out to its full
  501. length sarcomere by sarcomere, and then the connective tissue takes up the
  502. remaining slack. When this occurs, it helps to realign any disorganized
  503. fibers in the direction of the tension. This realignment is what helps to
  504. rehabilitate scarred tissue back to health.
  505.  
  506. When a muscle is stretched, some of its fibers lengthen, but other fibers
  507. may remain at rest. The current length of the entire muscle depends upon
  508. the number of stretched fibers. According to `SynerStretch':
  509.  
  510.      Picture little pockets of fibers distributed throughout the muscle body
  511.      stretching, and other fibers simply going along for the ride. Just as
  512.      the total strength of a contracting muscle is a result of the number of
  513.      fibers contracting, the total length of a stretched muscle is a result
  514.      of the number of fibers stretched - the more fibers stretched, the more
  515.      length developed by the muscle for a given stretch.
  516.  
  517.  
  518. ~1.6.1  Proprioceptors
  519. ----------------------
  520.  
  521. The nerve endings that relay all the information about the musculoskeletal
  522. system to the central nervous system are called "proprioceptors".
  523. Proprioceptors (also called "mechanoreceptors") are the source of all
  524. "proprioception": the perception of one's own body position and movement.
  525. The proprioceptors detect any changes in physical displacement (movement or
  526. position) and any changes in tension, or force, within the body. They are
  527. found in all nerve endings of the joints, muscles, and tendons. The
  528. proprioceptors related to stretching are located in the tendons and in the
  529. muscle fibers.
  530.  
  531. There are two kinds of muscle fibers: "intrafusal muscle fibers" and
  532. "extrafusal muscle fibers". Extrafusil fibers are the ones that contain
  533. myofibrils (see Section 1.2 [Muscle Composition]) and are what is usually
  534. meant when we talk about muscle fibers. Intrafusal fibers are also called
  535. "muscle spindles" and lie parallel to the extrafusal fibers.  Muscle
  536. spindles, or "stretch receptors", are the primary proprioceptors in the
  537. muscle. Another proprioceptor that comes into play during stretching is
  538. located in the tendon near the end of the muscle fiber and is called the
  539. "golgi tendon organ". A third type of proprioceptor, called a "pacinian
  540. corpuscle", is located close to the golgi tendon organ and is responsible
  541. for detecting changes in movement and pressure within the body.
  542.  
  543. When the extrafusal fibers of a muscle lengthen, so do the intrafusal
  544. fibers (muscle spindles). The muscle spindle contains two different types
  545. of fibers (or stretch receptors) which are sensitive to the change in
  546. muscle length and the rate of change in muscle length.  When muscles
  547. contract it places tension on the tendons where the golgi tendon organ is
  548. located. The golgi tendon organ is sensitive to the change in tension and
  549. the rate of change of the tension.
  550.  
  551. ~1.6.2  The Stretch Reflex
  552. --------------------------
  553.  
  554. When the muscle is stretched, so is the muscle spindle (see Section 1.6.1
  555. [Proprioceptors]). The muscle spindle records the change in length (and how
  556. fast) and sends signals to the spine which convey this information.  This
  557. triggers the "stretch reflex" (also called the "myotatic reflex") which
  558. attempts to resist the change in muscle length by causing the stretched
  559. muscle to contract.  The more sudden the change in muscle length, the
  560. stronger the muscle contractions will be (plyometric, or "jump", training
  561. is based on this fact). This basic function of the muscle spindle helps to
  562. maintain muscle tone and to protect the body from injury.
  563.  
  564. One of the reasons for holding a stretch for a prolonged period of time is
  565. that as you hold the muscle in a stretched position, the muscle spindle
  566. habituates (becomes accustomed to the new length) and reduces its
  567. signaling.  Gradually, you can train your stretch receptors to allow
  568. greater lengthening of the muscles.
  569.  
  570. Some sources suggest that with extensive training, the stretch reflex of
  571. certain muscles can be controlled so that there is little or no reflex
  572. contraction in response to a sudden stretch. While this type of control
  573. provides the opportunity for the greatest gains in flexibility, it also
  574. provides the greatest risk of injury if used improperly. Only consummate
  575. professional athletes and dancers at the top of their sport (or art) are
  576. believed to actually possess this level of muscular control.
  577.  
  578. ~1.6.2.1  Components of the Stretch Reflex
  579. ..........................................
  580.  
  581. The stretch reflex has both a dynamic component and a static component.
  582. The static component of the stretch reflex persists as long as the muscle
  583. is being stretched.  The dynamic component of the stretch reflex (which can
  584. be very powerful) lasts for only a moment and is in response to the initial
  585. sudden increase in muscle length.  The reason that the stretch reflex has
  586. two components is because there are actually two kinds of intrafusal muscle
  587. fibers: "nuclear chain fibers", which are responsible for the static
  588. component; and "nuclear bag fibers", which are responsible for the dynamic
  589. component.
  590.  
  591. Nuclear chain fibers are long and thin, and lengthen steadily when
  592. stretched. When these fibers are stretched, the stretch reflex nerves
  593. increase their firing rates (signaling) as their length steadily increases.
  594. This is the static component of the stretch reflex.
  595.  
  596. Nuclear bag fibers bulge out at the middle, where they are the most
  597. elastic.  The stretch-sensing nerve ending for these fibers is wrapped
  598. around this middle area, which lengthens rapidly when the fiber is
  599. stretched.  The outer-middle areas, in contrast, act like they are filled
  600. with viscous fluid; they resist fast stretching, then gradually extend
  601. under prolonged tension.  So, when a fast stretch is demanded of these
  602. fibers, the middle takes most of the stretch at first; then, as the
  603. outer-middle parts extend, the middle can shorten somewhat.  So the nerve
  604. that senses stretching in these fibers fires rapidly with the onset of a
  605. fast stretch, then slows as the middle section of the fiber is allowed to
  606. shorten again.  This is the dynamic component of the stretch reflex: a
  607. strong signal to contract at the onset of a rapid increase in muscle
  608. length, followed by slightly "higher than normal" signaling which gradually
  609. decreases as the rate of change of the muscle length decreases.
  610.  
  611. ~1.6.3  The Lengthening Reaction
  612. --------------------------------
  613.  
  614. When muscles contract (possibly due to the stretch reflex), they produce
  615. tension at the point where the muscle is connected to the tendon, where the
  616. golgi tendon organ is located. The golgi tendon organ records the change in
  617. tension, and the rate of change of the tension, and sends signals to the
  618. spine to convey this information (see Section 1.6.1 [Proprioceptors]).
  619. When this tension exceeds a certain threshold, it triggers the "lengthening
  620. reaction" which inhibits the muscles from contracting and causes them to
  621. relax.  Other names for this reflex are the "inverse myotatic reflex",
  622. "autogenic inhibition", and the "clasped-knife reflex".  This basic
  623. function of the golgi tendon organ helps to protect the muscles, tendons,
  624. and ligaments from injury.  The lengthening reaction is possible only
  625. because the signaling of golgi tendon organ to the spinal cord is powerful
  626. enough to overcome the signaling of the muscle spindles telling the muscle
  627. to contract.
  628.  
  629. Another reason for holding a stretch for a prolonged period of time is to
  630. allow this lengthening reaction to occur, thus helping the stretched
  631. muscles to relax. It is easier to stretch, or lengthen, a muscle when it is
  632. not trying to contract.
  633.  
  634. ~1.6.4  Reciprocal Inhibition
  635. -----------------------------
  636.  
  637. When an agonist contracts, in order to cause the desired motion, it usually
  638. forces the antagonists to relax (see Section 1.4 [Cooperating Muscle
  639. Groups]). This phenomenon is called "reciprocal inhibition" because the
  640. antagonists are inhibited from contracting. This is sometimes called
  641. "reciprocal innervation" but that term is really a misnomer since it is the
  642. agonists which inhibit (relax) the antagonists. The antagonists do *not*
  643. actually innervate (cause the contraction of) the agonists.
  644.  
  645. Such inhibition of the antagonistic muscles is not necessarily required.
  646. In fact, co-contraction can occur. When you perform a sit-up, one would
  647. normally assume that the stomach muscles inhibit the contraction of the
  648. muscles in the lumbar, or lower, region of the back. In this particular
  649. instance however, the back muscles (spinal erectors) also contract. This is
  650. one reason why sit-ups are good for strengthening the back as well as the
  651. stomach.
  652.  
  653. When stretching, it is easier to stretch a muscle that is relaxed than to
  654. stretch a muscle that is contracting.  By taking advantage of the
  655. situations when reciprocal inhibition *does* occur, you can get a more
  656. effective stretch by inducing the antagonists to relax during the stretch
  657. due to the contraction of the agonists.  You also want to relax any muscles
  658. used as synergists by the muscle you are trying to stretch.  For example,
  659. when you stretch your calf, you want to contract the shin muscles (the
  660. antagonists of the calf) by flexing your foot. However, the hamstrings use
  661. the calf as a synergist so you want to also relax the hamstrings by
  662. contracting the quadricep (i.e., keeping your leg straight).
  663.  
  664. ~2  Flexibility
  665. ***************
  666.  
  667. Flexibility is defined by Gummerson as "the absolute range of movement in a
  668. joint or series of joints that is attainable in a momentary effort with the
  669. help of a partner or a piece of equipment." This definition tells us that
  670. flexibility is not something general but is specific to a particular joint
  671. or set of joints. In other words, it is a myth that some people are
  672. innately flexible throughout their entire body. Being flexible in one
  673. particular area or joint does not necessarily imply being flexible in
  674. another. Being "loose" in the upper body does not mean you will have a
  675. "loose" lower body. Furthermore, according to `SynerStretch', flexibility
  676. in a joint is also "specific to the action performed at the joint (the
  677. ability to do front splits doesn't imply the ability to do side splits even
  678. though both actions occur at the hip)."
  679.  
  680. ~2.1  Types of Flexibility
  681. ==========================
  682.  
  683. Many people are unaware of the fact that there are different types of
  684. flexibility. These different types of flexibility are grouped according to
  685. the various types of activities involved in athletic training. The ones
  686. which involve motion are called "dynamic" and the ones which do not are
  687. called "static". The different types of flexibility (according to Kurz) are:
  688.  
  689. "dynamic flexibility"
  690.      Dynamic flexibility (also called "kinetic flexibility") is the ability
  691.      to perform dynamic (or kinetic) movements of the muscles to bring a
  692.      limb through its full range of motion in the joints.
  693.  
  694. "static-active flexibility"
  695.      Static-active flexibility (also called "active flexibility") is the
  696.      ability to assume and maintain extended positions using only the
  697.      tension of the agonists and synergists while the antagonists are being
  698.      stretched (see Section 1.4 [Cooperating Muscle Groups]). For example,
  699.      lifting the leg and keeping it high without any external support
  700.      (other than from your own leg muscles).
  701.  
  702. "static-passive flexibility"
  703.      Static-passive flexibility (also called "passive flexibility") is the
  704.      ability to assume extended positions and then maintain them using only
  705.      your weight, the support of your limbs, or some other apparatus (such
  706.      as a chair or a barre). Note that the ability to maintain the position
  707.      does not come solely from your muscles, as it does with static-active
  708.      flexibility.  Being able to perform the splits is an example of
  709.      static-passive flexibility.
  710.  
  711. Research has shown that active flexibility is more closely related to the
  712. level of sports achievement than is passive flexibility.  Active
  713. flexibility is harder to develop than passive flexibility (which is what
  714. most people think of as "flexibility"); not only does active flexibility
  715. require passive flexibility in order to assume an initial extended
  716. position, it also requires muscle strength to be able to hold and maintain
  717. that position.
  718.  
  719. ~2.2  Factors Limiting Flexibility
  720. ==================================
  721.  
  722. According to Gummerson, flexibility (he uses the term "mobility") is
  723. affected by the following factors:
  724.  
  725.    * Internal influences
  726.  
  727.         - the type of joint (some joints simply aren't meant to be flexible)
  728.  
  729.         - the internal resistance within a joint
  730.  
  731.         - bony structures which limit movement
  732.  
  733.         - the elasticity of muscle tissue (muscle tissue that is scarred
  734.           due to a previous injury is not very elastic)
  735.  
  736.         - the elasticity of tendons and ligaments (ligaments do not stretch
  737.           much and tendons should not stretch at all)
  738.  
  739.         - the elasticity of skin (skin actually has some degree of
  740.           elasticity, but not much)
  741.  
  742.         - the ability of a muscle to relax and contract to achieve the
  743.           greatest range of movement
  744.  
  745.         - the temperature of the joint and associated tissues (joints and
  746.           muscles offer better flexibility at body temperatures that are 1
  747.           to 2 degrees higher than normal)
  748.  
  749.    * External influences
  750.  
  751.         - the temperature of the place where one is training (a warmer
  752.           temperature is more conducive to increased flexibility)
  753.  
  754.         - the time of day (most people are more flexible in the afternoon
  755.           than in the morning, peaking from about 2:30pm-4pm)
  756.  
  757.         - the stage in the recovery process of a joint (or muscle) after
  758.           injury (injured joints and muscles will usually offer a lesser
  759.           degree of flexibility than healthy ones)
  760.  
  761.         - age (pre-adolescents are generally more flexible than adults)
  762.  
  763.         - gender (females are generally more flexible than males)
  764.  
  765.         - one's ability to perform a particular exercise (practice makes
  766.           perfect)
  767.  
  768.         - one's commitment to achieving flexibility
  769.  
  770.         - the restrictions of any clothing or equipment
  771.  
  772. Some sources also the suggest that water is an important dietary element
  773. with regard to flexibility. Increased water intake is believed to
  774. contribute to increased mobility, as well as increased total body
  775. relaxation.
  776.  
  777. Rather than discuss each of these factors in significant detail as
  778. Gummerson does, I will attempt to focus on some of the more common factors
  779. which limit one's flexibility.  According to `SynerStretch', the most
  780. common factors are: bone structure, muscle mass, excess fatty tissue, and
  781. connective tissue (and, of course, physical injury or disability).
  782.  
  783. Depending on the type of joint involved and its present condition (is it
  784. healthy?), the bone structure of a particular joint places very noticeable
  785. limits on flexibility. This is a common way in which age can be a factor
  786. limiting flexibility since older joints tend not to be as healthy as
  787. younger ones.
  788.  
  789. Muscle mass can be a factor when the muscle is so heavily developed that it
  790. interferes with the ability to take the adjacent joints through their
  791. complete range of motion (for example, large hamstrings limit the ability
  792. to fully bend the knees). Excess fatty tissue imposes a similar restriction.
  793.  
  794. The majority of "flexibility" work should involve performing exercises
  795. designed to reduce the internal resistance offered by soft connective
  796. tissues (see Section 1.3 [Connective Tissue]). Most stretching exercises
  797. attempt to accomplish this goal and can be performed by almost anyone,
  798. regardless of age or gender.
  799.  
  800. ~2.2.1  How Connective Tissue Affects Flexibility
  801. -------------------------------------------------
  802.  
  803. The resistance to lengthening that is offered by a muscle is dependent upon
  804. its connective tissues: When the muscle elongates, the surrounding
  805. connective tissues become more taut (see Section 1.3 [Connective Tissue]).
  806. Also, inactivity of certain muscles or joints can cause chemical changes in
  807. connective tissue which restrict flexibility.  To quote M. Alter directly:
  808.  
  809.      A question of great interest to all athletes is the relative importance
  810.      of various tissues in joint stiffness. The joint capsule (i.e., the
  811.      saclike structure that encloses the ends of bones) and ligaments are
  812.      the most important factors, accounting for 47 percent of the stiffness,
  813.      followed by the muscle's fascia (41 percent), the tendons (10 percent),
  814.      and skin (2 percent).  However, most efforts to increase flexibility
  815.      through stretching should be directed to the muscle fascia.  The
  816.      reasons for this are twofold. First, muscle and its fascia have more
  817.      elastic tissue, so they are more modifiable in terms of reducing
  818.      resistance to elongation.  Second, because ligaments and tendons have
  819.      less elasticity than fascia, it is undesirable to produce too much
  820.      slack in them.  Overstretching these structures may weaken the
  821.      integrity of joints.  As a result, an excessive amount of flexibility
  822.      may destabilize the joints and *increase* an athlete's risk of injury.
  823.  
  824.  
  825. When connective tissue is overused, the tissue becomes fatigued and may
  826. tear, which also limits flexibility.  When connective tissue is unused or
  827. under used, it provides significant resistance and limits flexibility.  The
  828. elastin begins to fray and loses some of its elasticity, and the collagen
  829. increases in stiffness and in density.  Aging has some of the same effects
  830. on connective tissue as lack of use does.
  831.  
  832. ~2.2.2  How Aging Affects Flexibility
  833. -------------------------------------
  834.  
  835. With appropriate training, flexibility can, and should, be developed at all
  836. ages. This does not imply, however, that flexibility can developed at same
  837. rate by everyone. In general, the older you are, the longer it will take to
  838. develop the desired level of flexibility. Hopefully, you'll be more patient
  839. if you're older.
  840.  
  841. According to M. Alter, the main reason we become less flexible as we get
  842. older is a result of certain changes that take place in our connective
  843. tissues:
  844.  
  845.      The primary factor responsible for the decline of flexibility with age
  846.      is certain changes that occur in the connective tissues of the body.
  847.      Interestingly, it has been suggested that exercise can delay the loss
  848.      of flexibility due to the aging process of dehydration.  This is based
  849.      on the notion that stretching stimulates the production or retention of
  850.      lubricants between the connective tissue fibers, thus preventing the
  851.      formation of adhesions.
  852.  
  853.  
  854. M. Alter further states that some of the physical changes attributed to
  855. aging are the following:
  856.  
  857.    * An increased amount of calcium deposits, adhesions, and cross-links in
  858.      the body
  859.  
  860.    * An increase in the level of fragmentation and dehydration
  861.  
  862.    * Changes in the chemical structure of the tissues.
  863.  
  864.    * Loss of "suppleness" due to the replacement of muscle fibers with
  865.      fatty, collagenous fibers.
  866.  
  867. This does *not* mean that you should give up trying to achieve flexibility
  868. if you are old or inflexible. It just means that you need to work harder,
  869. and more carefully, for a longer period of time when attempting to increase
  870. flexibility. Increases in the ability of muscle tissues and connective
  871. tissues to elongate (stretch) can be achieved at any age.
  872.  
  873. ~2.3  Strength and Flexibility
  874. ==============================
  875.  
  876. Strength training and flexibility training should go hand in hand.  It is a
  877. common misconception that there must always be a trade-off between
  878. flexibility and strength. Obviously, if you neglect flexibility training
  879. altogether in order to train for strength then you are certainly
  880. sacrificing flexibility (and vice versa).  However, performing exercises
  881. for both strength and flexibility need not sacrifice either one.  As a
  882. matter of fact, flexibility training and strength training can actually
  883. enhance one another.
  884.  
  885. ~2.3.1  Why Bodybuilders Should Stretch
  886. ---------------------------------------
  887.  
  888. One of the best times to stretch is right after a strength workout such as
  889. weightlifting. Static stretching of fatigued muscles (see Section 3.5
  890. [Static Stretching]) performed immediately following the exercise(s) that
  891. caused the fatigue, helps not only to increase flexibility, but also
  892. enhances the promotion of muscular development (muscle growth), and will
  893. actually help decrease the level of post-exercise soreness.  Here's why:
  894.  
  895. After you have used weights (or other means) to overload and fatigue your
  896. muscles, your muscles retain a "pump" and are shortened somewhat.  This
  897. "shortening" is due mostly to the repetition of intense muscle activity
  898. that often only takes the muscle through part of its full range of motion.
  899. This "pump" makes the muscle appear bigger. The "pumped" muscle is also
  900. full of lactic acid and other by-products from exhaustive exercise. If the
  901. muscle is not stretched afterward, it will retain this decreased range of
  902. motion (it sort of "forgets" how to make itself as long as it could) and
  903. the buildup of lactic acid will cause post-exercise soreness. Static
  904. stretching of the "pumped" muscle helps it to become "looser", and to
  905. "remember" its full range of movement. It also helps to remove lactic acid
  906. and other waste-products from the muscle. While it is true that stretching
  907. the "pumped" muscle will make it appear visibly smaller, it does not
  908. decrease the muscle's size or inhibit muscle growth. It merely reduces the
  909. "tightness" (contraction) of the muscles so that they do not "bulge" as
  910. much.
  911.  
  912. Also, strenuous workouts will often cause damage to the muscle's connective
  913. tissue. The tissue heals in 1 to 2 days but it is believed that the tissues
  914. heal at a shorter length (decreasing muscular development as well as
  915. flexibility). To prevent the tissues from healing at a shorter length,
  916. physiologists recommend static stretching after strength workouts.
  917.  
  918. ~2.3.2  Why Contortionists Should Strengthen
  919. --------------------------------------------
  920.  
  921. You should be "tempering" (or balancing) your flexibility training with
  922. strength training (and vice versa). Do not perform stretching exercises for
  923. a given muscle group without also performing strength exercises for that
  924. same group of muscles. Judy Alter, in her book `Stretch and Strengthen',
  925. recommends stretching muscles after performing strength exercises, and
  926. performing strength exercises for every muscle you stretch. In other words:
  927. "Strengthen what you stretch, and stretch after you strengthen!"
  928.  
  929. The reason for this is that flexibility training on a regular basis causes
  930. connective tissues to stretch which in turn causes them to loosen (become
  931. less taut) and elongate. When the connective tissue of a muscle is weak, it
  932. is more likely to become damaged due to overstretching, or sudden, powerful
  933. muscular contractions. The likelihood of such injury can be prevented by
  934. strengthening the muscles bound by the connective tissue. Kurz suggests
  935. dynamic strength training consisting of light dynamic exercises with
  936. weights (lots of reps, not too much weight), and isometric tension
  937. exercises.  If you also lift weights, dynamic strength training for a
  938. muscle should occur *before* subjecting that muscle to an intense
  939. weightlifting workout. This helps to pre-exhaust the muscle first, making
  940. it easier (and faster) to achieve the desired overload in an intense
  941. strength workout.  Attempting to perform dynamic strength training *after*
  942. an intense weightlifting workout would be largely ineffective.
  943.  
  944. If you are working on increasing (or maintaining) flexibility then it is
  945. *very* important that your strength exercises force your muscles to take
  946. the joints through their full range of motion.  According to Kurz:
  947.  
  948.      Repeating movements that do not use a full range of motion in the
  949.      joints (e.g., bicycling, certain techniques of Olympic weightlifting,
  950.      pushups) can cause a shortening of the muscles surrounding the joints
  951.      of the working limbs. This shortening is a result of setting the
  952.      nervous control of length and tension in the muscles at the values
  953.      repeated most often or most strongly. Stronger stimuli are remembered
  954.      better.
  955.  
  956.  
  957. ~2.4  Overflexibility
  958. =====================
  959.  
  960. It is possible for the muscles of a joint to become too flexible.
  961. According to `SynerStretch':
  962.  
  963.      There is a tradeoff between flexibility and stability.  The looser you
  964.      get, the less support offered to the joints by their adjacent muscles.
  965.      Excessive flexibility can be just as much of a liability as not enough
  966.      flexibility. Either one increases your risk of injury.
  967.  
  968.  
  969. Once a muscle has reached its absolute maximum length, attempting to
  970. stretch the muscle further only serves to stretch the ligaments and put
  971. undue stress upon the tendons (two things that you do *not* want to
  972. stretch). Ligaments will tear when stretched more than 6% of their normal
  973. length. Tendons are not even supposed to be able to lengthen.  Even when
  974. stretched ligaments and tendons do not tear, loose joints and/or a decrease
  975. in the joint's stability can occur (thus vastly increasing your risk of
  976. injury).
  977.  
  978. Once you have achieved the desired level of flexibility for a muscle or set
  979. of muscles and have maintained that level for a solid week, you should
  980. discontinue any isometric or PNF stretching of that muscle until some of
  981. its flexibility is lost (see Section 3.6 [Isometric Stretching], and see
  982. Section 3.7 [PNF Stretching]).
  983.  
  984.