Lo sviluppo della forza nel corso di un movimento naturale o sportivo, dipende da una complessa serie di movimenti, controllati e coordinati da una complicata sequenza di attivazione neuromuscolare. Le fibre muscolari nel contrarsi esprimono una tensione per effetto di stimoli che partono dal sistema nervoso centrale e raggiungono le fibre stesse mediante un motoneurone. Il complesso funzionale costituito da un motoneurone e dalle fibre muscolari da esso innevate prende il nome di Unità Motoria (Fig. 1). Le diverse caratteristiche con cui le unità motorie sono in grado di stimolare lo sviluppo di forza all'interno di un muscolo definiscono quelli che sono i principi di reclutamento muscolare.
Figura 1 - L'Unità Motoria
Classificazione delle unità motorie
Così come esistono diverse tipologie di fibre muscolari allo stesso modo abbiamo tre differenti tipologie di unità motorie (Fig. 2).
Figura 2 - Classificazione delle unità motorie
- Slow: (motoneuroni di calibro minore); permettono sviluppi di forza di bassa intensità e di lunghi periodi; innervano fibre muscolari di tipo I;
- Fast Resistance: hanno caratteristiche intermedie delle prime due ed innervano fibre muscolari di tipo II A.
- Fast Fatigable: (motoneuroni di calibro maggiore); permettono sviluppi di forza di elevata intensità, ma per tempi brevi; innervano fibre muscolari di tipo IIB;
La contrazione di una fibra muscolare è sempre massimale, pertanto anche la stimolazione di una unità neuromotoria comporta uno sviluppo di forza massimale. Infatti, la contrazione simultanea di tutte le fibre muscolari di un’unita motoria è definita: “Legge del tutto o Nulla”. Un primo controllo dello sviluppo di forza si realizza attraverso 2 condizioni: 1) le fibre appartenenti alla stessa unità motoria non sono disposte in maniera contigua ma dislocate nel muscolo; 2) le unità motorie non si attivano in maniera sincrona ma asincrona. Queste due condizioni permettono uno sviluppo di forza graduale e che non si esaurisce nell'immediato.
Modalità di attivazione delle le unità motorie
Le unità motorie (u.m.), garantiscono uno sviluppo di forza mediante 3 principi:
1. Dimensionale: si attivano le unità motorie di dimensioni più piccole e poi progressivamente le più grandi (dalle fibre lente a quelle veloci ); Definito anche "Principio di Henneman"
2. Spaziale: il progressivo aumento di forza è garantito dall'aumento del numero di unità motorie da attivate; (reclutamento spaziale)
3. Temporale: un ulteriore incremento di forza si realizza aumentando la frequenza di scarica delle unità motoria. (Reclutamento temporale)
Secondo il principio di reclutamento dimensione di Henneman, è il carico a determinare la tipologia di fibra muscolare da reclutare (Fig.3)
Figura 3 - Il reclutamento muscolare in base al carico (Costill 1980)
Nell'immagine si evidenzia che per carichi leggeri sono reclutate fibre lente, per un carico medio si reclutano fibre intermedie e solo con carichi elevati si attivano fibre veloci. Di conseguenza sono necessari carichi pari o superiori all'80% di 1RM per ottenere una attivazione massimale delle unità motorie e delle fibre muscolari. Da ciò si deduce che nell'allenamento portare ad esaurimento con un dato carico un esercizio non influisce sul reclutamento delle fibre muscolari ma solo sulla frequenza di scarica (reclutamento temporale)
Possiamo spiegare il reclutamento temporale nel seguente modo: il muscolo risponde ad un impulso con una contrazione, al sopraggiungere di un secondo impulso la contrazione diventa maggiore; una serie di impulsi ravvicinati provoca un tetano ravvicinato o clono, fino ad arrivare al tetano completo (Fig.4), normalmente la fascia delle frequenze è compresa tra 8 e 50-60 hertz.
Figura 4 - Il reclutamento temporale delle unità motorie
Per i movimenti rapidi può arrivare anche ai 150 hertz. La forza massima si può ottenere anche con
frequenze di 50 hertz, ed anche se la frequenza arriva a 150 hertz non vi sono incrementi di forza
massima bensì un miglioramento della pendenza della curva (Fig.5), questo fenomeno è
particolarmente interessante per tutti i gesti sportivi di tipo esplosivo.
Figura 5 - Sviluppo di forza e frequenza di scarica (Grimby e coll. 1981)
Per i movimenti rapidi può arrivare fino a 150 hertz. La forza massima è ottenibile anche con frequenze di 50 hertz. Il raggiungimento di frequenze maggiori (fino a 150 hertz) non incide sulla forza massima ma bensì sulla capacità di sviluppare molto più rapidamente la forza . (forza esplosiva).
Nell’immagine a sinistra (A), si osserva come è sufficiente una frequenza di 50 hertz per sviluppare forza massima; nell’immagine a destra (B) invece vediamo come frequenze maggiori non inducono aumenti di forza ma aumenti della pendenza della curva che si traduce nella capacità di sviluppare la stessa forza ma in un tempo minore.
Il Principio di Henneman non è sempre valido
Le considerazioni fatte secondo la legge di Henneman sono valide allorquando la contrazione muscolare avviene in maniera lenta e controllata. Tale principio viene meno quando parliamo di contrazioni muscolari che si realizzano in tempi brevissimi (attività esplosive e pliometriche). Infatti, è stato osservato che l’esecuzione di contrazioni muscolari eseguite velocissimamente sono in grado di attivare direttamente le unità motorie a contrazione rapida senza un precedente intervento di quelle a contrazione lenta. I fenomeni alla base di questo meccanismo sono:
- Inibizione delle cellule di Renshaw (cellule che formano un circuito di sicurezza in grado di deprimere la frequenza di scarica delle unità motorie)
- Prevalere dell’effetto eccitatorio derivante dal riflesso miotatico-fasico (fusi neuromuscolari) sul sistema inibitorio costituito dagli organi tendinei del Golgi.
Di seguito sono mostrate le conseguenze dell’allenamento sulla capacità di esprimere forza in movimenti e tempi brevissimo (Fig. 6).
Figura 6 - Drop jump confronto tra soggetti allenati (tracciato inferiore) e non allenati (tracciato superiore;
Si noti come successivamente al contatto con il suolo l’attività elettromiografica dei i soggetti allenati sale per tutto il tempo mentre subisce una depressione dovuta a fenomeni inibitori nei soggetti non allenati.
L'allenamento può dunque migliorare la sincronizzazione muscolare riducendo l'effetto inibitorio delle cellule di Renshaw ed aumentando la soglia di attivazione degli organi tendinei del Golgi. Ciò si traduce in un miglioramento dell'efficienza neuromuscolare legata soprattutto alle attività di tipo esplosivo e balistiche.
Conclusioni
La conoscenza dei principi di reclutamento muscolare risulta dunque fondamentale per ottimizzare l'allenamento sportivo in funzione degli obiettivi prefissati. Di conseguenza la modulazione del carico, delle metodiche e delle velocità di spostamento del carico diventano fondamentali per determinare quegli adattamenti neuromuscolari indispensabili per migliorare la prestazione sportiva.
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