Hennemann per tutti - Prima parte

Come la macchina biologica gestisce e modula la forza

Modulare la forza

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Coloro che hanno una anche minima pratica di esercitazioni con pesi sanno che la quantità di forza applicata per muovere la resistenza è sempre in funzione dell’entità della resistenza stessa.

Anche un possente atleta in grado di eseguire il curl con bilanciere con un alto peso può eseguire l’esercizio con poco peso senza aumentare la velocità, a meno che questo non sia voluto. Evidentemente il sistema è in grado di modulare la quantità di forza erogata. Vedremo come.

Chi produce forza

Per esperienza sappiamo che sono i muscoli. Molti di noi hanno mangiato carne di manzo lessa. Se l’avete osservata è costituita da strutture filamentose la più piccola delle quali è una cellula muscolare chiamata Miofibra cioè cellula muscolare. In ogni muscolo del corpo umano le miofibre non sono di struttura omogenee ma presentano delle differenze strutturali ed enzimatiche. Questo permette di classificarle in base al substrato energetico principalmente utilizzato, il tipo di enzimi ossidativi diretti o indiretti, e colorazione a  specifici coloranti. Questo ha permesso di raggrupparle in almeno tre famiglie:

  • Tipo I o ossidative dirette o rosse;
  • Tipo II o ossidative indirette o glicolitiche o bianche;
  • Tipo IIb esclusivamente glicolitiche;

La contrazione muscolare volontaria ha bisogno dell’impegno del sistema nervoso centrale.  

Modello motorio di un esercizio

Il progetto di ogni atto motorio volontario inizia nella aree della motivazione. Il primo livello è determinato dal sistema libico, dal diencefalo e dal telencefalo. Quello centrale è rappresentato dalla corteccia motoria. Qui prendono forma due aree connesse mediante fibre associative contenenti neuroni motori specializzati nel movimento: l’area motoria, i cui assòni determinano il Tratto Piramidale, delegata
all’esecuzione del movimento e l’area premotoria preposta a perfezionarlo i cui assòni, seguendo altre vie, definiscono il Tratto Extrapiramidale. Ambedue le aree giungono al midollo spinale (c) dalle cui cellule nervose dipartono fibre efferenti motrici (d) e giungono fibre afferenti di senso (b) dai recettori (a). È possibile osservare come all’altezza degli arti, per la presenza di un maggior numero di muscoli, vi sia una maggiore quantità sia di cellule nervose, che andranno a formare i nervi di moto, che di fibre sensitive.

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Fig.1

L’impulso nervoso originato centralmente e trasportato dai motoneuroni, perviene a livello della placca motrice e si propaga all’interno della fibra muscolare grazie al sistema tubolare membranoso.
In termini di informazione, quanto affermato può essere schematizzato e semplificato nel seguente modo:

  • area della motivazione;
  • corteccia motoria;
  • vie discendenti sottocorticali;
  • motoneuroni alfa;
  • complesso muscolo-tendineo;
  • segmenti ossei;
  • resistenza;

L’unità neuromotoria o unità motoria (U.M.)

È l’unità funzionale minima dell’apparato neuromuscolare ed è costituita dal motoneurone, dalla sua fibra efferente e dalle cellule muscolari che innerva.

Da questa unione “cellula nervosa – cellule muscolari” nasce il principio essenziale sulle vie motrici somatiche, il quale determina il principio della  legge del “tutto o nulla”.
Quando un motoneurone viene perturbato da uno stimolo nervoso, tutte le fibre muscolari ad esso associate sono “obbligate” ad attivarsi.

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Fig. 2

Caratteristiche delle U.M.
In una U.M., tutte le fibre muscolari innervate possiedono caratteristiche morfologiche, strutturali e funzionali omogenee. Ne deriva una riesame terminologico. Non più fibre, ma U.M.
Le diverse U.M. 
Una sola cellula nervosa efferente dal midollo spinale si ramifica in più filamenti i quali  penetrano nel muscolo collegandosi ad una miocellula per mezzo della placca motrice. Il numero di ramificazioni è variabile. Questo numero dipende da più situazioni. La prima  è che più l’unità motoria esegue un lavoro fine, meno sono le ramificazioni dell’assòne midollare. Più il lavoro è grossolano, maggiore è il numero di queste ramificazioni. Il numero di fibre muscolari controllato dal singolo motoneurone è pertanto inversamente proporzionale al grado di precisione richiesto. La qualità a discapito della quantità. La stessa cosa si riflette sul tipo di fibre. Secondo Wilmore e Costil una U.M. di tipo uo possiede un numero massimo di miofibre di 180. Una U.M. di tipo due, ad esempio nel quadricipite, si può arrivare a 900 fibre innervate.

Le differenze tra U.M. non sono legate esclusivamente al numero di miocellule controllate dal motoneurone, altre sono date dal metabolismo, dai tempi d’affaticamento, dai tempi di contrazione e dal picco di forza generato. Su quest’ultimo aspetto, alcuni Autori sostengono che le U.M. a ridotto numero di fibre muscolari non possiedano bassi picchi di tensione in assoluto, ma relativi conseguenti al minor numero di miocellule attivabili tanto da supporne, ad una comparazione numerica, un identico picco di tensione. Altri di idea differente danno un rapporto di forza TipoII/Tipo/I  di 4:1. Questo non porta variazioni significative sul nostro discorso.
In chiave metabolica avremo:

In termini d’affaticamento avremo:

  • tardive o molto tolleranti alla fatica
  • intermedie
  • precoci o poco tolleranti alla fatica

In termini di contrazione avremo:

  • lente
  • intermedie
  • veloci

Queste sono rispettivamente note anche come:

  • Tipo I
  • Tipo IIa
  • Tipo IIb

Per semplicità didattica e chiarezza utilizzeremo quest’ultima definizione.

Il reclutamento di Henneman

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Abbiamo acquisito come le U.M. siano qualificate di Tipo I”, di Tipo IIa” , Tipo IIb”.
Ma come vengono attivate?  Il metodo utilizzato dal corpo umano per questa operazione è un piccolo gioiello di ottimizzazione energetica.
Affrontiamo Henneman a testa alta. Per rendere pratico il modello di reclutamento delle U.M. portiamo l’argomento in palestra. Successivamente lo condurremo sui 100m piani ed ancora ad una fermata di bus. Ipotizziamo un massimale di 100 kg. su di un esercizio tipo spinta su panca  ed applichiamo un modello a quanto affermato al muscolo g. pettorale.
Alle “nostre” velocità, iniziamo ad eseguire una serie utilizzando una R di 10kg, quindi il 10% di 1RM. Nel preciso istante in cui afferriamo la R alcuni barocettori intramuscolari valutano il grado di tensione generato ed inviano l’informazione al cervello, che a sua volta, attiva il tipo ed numero di U.M. sufficienti per vincere la R imposta. In questo contesto le sole ed uniche U.M. reclutate saranno un certo numero ma tutte di Tipo I.  Aumentiamo di poco la R portandola a 14kg, il 14% di 1RM. Avremo un aumento del numero di U.M. reclutate ma sempre e soltanto della stessa famiglia TipoI. I fisiologi asseriscono che l’utilizzo di una resistenza inferiore al 20% di 1RM, 20kg nel nostro caso, implichi esclusivamente l’intervento di queste fibre. 
Aumentiamo ulteriormente la R portandola a 40kg in pratica al 40% di 1RM. Siamo abbondantemente oltre il dato appena riferito. Affinché la forza generata possa vincere la R adoperata, oltre al reclutamento di tutte le U.M. di Tipo I, verranno reclutate anche un certo numero di Tipo IIa, in quantità adeguate alle richieste. All’aumento della R, quindi della % di 1RM, assisteremo ad un’attivazione sempre maggiore fino a quando sarà terminata la disponibilità di Tipo IIa.  Il reclutamento che interessa le U.M. di Tipo IIb è in discussione ma non sembra passi attraverso una richiesta di tranquilla esercitazione. C’è bisogno di una situazione esterna adeguata: grosso pericolo, situazione fortemente agonistica, improvvisa perdita di equilibrio o caduta accidentale ecc.
Il modello determina un reclutamento progressivo delle U.M. dal tipo I, alle IIa prima e occasionalmente TipoIIb. in relazione all’aumento della % dell’1RM. In via generale, la totale saturazione delle U.M. tipo I e TipoIIa si realizza mediante R nell’ordine del 70 - 75% di 1RM. L’utilizzo di queste % di 1RM circoscrive un definito numero di ripetizioni limitato oltre il quale non è possibile andare. Riuscirci, nasconde il difetto di % di 1RM insufficienti all’attivazione di tutte le U.M. con l’inevitabile esclusione di quota-parte delle IIb. Alla riduzione della R, cioè della % di 1RM, ad iniziare dal Tipo IIb, regredisce anche il numero di U.M. coinvolte.

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Fig. 3

Questi fatti, riportati in palestra ci danno indicazioni tra quelli che “tirano duro” e quelli meno e quali sono alcune radici delle differenti risposte adattative. 
Abbiamo detto che con una R del 75% circa tutte le U.M. sono attivare. Carichiamo adesso l’85%, cioè nel nostro caso 10kg. in più. Domanda: se tutte le U.M. erano già attivate chi solleva questi ulteriori 10kg? Risposta: la marcia in più delle fibre ovvero la frequenza di scarica. I treni di impulsi che arrivano alla fibra aumentano nell’unità di tempo. Come il fantino che frusta il cavalo gli ultimi cento metri. Si comprende che la fibra metabolicamente da tutto al 75%di 1RM portato all’esaurimento mentre a % superiori l’aumento della frequenza è uno stress del sistema nervoso. I powerlifter quando parlano di doppie e triple parlano di stimoli al sistema nervoso non a quello metabolico. Il lavoro di Hennemann che è di qualche anno si fermava al reclutamento, senza rilevare gli effetti della frequenza.

Dopo Henneman
Molti hanno approfondito il discorso, specialmente la scuola del Prof. Komi alla quale appartengono il compianto prof. Carmelo Bosco ed altri i cui lavori sulle resistenze (pesi) hanno contribuito fortemente a far cadere ogni remora, come il prof. Hakkinen. 
Oggi diamo per scontato come la regolazione della contrazione muscolare sia principalmente una funzione del reclutamento delle U.M. e della frequenza degli impulsi nervosi. Dato che questa seconda funzione interessa una contrazione di potenza, intendiamo con questa una contrazione che non sottovaluta la velocità con cui è eseguita, è stata quella più studiata. Il fatto è che il potenziamento per tutti gli sport richiede principalmente maggiore potenza con carichi bassi, spesso il solo peso corporeo dell’atleta. Questo è un argomento che svilupperemo il prossimo numero.

 

Riferimenti bibliografici

Henneman E, Clamann HP Gillies JD, Skinner RD. Rank order of motoneurons within a pool: law of combination.1974. J Neurophysiol 1974; 37: 1338-1349.

J. Wilmore D. Costill
Phisiology of sport and exercise H.Kinetics

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