CAPITOLO 3 ADATTAMENTI NEUROMUSCOLARI INDOTTI DALL ALLENAMENTO CON SOVRACCARICHI

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1 CAPITOLO 3 ADATTAMENTI NEUROMUSCOLARI INDOTTI DALL ALLENAMENTO CON SOVRACCARICHI 1 1

2 Obiettivi di apprendimento Saper distinguere tra i termini forza (strength) muscolare, potenza, resistenza (endurance). Studiare come si possa ottenere un aumento di forza per mezzo di un allenamento contro resistenza (resistance). Conoscere le modificazioni di struttura muscolare e di controllo neuromuscolare che intervengono durante un allenamento contro resistenza. (continua) NOTA BENE: In inglese il termine endurance designa la capacità di un organismo animale a resistere per un tempo più o meno lungo ad una determinata intensità di esercizio. Resistance è termine che pone l enfasi sulla forza (che si oppone al moto). 2 2

3 Obiettivi di apprendimento (2) Conoscere le cause di dolore muscolare e come prevenirle. Imparare a progettare ed adattare un allenamento contro resistenza per le esigenze specifiche di un individuo. Verificare se esistono differenze tra uomini e donne nelle risposte all allenamento della forza. 3 3

4 Definire la Prestazione Muscolare Forza la massima forza che un muscolo o un gruppo di muscoli può generare. Potenza il prodotto di forza e velocità del movimento. Resistenza muscolare la capacità a sostenere azioni muscolari ripetute. 4 4

5 La valutazione della Forza Misurare la forza massima per mezzo di strumenti specifici (dinamometri). Una ripetizione del massimo (1RM) è un test funzionale basato sulla misura del carico massimo che può essere sollevato una volta sola. 5 5

6 La valutazione della Potenza E l applicazione funzionale della forza e della velocità E la componente chiave di molte prestazioni sportive Potenza = forza x distanza/tempo Dove: forza = forza contro resistenza e distanza/tempo = velocità force strength 6 6

7 La resistenza muscolare Può essere valutata prendendo nota del numero di ripetizioni che si è in grado di effettuare ad una data percentule di 1RM Aumenta all aumentare della forza muscolare (sarà vero?*) Il suo incremento si realizza attraverso modificazioni metaboliche e circolatorie locali * Il dubbio nasce dal fatto che se aumenta Fmax, allora bisogna anche aumentare il carico sottomassimale per avere la stessa percentuale di 1RM da confrontare con i valori pre allenamento 7 7

8 Key Points Terminologia La forza muscolare (strength) è la massima forza che un muscolo/gruppo muscolare può produrre. La potenza muscolare è il prodotto di forza e velocità di movimento. Tra due persone che sollevano lo stesso carico, quello che lo fa più velocemente è il più potente. La resistenza muscolare è la capacità di un muscolo a sostenere azioni ripetute o una singola contrazione isometrica. 8 8

9 La forza esercitata da un muscolo dipende dalla sua area di sezione trasversa e quindi dal numero di sarcomeri in parallelo La velocità di un muscolo dipende dalla lunghezza delle fibre e quindi dal numero di sarcomeri in serie 9

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22 Elementi di base dell allenamento contro resistenza (resistance) I muscoli/gruppi di muscoli che si desidera allenare Intensità dell allenamento (ammontare del carico sollevato ad ogni ripetizione) Numero di ripetizioni per serie di esercizio Numero di serie per seduta 22 22

23 Sapevate che? I programmi di allenamento contro resistenza possono indurre un aumento di forza dal 25% al 100% in 3-6 mesi

24 Base scientifica DG Sale: Med Sci Sport Exerc,

25 Prima fase (1-2 settimane) Rapido miglioramento nell abilità di eseguire un esercizio allenante, come il sollevamento di pesi E principalmente il risultato di un processo di apprendimento Può essere sostanziale specialmente quando il test adottato per valutare la forza muscolare richiede livelli elevati di abilità 25

26 Seconda fase (3-4 settimane) L aumento di forza muscolare viene ottenuto senza un aumento parallelo nell area di sezione trasversa del muscolo allenato E stato attribuito principalmente ad adattamenti neurali dei muscoli allenati 26

27 Terza fase (>6 settimane) Aumento sia nella taglia che nella forza dei muscoli allenati 27

28 Meccanismi di Guadagno della Forza Adattamenti Neurali Sincronizzazione e reclutamento di unità motorie addizionali Inibizione autogena (inibizione riflesso inverso da stiramento) Coattivazione di muscoli agonisti ed antagonisti Rate coding modulazione della frequenza di scarica delle UM Adattamenti Muscolari Ipertrofia delle fibre Iperplasia delle fibre 28 28

29 Dimensioni del muscolo Ipertrofia si riferisce all aumento della dimensione muscolare. Atrofia si riferisce alla diminuzione della dimensione muscolare. La forza muscolare non dipende soltanto dalle dimensioni del muscolo

30 RECORD MONDIALE PESO TOTALE 30 30

31 Risultati dell Allenamento contro Resistenza Aumento delle dimensioni del muscolo (ipertrofia). Modificazioni del controllo neurale del muscolo allenato. Molti lavori indicano che l aumento di forza può ottenersi senza un aumento di dimensioni del muscolo, ma NON senza una modificazione del controllo nervoso

32 Base scientifica A R T O A L L E N A T O A R T O N O N A L L E N A T O i EM G P R E N e u ro lo g ic o M u s c o la re N e u ro lo g ic o P O S T F O R Z A Moritani T e H De Vries: Am J Phys Med 58(3): ,

33 Risultati Rapidi Effetto Crociato 33

34 Possibili cause neurali del Guadagno di Forza Sincronizzazione e reclutamento di UM aggiuntive Diminuzione del livello di inibizione autogena (riflesso inverso da stiramento) che permette una maggiore produzione di forza Riduzione della coattivazione di muscoli agonisti ed antagonisti Modificazioni della frequenza di scarica dei motoneuroni Modificazioni della giunzione neuromuscolare 34 34

35 SINCRONIZZAZIONE DELLE U.M. Felici et al., 35 35

36 Riduzione della coattivazione di muscoli agonisti ed antagonisti 0,8 ANTAGONIST ACTIVATION BB NON SKILLED TB TENNIS PLAYER 0,8 0,6 0,6 RMS [a.u.] 0,4 RMS [a.u.] 0,4 0,2 0,2 0, Time [s] 0, Time [s] 36

37 Riduzione della coattivazione di muscoli agonisti ed antagonisti Bazzucchi I. et al., Tennis players show a lower coactivation of the elbow..., J Electromyogr Kines, (2007) 37 37

38 L aumento di dimensioni del muscolo 38

39 Più grande Più forte ATTENZIONE!!!! Forza specifica 39

40 Ipertrofia Muscolare Transitoria Dovuta all accumulo di fluido di provenienza plasmatica nell interstizio muscolare durante e dopo esercizio acuto. Cronica Aumento della dimensione del muscolo dopo esercizio contro resistenza di lunga durata causato da modificazioni delle dimensioni delle fibre muscolari (ipertrofia) e forse del numero di fibre (iperplasia)

41 Ipertrofia delle fibre Il numero di miofibrille e di molecole di actina e miosina aumenta; aumenta il n di ponti trasversali; espansione del sarcoplasma ed aumento del connettivo. Incremento della sintesi proteica durante il periodo post esercizio. Ruolo del Testosterone nel promuovere la crescita muscolare. L elevata intensità di allenamento sembra essere più efficace della bassa intensità nel promuovere l ipertrofia delle fibre

42 Ipertrofia delle fibre dopo allenamento 42 42

43 Ipertrofia delle Fibre Muscolari Aumento dimensione fibre muscolari Aumento numero proteine contrattili Aumento numero miofilamenti Aumento numero miofibrille 43

44 Iperplasia delle fibre E stata avanzata l ipotesi che le fibre possano dividersi in due a seguito di allenamento intenso della forza. Ciascuna mezza fibra, poi, crescerebbe sino alle dimensioni della fibra madre. Si è invocata anche la partecipazione delle cellule satelliti nella generazione di nuove fibre. Quanto sopra è stato chiaramente osservato negli animali; solo pochi lavori hanno portato prove indirette che ciò avvenga anche nell uomo

45 ALLENAMENTO CONTRO RESISTENZA NEI GATTI 45 45

46 LO SPLITTING DELLA FIBRA 46 46

47 RISPOSTA DELLE CELLULE SATELLITE ALLA LESIONE 47 47

48 Attivazione neurale e ipertrofia delle fibre I miglioramenti iniziali nella forza sembrano essere maggiormente influenzati da fattori neurali. I miglioramenti a lungo termine della forza sono principalmente il risultato dell ipertrofia delle fibre muscolari

49 Effetti dell inattività muscolare Atrofia muscolare (diminuzione nella taglia del muscolo) Diminuzione nella sintesi proteica del muscolo Rapida perdita di forza 49 49

50 MODIFICAZIONI DELLA FORZA PRIMA, DURANTE E DOPO L ALLENAMENTO Pre-20=prima dell allenamento Post-20=dopo l allenamento Pre-6=detraining Post-6=retraining 50 50

51 MODIFICAZIONI NELL AREA DI SEZIONE 51 51

52 Sapevate che? Una volta che gli obiettivi per lo sviluppo della forza sono stati realizzati, possono essere ridotte la frequenza di allenamento, l intensità o la durata e ancora prevenire la perdita della forza guadagnata, per almeno 12 settimane. Tuttavia, l allenamento deve continuare con un programma di mantenimento che ancora provvede uno stimolo sufficiente ai muscoli

53 Sono possibili alterazioni nel tipo di fibra muscolare? I primi studi non mostrarono alcun cambiamento fondamentale nel tipo di fibra, ma cambiamenti di alcune caratteristiche delle fibre (verso quelle tipiche del tipo di fibra opposta). Studi più recenti di innervazione crociata e stimolazione cronica su animali dimostrano invece cambiamenti. Possibile cambiamento da FT b a FT a, e da FT a a ST con l allenamento di endurance, e da FT b a FT a con l allenamento con sovraccarichi. Una combinazione di allenamento con sovraccarichi ad altà intensità e lavoro di velocità con brevi intervalli può condurre ad una trasformazione delle fibre ST a FT a

54 Key Points Allenamento con sovraccarichi Gli adattamenti neurali accompagnano sempre gli aumenti di forza che seguono all allenamento con sovraccarichi; l ipertrofia può o meno essere presente. Un ipertrofia transitoria risulta dall aumento a breve termine nella dimensione del muscolo dovuto all accumulo di liquido interstiziale. Un ipertrofia muscolare cronica è il risultato dell allenamento a lungo termine ed è causata da cambiamenti strutturali nel muscolo. (continua) 54 54

55 Key Points Allenamento con sovraccarichi L ipertrofia del muscolo è più chiaramente dovuta all aumento nella dimensione delle fibre, ma potrebbe anche essere dovuta all aumento nel numero delle fibre. L atrofia del muscolo ha luogo quando le fibre sono inattive; tuttavia, una riduzione programmata nell allenamento può mantenere la dimensione e la forza del muscolo per certo periodo. Un tipo di fibra muscolare può assumere le caratteristiche del tipo opposto in risposta all allenamento. L innervazione-crociata o la stimolazione cronica delle fibre può convertire un tipo di fibra in un altro tipo di fibra

56 Dolore muscolare acuto Risulta dall accumulo di prodotti del catabolismo nel muscolo dal termine di una sessione di esercizio Di solito scompare entro pochi minuti o ore dopo l esercizio 56 56

57 Delayed-Onset Muscle Soreness (DOMS) E stata attribuita principalmente alle contrazioni eccentriche E associata a danno muscolare Potrebbe essere causato da una reazione infiammatoria all interno del muscolo danneggiato Potrebbe essere dovuto all edema (accumulo di fluido) all interno del compartimento muscolare Viene avvertito da 12 a 48 ore dopo una esercitazione fisica intensa 57 57

58 Fibre muscolari dopo una maratona 58 58

59 Fibre muscolari prima e dopo una maratona 59 59

60 Sequenza di eventi che portano al DOMS (Armstrong, 1984) 1. Lesioni strutturali. 2. Minore disponibilità di calcio che si risolve in necrosi. 3. Accumulo di sostanze irritanti che stimolano i terminali nervosi sensitivi. 4. Incremento dell attività dei macrofagi

61 DOMS e prestazione DOMS causa una riduzione nella capacità di generare forza dei muscoli dovuta al danno alla struttura fisica del muscolo, alla disfunzione nel processo di accoppiamento E:C, e perdita di proteine contrattili. La capacità di generare la forza massima ritorna dopo giorni o settimane La sintesi del glicogeno muscolare è alterata nel DOMS 61 61

62 Nella perdita di forza conseguente ad una lesione muscolare, incidenza stimata di: Danno alla struttura fisica del muscolo Perdita di proteine contrattili Disfunzione del processo di accoppiamento E:C 62 62

63 Risposta tardiva all esercizio eccentrico di diversi indici fisiologici La densità del colore della barra corrisponde all intensità della risposta nel tempo indicato 63 63

64 Prevenzione o minimizzazione del dolore Ridurre la componente eccentrica della contrazione muscolare durante le fasi iniziali dell allenamento. Iniziare l allenamento a bassa intensità, aumentandola progressivamente. Iniziare con una sessione ad alta intensità, al limite dell esaurimento, che provocherebbe un notevole stato di dolore iniziale ma poi porterebbe a risentire meno dolore nelle sessioni successive

65 Crampi muscolari associati all esercizio Si possono attribuire a uno squilibrio idrico e/o elettrolitico e all attività sostenuta dei motoneuroni α associata all affaticamento muscolare, che comporta un aumento dell attività dei fusi neuromuscolari e una diminuzione di quella degli OMT di Golgi. Possono essere trattati efficacemente con il riposo, lo stiramento passivo e mantenendo il muscolo interessato in posizione allungata. Strategie possibili per la prevenzione sono condizionamento ed alimentazione adeguati e gli esercizi di stretching

66 Key Points Dolore muscolare Il dolore muscolare acuto si verifica alla fine di una esercitazione fisica e nel periodo di recupero immediatamente successivo. Il dolore muscolare tardivo (DOMS) si verifica un giorno o due dopo l esercitazione fisica (principalmente lavoro eccentrico). DOMS potrebbe essere dovuto a lesioni strutturali delle cellule muscolari e reazioni infiammatorie all interno della compagine muscolare. L indolenzimento muscolare potrebbe essere importante per massimizzare la risposta all allenamento con sovraccarichi

67 Progettare programmi di allenamento con sovraccarichi 1. Analizzare le esigenze dell allenamento. 2. Scegliere i gesti allenanti. 3. Selezionare il carico adeguato. 4. Scegliere il giusto numero di serie. 5. Utilizzare la periodizzazione dell allenamento. 6. Assegnare forme specifiche di allenamento con sovraccarichi in funzione dello sport o del risultato desiderato

68 Gesti tipici dell allenamento con sovraccarichi Azioni statiche (isometriche) Azioni dinamiche Carichi liberi Resistenze variabili Azioni isocinetiche Lavoro pliometrico Lavoro eccentrico Electrical stimulation training 68 68

69 Variazione di forza in relazione all angolo di flessione del gomito 69 69

70 ALLENAMENTO A RESISTENZA-VARIABILE 70 70

71 Analisi delle esigenze dell allenamento Quali muscoli devono essere allenati? Quale metodo di allenamento deve essere adottato? Quale sistema energetico dovrebbe essere sollecitato? Quali sono i punti di maggiore attenzione ai fini della prevenzione degli infortuni? 71 71

72 Selezionare il carico adeguato Forza poche ripetizioni e resistenza elevata (6RM) Resistenza numerose ripetizioni e resistenza bassa (20RM) Potenza numerose serie di poche ripetizioni e resistenza moderata; enfasi sulla velocità di movimento Ipertrofia più di 3 serie con carico da 6RM a 12RM; brevi periodi di riposo 72 72

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74 Periodizzazione Variazione nello stimolo dell esercizio nell ambito di un periodo specifico per prevenire il sovrallenamento. Ciclo di cinque fasi: quattro fasi attive seguite da una fase di recupero attivo. In ciascuna fase il volume viene diminuito gradualmente (dopo averlo opportunamente fatto crescere in precedenza), mentre l intensità viene aumentata gradualmente

75 BALZO IN RACCOLTA 75 75

76 Key Points Programmi di allenamento con sovraccarichi L allenamento con sovraccarichi può essere basato su contrazioni statiche o dinamiche. Prima di progettare un programma di allenamento, bisogna effettuare un analisi delle necessità, al fine di adeguare il programma alle esigenze specifiche dell atleta. L allenamento con poche ripetizioni e resistenze elevate ottimizza lo sviluppo della forza, mentre l allenamento con molte ripetizioni a bassa intensità ottimizza lo sviluppo della resistenza muscolare. (continua) 76 76

77 Key Points Programmi di allenamento con sovraccarichi La periodizzazione aiuta a prevenire il superallenamento variando il volume e l intensità dell allenamento. Un ciclo tipico prevede quattro fasi attive, ciascuna mirata a una diversa componente della condizione muscolare, più una fase di recupero attivo. Tipicamente il volume viene diminuito gradualmente (dopo averlo opportunamente fatto crescere in precedenza), mentre l intensità viene aumentata gradualmente

78 Key Points Programmi di allenamento con sovraccarichi I miglioramenti della forza sono strettamente correlati alla velocità di esecuzione e allo schema di movimento utilizzati durante l allenamento (che deve includere esercizi che simulino la prestazione agonistica)

79 Sapevate che? L allenamento con sovraccarichi produce effetti benefici in quasi tutte le persone, indipendentemente dal sesso, dall età o dal livello di impegno. Per verificare l efficacia del programma, bisogna valutare la prestazione periodicamente e, eventualmente, correggere il programma secondo le necessità

80 Definire e distinguere i termini forza, potenza e resistenza muscolare. Qual è il ruolo svolto da ciascuna componente nella prestazione sportiva? Quali meccanismi potrebbero spiegare le manifestazioni di forza sovrumana? Quali sono le teorie che tentano di spiegare l aumento di forza indotto dall allenamento? Cos è l inibizione autogena? Perchè può essere importante per l allenamento con sovraccarichi? Qual è la differenza fra l ipertrofia permanente e l ipertrofia transitoria? Cos è l iperplasia? Quale relazione può avere con l aumento di forza e dimensione muscolare indotto dall allenamento con sovraccarichi? Definire l ipertrofia. Quali sono le basi fisiologiche dell ipertrofia e dell atrofia? Qual è la base fisiologica del dolore muscolare? Definire e distinguere le diverse modalità di allenamento con sovraccarichi: basato su contrazioni statiche, con carichi liberi, con lavoro isocinetico e con resistenze variabili. Descrivere cinque principi fondamentali da prendere in considerazione 80 nella progettazione di un programma di allenamento con sovraccarichi.

81 Letture Consigliate Wilmore and Costill. Fisiologia dell Esercizio Fisico e dello Sport. Capitolo 3 81