Negli ultimi anni stiamo assistendo a un

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1 ALLENAMENTO Attivazione della muscolatura della spalla durante esercizi di distensione degli arti superiori in differenti condizioni di stabilità Negli ultimi anni stiamo assistendo a un crescente interesse per l allenamento in condizioni di instabilità al fine di migliorare l efficacia degli esercizi in termini di attivazione muscolare. Coloro che propongono queste metodiche sostengono che l instabilità generi maggior stress sulla ATTUALMENTE NON È ANCORA CHIARO QUALE SIA L INTERVENTO DELLA MUSCOLATURA IN CONDIZIONI DI DIFFERENTE STABILITÀ NONOSTANTE L AMPIA DIFFUSIONE CHE TALE METODICA DI ALLENAMENTO STA AVENDO. LO STUDIO DELL ATTIVAZIONE MUSCOLARE TRAMITE EMG DURANTE L ESECUZIONE DEL BENCH PRESS IN DIVERSE CONDIZIONI DI INSTABILITÀ CI HA PERMESSO DI VALUTARE IL GRADO DI INTERVENTO DELLA MUSCOLATURA IMPEGNATA. I RISULTATI HANNO EVIDENZIATO UNA MAGGIOR ATTIVAZIONE DELLA MUSCOLATURA ESTENSORIA NEGLI ESERCIZI IN CONDIZIONI DI MAGGIORE STABILITÀ. QUESTO CONTRASTA CON L IDEA COMUNE CHE A UNA MAGGIOR INSTABILITÀ SI ASSOCI UNA SUPERIORE ATTIVAZIONE MUSCOLARE. muscolatura rispetto agli esercizi eseguiti in condizioni stabili. Inoltre, in accordo con il principio della specificità dell allenamento, in alcune specialità è di estrema importanza riprodurre le condizioni di gara nelle esercitazioni (sci, hockey, nuoto...). Alcuni autori (McCaw & Friday, 1994; Voigt & Klausen, 199) consigliano l uso dei pesi liberi in alternativa alle macchine per incrementare i risultati. Questo viene giustificato da un maggior coinvolgimento nel mantenimento dell equilibrio e del controllo del carico, imponendo un superiore impegno coordinativo da parte della muscolatura sinergica, stabilizzatrice e antagonista. Si ipotizza che l esecuzione di esercizi in condizioni instabili possa generare maggior attivazione della muscolatura sinergica e stabilizzatrice, basandosi sul presupposto che la minor stabilità articolare possa stimolare il reclutamento neuro-muscolare e, pertanto, ne deriva un impegno muscolare maggiore rispetto 2 / Scienza&Sport

2 all allenamento tradizionale eseguito su superfici stabili. La comunità internazionale di allenatori, in questo caso, si è schierata in parte a favore dell instabilità come efficace mezzo di allenamento e in parte per il training con pesi liberi quale metodica utile a stimolare adattamenti in termini sia posturali sia di prestazione. Attualmente esiste una letteratura scientifica molto ampia ed esaustiva riguardo tecniche, metodi e adattamenti del corpo ai diversi stimoli allenanti, siano essi coordinativi oppure organicomuscolari, ma vi è ancora una grande lacuna riguardo la conoscenza del comportamento di un singolo muscolo o di una intera catena cinetica durante attività allenanti; poco si sa sulle posizioni e sulle condizioni realmente vantaggiose, che generano la maggior attivazione neuro-muscolare o come l attività muscolare si sviluppi durante l esecuzione di un determinato esercizio con sovraccarico. Questo perché fino ad oggi la scelta della tecnica esecutiva è stata fatta nella maggior parte dei casi sulla sola base di studi anatomici teorici (Bull et al., 211; Delavier, 21). Al momento l utilizzo di esercizi in condizioni instabili è molto discusso e oggetto di studio. Cowley et al. (27) non hanno evidenziato una reale differenza sui guadagni di forza dopo un programma di allenamento in condizione instabile e stabile, mentre in uno studio di Marshall & Murphy (26) l analisi della muscolatura della spalla e del tronco ha evidenziato incrementi significativi nel reclutamento delle fibre muscolari durante l esecuzione di esercizi in condizioni instabili. L instabilità sembra causare notevoli incrementi nell attività degli antagonisti per la maggiore necessita di stabilizzare le articolazioni nei movimenti: ad esempio, si sono rilevati aumenti del 3,7% e 4,2% negli antagonisti dei flessori plantari (tibiale anteriore) ed estensori della gamba (ischiocrurali Behm et al., 22), mentre sono stati verificati valori EMG simili nei muscoli flessori del ginocchio (bicipite femorale, gastrocnemio) e differenti nei vasti del quadricipite (McBride et al., 26) durante l esecuzione dello squat, confrontando le condizioni stabili contro instabili. Matteo Romanazzi Master in Scienze delle Attività Sportive e del Fitness, Università Tor Vergata (Roma). Dottorato di Ricerca in Scienze Morfologiche, Università degli Studi di Milano. Docente a contratto SUISM Torino. xxxxxxxxxx@xxxxxxxxx Gennaro Boccia Centro Ricerche Scienze Motorie, Dipartimento di Scienze Mediche, SUISM, Università degli Studi di Torino. CeRiSM, Sport, Mountain and Health, Rovereto (TN). Docente a contratto SUISM Torino. Enrico Tomasoni Dottore in Scienze Motorie e Sportive. Master in Traumatologia dello Sport, SUISM (Torino) Personal Trainer L impiego dell elettromiografia di superficie sta avendo una notevole diffusione sia per le caratteristiche di non invasività, sia per le potenzialità offerte dalle moderne tecniche di analisi numerica del segnale mioelettrico che possono fornire utili informazioni quantitative e qualitative sulle condizioni di attività del distretto muscolare esaminato. La comprensione delle caratteristiche strutturali e funzionali dei diversi muscoli e delle interrelazioni fra i muscoli durante l esecuzione di esercizi è uno dei principali campi di applicazione di questa metodica di indagine. Sulla base di tali presupposti, riteniamo che nella scelta degli esercizi più appropriati sia fondamentale lo studio del comportamento e delle interazioni dei diversi muscoli agonisti, sinergici e stabilizzatori che compongono le catene cinetiche. Risulta, perciò, essenziale l analisi delle attivazioni elettriche come mezzo per identificare il livello di impegno neuromuscolare dei diversi muscoli. L esercizio scelto in questo studio è uno dei più popolari tra gli atleti e gli appassionati: il bench press. Di detto esercizio sono state considerate sei varianti esecutive che differiscono tra loro per diverse condizioni di stabilità della superficie di appoggio e del mezzo utilizzato come sovraccarico. EMG INSTABILITÀ BENCH PRESS SPALLA Scienza&Sport / 21

3 ALLENAMENTO L obiettivo di questo studio è quello di identificare eventuali differenze sul reclutamento muscolare, ponendo a confronto l esercizio di distensione degli arti superiori (bench press) in diverse condizioni di instabilità, anche mediante l ausilio di attrezzature comunemente sfruttate per il condizionamento muscolare e il recupero funzionale. Metodi Protocollo Il campione di studio è stato formato scegliendo 18 soggetti maschi con un esperienza di allenamento con sovraccarichi superiore ai 2 anni. L assenza di patologie muscolo-tendinee e articolari a carico delle articolazioni coinvolte fu tenuta in considerazione nella scelta dei soggetti. Il gruppo presentava le seguenti caratteristiche antropometriche: età media di 25±5 anni, altezza media 174±5 cm e peso medio di 76±8 kg. Le prove di valutazione sono state eseguite da ogni soggetto in un unica sessione presso il laboratorio del Centro Ricerche in Scienze Motorie della SUISM di Torino. L esercizio di distensione degli arti superiori (bench press) è stato scelto come proposta di riferimento testando quattro diverse condizioni di stabilità ed esecutive, dalla condizione più stabile alla più instabile (figura 1). Le condizioni di stabilità, che identificano la relazione del corpo con la superficie di appoggio e i gradi di libertà lasciati al movimento degli arti superiori, sono state: distensioni su panca piana alla Smith Machine; distensioni panca piana con bilanciere; distensioni su panca piana con manubri; distensioni con manubri su Swissball; Dopo una fase di riscaldamento generale e una specifica, sono state effettuate 5 ripetizioni per ogni esercizio, eseguiti in ordine randomizzato, con un carico pari all 8% di 1RM. Dopo ogni esercizio è stata osservata una pausa di 5 min al fine da ottenere un recupero completo dell atleta. La determinazione del carico massimale (1RM) è stata svolta in una seduta precedente con un test di stima indiretta del massimale (Brzycki, 1993). Il segnale elettromiografico (EMG) è stato registrato dai seguenti muscoli: grande pettorale, capo lungo e laterale del tricipite, deltoide anteriore, gran dentato e trapezio superiore. Per la registrazione sono state utilizzate schiere di otto elettrodi con 5 mm di distanza interelettrodica (OT Bioelettronica, Torino, Italy). La posizione ottimale e l orientamento degli elettrodi è stato selezionato sulla base di un ispezione visiva del segnale EMG registrato da una schiera di 16 elettrodi durante brevi contrazioni submassimali. Particolare cura è stata posta nella determinazione della zona di innervazione di ciascun muscolo agli estremi del range di movimento. Gli elettrodi sono stati posizionati in una zona del ventre muscolare libera dal passaggio Figura 1 Posizione iniziale e finale dei quattro esercizi utilizzati nello studio. 22 / Scienza&Sport

4 della zona di innervazione durante il movimento dinamico (Rainoldi et al., 24). Il segnale EMG è stato amplificato (EMG-USB, OT Bioelettronica, Torino, Italy), convertito in digitale (12-bit A/D) e filtrato con un filtro passa banda tra 2 e 45 Hz. Il valore rettificato medio (average rectified value, ARV) 2 ANGOLO SPALLA TRICIPITE MEDIALE TRAPEZIO SUPERIORE TRICIPITE LATERALE DENTATO ANTERIORE DELTOIDE ANTERIORE PETTORALE STERNALE ECC CONC TEMPO (S) è stato mediato su tutti i segnali disponibili. Sulla spalla destra è stato posizionato un elettrogoniometro biassiale (SG 15, Biometrics Ltd, Gwent UK) per suddividere il movimento in due fasi, una concentrica e una eccentrica. I dati riportati in questo lavoro si riferiscono alla sola fase concentrica, in quanto più rappresentativa dell impegno muscolare richiesto. L analisi statistica è stata effettuata utilizzando il test non parametrico di Friedman, e successivi post hoc con correzione di Bonferroni, per evidenziare eventuali differenze sui livelli di attivazione muscolare sia in fase eccentrica sia in concentrica tra le diverse condizioni esecutive. Il livello di significatività è stabilito a p<.5. Risultati e discussione Un esempio rappresentativo dei segnali EMG durante le distensioni su panca piana con manubri è riportato nella figura 2. I risultati dei test di Friedman e dei relativi post hoc sui dati EMG denotano un PETTORALE DELTOIDE ANTERIORE ** 4 * * DENTATO * Figura 2 Segnali elettrici e spostamento articolare rilevati durante l esecuzione delle distensioni su panca con manubri TRICIPITE MEDIALE TRICIPITE LATERALE TRAPEZIO SUPERIORE 4 * * Figura 3 Medie, dev. st. e confronti dei segnali EMG registrati in fase concentrica. Differenze significative: * = p<.5; ** = p<.1; = p<.1. Scienza&Sport / 23

5 FISIOLOGIA differente comportamento della muscolatura dell arto superiore nei differenti esercizi (figura 3). In generale, l attivazione della muscolatura sembra aumentare quando vengono eseguiti esercizi con bilanciere rispetto agli altri con i manubri. In particolare, i tre muscoli agonisti testati (gran pettorale, deltoide anteriore e tricipite brachiale) hanno evidenziato le maggiori differenze tra le due tipologie di esercizi. Questo dimostra che l attivazione della muscolatura cresce quando il movimento viene vincolato dall uso del bilanciere o della macchina. Non si sono evidenziate differenze significative di attivazione muscolare tra distensioni su panca piana alla Smith Machine e distensioni su panca piana con bilanciere. In uno studio di Schick et al. (21) non furono rilevate differenze significative tra i due esercizi sia per il muscolo pettorale sia per il deltoide anteriore, mentre Saeterbakken et al. (211) riportarono differenze solo per quanto riguarda i valori del tricipite, dove risultarono maggiori l attivazione nell esecuzione alla Smith Machine rispetto alle distensioni su panca piana con manubri e nelle distensioni su panca piana con bilanciere rispetto alle distensioni su panca piana con Anderson K, Behm DG. Maintenance of EMG activity and loss of force output with instability. J Strength Cond Res. 24; 18(3): Behm DG, Anderson KG. The role of instability with resistance training. J Strenght Cond Res 26;2(3): Beretta Piccoli M, Rainoldi A, Heitz C, Wüthrich M, Boccia G, Tomasoni E, Spirolazzi C, Egloff M. e Barbero M. Innervation zone locations in 43 superficial muscles: Toward a standardization of electrode positioning. Muscle Nerve. 24; 49: Brzycki M. Strength testing: Predicting a one-rep max from reps to fatigue. J. Health Phys. Ed. Rec. and Dance. 1993; 64:88 9. Bull ML, Ferreira MI, e Vitti M. Electromyographic validation of the muscles deltoid (anterior portion) and pectoralis major (clavicular portion) in military press exercises with middle grip. J. Morphol. Sci. 211; 28(4): Cowley PM, Swensen T, Sforzo GA. Efficacy of instability resistance training. Int J Sports Med. 27;28(1): Delavier F. Guide des mouvements de musculation: Approche anatomique. 5e edition. Editions Vigot, Paris. 21. Duffey MJ, Challis JH. Vertical and lateral forces applied to the bar during the bench press in novice lifters. J Strength Cond Res. 211;25(9): Folland, JP, Williams, AG. The adaptations to strength training: Morphological and neurological contributions to increased strength. Sports Med. 27;37(2): Marshall PW, Murphy BA. Increased deltoid and abdominal muscle activity during Swiss ball bench press. J Strength Cond Res. 26;2(4):745-5 scienzaesport.it manubri in fase concentrica. Si potrebbe ipotizzare, allora, un intervento in co-contrazione del bicipite brachiale maggiore nelle distensioni con manubri rispetto alle distensioni su panca piana alla Smith Machine e distensioni su panca piana con bilanciere con lo scopo di stabilizzare maggiormente le articolazioni impegnate (Saeterbakken et al., 211); ciò potrebbe ridurre l attivazione del tricipite per effetto dell inibizione reciproca causata dalla contrazione antagonista del bicipite brachiale (Folland & Williams, 27). L intervento del tricipite è stato ulteriormente indagato da Duffey & Challis (211), che analizzarono le forze applicate al bilanciere durante la distensione su panca piana. Evidenziarono che durante la fase di distensione la forza applicata al bilanciere tramite le impugnature poteva essere scomposta in due componenti fondamentali, cioè una verticale in direzione del movimento e una laterale lungo l asse longitudinale del bilanciere. La componente laterale risultava circa il 25% del valore di quella verticale, attribuendo un ruolo fondamentale alla muscolatura estensoria del gomito. Questo meccanismo non si può verificare durante le distensioni con i manubri, per motivi legati all equilibrio e alla coordinazione, quindi l intervento del tricipite potrebbe risultare ridotto. I nostri dati confermano questa ipotesi mostrando un incremento nell attivazione del tricipite (capo mediale e laterale) significativa confrontando le distensioni su panca piana alla Smith Machine e le distensioni eseguite con i manubri in fase concentrica e un incremento significativo, paragonando le distensioni su panca piana con bilanciere e le distensioni eseguite con i manubri in tutte le condizioni. Nel confronto dell attivazione muscolare durante le distensioni con manubri eseguite su swiss ball con gli altri esercizi di distensione non sono emerse differenze se non per una maggior attivazione del pettorale e il capo mediale del tricipite nelle distensioni su panca piana con bilanciere e Smith Machine. Diversi studi hanno esaminato gli effetti dell esecuzione delle distensioni su panca piana in condizioni instabili senza, però, arrivare a una conclusione univoca. Una buona parte di questi non è stato in grado di evidenziare delle segue a pagina / Scienza&Sport

6 reali differenze con esercizi eseguiti in condizioni più stabili (Uribe et al., 21; Marshall & Murphy 26; Anderson & Behm, 24), mentre in altri sono state identificate delle differenze significative. Saeterbakken & Fimland (213) hanno rilevato una minor attivazione sia del pettorale sia del capo mediale del tricipite in condizioni instabili (distensioni con bilanciere su swiss ball) rispetto alla condizione stabile (distensioni con bilanciere su panca piana). Marshall & Murphy (26) hanno identificato una maggior attività elettrica del deltoide anteriore in condizioni instabili (distensioni con bilanciere su swiss ball) rispetto alla condizione stabile (distensioni su panca piana con bilanciere). Queste discrepanze riportate dai vari Autori possono essere spiegate dalle differenti condizioni sperimentali in cui si sono effettuati i test. In particolare, il livello di pressione della palla e il peso dei soggetti potrebbero aver aumentato in alcuni casi il grado di stabilità a causa di una maggior deformazione e appiattimento dell oggetto rendendolo più simile a una superficie rigida. Anche il posizionamento del soggetto stesso sulla palla può aver influenzato i risultati. Infatti, un esecuzione con le spalle e il collo in appoggio sulla palla assicura più stabilità all arto superiore rispetto a una con il solo dorso in appoggio. Si può, comunque, affermare che l instabilità non determina nella maggior parte dei casi un maggior impegno della muscolatura estensoria dell arto superiore. I nostri risultati confermano che l utilizzo di condizioni instabili non incrementi l attivazione della muscolatura agonista negli esercizi di distensione su panca. Inoltre, possiamo sostenere che la maggior attivazione di questa muscolatura si ottiene prevalentemente con esercizi eseguiti a catena chiusa (Smith machine e bilanciere) rispetto agli esercizi eseguiti in catena aperta (manubri). Sono state evidenziate differenze di attivazione dei muscoli stabilizzatori della articolazione scapolotoracica nelle diverse condizioni di instabilità, in particolare il gran dentato risulta maggiormente attivo nell esecuzione alla Smith machine e con il bilanciere rispetto a quella con manubri su panca. I nostri risultati sono simili a quelli riportati da Martins et al. (28), che hanno evidenziato una maggior attivazione del gran dentato in condizioni stabili. In quest ultimo studio le condizioni sperimentali differirono dalle nostre in quanto vennero eseguite contrazioni di tipo isometrico utilizzando una swiss ball come base di appoggio per le spinte. Al fine di simulare più fedelmente le condizioni di allenamento abituali si è, invece, deciso di utilizzare nel nostro studio delle contrazioni dinamiche con carichi submassimali. Non si sono verificate delle differenze di attivazione del trapezio superiore che pertanto sembra non essere influenzato dalle diverse condizioni esecutive. In questa ricerca è stato esaminato per la prima volta il comportamento sia dei muscoli agonisti sia stabilizzatori della catena estensoria dell arto superiore durante l esecuzione di esercizi di distensione in condizioni diverse di stabilità. Questo ci ha permesso di analizzare gli effetti delle variazioni esecutive sulla muscolatura attiva. Riassumendo, si può concludere che la maggior attivazione della muscolatura agonista si verifica in condizioni di catena chiusa e che l instabilità non aumenta l attivazione muscolare sia per la muscolatura agonista sia per quella stabilizzatrice. Le indicazioni che scaturiscono da questo lavoro dovrebbero suggerire agli allenatori e ai fisioterapisti che la scelta degli esercizi non dovrebbe essere fatta sulla base di classificazioni strettamente anatomiche, ma su dati sperimentali legati alla funzione della muscolatura nei diversi movimenti. Non viene confermata l ipotesi che l instabilità possa stimolare una maggior attivazione muscolare e, al contrario, questa si ottenga vincolando maggiormente l esecuzione dell esercizio. Risulta evidente che il maggior impegno coordinativo che si verifica in condizioni instabili contrasta l attivazione delle unità motorie della muscolatura agonista e, pertanto, quando si ricerca il maggior impegno neuromuscolare, risulta più efficace un esecuzione in catena cinetica chiusa. Questo contrasta l attuale tendenza a considerare gli esercizi in condizioni instabili maggiormente efficaci nell incrementare l attività sia dei muscoli agonisti sia quelli stabilizzatori. Scienza&Sport / 25