Scienze dello Sport e della Salute

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI ROMA FORO ITALICO DOTTORATO DI RICERCA IN Scienze dello Sport e della Salute XXII CICLO Strategie di reclutamento muscolare ed efficienza meccanica durante movimento ciclico: interazione tra invecchiamento e allenamento. Settore Scientifico Disciplinare M-EDF/01 Tutore Prof. Massimo Sacchetti Tutore Prof. Giuseppe De Vito Dottorando Dott. Mauro Lenti 1

2 Titolo Strategie di reclutamento muscolare ed efficienza meccanica durante movimento ciclico: interazione tra invecchiamento e allenamento. Title Recruitment strategies and muscle mechanical efficiency during cyclical movement: interaction between aging and exercise. ABSTRACT (italiano) Il costo energetico del movimento ciclico, e con esso l efficienza sono due dei determinanti della prestazione nel ciclista agonista, sia professionista che amatoriale. Tali determinanti sono da porre in relazione con la strategia di reclutamento muscolare. L analisi elettromiografica (EMG) rappresenta un metodo conveniente per studiare il reclutamento muscolare in maniera non invasiva. In particolare, l analisi della velocità di conduzione media (Muscle Fibre Conduction Velocity (MFCV)) delle fibre muscolari rappresenta un parametro potenzialmente utile alla descrizione del reclutamento progressivo di nuove unità motorie durante esercizio incrementale. La MFCV risente, infatti, dell intervento di unità motorie sempre maggiori e caratterizzate da valori di velocità di conduzione più elevate. Il declino della forza muscolare che si associa all invecchiamento è legato ad un numero di alterazioni a carico del sistema muscolare e nervoso. La connessa diminuzione della massa muscolare (sarcopenia) è dovuta a una perdita di fibre, con una riduzione selettiva di quelle di tipo II, questo potrebbe determinare tra l altro una modificazione dell efficienza muscolare. Allo scopo di ottenere informazioni riguardo le sopra riportate modificazioni muscolari indotte dall invecchiamento è dunque conveniente utilizzare l analisi elettromiografica 2

3 durante l esercizio condotto a diverse intensità. Altrettanto importante, è appurare se tali strumenti consentano di verificare l ipotesi secondo la quale un allenamento costante protratto per la maggior parte del corso della vita sia in grado di limitare i processi degenerativi muscolari dovuti all invecchiamento. Fra i determinanti che svolgono un ruolo essenziale nella prestazione sportiva assumono un ruolo rilevante, la soglia anaerobica, la potenza aerobica, e l efficienza. L analisi di queste grandezze, riguardo all invecchiamento è pertanto molto rilevante, così come il confronto delle stesse con quelle di gruppi di soggetti giovani, allenati e no. Sotto quest aspetto anche lo studio della capacità tampone e dell effetto che invecchiamento e allenamento hanno su di essa assume un importanza notevole. Il presente progetto di dottorato è indirizzato verso lo studio dei determinanti della prestazione, con particolare attenzione all aspetto neuromuscolare attraverso l utilizzo della MFCV in soggetti anziani che abbiano mantenuto per tutta la vita un elevato livello d allenamento. In particolare, il progetto, è indirizzato verso il confronto delle strategie di reclutamento muscolare durante esercizio incrementale, dell efficienza muscolare, della capacità di tamponamento isocapnico, in individui giovani ed anziani sia allenanti che sedentari. 3

4 ABSTRACT (English) The energy cost of cyclical movement, and its efficiency are two of the determinants of performance in cycling agonist, both professional and amateur. These determinants are considered in conjunction with the muscle recruitment strategy. The electromyographic analysis (EMG) is a convenient method to study muscle recruitment noninvasively. In particular, the analysis of muscle fibers average conduction velocity (Muscle Fiber Conduction Velocity (MFCV)) represents a potentially useful parameter to describe the progressive recruitment of new motor units during incremental exercise. The MFCV is influenced, in fact, by the intervention of new motor units characterized by higher values of conduction velocity. The decline in muscle strength that is associated with aging is related to a number of alterations of the muscular and nervous systems. The related decrease in muscle mass (sarcopenia) is due to a loss of muscle fiber, with a selective reduction for those of type II.This could lead, inter alia, a change in muscle efficiency. In order to obtain information about the above changes induced muscle aging is thus convenient to use the EMG analysis during the exercise conducted at different intensities. Equally important is to investigate whether these tools would prove that a steady workout lasted for most of the lifetime can limit muscle degeneration due to aging. The anaerobic threshold, aerobic power, and efficiency play a key role in athletic performance, so the analysis of these parameters, with respect to aging is very relevant. Equally important is the comparison between these measurements with those of groups of young subjects, trained and no. From this point of view the study of the buffering capacity and the effect that aging and exercise have on it is of great importance. This PhD project is directed towards the study of the determinants of performance, with particular attention to neuromuscular aspects through the use of MFCV in elderly subjects 4

5 who have maintained a high level of training throughout the lifetime. In particular, the project is directed towards the comparison of muscle recruitment strategies during incremental exercise, the muscle efficiency, and the isocapnic buffering capacity in young and elderly individuals trained and untrained. 5