Teoria e metodologia dell allenamento. Giorgio Visintin SCUOLA REGIONALE DELLO SPORT. «Cenni di fisiologia dell esercizio fisico»

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1 SCUOLA REGIONALE DELLO SPORT Teoria e metodologia dell allenamento «Cenni di fisiologia dell esercizio fisico» Giorgio Visintin

2 I principali sistemi organici coinvolti nell attività sportiva Sistema nervoso (centrale e periferico) Apparato respiratorio Apparato cardiocircolatorio Sistema osteoarticolare Apparato muscolare Sistema endocrino Sistema immunitario Giorgio Visintin - Metodologia dell'allenamento 2

3 Il Sistema nervoso centrale Si compone di 2 strutture: encefalo (nel cranio) e midollo spinale (nella colonna vertebrale), ben protette dalla struttura ossea E responsabile del: o Controllo e regolazione dei parametri vitali (tronco encefalico) o Elaborazione degli stati emotivi (sistema limbico: emozioni, motivazioni) o Pianificazione, esecuzione e regolazione del comportamento volontario (corteccia cerebrale) Giorgio Visintin - Metodologia dell'allenamento 3

4 Il Sistema nervoso periferico Ha 2 componenti: somatica ed autonoma o La componente somatica è costituita dai nervi; trasmettono i comandi dal cervello ai muscoli (nervi motori); e le informazioni sensoriali dalla periferia del corpo al cervello (nervi sensoriali) o La componente autonoma (SNA), formata da nuclei (gangli) di neuroni periferici disposti lungo il rachide, è organizzata in due sistemi: o o Sistema simpatico, che prepara e sostiene l organismo nello sforzo Sistema parasimpatico, che regola le funzioni vegetative Giorgio Visintin - Metodologia dell'allenamento 4

5 Sistema nervoso autonomo (SNA) Giorgio Visintin - Metodologia dell'allenamento 5

6 L apparato respiratorio (assunzione O 2 e scambio con CO 2 ) In assenza di patologie specifiche, raramente, nella sua componente laringe-bronchipolmoni, costituisce un fattore limitante la prestazione Giorgio Visintin - Metodologia dell'allenamento 7

7 L apparato cardiocircolatorio (Trasporto O 2, substrati energetici, smaltimento lattato) Si modifica con l allenamento in maniera sensibile e può costituire un fattore limitante la prestazione, specialmente negli sport aerobici o misti Giorgio Visintin - Metodologia dell'allenamento 8

8 Adattamenti del sistema cardiorespiratorio L allenamento aerobico agisce su entrambi i sistemi: li rende più potenti e più efficienti. Determina infatti: o Una diminuzione della frequenza cardiaca a riposo ed in un carico standard o Un ritorno più rapido ai valori normali nel recupero o Un aumento della portata cardiaca negli sforzi massimali, (attraverso l incremento di frequenza e gittata) o La frequenza cardiaca è un indice affidabile, semplice e pratico per valutare l effetto dell allenamento o Nei giovani gli adattamenti interagiscono fortemente con i processi di crescita fisica (maturazione), che hanno un impatto anche superiore all allenamento 9

9 Esempi di cambiamenti indotti dall allenamento NON ALLENATI PARAMETRI ALLENATI 60/70 ml Gittata sistolica a riposo 100/110 ml 130/140 Gittata sistolica massima >200 50/60 bm Fc a riposo 30/40 bm 200 Fc max l m Portata cardiaca massima 4/4.5 l femm 5/6 l maschi Volume totale di sangue 80/100 l Massima ventilazione polmonare 35/40 l m 5.5/6 l femm 7/8 l maschi 180/220 l 10

10 Scheletro ed apparato legamentoso Attenzione alle patologie dello sviluppo e da sovraccarico! Giorgio Visintin - Metodologia dell'allenamento 11

11 Le problematiche più frequenti dell apparato locomotore Lesioni traumatiche o Traumi contusivi o da contraccolpo (prevalentemente a carico delle parti molli) o Contratture, stiramenti, distrazioni, strappi o Distorsioni o Lussazioni o Fratture Patologie da sovraccarico e dello sviluppo o Infiammazioni o Processi degenerativi Crampi Giorgio Visintin - Metodologia dell'allenamento 12

12 L APPARATO MUSCOLARE Giorgio Visintin - Allenamento e prestazione 13

13 Il muscolo Il muscolo è l organo di movimento; è una macchina biologica che trasforma l energia chimica in lavoro meccanico. Il suo accorciamento determina, attraverso il tendine, lo spostamento dei capi articolari La trasformazione dell energia ha luogo durante la contrazione muscolare, che viene innescata e mantenuta dagli impulsi nervosi inviati ai muscoli dalla corteccia motoria Giorgio Visintin - Allenamento e prestazione 14

14 La struttura ossea e muscolo-tendinea Strutture contrattili ofasci muscolari ofibre muscolari omiofibrille ofilamenti proteici (actina e miosina) Miofibrilla Actina Miofibrilla Miosina

15 Le fibre muscolari Le fibre muscolari sono di 2 tipi: o Del I tipo (lente) o Del II tipo (veloci) La natura delle fibre dipende dall innervazione ed ha origine genetica In ogni muscolo sono presenti entrambe le fibre, anche se in percentuali diverse. L attività sportiva può modificare la loro qualità ed il rapporto percentuale Giorgio Visintin - Allenamento e prestazione 16

16 Le fibre del I Tipo (lente) o Le fibre del I tipo (Stf = slow twitch fiber) sono anche definite, sulla base delle caratteristiche prese in esame, fibre lente, rosse, aerobiche, ossidative o Di dimensioni ridotte sono innervate da assoni di minore grandezza e si contraggono con impulsi nervosi di bassa intensità o Entrano in azione per prime e sono tipiche dei movimenti lenti e precisi o Sono caratterizzate da minore forza, ma da elevata resistenza alla fatica Giorgio Visintin - Allenamento e prestazione 17

17 Fibre del II tipo (veloci) Le fibre del II tipo (Ftf = fast twitch fiber); sono definite anche fibre veloci, bianche, anaerobiche, glicolitiche Di maggiori dimensioni rispetto a quelle del I tipo, sono innervate da assoni più grandi e, per contrarsi, necessitano di impulsi nervosi più intensi Hanno maggiore forza e velocità e minore resistenza alla fatica. Sono tipiche dei movimenti esplosivi. Sono suddivise: 18

18 Caratteristiche delle fibre Giorgio Visintin - Allenamento e prestazione 19

19 Contrazione muscolare e fibre attivate Giorgio Visintin - Allenamento e prestazione 20

20 Distribuzione delle fibre nel muscolo Fibre a scossa lenta (St) - colore più scuro Fibre a scossa veloce (Fta) - colore bianco Fibre a scossa veloce (Ftb) - colore grigio 21

21 Schema di trasformazione delle fibre muscolari I (Le frecce più grandi indicano la maggiore facilità di trasformazione da fibre veloci a lente) Giorgio Visintin - Allenamento e prestazione 22

22 Trasformazione delle fibre muscolari a seguito di un lavoro aerobico intenso Giorgio Visintin - Allenamento e prestazione 23

23 La contrazione del muscolo Giorgio Visintin - Allenamento e prestazione 24

24 La contrazione muscolare La contrazione del muscolo è innescata da un comando, che parte dal cervello e va ai motoneuroni spinali, e, da qui, reindirizzato ad un certo numero di fibre muscolari dello stesso tipo (I IIa - IIb) 25

25 La contrazione muscolare L accorciamento del muscolo è generato dallo scorrimento, gli uni sugli altri, dei filamenti di natura proteica che formano le miofibrille I filamenti sono di due tipi: o Filamenti di Miosina (più massicci) o Filamenti di Actina (più sottili)

26 Scorrimento delle miofibrille nella contrazione Filamento centrale, più massiccio (Miosina) Filamenti circostanti, più sottili (Actina)

27 Ciclo molecolare della contrazione 28

28 Tipologie di contrazione muscolare Concentrica (avvicinamento dei capi articolari) Eccentrica (allontanamento dei capi articolari) Statica (senza movimento) nessuno spostamento de capi articolari (denominata anche isometrica)

29 Contrazione muscolare (azione dei muscoli nel gomito)

30 Azione dei muscoli Agonisti (muscoli che effettuano il movimento) Antagonisti (muscoli che si oppongono al movimento) Sinergici (gruppi muscolari secondari che facilitano il movimento)

31 I MECCANISMI ENERGETICI (I sistemi di trasformazione dell energia)

32 I meccanismi di produzione (trasformazione) dell energia per la contrazione muscolare L energia per la contrazione viene fornita dalla scissione di una molecola altamente energetica presente nelle fibre muscolari ed immediatamente disponibile (ATP - Acido adenosintrifosforico) L ATP però è «stoccato» in quantità molto limitata, è necessaria pertanto un sua continua risintesi 24/04/ Giorgio Visintin - Le basi della prestazione

33 L ATP e sua ricarica Il quantitativo di ATP nel muscolo è ridotto (2-3 sec di attività), viene pertanto resintetizzato continuamente attraverso 3 meccanismi o Il meccanismo anaerobico alattacido, che ricava l energia dalla Fosfocreatina (CP) o Il meccanismo anaerobico lattacido, che trae l energia dalla glicolisi anaerobica (Glucosio) o Il meccanismo aerobico, che ricava l energia dalla degradazione aerobica di zuccheri e grassi (Gli Li) 34

34 I meccanismi (sistemi) energetici MECCANISMO AEROBICO MECCANISMO ANAEROBICO ALATTACIDO MECCANISMO ANAEROBICO LATTACIDO

35 Sistemi energetici Benzina nei pistoni ATP Anaerobico alattacido Anaerobico lattacido Rifornimento dal carburatore CP Rifornimento dal serbatoio Gli Aerobico Taniche di riserva Gli -Li Giorgio Visintin - Le basi della prestazione 36

36 Il meccanismo anaerobico alattacido 37

37 Il meccanismo anaerobico alattacido E tipico degli sforzi brevi e intensi L energia viene fornita dalla scissione della fosfocreatina (CP), un «accumulatore» di energia presente nel muscolo La fosfocreatina si «ricarica» con un tempo di semi-reazione di circa 30» In un lavoro muscolare massimale la sua durata arriva a 8/10 Il ripristino durante il recupero è a carico del sistema aerobico 38

38 Il meccanismo anaerobico alattacido FASE 1 - SCISSIONE DELL ATP FASE 2 RICARICA DELL ATP A CARICO DELLA FOSFOCREATINA Energia Giorgio Visintin - Le basi della prestazione Ricostituzione ATP 39

39 Il meccanismo anaerobico lattacido Giorgio Visintin - Fisiologia dell'esercizio fisico 40

40 Il meccanismo anaerobico lattacido Ricava l energia per la risintesi dell ATP dalla glicolisi anaerobica (scissione del glicogeno in assenza di ossigeno); sviluppa prestazioni massimali della durata di 35/40 E un meccanismo meno potente del precedente, ma più duraturo E limitato dall accumulo di acido lattico, che riduce progressivamente la capacità lavorativa L acido lattico viene smaltito, nel recupero, in un tempo che varia da pochi minuti a 2 ore Giorgio Visintin - Le basi della prestazione 41

41 Le verità sul lattato La produzione di acido lattico è un meccanismo che permette di prolungare una prestazione intensa (che richiede un consumo di ossigeno maggiore di quello assunto con la respirazione) L organismo però contrae un debito, che viene pagato al termine dello sforzo (debito di ossigeno lattacido) Per pagare il debito («smaltire» l acido lattico) e «restituire» all organismo l ossigeno consumato in più l apparato cardio-respiratorio resta accelerato a lungo (il tempo è variabile) L acido lattico non è dannoso e non lascia dolori muscolari Giorgio Visintin - Le basi della prestazione 42

42 La «cambiale» dell ossigeno Acido lattico Sforzo fisico intenso Recupero con «Pagamento» del debito Ossigeno 43

43 Cosa succede al lattato? Giorgio Visintin - L'allenamento: gli aspetti biologici 44

44 I dolori post esercizio I dolori muscolari ad insorgenza ritardata (DOMS - 24/48 ore dopo l esercizio) sono causati da microlesioni dell ultrastruttura muscolare e dal conseguente processo infiammatorio. Non dall acido lattico. 45

45 Giorgio Visintin - Le basi della prestazione 46

46 Giorgio Visintin - Le basi della prestazione 47

47 Il meccanismo aerobico Giorgio Visintin - Fisiologia dell'esercizio fisico 48

48 Il meccanismo aerobico Comprende le attività prolungate di intensità da bassa a medio/alta L energia deriva dall ossidazione di una miscela composta in misura variabile da glucidi (zuccheri) e lipidi (grassi) Il processo avviene nei mitocondri; il prodotto finale della reazione aerobica è costituito da CO 2 ed H 2 O, espulse con la respirazione ENERGIA OSSIGENO ACIDI GRASSI Cellula Muscolare GLICOGENO 49

49 Meccanismo aerobico: schema generale Miscela % variabile a seconda dell intensità GLICOGENO ACIDI GRASSI OSSIGENO MITOCONDRI CO2 + H2 O ENERGIA (Aerobica)

50 Intensità dello sforzo e consumo di «carburanti Utilizzo dei substrati energetici = immediati (ATP + CP) Resintesi dell ATP con oglucidi (Zuccheri-carboidrati - Glu) olipidi (Grassi, FFA) Carburante: oproteine (di riserva) alimenti Carburante: benzina Esercizio a bassa intensità Esercizio ad alta intensità Meccanismo aerobico blando Meccanismo aerobico intenso Meccanismo anaerobico Miscela di FFA (>) + Glu Miscela di Glu (>) + FFA Glu

51 Tabella comparativa dei meccanismi energetici MECCANISMO ENERGETICO QUALITÀ ATLETICA PREVALENTE POTENZA Lavoro svolto nell unità di tempo (quantità di energia erogata ogni sec) CAPACITÀ Quantità totale di energia disponibile indipendentemente dal tempo ANAEROBICO ALATTACIDO POTENZA 1 1 ANAEROBICO LATTACIDO AEROBICO RESISTENZA LATTACIDA RESISTENZA AEROBICA 0,5 2,5 0,3 INFINITO 52

52 I substrati energetici (i carburanti per i vari meccanismi energetici) Glucidi (carboidrati, zuccheri) o Metabolismo aerobico (miscelato ai lipidi) o Metabolismo anaerobico lattacido Lipidi (grassi) o Metabolismo aerobico (miscelato ai glucidi) Proteine o Metabolismo aerobico, in caso di volumi elevati ed intensità significative (per l esaurimento dei glucidi) Giorgio Visintin - Metodologia dell'allenamento 53

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