In un recente articolo è stata descritta la fisiologia dell’allenamento della resistenza (Fisiologia dell’allenamento della resistenza), oggi vediamo di descrivere i cambiamenti fisiologici ed anatomici provocati dall’allenamento della forza. Iniziamo col dire che la prestazione di forza è determinata da due fattori principali: i fattori periferici ed i fattori centrali.
I fattori periferici si riferiscono al potenziale di forza muscolare e quindi riguardano le dimensioni delle masse muscolari, mentre i fattori centrali si riferiscono all’attività del SNC.
Fattori periferici
Nei fattori periferici troviamo in primo piano l’ipertrofia e l’iperplasia delle fibre muscolari. L’ipertrofia riguarda l’aumento dell’area della sezione trasversa del muscolo, cioè l’aumento delle dimensioni delle fibre muscolari. Mediamente un muscolo produce una forza di 6 kg per cm2, è quindi conseguenza logica che aumentando le dimensioni delle fibre aumenterà anche la capacità di generare forza.
Ipertrofia
A livello teorico possiamo distinguere due tipi di ipertrofia:
- sarcoplasmatica;
- miofibrillare.
L’ipertrofia sarcoplasmatica è caratterizzata dalla crescita del sarcoplasma e delle proteine non contrattili. L’ipertrofia miofibrillare corrisponde ad un aumento delle dimensioni delle fibre muscolari. A livello pratico non è possibile distinguere in maniera netta i due tipi di ipertrofia, gli esercizi contro resistenze portano sempre ad una combinazione dei due tipi di ipertrofia.
Il primo adattamento dell’organismo agli allenamenti di forza non riguarda l’ipertrofia ma il sistema nervoso centrale. Dopo qualche sessione di allenamento si verifica un aumento del livello di forza dovuto al miglioramento del reclutamento spaziale delle unità motorie, solo successivamente (e con una adeguata alimentazione) si verifica l’ipertrofia.
Le fibre muscolari non sono tutte uguali, sappiamo che ne esistono di diversi tipi che per semplicità divideremo in fibre lente e fibre veloci; le fibre lente a differenza di quelle veloci sono scarsamente ipertofizzabili e rispondono meglio a lavori di resistenza. Le diverse fibre muscolari sono sollecitate in modo differente a seconda dell’intensità del carico e seguono la legge di Henneman (lo vedremo più avanti).
Iperplasia
L’iperplasia rappresenta l’aumento del numero di fibre muscolari, meccanismo reso possibile grazie all’attivazione delle cellule satelliti. Si pensa che il meccanismo che attivi questo fenomeno consista in microtraumi delle fibre che portano al rilascio di sostanze come MyoD, MEF2 e miogeno che attivano le cellule satelliti che iniziano a moltiplicarsi ed a differenziarsi. L’attivazione delle cellule satelliti è controllata oltre che dai fattori della crescita miogena visti sopra anche dall’ormone della crescita (GH), l’IGF 1 (insuline like growth factor 1) e l’HGF (hepatocyte growth factor).
Nonostante l’iperplasia sia un fenomeno accertato la sua importanza sembra essere poco rilevante in quanto essa contribuisce all’aumento delle dimensioni muscolari per meno del 10%.
Fattori centrali
I fattori centrali riguardano la capacità del sistema nervoso centrale di attivare la muscolatura coinvolta in un movimento, si distinguono così una coordinazione intermuscolare ed una coordinazione intramuscolare.
Coordinazione intramuscolare
La coordinazione intramuscoalre è il risultato di tre meccanismi:
- il reclutamento, cioè la modulazione di forza attraverso l’attivazione delle unità motorie;
- la frequenza di scarica delle unità motorie;
- la sincronizzazione, cioè l’attivazione delle unità motorie in maniera sincronizzata.
Per comprendere meglio l’argomento è necessario dare una definizione di unità motoria: si definisce unità motoria l’insieme di un motoneurone che si trova nel midollo spinale e delle fibre muscolari che esso innerva. Una fibra muscolare può essere innervata da un solo motoneurone mentre un motoneurone innerva molte fibre muscolari. Le UM vengono classificate in UM lente con motoneuroni piccoli a bassa frequenza di scarica e fibre muscolari adattate al lavoro aerobico e UM veloci aventi motoneuroni più grandi a frequenza di scarica elevata e fibre muscolari adattate al lavoro esplosivo anaerobico.
Reclutamento, rate coding e sincronizzazione
Durante una contrazione volontaria non tutte le UM vengono reclutate (reclutamento spaziale). Il reclutamento segue il principio delle dimensioni delle unità motorie. Secondo questo principio i motoneuroni piccoli vengono reclutati per primi mentre i motoneuroni più grandi con soglia di eccitazione più alta vengono reclutati per ultimi (la già citata legge di Henneman). Ci sono però due eccezioni a tale legge: la prima riguarda i movimenti rapidi esplosivi, la seconda riguarda il raggiungimento del cedimento muscolare.
La frequenza di scarica (rate coding) è la capacità di emettere impulsi ad alta frequenza. Una volta reclutata, l’unità motoria si eccita e solo dopo aver raggiunto un determinato livello di eccitazione sarà possibile reclutare altre UM, per aumentare o sostenere la forza prodotta.
La sincronizzazione sta ad indicare il reclutamento temporale delle unità motorie. Normalmente le UM lavorano in modo asincrono, tuttavia in atleti di alto livello di sport di forza e potenza le UM lavorano in maniera sincronizzata. Secondo alcuni studiosi il reclutamento temporale non porta ad un aumento della forza massima ma ad una capacità di sviluppare forza in tempi brevi. Altri invece sostengono che anche il reclutamento temporale concorra all’aumento della forza massimale.
Coordinazione intermuscolare
La coordinazione intermuscolare riguarda la coordinazione dei vari gruppi muscolari che partecipano al movimento, è la capacità di saper utilizzare i muscoli agonisti e sinergici rilassando la muscolatura non coinvolta. Per semplificare al massimo, il concetto di coordinazione intermuscolare può essere riassunto in una parola: tecnica. La coordinazione intermuscolare si riferisce quindi allo schema motorio del gesto specifico, l’atleta deve essere in grado di attivare i gruppi muscolari al momento giusto e con la giusta intensità senza che vi siano movimenti parassiti di muscoli che non dovrebbero partecipare al gesto.
Forza e fattori biochimici
L’allenamento della forza produce uno sviluppo della stessa a causa di cambiamenti di fattori biochimici quali:
- aumento delle riserve energetiche;
- variazione dei valori degli ormoni anabolici;
- fattori nutrizionali.
Un allenamento accentuato della forza porta ad un aumento delle riserve energetiche quali il creatinfosfato che può aumentare tra il 20 e il 75%.
L’importanza degli ormoni anabolici ricopre un ruolo di primaria importanza. Prima del periodo adolescenziale maschi e femmine hanno gli stessi livelli di forza, durante l’adolescenza e al termine della stessa il livello di forza dei maschi risulta maggiore che nelle femmine. Il principale responsabile di questa differenza è il testosterone, l’ormone maschile per eccellenza.
L’allenamento della forza è in grado di produrre alterazioni della concentrazione del livello degli ormoni anabolici nel torrente ematico, queste variazioni sono sia acute sia croniche. La grandezza della risposta ormonale acuta in una sessione di allenamento dipende dalla massa muscolare attivata (grandi masse muscolari alzano il livello ormonale) e dalla quantità di lavoro svolto (un allenamento troppo voluminoso fa aumentare i livelli di cortisolo diminuendo quelli di testosterone).
Parlando di alimentazione risulta importante il ruolo delle proteine (in particolare degli aminoacidi essenziali) nella dieta degli atleti. Un buon apporto proteico risulta fondamentale per lo sviluppo della massa muscolare, l’assunzione proteica dovrebbe aggirarsi intorno ai 1,5-2,5 grammi per chilo di peso corporeo.
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