L’apparato locomotore 1

Capitolo i

l’apparato loComotore

Il sistema osseo

Lo scheletro (fig. 1), o sistema osseo, è formato da organi che si chiamano ossa. Vi sono più di 200 ossa. Lo scheletro ha varie funzioni: 1) costituisce il sostegno e l’impalcatura del corpo 2) offre i punti di inserzione dei muscoli3) funge, in alcune parti, da protezione di organi interni. Per esempio il cranio protegge l’ence falo, la gabbia toracica protegge il cuore e i polmoni, il baci-no protegge gli organi della parte bassa addominale, ovvero gli organi della riproduzione, i più importanti

in assoluto per la specie. Riguardo a quest’ultimo pun-to, occorre dire che lo scheletro umano, pur essendo considerato un endoscheletro, ovvero uno scheletro interno (al tessuto muscolare) per quanto riguarda le parti citate esso assume una struttura esoscheletrica,

cioè da scheletro esterno, con funzione ap punto pro-tettiva, simile alla corazza degli insetti.Lo scheletro umano è diviso in due parti fondamenta-li: la parte assile o assiale, che comprende, dall’alto in basso, il cranio, la gabbia toracica e la colonna vertebrale. La parte ap pendicolare, costituita dagli arti superiori e inferiori. La parte assile è connessa a quella appen dicolare tramite due cinture:a) la cintura, o cingolo scapolare, che unisce lo sche-letro assile (in questo caso lo sterno, che fa parte della gabbia toracica), agli arti superiori, tramite la scapola e la clavicola.b) la cintura, o cingolo pelvico, che unisce lo schele-tro assile (in questo caso la colonna verte brale sacra-le) agli arti inferiori tramite le ossa del bacino. Le ossa si suddividono in tre tipi (fig. 2): ossa lunghe, nelle quali una dimensione, quella della lunghezza,

prevale nettamente sulle altre due (per esempio tutte le ossa degli arti; ossa piatte, nelle quali due dimen-sioni, lunghezza e larghezza, prevalgono nettamente sulla rimanente, pro fondità (per esempio le ossa del bacino e quelle del cranio); ossa corte, nelle quali le

Fig. 1. Lo scheletro: vista anteriore e posteriore.

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tre dimen sioni sono approssimativamente uguali (per esempio le ossa del tarso e del carpo, rispettivamen te nel piede e nella mano).Procedendo dall’alto in basso, queste sono le ossa principali:a) le ossa del cranio e della facciab) la colonna vertebralec) la scapola, posteriormente alla gabbia toracica e alla clavicola, sopra la gabbia toracicad) lo scheletro dell’arto superiore, suddiviso in ossa del braccio (omero), ossa dell’avambraccio (radio e ulna), ossa della mano (carpo, metacarpo e falangi)e) le ossa del bacino: ileo, ischio e pubef) lo scheletro dell’arto inferiore, suddiviso in osso della coscia (femore), ossa della gamba (pe rone e ti-bia), ossa del piede (tarso, metatarso e falangi).Diamo di seguito dei cenni su due degli insiemi ossei più importanti sotto il profilo del movimento.

La colonna vertebraleLa colonna vertebrale, o rachide, è costituita da 33 ossa corte chiamate vertebre (fig. 3). Ciascu na verte-bra è formata da un corpo vertebrale a forma di cilin-dro appiattito e da tre appendici sporgenti: quelle che sporgono posteriormente si chiamano apofisi spinose e sono all’origine, con la loro caratteristica promi-nenza, del nome di spina dorsale dato popolarmente

al rachide (fig. 4). La colonna vertebrale costituisce il mezzo di giun-zione fra parte superiore e inferiore del lo scheletro. Superiormente la colonna è collegata al cingolo scapolare tramite le costole, lo sterno, le scapole e le clavicole, inferiormente essa si attacca direttamente al cingolo pelvico, e sattamente alle ossa iliache, tra-mite l’articolazione sacro-iliaca. Questa connessione fra parte alta e parte bassa dello scheletro avviene in modo dinamico, non statico: infatti la colonna è

Fig. 2. Esempi di ossa lunghe (omero, in alto), piatte (osso parietale del cranio, a destra) e corte (calcagno del tarso, a sinistra).

Fig. 3. La colonna vertebrale, vista in proiezione posteriore e laterale.

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note volmente mobile e permette al busto un ampio grado di movimento. Ciò è permesso dalla pre senza, fra corpo vertebrale e corpo vertebrale, dei dischi intervertebrali (fig. 5), speciali cuscinetti di so stanza adiposa molle, che permettono piccoli movimenti di spostamento laterale e antero-poste riore fra vertebra e vertebra. Moltiplicati per l’intero numero di vertebre mobili, 24, questi picco li movimenti si tramutano in movimenti, come detto, di grande ampiezza.La colonna vertebrale è suddivisa in cinque parti, dall’alto in basso:1) Colonna cervicale (dalla base del cranio alla base del collo), formata da sette vertebre cervicali.2) Colonna toracica o dorsale (dalla base del collo fino circa a metà schiena), formata da 12 vertebre toraciche o dorsali.3) Colonna lombare (da metà fino alla fine della

schiena, dove comincia la regione del bacino), forma-ta da cinque vertebre lombari. Fin qui abbiamo ver-tebre mobili. Da qui in poi le vertebre sono ossificate insieme e non sono suscettibili di movimento.4) Osso sacro, formato da cinque vertebre sacrali, che coincide grossomodo con la posizione del bacino.5) Coccige, formato da quattro vertebre coccigee, molto piccole, che occupano una posizione appena superiore a quella dell’ano. Il coccige costituisce il residuo evolutivo della coda possedu ta dai nostri an-tenati primati.Il rachide normale non presenta curvature sostanziali in senso laterale. Se presenti, esse sono patologiche, indice cioè di una malattia, chiamata scoliosi, che colpisce soprattutto soggetti in età evolutiva e le cui cause non sono ancora state ben individuate. Essa si cura, in ordine di gravità crescente, con la ginnastica correttiva, con il busto o con l’intervento chirurgico (non praticato, però, in Italia). Vi sono invece due curvature, assolutamente fisiolo-giche, presenti quindi in tutti i rachidi normali. Una a livello dorsale, chiamata cifosi dorsale, con la con-vessità rivolta all’indietro, e una a livello lombare, chiamata lordosi lombare, con la convessità rivolta in avanti. Naturalmente, in caso di accentuazione delle due curve, siamo in presenza di patologie: la “gobba” in caso di i percifosi, e la “pancia prominente”, in caso di iperlordosi. Da notare anche che nelle femmine la lordosi lombare è fisiologicamente più accentuata che nei maschi.

La gabbia toracicaLa gabbia toracica (fig. 6) è formata dallo sterno, che è un osso piatto posto anteriormente e dalle 12 costole o coste che vi si articolano. Per la verità solo le prime sette coste si articolano direttamente sullo sterno; l’ottava, la nona e la decima si uniscono alla settima; l’undicesima e la dodicesima sono anterior-mente libere. Le coste si articolano posteriormente sulle 12 vertebre dorsali. In un certo senso, quindi, anche le vertebre dorsali dovrebbero essere considerate funzionalmen-te parte, almeno parzial mente, della gabbia toracica.Anche la gabbia toracica è un insieme dinamico. Oltre alla funzione, tipicamente statica, già citata, di proteggere cuore e polmoni, il suo compito è di per-mettere, attraverso successive espansioni e contrazio-ni, la respirazione. Questi movimenti sono permessi dai muscoli intercosta li, che muovono leggermente le coste, sulle articolazioni costo-vertebrali e costo-sternarie, le une rispetto alle altre. Il grosso del movi-mento però è a carico del muscolo diaframma, che ha la forma di una grande cupola che divide, in pratica, la cavità toracica da quella addominale. Quando il diaframma si contrae esso si abbassa,

Fig. 4. Aspetto di una tipica vertebra

Fig. 5. I dischi intervertebrali.

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facendo aumentare il volume della cavità toracica. Poiché, per le ben note leggi dei gas, a un aumento del volume consegue una diminu zione di pressione, allora la pressione all’interno della cavità toracica di-minuisce, diventando mi nore di quella dell’aria ester-na. A causa di questa differenza di pressione, l’aria penetra all’inter no della cavità: si ha l’inspirazione. Quando il diaframma si rilassa esso si risolleva, com-primendo la cavità toracica. Il volu me allora diminui-sce, la pressione aumenta e si crea una differenza op-posta alla precedente; l’a ria ora esce verso l’esterno: si ha l’espirazione.

Il sistema articolare

Le ossa, ovviamente, non potrebbero muoversi le une rispetto alle altre, se non fossero provviste di cerniere, di giunture predisposte allo scopo. Queste cerniere sono le articolazioni. In qualsiasi artico-lazione occorre contemperare due esigenze: quella della solidità e quella della mobilità. In altre parole, è necessario sì che l’articolazione consenta il movi-mento, ma è anche necessario che vengano conserva-ti, in ogni momento, i rapporti articolari e l’integrità dell’artico lazione stessa. D’altra parte, spesso le due esigenze sono presenti in modo molto diverso e asso-lutamente non equilibrato da caso a caso. Per alcune ossa, infatti, la richiesta di mobilità è al quanto limita-

ta, per altre invece è assolutamente necessaria. Chia-ramente, quando la solidità vie ne al primo posto, la mobilità è fortemente compromessa, quando invece è primaria la necessità di ampie escursioni articolari la solidità può essere così relativa che l’articolazione, se fortemente impegnata, diventa suscettibile di perdita di integrità e dei relativi rapporti articolari (va cioè soggetta a lussazione, ovvero al distacco permanente dei capi articolari).A seconda dell’esigenza che viene di volta in volta privilegiata, le articolazioni si suddivi dono in tre tipi: Fisse, semimobili e mobili. Nei primi due tipi, ovviamente, si privilegia la solidità e queste articola-zioni sono presenti soprattutto nello scheletro assile: l’esempio più famoso di ar ticolazioni fisse è quello fra le ossa del cranio, mentre esempi di articolazioni semimobili (che permettono solo piccoli movimenti di scorrimento e traslocazione) si possono trovare fra osso sacro e ossa iliache, o fra scapola e clavicola. Nel terzo tipo si privilegia la mobilità e, ovviamen te, queste articolazioni saranno presenti nella parte sche-letrica appendicolare, ovvero negli arti. Un’articolazione è composta da varie parti (fig. 7):a) la capsula articolare, una specie di manicotto for-mato da sostanza cartilaginea, che racchiude le estre-mità ossee, chiamate capi articolari, in una cavità, chiamata cavità articolare, che si trova completamen-te sotto vuoto. La mancanza d’aria all’interno della cavità articolare crea una diffe renza di pressione con l’esterno, che migliora la tenuta dell’articolazione. Infatti, spesso, a favo rire il distacco dei capi ossei, la lussazione, contribuisce molto la rottura della capsula articolare, con il conseguente ingresso di aria nella capsula. Vi sono vari tipi di capsula articolare, dalle più semplici alle più complesse. Queste ultime pos-sono essere suddivise in più camere separate, do tate anche di uno o più diverticoli. b) la membrana sinoviale, che secerne il cosiddet-to liquido sinoviale, che costituisce una specie di lubrificante per le ossa, favorendone il movimento reciproco con il minimo di attriti. Ecco perché è così importante il riscaldamento atletico per le articolazio-ni: l’aumento di temperatura all’interno della capsula favorisce la secrezione del liquido sinoviale e una mi-gliore funzionalità dell’articolazione. Questo liquido può essere considerato l’analogo dell’olio lubrificante per un motore. Le ossa perciò, quando l’articolazione è riscaldata, sono immerse in una specie di bagno d’olio. I capi articolari, all’interno della capsula, non vengono mai a contatto, ma sono separati dal bagno d’olio. Quindi, le ossa non sfregano l’una contro l’al-tra, anche perché a rivestirle c’è della cartilagine.c) i legamenti, delle specie di cordoni, posti fuori della capsula articolare, e tesi fra un osso e l’altro, a diverse distanze. Essi hanno il compito di migliorare

Fig. 6. La gabbia toracica.

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la tenuta e la solidità delle artico lazioni. Mediamente vi possono essere una decina di legamenti per cia-scuna delle articolazioni principali. Occorre dire, comunque, che i muscoli stessi che si inseriscono attorno all’articolazio ne fungono, con la loro resi-stenza all’allungamento, da elementi di contenzione dell’articolazio ne. In effetti, quando si procede con esercitazioni per il miglioramento della mobilità, è la resi stenza all’allungamento del muscolo che si oppo-

ne alla progressione in questo campo.d) talvolta esistono i menischi, cuscinetti di sostanza adiposa che sono posti fra osso e osso, con il compito di migliorare la corrispondenza dei profili articolari. Un esempio tipico è quello del ginocchio, dove esisto-no due di questi dispositivi (per ciascun ginocchio).Le articolazioni mobili si dividono in sei tipi fonda-mentali, a seconda del grado di mobi lità permesso. Da ricordare quella che consente il massimo grado di

Fig. 7. Struttura di un’articolazione: il ginocchio.

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escursione articolare, l’enar trosi. L’enartrosi consen-te tutti i movimenti fondamentali:1) la flessione, ovvero il passaggio di un segmento da un atteggiamento lungo a un atteggia mento corto.

2) l’estensione, o passaggio da un atteggiamento corto a uno lungo.3) l’adduzione, o avvicinamento di un segmento al piano mediano del corpo.

Fig. 8. L’articolazione della spalla.

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4) l’abduzione, o allontanamento dal piano mediano del corpo.5) la circumduzione, definita come la somma dei precedenti quattro movimenti.6) la torsione, ovvero il movimento di un segmento attorno al proprio asse. I due esempi più importanti di enartrosi sono costitui-ti dalle articolazioni della spalla e dell’anca.L’articolazione della spalla (o scapolo-omerale, fig. 8) avviene fra l’osso del braccio, omero, e una cavità, chiamata cavità glenoide, della scapola. Poiché la cor-rispondenza fra testa dell’omero (rotondeggiante) e ca-vità glenoide, è molto scarsa (la testa entra per un terzo solo della propria circonferenza nella cavità), l’artico-lazione della spalla è la più mobile del corpo umano e natu ralmente però anche la più soggetta a lussazioni. Pur essendo anche l’articolazione dell’anca un’enar-trosi, in questo caso la corrispondenza fra la testa del femore (l’osso della coscia) e la cavità corrispondente del bacino, chiamata ace tabolo, è molto migliore. Il risultato è che l’articolazione è un po’ meno mobile (alla coscia non sono permesse le escursioni del brac-cio) ma sicuramente meno soggetta alle lussazioni.Altre articolazioni importanti sono il ginocchio (fig. 6) e la caviglia. Il ginocchio si costituisce dal rapporto fra le due sporgenze inferiori del femore (condili) e due piccole fossette corri spondenti nell’estremità superio-re della tibia. Poiché, però, la corrispondenza non è fra le mi gliori, c’è bisogno, come detto, della presenza dei due menischi intraarticolari. Da notare che l’osso della rotula non entra direttamente a far parte dell’articola-zione: il suo scopo è quello di migliorare l’angolo di lavoro del muscolo quadricipite femorale, portandolo da circa 180° a circa 150°, con positivi effetti sul mi-glioramento dell’efficienza meccanica.L’articolazione della caviglia si stabilisce fra le estremità inferiori del perone e della tibia, e quella superiore dell’astragalo, grosso osso del tarso che sta davanti al calcagno. Quest’articola zione è molto importante perché sorregge, in pratica, tutto il peso del corpo in qualsiasi tipo di azione statica (il sem-plice stare in piedi) o dinamica (camminare, correre o saltare). Per questo è dotata di un imponente corredo di legamenti, che non le impediscono, tuttavia, vista

la peculiare posizione, di andare soggetta a frequenti distorsioni (distacco temporaneo, non permanente, dei capi articolari).

Il sistema muscolare

Tipi di muscoliI muscoli sono degli organi che, inserendosi sulle ossa, permettono loro di muoversi re ciprocamente. Qui parleremo essenzialmente dei muscoli schele-trici, o striati, ovvero di quelli che si inseriscono direttamente sulle ossa. Esistono altri due tipi di muscoli, quelli lisci e il mu scolo cardiaco (fig. 9). I muscoli lisci rivestono le pareti interne degli organi, dei vasi sanguigni e del tubo digerente. Con la loro contrazione, permettono, per esempio, l’avanzamen-to del sangue lungo le arterie o del cibo nell’esofago, nello stomaco, nell’intestino. Hanno un’innervazione in volontaria, ovvero si contraggono autonomamen-te, senza bisogno dell’intervento cosciente. Il cuore strutturalmente è un muscolo striato, ovvero presen-ta lo stesso aspetto dei muscoli schele trici, mentre funzionalmente è un muscolo liscio, ossia si contrae indipendentemente dal control lo nervoso volontario. Alcuni muscoli striati, come quelli mimico-facciali (responsabili delle e spressioni facciali) o il diafram-ma, presentano una doppia innervazione, volontaria e involontaria: infatti la respirazione e le espressioni possono sia essere controllate coscientemente sia, più spesso, lasciate alla gestione del sistema nervoso autonomo.Vi sono più di 500 muscoli scheletrici nel corpo uma-no. Essi, assieme, alle ossa e alle ar ticolazioni, costi-tuiscono un mirabile insieme di leve (fig. 10), dove la resistenza è costituita dal peso dell’osso, la potenza dal muscolo stesso, il fulcro dall’articolazione. Vi sono esempi di leve di tutti i generi, vantaggiose, dove la potenza è maggiore della resistenza, svantaggiose, dove la re sistenza è maggiore della potenza, neutre, dove il fulcro è posizionato esattamente in mezzo alle due. Paralle lamente, a seconda della leva costituita, sono presenti muscoli di diversa potenza, maggiore se la leva è svantaggiosa (come per esempio nella

Fig. 9. Struttura miscroscopica, da sinistra, dei muscoli scheletrici, lisci, e del cuore.

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flessione del gomito esercitata dal bicipite omerale), minore se è vantaggiosa (come nella flessione planta-re del piede effettuata dal tricipite surale).I nomi dei muscoli sono spesso dovuti alla loro for-ma: per esempio il muscolo deltoide è così detto per-ché visto dall’alto ricorda la lettera greca delta maiu-scola; i muscoli fusiformi han no proprio la forma di un fuso: i muscoli pennati ricordano l’aspetto delle penne degli uccelli. Inoltre ricordiamo che i prefissi bi, tri o quadri, indicano che il muscolo è diviso in due, tre o quattro componenti.

L’azione muscolareL’azione del muscolo, come detto, è quella di muove-re un osso rispetto ad un altro. Ciò avviene attraverso una contrazione, cioè un accorciamento, del musco-lo. Il muscolo, diventando più corto, richiama a sè, in un certo senso, le ossa, le fa avvicinare fra loro.Qualsiasi muscolo effettua, di norma, due azioni, a seconda che si tenga come punto fis so una o l’altra delle due ossa su cui il muscolo si inserisce. Per esempio, per quanto riguarda il muscolo quadrici-pite della coscia, se teniamo ferma la coscia esso fa estendere la gamba sulla coscia, se teniamo ferma la gamba esso estende la coscia sulla gamba. Anche senza conoscere bene l’anatomia e ignorando pure i precisi punti di inserzione del muscolo sulle ossa, non è difficile comprendere qual è l’azione esercitata dai muscoli principali e, viceversa, quali sono i muscoli che esercitano una determinata azio-ne. É sufficiente pensare a qual è l’angolo di lavoro che si chiude. In altre parole, il muscolo che lavora è quello interno all’angolo che si chiude. Per esempio, pensando all’articolazione del gomito e partendo con un angolo interno (ovvero sulla faccia superio-re dell’arto superiore) fra braccio e avambraccio di 180°, se flettiamo l’avambraccio sul braccio e facciamo in modo che l’angolo interno diminuisca fino a 90° e anche meno, è chiaro che i muscoli che hanno effettuato l’azione sono quelli che si trovano sul lato superiore dell’arto superiore, ovvero i flessori dell’avambraccio, fra cui soprat tutto il bicipite ome-rale. Viceversa, se partiamo con un angolo esterno fra braccio e avambraccio (ovvero sulla faccia inferiore dell’arto superiore) di 270° e anche più ed estendia-mo l’avambrac cio sul braccio in modo che l’angolo esterno diminuisca fino a 180°, avremo adoperato i muscoli estensori dell’avambraccio, ovvero princi-palmente il tricipite omerale, che si trova sulla faccia in feriore dell’arto superiore. Questi due muscoli, bicipite e tricipite, sono fra loro antagonisti (fig. 11), ovvero esercitano azioni oppo-

ste. Inoltre, quando si contrae l’agonista (il muscolo che compie il movimento), l’antago-nista deve rilassarsi, al-lungarsi, per per mettere il movimento. Se non lo facesse, impedirebbe l’azione del musco-lo agonista. Quindi i muscoli possono sia contrarsi che allungarsi. Per compiere qualsiasi tipo di movimento, an-che il più semplice, è

Fig. 10. I vari tipi di leve presenti nel corpo umano; dall’alto: di 1° genere, approssimativamente neutra, e di 1° genere, svantaggiosa; di 2° genere, vantaggio-sa; di 3° genere, svantaggiosa.

Fig. 10. Il bicipite e il tricipite brachiali sono muscoli fra di loro anta-gonisti.

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necessario il concorso di più muscoli, fra quelli che si contraggono direttamente (gli agonisti), quelli che si allungano (antagonisti) e quelli che partecipano solo indirettamente all’azione, con contrazioni e allunga-menti solo parziali (sinergici). Sinergismo è anche il termine con cui si indica questo tipo di azione.A livello microscopico (fig. 12) un muscolo è suddi-viso in fibre muscolari, a loro volta divise in unità più piccole chiamate miofibrille; entrambe queste strutture sono poste in parallelo, ovvero una accanto all’altra e sono estese per tutta la lunghezza del mu-scolo. Entrambe risultano suddi vise in unità più cor-te, chiamate sarcomeri, disposte in serie (una dietro l’altra) e comprese fra due linee scure chiamate linee Z. Ciascun sarcomero è formato da una successione di filamenti di proteine particolari, chiamate actina e miosina. Fra i filamenti vi sono dei ponti, delle spe-cie di uncini che normalmente, a muscolo rilassato, non sono attivati. Quando viene fornita dell’e nergia, invece, i ponti si attivano e “arpionano” i filamenti facendoli scorrere gli uni sugli altri. Ciò porta a un accorciamento del sarcomero (infatti le linee Z si av-vicinano) e del muscolo nel suo complesso.

Le fonti dell’energia muscolareMa che cos’è che fornisce l’energia per attivare i pon-ti fra actina e miosina, ovvero l’e nergia ai muscoli

per la contrazione? É la scissione dell’ATP, o ade-nosintrifosfato, in ADP, o adenosindifosfato e acido fosforico, Pi, secondo il seguente schema:

ATP D ADP + Pi + En

Tuttavia, nei muscoli umani ATP ce n’è in piccole quantità, tale da consentire contrazio ni continuate per pochi secondi al massimo. Però, come si vede, questa reazione è reversibile, e quindi l’ATP può essere re-sintetizzato a partire dall’ADP e dall’acido fosforico. Questo, natu ralmente, a patto di fornire energia suffi-ciente. L’energia viene data da tre processi accessori.Il primo è la scissione del creatinfosfato (CP) che si divide in creatina e acido fosforico:

CP D C + Pi + En

Questa reazione, tuttavia, fornisce energia in piccole quantità, perché anche di CP ce n’è poco nei muscoli. Diciamo che con queste due prime reazioni, in media, l’organismo umano non può prolungare l’attività per più di una ventina di secondi (al massimo, quindi, consente per e sempio l’effettuazione di corse fino ai 200 m).Vi sono quindi due altre possibilità per procurare energia, che serve sia per ricostituire l’ATP, che per

Fig. 11. Struttura microscopica del muscolo.

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la resintesi del CP. Una è la glicolisi anaerobica, l’al-tra è la glicolisi ae robica. Nella prima il glicogeno, uno zucchero complesso contenuto nei muscoli e nel fegato, si scinde formando tutta una serie di prodotti intermedi, fino ad arrivare all’acido lattico:

glicogeno D acido lattico + En

Nella seconda gli alimenti, carboidrati e lipidi, si com-binano con l’ossigeno atmosferico, portando alla for-mazione di scorie quali acqua e anidride carbonica:

alimenti + O2 g CO2 + H2O + En

La glicolisi anaerobica ha un’elevata potenza (con-sente la massima espressione in corse dai 400 ai 1500 m) ma una limitata capacità: questo è dovuto alla for-mazione dell’acido lattico, un prodotto che tende a inibire la contrazione muscolare. Un muscolo che ha accumulato acido lattico è un muscolo appesantito, dolente, in un certo senso avvelenato. Inoltre, l’acido lattico è molto difficile da smaltire. D’altra parte, la glicolisi aerobica ha una potenza

limitata, ma una elevata capacità (pre siede alle prove di lunga durata, come quelle del mez-zofondo e la maratona), essenzialmente perché non produce scorie rilevanti o di difficile eliminazione, come l’acido lattico. L’acqua e l’anidride carbonica, infatti, sono eliminate attraverso la respirazio-ne e la sudorazione. In ogni momento del-l’attività muscolare si contrae un debito di ossigeno, che può es-sere definito lattacido o alattacido. Questo è il motivo per il quale, quando ci fermiamo, abbiamo il fiato gros-so. Quello che succede è che l’ossigeno in sovrappiù introdotto serve, combinandosi con gli alimenti (quindi utilizzando la glicolisi aerobica), a fornire l’energia per resinte-tizzare l’ATP e il CP (debito alattacido) o il glicogeno (debito lat-tacido) scissi. Infatti, anche la glicolisi anae-robica è reversibile, ovvero l’acido lattico, fornendo energia, può essere smaltito e ritra-sformato in glicogeno. Quindi, oltre che per la ricarica dell’ATP e del CP, la glicolisi aerobica Fig. 12. I muscoli principali: vista anteriore.

L’apparato locomotore 11

è in grado di fornire l’energia anche per la ricostitu-zione del glicogeno.Il debito di ossigeno alattacido è molto rapido da pa-gare, pochi minuti, poiché le scorte di ATP e CP da ricostituire sono limitate. Il debito lattacido, invece, si paga molto più lentamente, sia perché le scorte di glicogeno da ricostruire sono molto più ingenti, sia perché l’acido lattico è difficile da eliminare. Per pa-gare un debito di ossigeno lattacido ci vogliono come minimo deci ne di minuti, spesso ore, qualche volta giorni: i dolori muscolari che si sentono per giorni e giorni quando si è sostenuto uno sforzo superiore alle nostre possibilità esprimono niente altro che la

presenza di forti concentrazioni di acido lattico nei muscoli e nel sangue.

Le azioni dei muscoli principaliAndando dall’alto in basso, queste sono le azioni dei principali muscoli (figg. 12 e 13):Nel collo, lo sterno-cleido-mastoideo produce princi-palmente l’estensione e la flessione della testa.Nella spalla, il deltoide è diviso in tre fasci: i fasci an-teriori flettono il braccio rispetto al busto, i fasci po-steriori lo estendono, i fasci superiori lo abducono.Nella parte posteriore del tronco, il trapezio porta indietro la spalla ed estende la testa sulla colonna ver-

tebrale; il grande dorsale è adduttore ed estensore del braccio. Nella par-te ante riore, il grande pettorale è adduttore e flessore del braccio.Nel braccio, il bicipite è il principale flessore dell’avambraccio sul braccio, il tricipite è il principale estensore.I muscoli addominali sono otto, quattro per parte. Il retto dell’addo-me flette il busto sul le cosce, i due obliqui e il trasverso flettono fron-talmente e lateralmente il busto e lo torcono. Nel bacino, il grande gluteo estende la coscia rispetto al busto, il me-dio e il piccolo glu teo la abducono, l’ileopsoas la flette, gli adduttori la adducono.Nell’arto inferiore il quadricipite estende la gamba sulla coscia, il bi-cipite, il semitendino so e il semimembranoso la flettono. Il tricipite sura-le flette plantarmente il piede, il peroniero ante-riore e il tibiale anteriore lo flettono dorsalmente.

Fig. 13. I muscoli principali: vista posteriore.

I muscoli e la forza 21

Capitolo V

i musColi e la forza

La forza come qualità fisica

Possiamo definire la forza, come qualità fisica del-l’uomo, come la capacità di sollevare un peso o di opporsi validamente ad esso.La forza è direttamente proporzionale alla sezione del muscolo. Ovvero, come si può facilmente intuire, più grosso è un muscolo, più è in grado di esprimere forza. Da questo punto di vista, non ha molto senso affermare che un atleta, per esempio un culturista, è solo “muscoloso”, è solo “pompato”, ma non ha for-za: è dotato invece di entrambe le qualità.Quindi, un atleta muscoloso è sicuramente un atleta forte. Ma è vero anche il contrario? Ovvero, un atleta forte è sempre muscoloso? Non sempre. Come vedre-mo, si può aumentare la forza anche senza aumentare la massa muscolare.

L’allenamento della forza

In effetti, sono due i metodi principali per lo sviluppo della forza, uno che consiste, appunto, nell’aumentare la massa muscolare, ed è il metodo del body-building, o degli sforzi ripetuti, ovvero di coloro che pratica-no la cultura fisica, o culturismo. L’altro è quello che consiste nell’aumentare la quantità di unità motorie che vengono reclutate all’interno di un muscolo, ma senza andare ad aumentare la sezione di questo. Questo è il metodo utilizzato dai sollevatori di pesi, o metodo degli sforzi massimali.

Il metodo degli sforzi ripetuti

Il body-building si pratica secondo le seguenti moda-lità: per ciascun gruppo muscolare si scelgono alcuni esercizi, per esempio tre per gli arti superiori (uno per i deltoidi, uno per i trapezi, uno per i grandi pettorali), tre per i muscoli dorsali (uno per i grandi dorsali, due per i dorsali profondi), tre per gli addominali (uno per i retti, due per gli obliqui e i trasversi), quattro per gli arti inferiori (uno per i grandi glutei, uno per i quadricipiti, uno per i flessori della gamba, uno per i flessori dorsali e plantari del piede). Gli esercizi vanno eseguiti lentamente, nel modo più lento possi-bile, effettuando all’inizio non più di otto ripetizioni. Dopo una pausa di circa un minuto si effettueranno altre otto ripetizioni. Dopo un’altra pausa della stessa

durata una terza serie, sempre di otto ripetizioni. Poi si passerà ad un altro esercizio. All’inizio dell’allena-mento, per i principianti, conviene alternare i settori muscolari che sono impegnati, per non affaticarsi troppo. Ovvero, dopo aver effettuato un esercizio con gli arti superiori, conviene passare per esempio agli arti inferiori. Si è visto, però, con atleti evoluti, o co-munque non più principianti, che i risultati migliori si conseguono lavorando continuativamente sullo stesso settore con esercizi diversi, passando poi ad un altro settore muscolare dopo aver eseguito tutti gli esercizi del primo settore. All’inizio, per chi è veramente alle prime armi, è forse opportuno eseguire solo due serie, e non tre, per ogni esercizio.Come si stabilisce il carico di lavoro, cioè, brutal-mente, la quantità di chili da sollevare, nel manubrio, nel bilanciere, sulla macchina? Essa deve essere pari al 70% del massimale. Il massimale è il peso massi-mo che si riesce a sollevare, ovviamente solo per una volta, in un determinato esercizio. Per esempio, se uno riesce a sollevare nello squat (flessione e successiva estensione delle cosce dalla stazione eretta, con un carico che grava sulle spalle) 100 chili, sceglierà 70 chili come carico di lavoro. Nella pratica, soprattutto con soggetti giovani, è sconsigliabile stabilire speri-mentalmente il carico massimale per ogni esercizio: si potrebbero provocare danni più o meno permanenti ad ossa, articolazioni e muscoli. Si procede in modo empirico, adottando cautelativamente, soprattutto nelle prime settimane di allenamento, dei carichi ab-bastanza blandi di cui è nota la tollerabilità in soggetti di pari sesso, età, allenamento, conformazione fisica, approssimando, ovviamente, per difetto.La quantità di lavoro che si riesce a fare è, comunque, come si può capire, veramente notevole. Lavorando su 13 esercizi diversi, come abbiamo detto, alla fine di una prima sessione avremo realizzato ben 312 ripetizioni, ovvero avremo alzato alcune migliaia di chili. Tutto questo stimola la sintesi proteica, ovvero stimola la produzione di sostanza muscolare a partire dalle proteine, ovvero dagli aminoacidi, che introdu-ciamo con la dieta. Ovviamente, chi mangia poche proteine in assoluto, non importa se di origine anima-le o vegetale, difficilmente aumenterà molto di massa muscolare. Per farlo, dovrà ricorrere a una dieta iper-proteica, non iperproteica in assoluto, ma rispetto ai propri abituali standard. Vale appena il caso di dire che è proprio la sintesi proteica, l’aumento di massa, che i cultori di questa pratica, appunto i culturisti, perseguono, e non il parallelo, inevitabile, aumento di forza. Con quali effetti estetici ciascuno è in grado di giudicare, per quanto gli compete. Tornando all’allenamento, dopo questa prima seduta, le due successive (immaginando di lavorare su tre sessioni settimanali, una frequenza tutto sommato

22 Capitolo V

sufficiente per ottenere buoni risultati) andranno eseguite con le medesime modalità. Anche la seconda settimana di allenamento ricalcherà le modalità della prima, anche se, probabilmente, il soggetto capirà di essere in grado di effettuare più di otto ripetizioni. Il motivo principale di ciò va ricercato nel fatto, che come si diceva, il carico iniziale scelto era già proba-bilmente un po’ troppo leggero. Con la terza settimana si potrà arrivare ad esplorare appieno la lettera e lo spirito del body-building, au-mentando il numero delle ripetizioni, tenendo fisso il carico, a 10. Si dovrà arrivare alla trentesima ri-petizione, ovvero all’ultima delle tre serie, in modo veramente forzato, tale da far comprendere chia-ramente di non essere in grado di replicare ulterior-mente l’alzata. Per altre due settimane si procederà così. Poi, nelle due settimane successive, si porterà il numero delle ripetizioni a 12 e, poi, nelle ulteriori due successive, a 15. L’ultima delle ripetizioni effettuate per ogni singolo esercizio dovrebbe avvenire con le medesime modalità viste precedentemente, ovvero fino all’esaurimento.Poi, non si aumenterà ulteriormente il numero delle ripetizioni: facendolo, non si allenerà più di tanto la forza, quanto la resistenza muscolare, ovvero la ca-pacità da parte del muscolo di compiere un lavoro più o meno prolungato.Invece, si aumenterà il carico di lavoro. Lo si aumen-

terà di quel tanto che ci consenta di non effettuare più di otto ripetizioni per ogni esercizio. Si terranno le otto ripetizioni per le prime due settimane, poi si pas-serà a 10, poi a 12, poi a 15. Poi si aumenterà di nuo-vo il carico e si tornerà alle otto ripetizioni, e così via come si è visto prima. Così facendo la forza aumenta in modo molto vistoso: in soli tre o quattro mesi di allenamento si potrà scoprire di essere in grado di sollevare per tutti gli esercizi pesi doppi di quanto si faceva all’inizio.

Il metodo degli sforzi massimali

L’altro metodo, quello degli sforzi massimali, è però sconsigliabile a degli atleti in giovane età, e viene utilizzato solo da atleti evoluti. In particolare, appun-to dai sollevatori di pesi oppure dai pugili o dai vari tipi di lottatori, atleti cioè che hanno la necessità di aumentare la forza senza però aumentare la massa muscolare: infatti, aumentando di peso, si trovereb-bero nella indesiderata e indesiderabile situazione di dover competere con atleti di stazza maggiore. Questo metodo si basa sull’allenamento della volon-tà, ovvero sulla forte motivazione di questi atleti. Si è visto che il muscolo, quando si contrae, non contrae tutte le fibre di cui è dotato, ma solo una minoranza. Ciò è logico, se si pensa che nelle azioni normali con-

Fig. 25. La differenza di struttura fisica fra il campione olimpico 2008 di sollevamento pesi nella categoria pesi massimi Andrei Aramnau e Mister Olympia (la più importante competizione internazionale di culturismo) 2011 Phillip Heath. I due atleti hanno quasi lo stesso peso e la stessa altezza: 172 cm per 105 kg e 175 cm per 110 kg.

I muscoli e la forza 23

tinuate, per esempio nella marcia e nella corsa, abbia-mo la necessità di far riposare delle fibre che potranno essere contratte in un’azione successiva: altrimenti, giungeremmo in breve tempo all’esaurimento.In condizioni maggiori di richiesta energetica, relativi appunto a prestazioni di forza, l’uomo è in grado di reclutare una quantità maggiore di fibre muscolari. In particolari casi di richiesta energetica o di stress, addirittura, per esempio in caso di pericolo, l’uomo è in grado di ricorrere alla quasi totalità delle fibre contraendo completamente il muscolo ed esibendo una prestazione di forza di livello veramente superio-re. Ora, come si è scoperto, questa capacità può esse-re allenata, con un metodo che viene anche definito piramidale.Questo consiste nel scegliere degli esercizi di parten-za, simili in linea di principio a quelli del body-buil-ding, che utilizzano però carichi più elevati di quelli. Nella pratica, carichi che possono essere sollevati al massimo, per esempio, non più di sette volte (75% del massimale). Poi, dopo una pausa, decisamente più lunga di quella fra le serie del body-buliding, si effettuerà un’altra serie dello stesso esercizio, con un carico però più elevato, tale da poter essere sollevato solo cinque volte (85% del massimale). Altra pausa, più lunga della precedente, poi tre ripetizioni con un carico ancora più elevato (90% del massimale). Infine, una o due ripetizioni con un carico pressoché massimale. Questa metodologia va ripetuta, ovvia-mente, per l’intera batteria di esercizi prescelta.Dal punto di vista dell’efficacia, la pratica ha dimo-strato che, per quanto riguarda l’incremento della forza massimale, il metodo degli sforzi massimali è più efficace del metodo degli sforzi ripetuti.Nell’allenamento sportivo, in realtà, spesso si pratica un misto di questi due sistemi. Molto spesso il body-building viene praticato anche a livelli più bassi, con esercizi più blandi, con 20-25 ripetizioni, proprio per allenare la resistenza muscolare, e qualche volta atleti non di forza usano il metodo piramidale almeno nei suoi gradi inferiori.Inoltre, va rimarcato il fatto che talvolta i due sistemi si mescolano anche nei risultati empirici: chi pratica il body-building, pur non aumentando molto di mas-sa, o perché non assume molte proteine nella dieta o perché possiede un metabolismo poco portato alla “plasticità”, aumenta però la forza, grazie comun-que all’aumento della coordinazione conseguente all’esercizio. In questo senso, la coordinazione con-siste proprio nell’utilizzo più massiccio ed efficace del muscolo. Dall’altra parte, il sollevatore di pesi, il pugile, il lottatore, non è che riesce proprio a non au-mentare per niente di peso perché comunque anche il sistema piramidale è suscettibile di apportare miglio-ramenti nell’utilizzo della quota proteica introdotta

con la dieta. Del resto, basta guardare il profilo della muscolatura di molti di questi atleti che, fra l’altro, in diversi casi sono ben più consoni ai canoni della bellezza estetica classica, di matrice greca, che non nel caso degli “eccessivi” e sformati culturisti. In conclusione, possiamo dire che il metodo in assoluto più utile per l’incremento della forza assoluta è quello che assicura un contemporaneo aumento della massa e della forza muscolari. Questo consiste nell’eserci-tarsi con un carico di lavoro di entità intermedia fra i due metodi riportati, ovvero che consenta 5-6 ripeti-zioni per ogni esercizio.

Forza assoluta e forza relativa

Una distinzione interessante è quella fra forza asso-luta e forza relativa. La prima è la forza che sviluppa un soggetto in un movimento qualsiasi, indipendente-mente dal peso corporeo. La seconda è il valore della forza corrispondente a un chilo della propria massa corporea. La forza assoluta aumenta con il peso del corpo, mentre la forza relativa diminuisce. Questo avviene perché la massa del corpo è proporzionale al volume del corpo, ovvero al prodotto delle sue tre dimensioni lineari mentre la forza, come detto, è proporzionale alla sezione, quindi al quadrato delle dimensioni lineari. Di conseguenza, con l’aumentare delle dimensioni corporee, la massa aumenta più ra-pidamente della forza. È ovvio, per quanto detto, che atleti che hanno bisogno di ottenere soprattutto forza assoluta, come i lanciatori o i sollevatori di pesi che già militano nella categoria dei massimi, devono privilegiare l’aumento della mas-sa muscolare, ovvero utilizzare maggiormente il meto-do del culturismo. Atleti, invece, che hanno l’esigenza di aumentare la forza relativa, come gli altri solleva-tori, i pugili, i lottatori, i ginnasti, utilizzeranno il me-todo piramidale. Non solo, ma cercheranno utilmente, tramite la dieta, di diminuire di peso diminuendo la frazione della massa grassa presente nel loro corpo.

L’isometria

Per finire, un cenno al lavoro statico o isometrico, ovvero al metodo di allenamento della forza che pre-vede il ricorso ad azioni che avvengono senza spo-stamento dei segmenti corporei, ovvero senza mo-dificazioni della lunghezza del muscolo. Pur essendo stati molto di moda vari anni fa, diversi lavori hanno dimostrato che la loro efficacia è comunque inferiore a quella degli esercizi dinamici e che, al massimo, essi possono essere considerati complementari a que-sti nello sviluppo della forza.