Muscolo Scheletrico 3. Unità motoria, adattamenti funzionali e... · • Reclutamento delle UM e...
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Muscolo Scheletrico 3. Unità motoria,
adattamenti funzionali Prof. Carlo Capelli
Fisiologia Laurea in Scienze delle attività motorie
e sportive Università di Verona
Obiettivi • Definizione di unità motoria • Tipi e caratteristiche fisiologiche, biochimiche e morfologiche
delle UM del MSS • Reclutamento delle UM e regolazione della forza muscolare
in vivo • Copia meccanica e angolo articolare in vivo • Adattamenti morfologici e neurali nel corso dell’allenamento
alla forza • L’esame non invasivo della funzionalità neuromuscolare:
l’EMG di superficie
Unità Motorie
Definizione: - Un motoneurone e il gruppo di fibre muscolari da esso innervate costituiscono un’unità motoria E’ la quantità minima di tessuto muscolare che può essere controllata dal sistema nervoso: unità funzionale del movimento.
U.M. - Caratteristiche generali
• Le fibre muscolari appartenenti ad una singola UM non sono contigue, ma si distribuiscono in esso mescolate alle fibre di altre UM.
• Le UM non sono quasi mai attivate all’unisono (asincronia); ciò aiuta a mantenere un grado di forza costante e previene la fatica
• Il numero di fibre appartenenti a ciascuna UM varia in modo considerevole
Territorio di distribuzione di un’UM
Caratteristiche delle Unità Motorie
• Forza massima isometrica (tetano) e massima forza di picco (scossa singola)
• Tempo di raggiungimento del picco
• Tempi di contrazione e rilassamento
• Resistenza alla fatica
Si distinguono per differenti caratteristiche meccaniche, biochimiche e morfologiche
1. Meccaniche
Caratteristiche fisiologiche delle UM
Caratteristiche biochimiche e morfologiche delle UM
UM S: fibre di tipo I (MHC-I)
UM FF: fibre di tipo IIx (MHC IIx)
UM FR: fibre di tipo IIa (MHC-IIa)
Conseguenze funzionali
• Nei muscoli sono presenti UM con proprietà diversificate che consentono ai muscoli di eseguire compiti motori assai diversi per velocità, forza (potenza) e durata di esecuzione
• UM S: si contraggono lentamente, non si affaticano; sono adatte ad un’attività protratta nel tempo
• UM FR: producono forze relativamente elevate in tempi più brevi e resistono bene alla fatica
• UM FF: possono essere utilizzate nei movimenti in cui si richiede massima rapidità e forza, ma in periodi brevi
La distribuzione delle UM è diversa nei vari muscoli
• muscoli impiegati in attività motorie di tipo tonico: UM S e FR (Soleus)
• muscoli impiegati in attività fasiche: UM FF (Gastrocnemious)
2. Modulazione della frequenza di scarica delle UM attive
Reclutamento delle UM secondo il Principio delle dimensioni
Controllo della forza muscolare
Reclutamento di UM e principio della dimensione • Attività elettrica di 5
montoneuroni • A e B: risposte dei
motoneuroni a diversi gradi di stiramento muscolare
Unità Muscolo Tendinea A: Muscolo fusiforme
Sezione anatomica coincide con sezione
fisiologica (sezione trasversa alla direzione delle fibre)
B: Muscolo pennato
Sezione anatomica inferiore alla seconda
Componente Elastica in Serie (CES)
Sblocco: la tensione cade rapidamente al valore di P e rimane costante L’accorciamento avviene in 2 fasi: a) prima inziale rapida dovuta al recupero
EES; b) seconda fase dovuta ad accorciamento
componente contrattile
• Curva stress – strain dela CES. • L’area sotto la curva tensione –
lunghezza è la quantità di energia elastica immagazzinata dallo stiramento dela CES
Componente Elastica in Serie (CES)
• Esperimento di rilasciamento veloce: il muscolo in contrazione tetanica è rilasciato velocemente
• L’accorciamento è assorbito totalmente dalla CES
• Il rapporto tra ∆loi e ∆F fornisce la compliance della CES
Componente elastica in vivo
Muscolo prestirato
1. Componente elastica (elementi elastici in serie
2. Componente contrattile (il ponte A-M si sposta in una posizione con maggiore energia potenziale)
Il prestiramento aumenta il lavoro meccanico svolto dal muscolo nella successiva ed immediata contrazione concentrica
Adattamenti: allenamento ed inattività
• Dipendono da adattamenti neurali e fisiologici
• La specificità dell’allenamento indirizza gli adattamenti
Allenamento della forza
Adattamenti Muscolari
• Aumento delle dimensioni delle fibre di entrambi i tipi – ipertofia – Iperplasia (?) – Più spiccata per FT che per ST
• Scarse modificazioni dei tipi di fibre • Il testosterone spiega in parte la
maggiore massa muscolare presente nei maschi
Ipertrofia
Iperpalsia ?
Fiber switch
Adattamenti Neurali
• Aumento del numero di UM reclutate • Diminuzione della inibizione delle UM
reclutate • Diminuzione del reclutamento dell UM
dei muscoli antagonisti • Aumento della sincronizzazione dell UM
reclutate
Fattori neurali e morfologici
Decorso temporale dei cambiamenti
Inibizione degli antagonisti
Specificità dell’allenamento
• Allenamento con squat-jump (esplosivo)
• La velocità di sviluppo della forza e la velocità di incremento di iEMG aumentano di più dei valori registrati in condizione isometrica
• Allenamento di resistenza
con carichi • Il pattern delle modificazioni è in
senso opposto
Bibliografia
• Fisiologia dell’Uomo, autori vari, Edi.Ermes, Milano
• Capitolo 2: Fisiologia del muscolo • Fisiologia Generale e Umana, Rhoades-Pflanzer
• Capitolo 16: Muscolo • Fisiologia Medica, a cura di Conti F, seconda edizione, Edi.Ermes, Milano
• Capitolo 73: Fisiologia dell’esercizio: Adattamenti muscolari