Fisiología del Ejercicio II: Factores que determinan la fuerza muscular

UNIDAD 4: ADAPTACIONES NEUROMUSCULARES AL ENTRENAMIENTO

TEMA 1: FACTORES FISIOLÓGICOS QUE DETERMINAN LA FUERZA

Analizaremos los factores que determinan la capacidad de generar tensión/fuerza durante las acciones musculares.

1. FUERZA

Capacidad de un músculo o grupo muscular para desarrollar tensión durante las acciones musculares.

• Fuerza > Participación activa (consumo de energía de la fibra muscular).
• Tensión > Incluye también la participación pasiva (energía elástica).

Moviment La tensió muscular produïda per les fibres musculars durant les Tensió accions musculars proporciona la força Accions musculars necessária per a generar el moviment Contracció muscular Energia Productes degradació Sistemes de coordinació Sistemes de suport · S. cardiovascular · S. nerviós · S. respiratori · S. endocri

CLASIFICACIÓN DE LA FUERZA

• Fuerza máxima > Capacidad de generar la mayor tensión posible:
  • Estática > Tensión más grande que el sistema neuromuscular (SNM) puede ejecutar durante una acción isométrica.
  • Dinámica > Tensión más grande que el SNM puede ejecutar en acciones concéntricas o excéntricas.
• Fuerza-velocidad > Capacidad del SNM de soportar una masa en movimiento de gran velocidad.
• Fuerza-resistencia > Capacidad del SNM de resistir la fatiga en acciones repetidas durante mucho tiempo contra una masa moderada/alta.

UNIDADES DE MEDIDA

• Masa/carga > Resistencia que hay que vencer (Kg)
• Fuerza > Lo que modifica el estado de reposo o la acción (Newton: N)
• Trabajo > Fuerza explicada mediante el desplazamiento (Joule: J)
• Potencia -> Ritmo el que se realiza el trabajo (Watt: W = 1 J/s) -> F x v

FACTORES QUE INCIDEN SOBRE LA FUERZA

. Factores musculares . Factores nerviosos Factores fisiológicos Factores biomecánicos . Factores externos Estudiaremos solamente los factores fisiológicos.

2. FACTORES MUSCULARES

Factores musculares que inciden sobre la fuerza:

• Longitud (inicial) del sarcómero
• Longitud del músculo
• Velocidad de la contracción
• Miotipología
• Tipos de acción muscular
• Tamaño de la masa muscular (volumen muscular)
• Temperatura

2.1. LONGITUD INICIAL DEL SARCÓMERO

Determina: . El grado de solapamiento entre los filamentos gruesos y los filamentos delgados. · Posibilidad de crear puentes cruzados entre la actina y la miosina. Sarcomer Puede medir entre 1,35 y 4 micrómetros.

GRÁFICO DE RELACIÓN ENTRE LA LONGITUD DEL SARCÓMERO Y LA TENSIÓN GENERADA

Grado de solapamiento óptimo entre el filamento delgado y el grueso > Más posibilidades de crear puentes cruzados y por tanto desplazar el filamento delgado hacia el centro generando tensión. Longitud óptima > 2 - 2,25 micras Si el sarcomero no se encuentra en una longitud óptima, se produce menos tensión/fuerza. · Sarcómero acortado > Sí se pueden establecer puentes cruzados, pero no se puede desplazar tanto el filamento delgado y por tanto se genera poca tensión. Si está muy acortado (< 1,35 100 1 Force (%) 50 ـليياه 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 1 Sarcomere length (um) 2micras), los filamentos delgados chocan con los discos Z, haciendo que no se pueda acortar y por tanto no se genere tensión. · Sarcómero alargado > Hay dificultades tanto para establecer puentes cruzados como para desplazar al filamento delgado, haciendo que se genere poca tensión. Si el sarcómero está muy alargado, los filamentos delgados no contactarán con los gruesos haciendo que no se puedan establecer puentes cruzados, y por tanto no se podrá realizar el deslizamiento ni el acortamiento del sarcómero, provocando que no se genere tensión. Rango fisiológico > En condiciones fisiológicas los sarcómeros no pueden ser tan alargados debido a las limitaciones de las articulaciones. Longitud en reposo = longitud óptima > Se encuentra en la zona óptima para generar el máximo de tensión. 100 100 Force (5%) 50- Force (%) 50 Rang fisiológico + Força + Força 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 ¥1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 Sarcomere length 6ml Sarcomere length Gend

2.2. LONGITUD INICIAL DEL MÚSCULO

La respuesta del músculo entero al estiramiento es diferente al de una sola fibra, puesto que en el músculo también participan los componentes elásticos. Se genera más fuerza, si el músculo se encuentra ligeramente estirado, puesto que los componentes elásticos almacenan energía.

GRÁFICO DE RELACIÓN ENTRE LA LONGITUD MUSCULAR Y LA TENSIÓN

Cada componente del músculo tiene un comportamiento diferente: · Componente elástico (I) > Interviene a partir del 100%, ya que acumula tensión cuando el músculo es más estirado de la longitud de reposo. · Componente contráctil (II) 1 Depende de la formación de puentes cruzados y del desplazamiento del filamento delgado hacia el centro del sarcómero. Es el gráfico estudiado en el apartado anterior. Tensió, unitats arbitraries 1 = 60 80 100 120 140 160 % Longitud relativa 2 3· Tensión global (III) -> Suma del I y del II Está mirado con sólo acciones isométricas. Tanto el tejido elástico y el contractil participan en generar la tensión del músculo. Si no se estira el músculo, la tensión sólo depende del componente contractil. Máxima tensión > El músculo se encuentra estirado entre el 110-120% Longitud espontánea en reposo > 100% Longitud relativa (=Rango fisiológico) > Longitud óptima para generar tensión. En condiciones fisiológicas los músculos tienen limitaciones (articulaciones) haciendo que sólo puedan alargarse entre el 80% y el 140%. Es por eso que el rango fisiológico y la longitud relativa son iguales. Aunque cuando se estira más del 140% se produce más tensión, no es bueno ya que la tensión no se está generando desde el sarcómero sino del tejido elástico. 3 zonas diferenciadas: 3) una altra relació ascendent: a més longitud, més tensió. Tensió, unitats arbitraries 2) un aplanament: més longitud no repercuteix en més tensió. 1) una relació ascendent: a més longitud, més tensió. 60 80 100 120 ICO 160 % Longitud relativa 100% = longitud espontània en repòs

2.3. VELOCIDAD DE CONTRACCIÓN

La velocidad de contracción varía con la carga/masa desplazada.

MODELO DE HILL -> RELACIÓN INVERSA VELOCIDAD/CARGA

Relación inversa entre la velocidad de acortamiento del músculo y la carga desplazada (gramos) La velocidad hace referencia a las acciones musculares concéntricas. Más carga = menos velocidad (ya la inversa) Velocidad máxima = carga 0 Carga máxima = velocidad 0 (acciones musculares isométricas) Por tanto, se puede aplicar esta relación en acciones musculares Vmax Velocity of shortening (cm-s- 1) 4 3 2 1 Po 10 20 30 40 50 60 Load (g) 3 4concentricas (cuando hay velocidad), y tambien las isometricas, cuando la carga es máxima y por tanto no hay velocidad acortamiento.

MODELO EDMAN -> RELACIÓN COMPLEJA VELOCIDAD/CARGA

Relación más compleja. Contiene una zona aplanada entre el 90% y 120% de fuerza isométrica máxima, donde, aunque varía la masa, la velocidad cambia muy poco. Velocidad positiva = acciones concéntricas Velocidad negativa = acciones excéntricas Velocidad nula (0) = acciones isométricas 1:00g Velocity lengths-s-7| 50 Po 0 50 100 -10 Force (%) Se puede encontrar el mismo gráfico, pero con los ejes cambiados (carga/velocidad): (González-Badillo, 2002) Força 1.6 Zona aplanada ... 1.4 encara que hi hagi canvis importants de la massa; 1.2 1,0 la velocitat varia poc. 0,8 La força s'expressa en relació a la força isométrica = 1 0.6 0,4 Velocitat máxima = 1 0.2 0.2 0,4 0.6 0.8 1.0 Velocitat + Velocitat d'escurçament negativa = accions excentriques Velocitat d'escurçament nulla = accions Isométriques Velocitat d'escurçament positiva = accions concentriques A partir de este gráfico, se puede extraer la potencia

RELACIÓN FUERZA, VELOCIDAD Y POTENCIA

Potencia > Trabajo realizado por unidad de tiempo, indica el ritmo al que se desarrolla la fuerza. Potencia = velocidad x fuerza Potencia máxima -> Combinaciones de fuerza y velocidad óptimas 1,8 16 1.4 1,4 12 Força 1.0 Forga @ bensid Potencia mecanica Petência 4.4 0.2 -0.02 02 0,4 1,0 0,7 0,4 0,6 L.D Velecitat Velocity -1,2 Força Forcho tanale 0· Tensión elevada = poca velocidad = poca potencia · Tensión baja (o nula) = velocidad elevada = poca potencia

RATE OF FORCE DEVELOPMENT (RFD) -> ENTRENAR PARA MEJORAR LA POTENCIA

• Producir mayor fuerza en menor unidad de tiempo > Fuerza explosiva
• La RFD se mide en una acción estática (isométrica)

Los valores conseguidos durante la contracción muscular en la fase inicial están asociados a los factores neutrales. En cambio, las acciones de más duración, están implicadas a las propiedades del músculo (sarcómero).

2.4. MIOTIPOLOGÍA

Las fibras musculares se clasifican en:

• Fibras lentas (ST/I)
• Fibras rápidas (FT / II)

Se clasifican según la actividad de la ATPasa de la miosina, reflejando las propiedades cinéticas de los puentes cruzados (máxima capacidad de formar y romper puentes cruzados y de hacer bastante rápidamente). Vmax = máxima capacidad de formar puentes cruzados Por tanto, esto quiere decir que la ATPasa influye en la velocidad de contracción/acortamiento del sarcómero. 3.0- /_ (length-s"!) Velocity of unloaded shortening Veux 12.5 2.0 1.56 0.20 0.25 Fibre ATPase activity (units)

RELACIÓN ENTRE LA ACTIVIDAD ATPÁSICA Y LA VELOCIDAD DE ACORTAMIENTO DEL SARCÓMERO

• Fibra con alta actividad ATPasica = velocidad de acortamiento alta.
• Fibra con baja actividad ATPásica = velocidad de acortamiento baja.

La miotipología no tiene mucha influencia sobre la capacidad de fuerza máxima de la fibra muscular. Con la misma superficie y volumen, tanto las fibras rápidas cómo las lentas alcanzan el mismo nivel Activació fibres musculars de fuerza. Fibra FTa Sí que hay diferencia entre ellas con el tiempo que se tarda en conseguir la fuerza máxima. Las fibras musculares con mayor porcentaje de fibras rápidas, conseguirán el pico de máximo fuerza más rápidamente que las de contracción lenta. Mateix nivell de força per un mateix volum de les fibres - Fibra ST Arriben abans al pic de força 6

2.5. TIPO DE ACCIÓN MUSCULAR

De un nivel de fuerza más elevado (máximo) a menos:

a) Excéntricas > 100% b) Isometricas Un 40% menos que las excéntricas c) Concéntricas > Un 13% menos que las isométricas y un 48% menos que las excéntricas. 100% - 40% - 13% i -48% Concentriques Isométriques Excentriques Causas de estas diferencias > Parece que tienen incidencia los factores de eficiencia mecánica y bioquímica, así como el comportamiento elástico del músculo. Acciones excéntricas > El sarcomero soporta mayor tensión y por eso también producen más DOMS y agujetas, como también se asocian que aumentan más la masa muscular.

2.6. VOLUMEN MUSCULAR

Puede hacerse de 2 a 3 Kg de fuerza por cm2 de masa muscular (aproximadamente). · Teóricamente > Fuerza máxima es proporcional a la sección transversal del músculo (tamaño) · Realidad > La relación masa muscular/fuerza es muy variable. Es variable debido a que los factores neurales y de coordinación tienen mucha influencia en el desarrollo de la tensión muscular.

2.7. TEMPERATURA MUSCULAR

Temperatura muscular ideal -> Es elevada: 39º Efectos: . Se aceleran las reacciones metabólicas > Factores metabólicos · Se favorece el intercambio de oxígeno > Factores metabólicos · Mejora la velocidad de conducción nerviosa > Factores neurales · Disminuye la fricción (resistencia que impide el movimiento) > Factores mecánicos

3. FACTORES NEURALES -> ACTIVACIÓN DE LA MOTONEURONA ALFA

Factores neurales: 1) Activación de las motoneuronas a 2) Eferencias motoras 3) Aferencias sensitivas 4) Nivel cortical y subcortical Las unidades motoras (UM: Motoneurona a + fibras musculares inervadas) representan el elemento más pequeño del control neuromuscular y de la fuerza realizada. Cortar 1 4 MirduHa 2 espinal 3 1 7