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MARCO CONCEPTUAL Y GENERALIDADES DEL EJERCICIO
Control del movimiento
La actividad motora es contribuida por información sensorial y procesos cognitivos. El sistema motor constantemente recibe información aferente sensorial para qué movimiento se ha realizado de forma automática, para esto es necesario diferentes tipos de información: Cinestésica Somestésica Vestibular Visual Olfativa Auditiva Todo esto es realizado durante la situación previa a la ejecución del movimiento y también al ser ejecutado. A nivel de la médula espinal se encuentran circuitos de neuronas destinados a mediar reflejos y la locomoción. A nivel del tronco encéfalo llegan señales aferentes de la corteza y núcleo subcorticales, enviando la información a la médula mediante fascículos relacionados el control de la postura, movimientos de la cabeza y de los ojos. Las órdenes motoras son dirigidas por dos ases descendientes: corticonuclear: controla movimiento de los músculos faciales corticoespinal: inerva motoneuronas que controlan músculos del tronco y extremidades. Los circuitos reflejos son los encargados de coordinar diferentes grupos musculares al mismo tiempo para realizar movimiento. Tipos de movimiento Movimientos reflejos Son respuestas ante un estímulo sensorial de corta latencia, de forma inesperada y producidas de manera automática. Ciertas acciones pueden ser modificadas en intensidad de su respuesta mediante las vías descendentes. Movimientos rítmicos Son conducidos por redes neuronales localizadas en la médula espinal y tronco del encéfalo que producen la activación de los músculos.
Movimientos voluntarios Se centran en un objetivo ya que están bajo control voluntario, pueden modificarse durante su ejecución, pueden aprenderse y mejorar con la práctica al igual que se guardan como un programa motor para ser realizado en el momento necesario. Husos neuromusculares Haces alargados de fibras musculares contenidas dentro de tejido conjuntivo, inervados por terminaciones sensitivas y motoras, detectan cambios de longitud muscular y la velocidad del cambio. Las motoneuronas gamma contribuyen a la inervación motora de husos neuromusculares ubicados en los extremos contráctiles de las fibras intrafusales provocando su contracción. Órganos tendinosos de Golgi Son cápsulas en serie con las fibras musculares a nivel de su inserción en facias y tendones, inervados por un mecanorreceptor. Tractos espinales descendentes Mediante las vías lateral y ventromedial el cerebro se comunica con motoneuronas de la médula espinal. El movimiento voluntario es llevado a cabo por señales que descienden desde la corteza motora a lo largo del sistema lateral de la médula espinal. El sistema ventromedial participa en el mantenimiento de la posición y locomoción. Control cortical del movimiento El control sensorial, motor y de asociación son funciones generales de la corteza cerebral. Corteza motora primaria Localizado en el área 4 de Brodman ubicado en el lóbulo frontal, contrae los músculos del lado contralateral del cuerpo. Corteza somatosensorial Ubicado en las áreas 3, 1 y 2 de Brodman. Corteza parietal posterior Ubicado en el área 5 y 7, es una zona qué integra información motora y sensorial.
Ultraestructura de las miofibrillas Si se da al músculo un corte longitudinal, se observan bandas oscuras alternando con bandas claras En el sarcómero distinguimos los siguientes elementos: Discos Z: estructuras compuestas por proteínas de anclaje para los filamentos finos. Cada extremo del sarcómero es un disco Z. Bandas I (isotrópicas): bandas de color luminoso, representan a la región que está ocupada sólo por filamentos finos. El disco Z se encuentra a la mitad de una banda I, por lo que cada mitad de una banda I pertenece a un sarcómero diferente. Bandas A (antisotrópicas): las más oscuras de las bandas de un sarcómero. Corresponde a toda la longitud de un filamento grueso. En los extremos de la banda A, los filamentos finos y gruesos se encuentran solapados. La porción central está ocupada por los filamentos gruesos. Zona H: corresponde a la porción central de la banda A que está ocupada únicamente por filamentos gruesos. Líneas M: es la zona de inserción de los filamentos gruesos. Divide en dos partes iguales la banda A. Proteínas contráctiles La miosina actúa como un verdadero motor molecular. Es la proteína que forma los filamentos gruesos de la miofibrilla y constituye la mayor parte de la banda A. En los diferentes tipos de músculo existen diferentes isoformas de miosina. Cada molécula de miosina es un hexámero compuesto de dos cadenas proteicas pesadas que se entrelazan para formar una larga cola y unas estructuras globulares denominadas cabezas. En la zona de la cabeza, con cada cadena pesada se asocian dos cadenas proteicas ligeras. Éstas tienen función moduladora y reciben el nombre de cadena ligera esencial y cadena ligera reguladora. La miosina consta de seis cadenas proteicas; dos pesadas y cuatro ligeras. La fracción s1 conocida también como cabeza de los puentes de unión, contiene todas las funciones motrices de la molécula, es decir, la capacidad de producir fuerza y movimiento. La estructura cristalográfica de S1 demuestra que el fragmento consta de tres dominios funcionales principales:
Un dominio contiene el punto de unión con la actina y la zona para la hidrólisis de ATP (dominio catalítico). El dominio del cuello que se extiende hacia la cola de la molécula y parece quedar estabilizado por su interacción con las dos cadenas ligeras. Entre ambos se encuentra el “dominio conversor”. Un cambio en la conformación de S1 mientras se encuentra fuertemente unido a la actina parece que es lo que provoca el “golpe de movimiento” o “golpe de potencia” que subyace a la producción de fuerzas y movimiento. Unas 250 moléculas de miosina se unen para formar un filamento grueso en el musculo esquelético. Este filamento se dispone de manera que las cabezas de miosina quedan en los extremos, y la porción central está constituida por un haz de colas de miosina. La porción de miosina que constituye al bastón es rígida, pero las cabezas que se proyectan hacia afuera tienen una región elástica en bisagra que es la zona por la cual se unen a la porción rígida. Esta zona de bisagra permite a las cabezas girar alrededor de su punto de inserción. La actina es la proteína que forma los filamentos finos de la miofibrilla. Una molécula de actina es una proteína globular. Normalmente, múltiples moléculas de actina G polimerizan para dar lugar a cadenas largas o filamentos (actina F). Los puentes de unión los constituyen las cabezas de miosina, que se unen débilmente a los filamentos de actina. Los puentes de unión de la miosina presentan dos conformaciones: la primera cuando se une a la actina, y los productos de la hidrolisis (ADP + Pi) están todavía unidos. La palanca se encuentra entonces en la fase inicial del “golpe de movimiento”. La segunda tiene lugar al final de esta fase cuando el ADP y el fosfato se liberan. Esta unión, al contrario de lo que ocurre en la primera fase, es potente, y es la que se produce en la etapa de rigor o ausencia de ATP. La primera unión, sin embargo, es una unión débil debido a la baja afinidad de la miosina por la actina. Proteínas moduladoras Regulan el proceso de la contracción impidiendo que, en presencia de ATP, el músculo esté contraído de forma continua. Troponina y tropomiosina. Ambas proteínas se encuentran en los filamentos finos, asociadas a la actina. Tienen la función de regular la unión entre actina y miosina, impidiendo que durante la relajación se formen los puentes cruzados y se desencadene la contracción. La tropomiosina rodea en espiral a los filamentos de actina cubriendo los puntos de unión de la actina con la miosina cuando el músculo se encuentra en estado de reposo. La troponina es una proteína que consta de tres subunidades: troponina I, gran afinidad por la actina; troponina T,
de la cabeza de la miosina alrededor de su cuello flexible genera el golpe de movimiento, que es la base de la contracción muscular. Los filamentos de actina actúan como rieles por los que caminan las cabezas de miosina. Durante el golpe de movimiento, el movimiento de las cabezas de miosina empuja a los filamentos de actina hacia el centro del sarcómero. Al final de un golpe de movimiento, la miosina suelta a la actina, retrocede y se une a una nueva molécula de actina preparada para comenzar un nuevo ciclo contráctil. Acoplamiento quimio mecánico Ciclo de los puentes de unión Durante la contracción, los puentes de unión de la miosina se unen firmemente a la actina y se vuelven a separar en una secuencia cíclica. Este ciclo se produce gracias al acoplamiento de los puentes de unión a las fases de la hidrólisis del ATP por la miosina. En cada golpe d movimiento de un puente de unión de la miosina se hidroliza una molécula de ATP. Los pasos que tienen lugar en este ciclo son los siguientes: El ATP se une a la miosina, provocando la disociación entre actina y miosina. El ATP se hidroliza y se vuelve a asociar actina y miosina. Se liberan los productos de la hidrólisis (ADP + Pi). De estas fases, dos (unión del ATP a la miosina y liberación del fosfato) son altamente favorables desde el punto de vista energético y sirven para establecer la dirección del ciclo de izquierda a derecha. Secuencia de la contracción muscular Eventos que se producen y que dan lugar al acoplamiento excitación- contracción: Generación de un potencial de acción y llegada a través del axón de las motoneuronas de la médula espinal hasta su porción terminal o placa motora. En la placa motora, se libera desde la porción terminal del axón un neurotransmisor (acetilcolina) al espacio situado entre el botón axónico y el sarcolema. En esta zona, el sarcolema de la fibra muscular posee receptores para acetilcolina, los cuales al activarse provocan la apertura de canales iónicos. La apertura de dichos canales permite la entrada de grandes cantidades de iones de Na+ al interior de la fibra muscular, iniciando en ella un potencial de acción.
El potencial de acción se propaga por todo el sarcolema, sin olvidar su propagación hacia el interior de la fibra gracias a las estructuras denominadas túbulos t. La llegada del potencial de acción al interior de la célula, y en concreto, al retículo sarcoplásmico, provoca la liberación de grandes cantidades de iones Ca++ desde el retículo sarcoplásmico al interior del citosol. Los iones de calcio se unen a la troponina C, la cual a su vez cambia su conformación permitiendo que interactúen la actina y la miosina. La actina y la miosina, en presencia de ATP, provocan el deslizamiento y el acortamiento del sarcómero, llevando a cabo el proceso de la contracción. Al cabo de una fracción de segundo, al cesar el potencial de acción, los iones de calcio son “secuestrados” de nuevo desde el citosol al interior del retículo sarcoplásmico gracias a una bomba de calcio situada en la membrana del retículo que consume ATP. La acción de esta bomba se ve mediante la proteína calsecuestrina, hasta la llegada de un nuevo potencial de acción. Esto hace que cese la contracción muscular. Todos estos eventos dan lugar a un complejo y organización proceso de transducción de señales que utiliza membranas especializadas, uniones entre membranas y canales iónicos tanto en el exterior como en el interior de la célula.
En el músculo se produce una deformación, la magnitud que pueda tener esta deformación se define como un indicador del estrés que este producido por la fuerza que origina dicha deformación. Las fuerzas de tensión son las que tiran internamente de las estructuras que están bajo tensión, por lo tanto, podemos definir la tensión muscular como un grado de estrés mecánico producido por un eje longitudinal producido por un músculo cuando estas fuerzas internas tienden a separar las moléculas que constituyen estructuras musculares. Hasta ahora sabemos que tenemos dos tipos de fuerzas Fuerzas internas Fuerzas externas Las internas vienen producidas por los músculos esqueléticos y las externas por la resistencia, por la interacción que ambas fuerzas comparten, aparece un tercer concepto de fuerza llamado: Fuerza aplicada La fuerza aplicada es el resultado que tiene la acción muscular sobre las resistencias externas. Este tipo de fuerza es medida a base de los cambios de aceleración de las resistencias externas y en la deformación que se produce.
Prescripción del entrenamiento de fuerza
Entre los objetos del entrenamiento para el desarrollo de la fuerza muscular, se encuentran, por una parte, los dirigidos a la mejora de la habilidad de sistema neuromuscular, (desarrollo de la fuerza máxima, fuerza explosiva/ potencia muscular), y por otra, los encaminados a la mejora de la capacidad para mantener un determinado nivel submáximo de fuerza durante acciones musculares repetitivas o de larga duración, en un trabajo muscular estático o dinámico. Se deben seguir diferentes principios, como el de sobrecarga, en el que se debe aumentar un nivel de fuerza mayor al que estamos acostumbrados usualmente. El principio de progresión, en el que una vez adaptado el cuerpo al estímulo hay que incrementarlo, para que siga la progresión; este principio va de la mano con el entrenamiento de fuerza progresivo, en el que las cargas del entrenamiento se aumentan progresivamente. El principio de especificidad, el cual es bastante específico a la hora de aplicarlo, ya que va dirigido para los grupos musculares más utilizados y con transferencia directa (cuando una persona deja de entrenar). Componentes para el desarrollo de la fuerza Cualquier entrenamiento de fuerza tendrá el objetivo de mejorar: Fuerza máxima, fuerza explosiva o Máxima potencia. De manera general, todos los programas de entrenamiento inducen ciertas mejoras de la fuerza máxima, hipertrofia o potencia muscular. La efectividad y resultado de un entrenamiento para el desarrollo de la fuerza depende de la aplicación de la carga adecuada, es decir, de factores como la intensidad, volumen de entrenamiento (series y repeticiones), frecuencia y tipología de los ejercicios recomendados (isocinético/ resistencia variable/ isotónico) , periodos de recuperación entre las series y la frecuencia de entrenamiento.
Acción muscular La tensión se produce durante la activación del musculo (generalmente y menos apropiadamente llamado también contracción muscular), la cual tiene lugar cuando el musculo recibe un impulso eléctrico y se libera la energía necesaria, lo que dará lugar a la unión y desplazamiento de los filamentos de actina y miosina en el sentido de acortamiento sarcomérico y elongación tendinosa y elongación tendinosa. La activación del músculo puede dar lugar a tres acciones diferentes: 1) Acortamiento 2) Alargamiento 3) Mantenimiento de su longitud o acción isométrica. Cuando las tres se desarrollan al mismo tiempo, se denomina ciclo de acortamiento-estiramiento. Pesos libres o máquinas de musculación Los ejercicios pueden ser de tipo dinámico o estático. Según esta clasificación los ejercicios pueden ser: 1) de tipo isotónico (los realizados con pesos libres), en los que la resistencia externa no varía; 2) de tipo isocinético, en los que la velocidad del movimiento es supuestamente constante; 3) de resistencia variable, que se realizan en dinamómetros que presentan una polea diseñada para que la resistencia externa sea variable a lo largo del movimiento. Se recomienda hacer ejercicios que estén relacionados con máquinas de pesas por diferentes factores, como: incrementar resistencia, el diseño es ergonómico, evita que los usuarios se agarren, facilitando la técnica, hay completo rango de movimiento articular, algunos delimitan el rango de movimiento y no es necesario que las personas se equilibren con peso. También es importante la técnica de respiración correcta, inspirando antes de mover el peso y expirando durante la ejecución. Hablando de deportistas y de resistencia, los ejercicios deben ser sin maquinas, ya que, con peso libre, se pueden realizar movimientos en todos los planos. En caso de que se utilicen ejercicios con el peso del cuerpo o con poco peso, las recomendaciones son:
1.-Para los principiantes, o las personas con baja fuerza muscular, se identificarán aquellos ejercicios que les permitan realizar correctamente al menos 5 repeticiones, fuerza media, 10 repeticiones, si el nivel es bueno, de 15 a 20. 2.-Hablando de condición física, al inicio del programa de entrenamiento se recomendarán 1 o 2 series. Cuando el individuo logre hacer 10 repeticiones, 15, o entre 20 y 25, se incrementará el número de series de cada ejercicio a 2, 3, o 4 series respectivamente. 3.-Ya que se hayan hecho las máximas series y repeticiones, se recomienda hacer un ejercicio de más intensidad. Periodos de descanso El periodo de descanso entre las series y ejercicios afecta a las respuestas hormonales, metabólicas y neuromusculares. De manera general, se recomienda que, en programas de entrenamiento de nivel medio- avanzado, el descanso sea de tres minutos (en ejercicios multiarticulares) y para complementarios, menos tiempo. El en trabajo realizado por Kraemer y Cols, se observó que cuando se descansaba un minuto entre series y se realizaban 3 series de 10 repeticiones, la concentración de ácido láctico y la hormona del crecimiento aumentaba en comparación con el descanso de 3 minutos, por tanto, si se busca hipertrofia y resistencia, lo ideal sería descansar 1 minuto. Si se quiere aumentar fuerza máxima, lo ideal serian 3 minutos. Frecuencia de entrenamiento Depende de varios factores, como el volumen, la intensidad, el nivel de condición física de los deportistas, la recuperación y el número de grupos musculares entrenados en cada sesión. En términos generales, se recomienda como frecuencia óptima para el desarrollo de fuerza máxima, tres días de entrenamiento por semana, que corresponde a 48 horas de descanso. Aunque bien sabemos que cada organismo trabaja diferente y la resistencia y entrenabilidad son diferentes.
Entrenamiento de fuerza: Adaptaciones neuromusculares y
hormonales
El entrenamiento de fuerza exige muchísimo trabajo a nuestro Sistema Nervioso Central (SNC), por eso es de vital importancia que el entrenamiento se elabore con rigurosidad, especificando bien la intensidad y el volumen de cada entrenamiento a lo largo del tiempo. La mejora de la fuerza muscular con ejercicios con cargas pesadas empezó a utilizarse en 1945 por Thomas L. Delorme Un entrenamiento sistemático de la fuerza máxima se acompaña de incrementos significativos en la producción de fuerza, independientemente de la edad y el sexo, siempre y cuando la intensidad y la duración del periodo de entrenamiento sean suficientes. Cualquier entrenamiento de la fuerza tendrá como objetivo mejorar una o varias de las siguientes expresiones de fuerza y velocidad: La fuerza máxima La fuerza explosiva Máxima potencia Otras variables relacionadas con el rendimiento como: La velocidad de carrera Velocidad de lanzamiento El salto vertical La actividad física es manifestada por los músculos, por lo tanto, esta capacidad está en relación con una serie de factores: Unos de tipo estructural como el número de puentes cruzados de miosina que pueden interactuar con los filamentos de actina, el número de sarcómeros en paralelo, la tensión específica o fuerza de una fibra muscular. Unidad de sección transversal , la longitud de la fibra y el músculo el tipo de fibra. Tipo neural , que se asocian con la habilidad del sistema nervioso para la máxima y rápida activación de los músculos agonistas. Existe otro factor relacionado con las propiedades del músculo, como el ángulo articular donde se genera la tensión arterial y la longitud inicial del músculo cuando se activa.
Factores musculares: masa muscular y fibras musculares La hipertrofia es el resultado de la acumulación de proteínas debido a un aumento en la síntesis de reducción de la degradación o ambos. El músculo esquelético tiene la capacidad de hipertrofiarse después de participar en un programa de entrenamiento de fuerza, siempre y cuando la intensidad, volumen y duración del programa sean los adecuados. La síntesis de proteínas en el músculo esquelético aumenta inmediatamente después de una sesión de entrenamiento El pico de síntesis proteica ocurre aproximadamente a las 24 horas de realizarse la sesión de entrenamiento y permanece elevado de dos a tres horas después del ejercicio hasta las 36 horas de haber finalizado. El daño muscular de tipo mecánico que se produce en las acciones excéntricas es un importante estímulo para el desarrollo de la masa muscular que por el contrario se atenúa con el entrenamiento de largo plazo de la fuerza muscular. Tensión específica y arquitectura muscular El potencial que tiene un músculo de generar fuerza muscular se relaciona con el área de la sección transversal muscular de tal manera que, en aquellas personas con una mayor cantidad de material contráctil, la fuerza que produce el músculo al contraerse será proporcional al número de ser como eras en paralelo activadas En este contexto el grado de penneación afecta directamente a cuántos sarcómeras se están presentes por arca de la sección transversal de una fibra particular. En un músculo fusiforme el área de la sección transversal del músculo o de una fibra coincide con el área anatómica de sección transversal del músculo o de la fibra. En un músculo penniforme el área fisiológica es mayor, debido a que se puede colocar mayor número de fibras musculares en el volumen muscular, además una sección transversal de un músculo penneado y perpendicular a su línea de acción podría no incluir todas sus fibras Un interesante aspecto a considerar es si la atención específica puede ser modificada la atención específica es una medición funcional, relacionada con el número de mío fibrillas por unidad de masa muscular y con la variación en los elementos estructurales del citoesqueleto, relacionado este último aspecto con la eficacia En la transmisión de la atención desde los arcos meros hasta el sistema esquelético el ejercicio agudo es frecuente observar un aumento en el grosor muscular, principalmente relacionado con el movimiento de fluidos desde el espacio vascular hacia los músculos activos, que puede influenciar la arquitectura muscular.
Estos resultados sugieren que el entrenamiento de fuerza máxima induce que no sólo aumentos en la activación de los músculos agonistas, sino también una reducción de la coactivación de los músculos antagonistas Los cambios en la activación de la musculatura antagonista, especialmente en personas previamente no entrenadas o de avanzada edad, pueden ser debidos efectos del aprendizaje sobre la acción realizada Adaptación hormonal Además de los mecanismos neuronales/musculares se cree que el sistema neuroendocrino forma una parte muy en el complejo de la manifestación y cambios a corto y largo plazo en la producción de fuerza y el sistema neuromuscular. Las hormonas son mensajeros químicos que sintetizan, almacenan y son liberados por glándulas endocrinas. Las razones de la importancia del sistema hormonal son que uno) las hormonas anabolizantes (por ejemplo, testosterona hormona del crecimiento) tienen efectos de modelación de las fibras musculares a nivel metabólico y celular, similares a los observados en el músculo después del entrenamiento de fuerza. 2) Durante las diferentes sesiones de entrenamiento de fuerza existe un aumento de la hormona una bolita como la IGH, y GF-I, Consecuencia de mayor utilización por el tejido muscular, y tres) se observa que las mejoras y/o pérdidas de producción de fuerza durante la actividad física crónica (entrenamiento/envejecimiento) se acompaña de un aumento de las tasas basales de hormonas anabólicas Las señales hormonales originadas como consecuencia de la respuesta fisiológica a una sesión de entrenamiento de fuerza actúan sobre el ADN y a RM celular, alterando la expresión fenotípica y modificando en último término las cualidades de rendimiento neuromuscular. Hormona de crecimiento Parece que los aumentos en la GH inmediatamente después de una sesión de entrenamiento son los más relacionados con las adaptaciones inducidas en el entrenamiento de la fuerza. La GH es una hormona muy importante para el crecimiento normal de los niños, pero también juega un papel relevante modulando las adaptaciones al entrenamiento de fuerza Somatomedinas Esta parece indicar que el volumen y la intensidad son marcadores a tener en cuenta que las adaptaciones al largo del plazo de esta hormona
Testosterona Se encuentra en la sangre entra en las células del músculo en su forma libre, biológicamente activa, mediante un mecanismo de difusión a través de la membrana de dichas células musculares. Una vez en el interior de la célula muscular (sito plasma), la testosterona se una a unas proteínas receptoras de andrógenos y forma un complejo (testosterona-receptor). Este complejo tiene capacidad para dirigirse hacia el núcleo de la célula muscular, donde interacciona con el ADN y produciendo mARN y en específico y provocando una acción sobre la máquina genética que provoca el aumento de la síntesis de proteínas La testosterona estimula, por una parte, los factores nerviosos Cortisol Hormona producida en la corteza suprarrenal, son hormonas que responden a situaciones de estrés y favorecen la degradación de las proteínas del músculo. Éste aumento de la producción de cortisol, estimula la Degradación de proteínas musculares y permite suministrar a los organismos sustratos (las proteínas) que favorezcan la síntesis de hidratos de carbono, fundamentales para alimentar a los tejidos, especialmente al cerebro. Los efectos del entrenamiento de fuerza sobre la respuesta del cortisol son aparentemente contradictorios La magnitud de la producción de cortisol durante una sesión de entrenamiento de fuerza es bastante paralela a la que se observa con la GH y, por tanto, depende de la intensidad, Volumen el tiempo de reposo que transcurre entre la serie de ejercicios. Es decir, que las sesiones de entrenamiento de fuerza que se acompaña de un mayor aumento de la liberación de cortisol son aquellas que se presentan concentraciones elevadas de lactato sanguíneo, es decir las que utilizan cargas elevadas. Efectos del entrenamiento de fuerza sobre la resistencia aeróbica En este tipo de entrenamiento de fuerza utilizado puede explicar en parte los cambios observados en el Vo2max. Los estudios que han mostrado aumentos en el VO2max después de participar en un programa de entrenamiento de fuerza han utilizado un sistema de entrenamiento en circuito otros autores también han observado que la utilización de un gran volumen de entrenamiento durante situaciones que utilizan los ejercicios olímpico de levantamiento de halterofilia puede mejorar el VO2max y la resistencia aeróbica aún en ausencia del aumento en el VO2max varios estudios han observado una mejora en la resistencia
