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