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Venerdì 05 Marzo 2010 19:44

Il ciclo stiramento-accorciamento

Pier Giorgio Benaglia
Fisioterapista - Servizio di Fisiatria Occupazionale ed ergonomia Centro Medico di Riabilitazione di Veruno Fondazione S. Maugeri, IRCCS

Scienza Riabilitativa, 12-1997


Combinare forza e velocità è un compito tutt'altro che facile per il sistema neuromuscolare, infatti, maggiore è la velocità del gesto, minore sarà la forza prodotta, e viceversa: chiunque si sarà accorto che pedalando in salita va meno veloce e che fa più in fretta a sollevare un chilo piuttosto che trenta. In altre parole il nostro sistema neuromuscolare ha a disposizione una potenza finita, che può essere considerata come il prodotto tra forza e velocità (P = F x v): esistendo tra queste due grandezze un rapporto di proporzionalità inversa, se aumenta una deve necessariamente diminuire l'altra.

Per ovviare a questo limite, ovvero per ottenere maggior velocità e forza del gesto, il sistema nervoso centrale ricorre ad uno stratagemma: il ciclo stiramento-accorciamento (stretch shortening cycle per gli anglosassoni), che consiste nel far precedere al movimento da eseguire una rapida contrazione eccentrica del gruppo muscolare primo agonista. Un esempio tipico è rappresentato dall'azione del quadricipite durante l'esecuzione del passo anteriore, prima reclutato eccentricamente al momento dell'attacco a terra del tallone, e subito dopo concentricamente per estendere il ginocchio; un altro esempio può essere il lancio di un oggetto, in cui il primo movimento consiste nel portare velocemente l'arto superiore all'indietro (pre-tensionamento eccentrico), per poi scagliare l'oggetto con la massima potenza (contrazione concentrica).

Già negli anni sessanta Cavagna et al. descrissero gli effetti, in termini di vantaggio motorio, del pretensionamento eccentrico, rispetto a movimenti realizzati con contrazioni concentriche eseguite d'amblais. Gli autori dimostrarono che l'incremento del lavoro ottenuto era da imputare principalmente all'utilizzo dell'energia immagazzinata negli elementi elastici in serie rappresentati dai tendini, dall'endomisio intercellulare e dai ponti acto-miosinici.

Per comprendere il fenomeno è utile scomporre il ciclo stiramento-accorciamento in tre fasi (si rimanda il lettore all'articolo "L'elasticità muscolare").

1) Fase eccentrica: il sistema neuromuscolare è impegnato a decelerare progressivamente la caduta del corpo tramite contrazioni eccentriche. L'allungamento forzato del muscolo contratto dà luogo a due importanti fenomeni: a) aumento della scarica dei fusi neuromuscolari: Komi sottolinea che ciò determina la facilitazione del gruppo muscolare impegnato, nel quale si registra, infatti, un incremento del numero di unità motorie reclutate e della loro intensità di scarica;
b) "caricamento" degli elementi elastici in serie ad opera di due forze di verso opposto (contrazione muscolare e inerzia del corpo): in questo modo viene immagazzinata energia potenziale elastica, che verrà restituita sotto forma di energia cinetica nella fase concentrica.

2) Fase di ammortizzamento: è il tempo impiegato (nell'ordine di centesimi di secondo) per invertire la direzione del movimento. La sua durata, che dipende dal grado di reattività del sistema neuromuscolare e dalle proprietà biomeccaniche del muscolo, è inversamente proporzionale al rendimento del gesto finale. Più breve è la fase di ammortizzamento (fenomeno dello shortrange stiffness), minore sarà l'energia elastica persa sotto forma di calore e massimo l'effetto facilitatorio dei fusi neuromuscolari.

3) Fase concentrica: è il risultato delle fasi precedenti, ovvero la forza e l'accelerazione trasmesse al corpo dai muscoli, sono il frutto dell'azione sinergica degli elementi contrattili impegnati nella contrazione concentrica (facilitati dall'attivazione del riflesso da stiramento !), e degli elementi elastici in serie, "caricati" nella fase eccentrica. L'apporto degli elementi elastici alla fase concentrica in termini di velocità e tensione è tutt'altro che trascurabile e costituisce una fonte di energia cinetica a costo praticamente nullo.



Ultimo aggiornamento Venerdì 05 Marzo 2010 19:47
 

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