L’allenamento della velocità e della forza veloce negli sport di potenza MECCANISMI FISIOLOGICI PER L’ALLENAMENTO DELLA RAPIDITA’ Giuliano Fontani Dipartimento di Fisiologia Università di Siena LA RAPIDITA’ è una proprietà generale del sistema nervoso centrale, che si manifesta nella reazione motoria (V.M. Zaciorskij), in particolare: - Nel tempo di reazione motoria ad un segnale -Nel raggiungimento del minor tempo di attivazione di movimenti semplici e complessi (aciclici) -Nel raggiungimento della massima accelerazione di successioni di movimenti dello stesso tipo (ciclici) e nella massima frequenza di essi LA VELOCITA’ E’ una proprietà prevalente dei muscoli che riguarda il movimento completo, si manifesta nel tempo che essi impiegano a contrarsi (durata del movimento una volta iniziato) e riguarda lo spostamento del corpo nello spazio TIPI DI RAPIDITA’ REATTIVITA’ (rapidità di reazione) REAZIONE SEMPLICE Reazione ad un segnale (acustico/visivo) con un programma di movimento già automatizzato REAZIONE COMPLESSA Atto motorio che segue uno stimolo che richiede scelta di risposte diverse (tra cui anche la scelta di non rispondere) RAPIDITA’ DI AZIONE Riguarda il minor tempo di attivazione delle componenti muscolari impegnate in sequenza in un movimento complesso RAPIDITA’ DEI MOVIMENTI CICLICI Capacità di raggiungere alte frequenze di movimento nel minor tempo possibile (accelerazione e aumento della frequenza di movimento, cioè riduzione degli intervalli tra un ciclo e l’altro) TIPI DI VELOCITA’ VELOCITA’ DI CONTRAZIONE Tempo che intercorre tra l’attivazione di un muscolo e il completamento del movimento da questo realizzato VELOCITA’ DI AZIONE Riguarda la durata di un movimento complesso che richiede l’intervento di più gruppi muscolari e quindi lo spostamento del corpo nello spazio secondo una o più direzioni VELOCITA’ DEI MOVIMENTI CICLICI Capacità di effettuare un’azione ciclica completa nel minor tempo possibile spostando il corpo o un attrezzo nello spazio Fattore condizionante: Qualità e quantità delle fibre muscolari IL MOVIMENTO Strutture che regolano il movimento – – – Centri di elaborazione ed effettuazione: Corteccia cerebrale (aree di associazione e aree motorie specifiche) Centri di controllo (cervelletto, nuclei della base, talamo) Centri di esecuzione (midollo spinale, muscoli) IL MOVIMENTO SEMPLICE STIMOLO analisi dell’informazione (vie e centri sensitivi-corteccia associativa) richiamo dello schema motorio (reattività) RAPIDITA’ (corteccia associativa – aree frontali) passaggio in esecuzione dello schema motorio (dalle aree associative alla corteccia motoria specifica) esecuzione (corteccia motoria specifica-vie motorie- motoneuroni spinali) di movimento VELOCITA’ inizio attivazione muscolare (EMG) contrazione muscolare spostamento (nello spazio) completamento del movimento (raggiungimento del bersaglio) I MOVIMENTI COMPLESSI (più movimenti semplici collegati tra loro in sequenza= azione) STIMOLO Movimento 1 (attivazione x gruppi muscolari) tempo di collegamento di azione RAPIDITA’ (elaborazione centrale) Movimento 2 (attivazione y gruppi muscolari) tempo di collegamento (elaborazione centrale) Movimento 3 di azione VELOCITA’ (attivazione z gruppi muscolari) tempo di effettuazione movimenti 1-2-3 completamento dell’azione I MOVIMENTI CICLICI STIMOLO analisi dell’informazione (vie e centri sensitivi-corteccia associativa) richiamo dello schema motorio (corteccia associativa – aree frontali) Attivazione centri dei movimenti ciclici (cortecciadiencefalo-tronco encefalico-midollo spinale) Ripetizione movimento passaggio in esecuzione dello schema motorio (dalle aree associative alla corteccia motoria specifica) esecuzione (corteccia motoria specifica-vie motorie- motoneuroni) inizio attivazione muscolare (EMG) (accelerazione) Massima velocità di esecuzione movimenti ciclici contrazione muscolare spostamento (nello spazio) completamento del movimento MOVIMENTI CICLICI E RAPIDITA’ Corteccia cerebrale centro diencefalico centro mesencefalico centri spinali cervelletto Ciclo 1 Ciclo 2 Ciclo 3 Ciclo 4 accelerazione Ciclo 5 Ciclo 6 Minimo tempo di esecuzione Intervallo tra un ciclo e l’altro (rapidità di passaggio da un ciclo all’altro) (con l’accelerazione si raggiunge prima possibile il minor intervallo tra un ciclo e l’altro) Ciclo Durata di un ciclo (velocità - tempo di esecuzione completa di un ciclo) RAPIDITA’ E ALLENAMENTO LA RAPIDITA’ è allenabile ? per il fatto che si tratta di una capacità condizionale dipendente in larga misura da fattori genetici, si ritiene che la rapidità intesa come reattività e la frequenza dei movimenti siano molto difficili da allenare Comunque, può essere possibile allenare la rapidità in modo indiretto intervenendo sui fattori che la influenzano Scopo dell'allenamento della rapidità sarà quello di rendere l'atleta capace di: -reagire nel più breve tempo possibile ad un segnale -raggiungere i valori massimi nell'accelerazione e nella frequenza dei movimenti -mantenere livelli elevati di questi parametri contro fatica (resistenza alla rapidità) Fase sensibile 6-13 anni FATTORI CHE INFLUENZANO LA RAPIDITA’ •LIVELLO DI VIGILANZA •ATTENZIONE – CONCENTRAZIONE •CAPACITA’ E TEMPO DI ELABORAZIONE MENTALE •CAPACITA’ DI ANTICIPAZIONE •CAPACITA’ DI CONTROLLO MOTORIO •ESPERIENZA •AUTOMATISMI Questi fattori che implicano attività complesse del sistema nervoso centrale •sono misurabili ? •sono modificabili ? •si possono mettere in evidenza loro modificazioni imputabili all’allenamento ? IL LIVELLO DI VIGILANZA Il livello di vigilanza o arousal rappresenta il grado di relazione che l’individuo è capace di stabilire con l’ambiente che lo circonda. Regolato dagli effetti eccitatori o inibitori della formazione reticolare sulla corteccia cerebrale, il livello di vigilanza è massimo nella veglia attenta e minimo nel sonno. Il livello di vigilanza è in grado di influenzare la prestazione. L’ATTENZIONE Rappresenta la capacità del soggetto di selezionare alcuni tra gli stimoli sensoriali che lo raggiungono e di indirizzare i propri sensi verso quegli stimoli che risultano particolarmente importanti in quel momento. A seconda della quantità di stimoli che devono essere selezionati e delle necessità del momento, si può distinguere un’attenzione diffusa (molti stimoli presi in considerazione) e un’attenzione selettiva (pochi stimoli presi in considerazione) I processi attentivi acquistano un’importanza crescente nel condizionare la prestazione e il risultato. Attraverso l’allenamento le capacità attentive di un soggetto si consolidano portando all’instaurarsi di un vero e proprio STILE ATTENTIVO Metodi di studio dell’attenzione Test da campo: Scout di gara, che considerano i tipi di errore, la loro frequenza e loro distribuzione temporale. Test conoscitivi: TAIS, Word-Color, Barrage. Test valutativi: studio dei vari tipi di attenzione con test computerizzati (allerta, go/no-go, attenzione divisa, attenzione sostenuta…). A questi ultimi si può associare la registrazione di parametri biologici (EMG, EEG, potenziali evento-correlati: CNV, P3, MRBMs). VARI TIPI DI ATTENZIONE E TEST ATTENTIVI Metodica di Zimmermann e Fimm, 1992 Test attentivi: ALLERTA Misura il tempo di reazione semplice. Il soggetto deve rispondere più velocemente possibile ad uno stimolo con un’azione motoria semplice. Per esempio: premendo un tasto, ad una lettera che compare sullo schermo. Test attentivi: GO/NO-GO Misura le capacità decisionali del soggetto che deve rispondere solo ad alcuni stimoli e non ad altri. VARI TIPI DI ATTENZIONE E TEST ATTENTIVI Test attentivi: CHOICE - TEMPO DI REAZIONE COMPLESSO Misura la capacità del soggetto di rispondere a stimoli complessi che richiedono più tipi di risposte. Per esempio: premere un tasto se viene presentato lo stimolo 1, premere un altro tasto se viene presentato lo stimolo 2. Il Test diviene IPERCOMPLESSO se si aggiunge anche la componente NO-GO. TEMPI DI REAZIONE E MODALITA’ DI ANALISI DEL SEGNALE I tempi di questi passaggi possono essere ridotti Tempi di Reazione (msec) Sportivi Sedentari P<* ALERT 224,14 258,44 0,01 GO/No-go 487,59 544,91 0,03 Test complesso 516,97 636,70 0.002 • Student’s t-test Se gli sportivi hanno tempi di reazione più bassi ciò significa che l’allenamento e l’acquisizione di un certo tipo di attitudine mentale derivante da questo, sono capaci di influenzare la reattività. Questa differenza cresce con la complessità del test. Test attentivo stimolo-risposta con movimento semplice e complesso e contemporanea registrazione di parametri fisiologici (MRBMs) Stimolo – Elaborazione mentale – scelta della risposta – risposta Il test di esecuzione motoria consisteva nella pressione di uno o tre tasti di una tastiera in sequenza, ogni volta che figure (numeri) che apparivano sullo schermo rispondevano a criteri prefissati. Il test semplice-Alert (A) consisteva nella pressione di un tasto in presenza di uno stimolo, il test complesso- Choice (CH) consisteva nella pressione di tre tasti con ordine diverso all’apparire di più stimoli, il test ipercomplesso (CHNG) era rappresentato dal test Choice con l’aggiunta della componente No-Go. 1 2 3 MRBMs - Movement Related Brain Macropotentials EXPECTANCY STIMULUS PROCESSING Pre Motor Period Pre Stimulus Period -0.16 -0.11 BP Motor Period Motor Action Post Motor Period Motor Completion 0.008 N1 N2 0.006 P1 MCP -0.01 0.004 0.04 Pk2 Pk1 0.09 0.14 EMG 0 400 800 1200 1600 Stimulus mV -0.06 PMP RESPONSE EVALUATION ACTION 0.002 N3 P2 SPP 0 0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 msec Potenziali cerebrali collegati al movimento (MRBMs) -35,00 EXPECTANCY BP Amplitude (uV) -30,00 -25,00 -20,00 Test 1 Test 5 -15,00 -10,00 2500 2534 2568 2602 2636 2670 2704 2738 2772 2806 2840 2874 2908 2942 2976 Time (msec) Test 1: Y= - 0.038x - 16; r=0.968 Test 5: Y= -0.079x - 16; r=0.954 Test Complesso Attenzione Sostenuta Cz (MRBM) - EMG 0.016 0.05 0.014 A m p ie z z a m V 0 0.012 -0.05 0.01 -0.1 0.008 0.006 -0.15 0.004 -0.2 EMG 0.002 -0.25 TEST COMPLESSO 0.018 0.1 0 0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 tempo (msec) Test Semplice Cz (MRBM) - EMG MCP ACTION 0.15 0.018 0.016 0.1 0.014 A m p iez z a 0.05 0.012 0.01 0 0.008 -0.05 0.006 0.004 -0.1 EMG 0.002 -0.15 0 0 400 800 1200 tempo (msec) 1600 2000 2400 2800 TEST SEMPLICE STIMULUS PROCESSING PMP Potenziali cerebrali collegati al movimento (MRBMs) come compaiono nei test attentivi di Reattività Complessa (Test Attenzione Sostenuta, pressione di tre tasti) e Semplice (Test Alert, pressione di un solo tasto). Pre Motor Potential (PMP) e Motor Cortex Potential (MCP) Compaiono prima (PMP) e durante (MCP) l’attivazione EMG. La loro forma, ampiezza durata e latenza crescono con la complessità dell’impegno attentivo. Cz GO - NOGO Motor Period Pre Motor Period Post Motor Period Stimulus -0.15 -0.1 0.024 Go -0.05 Nogo mV PMP MCP 0.02 0.016 Go EMG 0 0.012 0.05 0.008 SPP SPP 0.1 0.004 EMG 0.15 0 200 400 600 800 1000 m sec 1200 1400 1600 1800 0 2000 PMP Duration Before and After Training Pre Motor Period PMP 480 420 Before After -0.4 -0.2 0 360 A mV 0.2 300 CH 0.4 CHNG 0.6 m sec 0.8 240 1 0 50 100 150 200 250 300 350 400 msec 180 120 60 0 A CH CHNG MCP Duration Before and After Training Motor Period MCP 1280 CH A CHNG Before After -2 1120 -1.5 -1 mV 960 -0.5 msec 800 0 0.5 640 0 200 400 600 800 msec 1000 1200 480 320 160 0 A CH CHNG ANTICIPAZIONE invariante stimolo -0,06 -0,04 PMP MCP -0,02 BP 0,02 0,04 EMG 0,06 0,08 0,1 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 4800 5000 5200 5400 5600 5800 6000 tempo (msec) Ampiezza 0 GESTO MOTORIO STIMOLO ELABORAZIONE DELL’INFORMAZIONE MISURE PARAMETRI FISIOLOGICI COSTRUZIONE DELLO SCHEMA MOTORIO DI RISPOSTA MRBMs TRASFERIMENTO DEL COMANDO MOTORIO AI MUSCOLI EMG ATTIVAZIONE EMG CONTRAZIONE MUSCOLARE ED ESECUZIONE DEL MOVIMENTO (VELOCITA’ DI MOVIMENTO) VELOCITA’ MOVIMENTO TEMPO REAZIONE RISPOSTA (Tempo di Reazione) Ambiti di intervento per un allenamento della rapidità ALLENAMENTO l oc e V PICCO DI ATTESA (BP) PIU’ ALTO EFFETTI PREPARATORI — ALTO IMPEGNO ATTENTIVO ità Precoce attivazione EMG (Riduzione del tratto Stimolo – EMG) AUMENTO VELOCITA’ DI RISPOSTA (Riduzione del tratto EMG-RT) Rapidità Picco precoce MCP Minore durata del PMP RIDUZIONE DEL TEMPO DI PROCESSO DELLO STIMOLO MIGLIORAMENTO DELLA REATTIVITA’ RIDUZIONE DEL TEMPO DI REAZIONE (RT)