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
Si distinguono per differenti caratteristiche
meccaniche, biochimiche e morfologiche
1. Meccaniche
• Forza massima isometrica (tetano) e
massima forza di picco (scossa singola)
• Tempo di raggiungimento del picco
• Tempi di contrazione e rilassamento
• Resistenza alla fatica
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
Il prestiramento aumenta il lavoro
meccanico svolto dal muscolo nella
successiva ed immediata contrazione
concentrica
1. Componente elastica (elementi
elastici in serie
2. Componente contrattile (il ponte AM si sposta in una posizione con
maggiore energia potenziale)
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 squatjump (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
