Introducción
La acción de las actividades del deporte élite se caracterizan por situaciones
extremas continuas a las cuales está sujeto el organismo. Las sesiones de
entrenamiento y competencias aspirando constantemente a hacerlo mejor que antes,
constituyen un ejemplo claro de la necesidad de adaptación del organismo a
situaciones extremas.
Con el objetivo de alcanzar las metas deseadas, ese alto grado de expendio de
energía hace indispensable un entrenamiento apropiado. Con este fin la
individualización de las cargas de trabajo, unido a la importancia de los
periodos de recuperación son dos aspectos de alta significación. El
mejoramiento de la actuación deportiva se basa en una serie de importantes
parámetros concernientes a la expresión motora del atleta y que comprometen a
la fisiología, la biomecánica, la psicología, la tecnología, etc.
El interés del autor del presente trabajo se centra en los aspectos
fisiológicos y biomecánicos del ejercicio físico con un objetivo claro:
Perfeccionar una metodología simple que permita el control de la adaptación
individual al entrenamiento y a la competencia en que se participa.
Hasta ahora los mecanismos de adaptación del organismo humano al ejercicio
físico han sido analizados por la cinética de adaptación cardiovascular
(pulso, presión sanguínea) y metabólica (consumo de oxigeno, lactato
sanguíneo y ph en sangre), por mencionar algunos.
No obstante, la desventaja fundamental es el desconocimiento de la existencia de
un cambio adaptativo en el organismo, en dependencia de los cambios que ocurren
en la fibra muscular.
Una de las características fisiológicas más importante es el porcentaje de
fibras rápidas que puede tener un atleta, lo cual es determinante para una
programación adecuada del entrenamiento deportivo.
El porcentaje de fibras rápidas es una característica fundamental en deportes
donde la fuerza y la velocidad son cualidades determinantes; también a la hora
de la captación de talentos. A partir de este dato pudieran inferirse los
análisis a realizar para que evento o deporte en particular, el deportista
presente cualidades óptimas.
Las características histológicas de los músculos pueden ser diagnosticadas
por un método muy eficaz, pero a la vez muy cruento como es la biopsia.
La introducción de la aguja de biopsia muscular tres décadas atrás arrojó
nueva luz a la situación, pues la técnica actual permite reducir el riesgo en
la transformación de la estructura molecular de las fibras; es decir, la
técnica se basa en la extracción de una pequeña porción de tejido muscular
el cual es congelado inmediatamente, de manera que sus componentes bioquímicos
pueden ser estudiados posteriormente.
Después de realizarse la biopsia se requiere de un período de tiempo corto
para que cicatrice la herida y la subsecuente recuperación. La naturaleza
agresiva de la técnica condiciona su uso en atletas, especialmente cuando se
acerca el tiempo de competencia en que un atleta esta tan preparado como pueda
estarlo. De ese modo una biopsia no es adecuada.
Consecuentemente la agresividad de la técnica también causa que atletas y
entrenadores la rechacen, evitando ser usada de forma rutinaria en las
investigaciones.
En los últimos quince años los avances tecnológicos han posibilitado el
empleo de una metodología que permita la información de procesos celulares
ante las reacciones químicas que ocurren en el tejido que se obtiene. En
nuestra investigación y en correspondencia con lo anteriormente señalado,
hemos seleccionado para nuestros análisis el tejido del músculo esquelético.
La técnica que se empleará denomina Espectroscopia de Resonancia Magnética
Nuclear (RMN), la cual difiere de otras metodologías que proveen información
similar, tales como la biopsia y el análisis de sangre, con la ventaja de que
en la RMN la información puede recogerse por la vía “en vivo” no invasiva,
sin causar inconformidad o ningún desorden en la persona que está siendo
examinada.
De todo lo antes mencionado, se puede observar que la biopsia no es la mejor
variante para determinar el porcentaje de fibras rápidas y lentas, la (RMN) es
una técnica eficiente no invasiva, pero el costo de la misma prácticamente se
hace inaccesible a la vasta población deportiva.
Por tal razón, es por ello que estimar de una forma indirecta el porcentaje de
fibras rápidas y lentas, ha llamado la atención de muchos científicos en los
últimos tiempos, no pocos han estado tentados a correlacionar el porcentaje de
fibras rápidas con las más variadas pruebas de capacidad funcional.
Entre las que han recibido mayor atención se encuentran las que muestran la
tasa de descenso de potencia muscular desarrollada durante esfuerzos prolongados
máximos sobre ergómetros isocinéticos (Thortensson [1], Tesche [2]); la
prueba de la ejecución de una serie de saltos continuos durante 60 segundos
(Bosco [3]), el test de Wingate [4], y Alonso [5].
La tasa de descenso muscular puede ser determinada en parte por el metabolismo
[12], por este motivo, la validez de esta prueba empleada como criterio de
estimación indirecta del porcentaje de fibras rápidas presenta numerosas
incertezas y variables incontrolables.
Actualmente también se estudia la relación que puede existir entre los
indicadores del patrón electromiográfico y el porcentaje de fibras rápidas
(Maulen [6]), donde se busco la relación que existía entre la reducción de la
amplitud de la onda H con respecto a dios semanas de entrenamiento de corte
explosivo, esto abrió las puertas para diseñar métodos que pudieran inferir
relación entre la calidad de las fibras y amplitud de la onda H.
De estos test los más difundidos y utilizados en el mundo son el de Wingate y
el de Bosco:
Tanto el test de Wingate que es el más utilizado en la actualidad, debido a su
simple manipulación y la probada confiabilidad del mismo, como los demás
basados en la tasa de descenso de potencia muscular, se alejan de la realidad
debido a que no tienen en cuenta las características antropométricas del
deportista, cuestión fundamental a la hora de evaluar la potencia mecánica;
otra cuestión fundamental, a mi juicio, es romper con los modelos anteriores
del músculo, que de por si no pueden explicar muchas propiedades y
manifestaciones de fuerza.
Fundamentación
teórica
Los músculos están compuestos por gran cantidad de fibras musculares nombradas
miofibrillas, estas tienen forma cilíndrica, un diámetro de 1- 2 µm, a menudo
se extienden a todo lo largo de la fibra muscular, y están formadas por
sarcómeros dispuestos en serie, el sarcómero representa la unidad contráctil,
está compuesto esencialmente por filamentos finos y por filamentos gruesos,
dispuestos entre las denominadas líneas. Así, las proteínas que forman el
sarcómero son muy diversas entre sí, pero prácticamente todas presentan las
que se definen "formas isométricas" (isómeros) o bien distintas
"versiones" de las mismas proteínas: éstas desempeñan la misma
función fundamental, pero se diferencian ligeramente en su estructura. Por
ejemplo, las diferencias entre las formas isométricas provocan velocidades
diversas de contracción y un vínculo más intenso con otras proteínas, las
formas isométricas de la miosina se hallan en la base de la diferenciación
entre los tipos de fibras musculares (Howald, 1982).
La diferenciación principal que se establece es entre fibras de tipo I (lentas,
de contracción lenta, rojas) y fibras de tipo II (rápidas, de contracción
rápida, blancas).Por ejemplo, en los seres humanos, las fibras de tipo I
muestran una velocidad de contracción que es de tres a cinco veces menor
respecto a las fibras de tipo II. Las miofibrillas de las fibras de tipo I y II
están dotadas de distintas formas isométricas de miosina. La
"miosina" "rápida" de las fibras de tipo II escinde la ATP
más rápidamente que las "lentas" de tipo I.
Existen pruebas de que en un ciclo contráctil, una cabeza de la miosina
"lenta" sigue ligada por un poco más de tiempo a la actina de las
cabeza de la miosina "rápida, y esta sería una de las causas de la menor
velocidad de contracción de las fibras de tipo I, en un trabajo tónico
(trabajo estático) como en todos los movimientos que efectuamos
habitualmente, las fibras del tipo I utilizan menos ATP que las fibras del II
tipo, en los movimientos lentos, las cabezas de la miosina de las fibras de tipo
II (si son utilizadas) intervienen más rápidamente en el ciclo utilizando un
ATP.
En cambio, el vínculo más prolongado de las cabezas de la miosina
"lenta" con La actina no requiere un ATP adicional, por lo que las
fibras de tipo I trabajan de modo más eficaz que las de tipo II, pero no
alcanzan la misma velocidad de contracción. El rango de velocidad de las fibras
del tipo I es más elevado de lo que se supone comúnmente.
Los gestos explosivos son la excepción del principio del tamaño debido a que
su tiempo de ejecución es tan corto que no sería posible realizarlo reclutando
las fibras de tipo I, debido a que poseen ciclos de contracción-relajación muy
largos. Por ejemplo un lanzamiento de un pitcher en béisbol es tan rápido que
recluta directamente las fibras de tipo II porque es la única forma de realizar
el movimiento.
Todas estas diferencias de velocidad de contracción de una fibra muscular y
otra, así como los criterios sobre los gestos explosivos, donde se plantea que
el tipo de fibra responsable de los gestos explosivos es la fibra de
contracción rápida, entonces escogiendo un tipo de salto de corte explosivo,
estaríamos en presencia de la fuerza muscular solo de las fibras rápidas que
la que nos interesa en cuestión.
Ecuaciones
matemáticas necesarias
Estas ecuaciones de trabajo que se plantean a continuación, son solo para el
trabajo en miembros inferiores.
Mediante la segunda ley de Newton obtenemos.
Donde 
es la fuerza del grupo muscular que interviene en el movimiento.
es la fuerza de gravedad sobre el centro de masas de todo el cuerpo.
La diferencia de posiciones que experimenta el centro de masas (CM) durante la
fase donde se encuentra sobre la alfombrilla de contacto viene dada por la
siguiente ecuación.
Donde 
son las longitudes del fémur y la tibia respectivamente.
es el ángulo de inclinación de la rodilla.
Si derivamos la ecuación 2 respecto al tiempo se encuentra la ecuación que
relaciona la velocidad en la vertical con la velocidad angular de la rodilla.
Donde 
es la velocidad del ángulo de inclinación de la rodilla.
Mediante la alfombrilla se obtiene solo es tiempo de vuelo (Tv)
y tiempo de reacción (Tr),
entonces todas las magnitudes vienen dada en función de estos parámetros.
Para la fase de impulso se obtiene que.
Donde 
es la aceleración de la gravedad terrestre.
Simultaneando las ecuaciones (1) y (4) se obtiene la expresión de la fuerza
muscular en función del tiempo de vuelo.
Donde t es el tiempo de impulso.
Para el caso del Squat Jump (SJ) se conocen las posiciones angulares iniciales y
finales del movimiento.
La potencia de los saltos viene dada por la siguiente ecuación.
Los valores de la fuerza muscular se pueden obtener de las ecuaciones
anteriores.
Materiales
y métodos
El universo de estudio estuvo conformado por la población de deportista de
perspectivas inmediatas en la provincia Pinar del Río. La muestra, no
probabilística, estuvo conformada por los atletas de mayor perspectiva según
los deportes seleccionados. La misma agrupo a 20 deportistas de béisbol polo
acuático y atletismo en deportes donde la manifestación de fuerza explosiva
fuera una característica esencial del rendimiento deportivo, la muestra
escogida, por ejemplo las de sexo femenino posee edades de diecisiete y
dieciocho años, los de sexo masculino tienen una edad promedio de 20 años. A
los cuales se les aplicaron las pruebas descritas.
Tabla
1. Características de la población utilizada en el estudio
Para determinar la fuerza muscular tanto en miembros superiores como inferiores
se utilizo la técnica biomecánica de tensometría, para llevar a cabo
dicha técnica se utilizaron los siguientes materiales: alfombrilla de
contactos, computadora personal, pesa convencional, cinta métrica y
antropómetro de Martin.
De acuerdo al procedimiento empleado, primeramente se realiza el pesaje del
atleta, para recoger los valores de la masa del mismo, después se realiza la
medición de los diferentes segmentos corporales para conocer las longitudes de
las palancas involucradas en el movimiento, el atleta se coloca en la
alfombrilla ,se realiza un salto desde la posición de una semicuclilla con un
Angulo de inclinación de 90 en la articulación de la rodilla, cuando se
encuentra preparado se acciona un botón que se encuentra conectado a la
alfombrilla cual emite un sonido, desde ese momento debe tratar de ejecutar un
salto vertical con la mayor fuerza y explosividad posible, cuando se despega de
la alfombrilla marca un tiempo, y cuando regresa marca el otro tiempo que es el
llamado tiempo de vuelo, de los valores del tiempo de vuelo, se determinan las
demás magnitudes necesarias.
El cociente entre la fuerza muscular determinada y la fuerza isométrica
máxima, nos facilita el valor tan esperado del porcentaje de fibras rápidas y
lentas, para realizar dicho cálculo necesitamos el valor de la fuerza
isométrica máxima, este valor se obtiene utilizando la ecuación fundamental
de la contracción muscular (Ecuación de Hill). En nuestro caso esta ecuación
tendrá cuatro incógnitas, la fuerza isométrica máxima, la constante
dinámica de velocidad, la constante dinámica de fuerza, y la constante
viscoelástica, realizando cuatro saltos con pesos diferentes y resolviendo el
sistemas de ecuaciones de cuatro ecuaciones con cuatro incógnitas, obtenemos el
valor de la fuerza isométrica máxima, de esta forma se obtiene el valor del
porcentaje de fibras rápidas y lentas.
Con el objetivo de analizar la respuesta mioeléctrica de los músculos
comprometidos con el movimiento se utilizó la técnica experimental de la electromiografía,
para llevar a cabo tal técnica se utilizaron los siguientes materiales:
Electromiógrafo Neuronic 5, electrodos de superficie, computadora personal,
cuchilla de afeitar, algodón y alcohol.
En nuestro caso se utilizó la electromiografía de superficie, la misma estudia
la capacidad de un músculo determinado, en forma dinámica permitiendo el
análisis kinesiológico del mismo, este análisis electromiográfico dinámico
no es invasivo, es decir utiliza electrodos de superficie que se adhieren a la
piel en vez de agujas. El estudio busca evaluar el potencial eléctrico del
músculo como un todo.
En busca de los requisitos necesarios para que el test pueda ser aplicado,
también a los atletas se realizó, el test de Bosco durante 15 segundos y el
Test de Wingate en un cicloergómetro. De esta forma se calculó los requisitos
fundamentales para que un test pueda ser aplicado, la objetividad, fiabilidad y
validez.
Ejercicios
utilizados
Para ejecutar el test los ejercicios utilizados, con la idea de que el gesto
fuera lo más explosivo posible, para tratar que el tipo de fibra que trabajara
durante el movimiento fueran las fibras de contracción rápida, fueron dos
saltos de la batería de saltos de Bosco.
Squat Jump y Squat Jump con carga.
Procedimiento
para ejecutar el test
-
Realizar un salto vertical sin impulso con las manos en la cintura desde la
posición de 90 grados de inclinación de la rodilla (Squat Jump). Con el
objetivo de calcular la fuerza muscular del tren inferior.
-
Realizar un salto vertical como el primer paso, pero ahora con tres pesos
diferentes con el objetivo de obtener la fuerza muscular para cada uno de
los siguientes pesos.
-
Conociendo la fuerza muscular para cada peso diferente, y el valor de la
velocidad estos valores se introducen en la ecuación de Hill y de esta
forma se determina la fuerza isométrica máxima. Conociendo el valor de la
fuerza isométrica máxima, se divide el valor de la fuerza muscular entre
el valor de la fuerza isométrica máxima y de esta manera se estima el
porcentaje de fibras rápidas en miembros inferiores.
Estructura
del test
Resultados
Tabla
2. Valores del porcentaje de fibras rápidas y el coeficiente de reactividad
En la
siguiente gráfica se puede observar los diferentes valores del porcentaje de
fibras rápidas y los valores del coeficiente de reactividad.
en
lanzadores de la reserva del equipo de Pinar del Río, de esta forma se puede
observar que los atletas que mayor porcentaje de fibras rápidas tiene posee
mayor coeficiente de reactividad, esto está en concordancia con la naturaleza
del coeficiente de reactividad , este es una medida de la fuerza explosiva ,
este resultado se corresponde con lo planteado por muchos autores
[5,6,7,8,9,10,11,12,13,14 ], que plantean que las fibras de contracción rápida
son las responsables de las manifestaciones de la fuerza explosiva.
En el
Gráfico # 2 se puede observar la correlación que existe entre los valores del
porcentaje de fibras rápidas y el valor del pico de potencial reportado por la
electromiógrafia de superficie, de esta forma se puede observar que los atletas
con mayores prestaciones para la potencia tienen mayor sincronización muscular.
Con el
objetivo de analizar la fiabilidad , se utilizó la técnica test-retest es
decir se realizaron dos pruebas separadas por un intervalo de tiempo corto en
nuestro caso de una semana, si se observa el grafico 3, donde se muestran los
puntos de ambas mediciones uno con triángulos y los demás con rombos se puede
apreciar al alta similitud entre ambas mediciones, y al calcular el coeficiente
de correlación se obtuvo 0.985 para miembros inferiores y 0.991 para miembros
superiores estos valores estadísticos reportados demuestran que existe una
correlación fuerte entre un test y el siguiente lo cual demuestra la
confiabilidad del test.
El
último criterio es la validez, el cual es criterio más importante de un test
en el caso de miembros inferiores se fue a la técnica de validez convergente es
decir se aplico una prueba paralela que estuviese validada en este caso fue el
test de Wingate , si se observa el gráficos 4 se puede observar la
correspondencia casi lineal entre los valores reportados por el test de Wingate
y el test elaborado, si se observa el grafico 4 donde están los puntos
correspondientes para ambas mediciones donde se puede observar la
correspondencia que existe en los valores del porcentaje de fibras rápidas en
ambas pruebas, por último se calculo el coeficiente de correlación entre los
resultados reportados por ambas pruebas y fue de 0.982, como puede apreciarse es
un coeficiente de correlación sumamente fuerte y de esta forma se demostró la
validez para miembros inferiores.
Potencia
Si se
analiza los gráficos de potencia, un reportado por Bosco, se puede apreciar que
ambos poseen el mismo comportamiento, la metodología de Bosco y la propuesta en
este trabajo, existe algunas discrepancias en valores, pero es de esperar debido
a que esta curva se obtiene de una relación funcional entre el porcentaje de
fibras y los valores de velocidad, sin embargo en la metodología de Bosco se
utiliza correlación lineal, y ecuaciones de regresión para mostrar dicha
dependencia. No obstante se puede ver la similitud en tal comportamiento, lo
cual ayuda a observar la veracidad del método propuesto.
Conclusiones
-
En
el siguiente trabajo se desarrollo un test para estimar el porcentaje de fibras
rápidas en miembros inferiores tema de vital importancia para planificar más
eficientemente el entrenamiento deportivo, y la captación de talentos.
-
Se
determinaron los indicadores de calidad del test donde se comprobó los valores
altos de los indicadores de la calidad del mismo, también se comprobó la
correlación que existe el porcentaje de fibras rápidas con la fuerza explosiva
y con los valores del pico de potencial reportado por la electromiografía de
superficie.
Bibliografía
-
MacDougall JD y col. (1984) Muscle fiber number in biceps brachii in
bodybuilders and control subjects. J Appl Physiol 57:1399-1403.
-
López Elvira, J. L Grande, I; Meana, M y Agudo, X. (1998). Análisis de
la reproducibilidad en test de saltos. En Biomecánica aplicada al deporte.
I, 23: 207-220. Universidad de León.
-
Bioquímica de los ejercicios físicos.
La Habana: Ed. Pueblo y Educación, 1981, 174p.
-
Alonso J. R. “Rendimiento físico neuromuscular y de base anaerobio en
deportistas cubanos de alto rendimiento”. Tesis en opción al título de
doctor en Ciencias de la Cultura Física. Habana 2008.
-
Bosco, C. La valoración de la fuerza con el test de Bosco. Ed.
Paidotribo Barcelona, 1994.
-
Bosco, C. Comí, P.V(1979) Mechanical Characteristics and fiber composition
of human leg extensormuscles, Eur. J. Appl. Physiol 45:209-215
-
Vittori C. El entrenamiento de la fuerza en el sprint. Atletidastudi,
1990
-
Verkhoshansky, Y. La fuerza explosiva y el ciclo excéntrico –
concéntrico. Ed. Paidotribo, España, 2004
-
Huxley HE. The mechanism of muscular contraction. Science 164(3886):
1356-1366, 1969.
-
Goldspink G. (1992) The brains behind the brawn. New Scientist 1 Aug
92:28-33
-
Goldspink G. (1978) Muscle energetics and animal locomotion: En Alexander R
McN (ed.) Mechanics and Energetics of Animal Locomotion, 57-81.
-
Álvaro, R. Santos, C. Medina, E. (2005) Implementación de la
electromiografía cuantitativa para el estudio de las enfermedades
neuromusculares. Rev Cubana Med Milit; 34(1).
-
Verhoshanky, Y. (2004) La fuerza explosiva y el ciclo
excéntrico-concéntrico. Ed .Paidotribo, España. pp. 225-248.
-
Platonov, V.N. (1988) El entrenamiento deportivo. Teoría y Metodología.
Editorial Reveu. Paris.
Otros artículos sobre Entrenamiento
deportivo
 |
|
|
EFDeportes.com, Revista Digital · Año 17 · N° 171 | Buenos Aires,
Agosto de 2012
© 1997-2012 Derechos reservados
|
