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Capacidad adaptativa como base biológica del entrenamiento

 

Licenciado en Educación en la especialidad de Biología

Docente Asistente. Profesora de Morfología en el Departamento

Ciencias Biológicas. UCCFD ”Manuel Fajardo”

Lic. Lázara Robaina Cabrera

lazararc@uccfd.cu

(Cuba)

 

 

 

 

Resumen

          Comprender las particularidades morfofuncionales y biomecánicas del atleta de alta calificación, como resultado de fenómenos adaptativos, exige el conocimiento previo de su evolución, su desarrollo ontogénico, la estructura anatómica y el funcionalismo del sistema humano en el hombre sano, así como las características del organismo de la mujer y los principios del proceso de crecimiento y desarrollo del niño y adolescente. Con esas bases es posible abordar el estudio e investigación de las leyes y regularidades que rigen las variaciones de la forma corporal externa y las modificaciones de la estructura interna, anatómica e histológica del cuerpo humano, inseparables de su funcionamiento, bajo la influencia de la actividad físico-deportiva, y detectar las variaciones patológicas ante la aplicación irracional de las cargas de entrenamiento. El concepto de adaptación se origina con los trabajos de Roux, en el Siglo XIX, que describió el perfeccionamiento de la función biológica a través de modificaciones de la estructura como fundamento de la unidad dialéctica entre estructura y función, y de los conceptos de hipertrofia por actividad y atrofia por inactividad. En el deporte, la adaptación se manifiesta en las modificaciones estructurales y funcionales ante la duradera y sistemática actividad físico-deportiva, a lo largo del proceso pedagógico, planificado y dirigido de aprendizaje y perfeccionamiento, que es el entrenamiento.

          Palabras clave: Entrenamiento. Adaptación. Biología.

 

Recepción: 11/06/2014 - Aceptación: 08/09/2014.

 

 
EFDeportes.com, Revista Digital. Buenos Aires, Año 19, Nº 197, Octubre de 2014. http://www.efdeportes.com/

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    En el análisis de este tema partimos del principio de reacción del hombre, como sistema biológico, que lo capacita para responder –reaccionar- ante factores exógenos de diversa índole y asegurar la estabilidad del medio interno (homeostasis). Es este el mecanismo perfeccionado a lo largo de la evolución, que se lleva a cabo mediante la actividad sutil y coordinada de los distintos sistemas orgánicos bajo la regencia de los sistemas integradores-moduladores (sistemas nervioso y endocrino) garantizando la regulación neuro-humoral. El conjunto de sucesos relacionados con la adaptación se describen como:

    Es válido recordar que la materialización de la información genética contenida en el ADN (genotipo del individuo) tendrá lugar bajo la influencia del medio ambiente y que esa interacción dará lugar a las propiedades fenotípicas, que en el caso del deporte, bajo la influencia del entrenamiento, permite hablar de fenotipo del sujeto entrenado.

    Cada objetivo en ese proceso debe implicar también la elevación de la capacidad general de adaptación y la adaptación particular de cada sistema orgánico, de acuerdo a la edad y sexo del atleta. Ello ocurre cuando el organismo se somete a estímulos (cargas) de entrenamiento que superen su umbral fisiológico y provoquen la pérdida temporal de la homeostasis, con predominio del catabolismo. La reacción esperada es el aumento de los procesos anabólicos en búsqueda de recuperar la homeostasis.

    Durante esa fase de recuperación, los sistemas orgánicos estimulados y el organismo, como integral biológica, no sólo alcanzan los niveles iniciales, sino que se capacitan para recibir y responder a nuevas y mayores cargas, en lo que se denomina supercompensación (hipercompensación). Los estímulos subsiguientes (cargas de entrenamiento) han de recaer en esta fase para ampliar las capacidades funcionales y llevar a un estado de rendimiento superior.

    Toda actividad de entrenamiento persigue que se produzca el fenómeno de la supercompensación. Esta reacción es individual y depende de diversos factores como son el sexo, la edad cronológica y biológica, el desarrollo físico, el estado nutricional, el estado de salud general, el nivel de entrenamiento, así como el tipo, intensidad y duración de las cargas físicas. No obstante, es obligado hacer referencia a nuevos hallazgos científicos sobre las teorías de la adaptación al entrenamiento y la supercompensación (MARTIN, 2001) ya que diversos autores en la literatura médico-fisiológica muestran reservas al tratar la supercompensación, haciendo énfasis en que ésta solo sería demostrable si se ponen en relación las adaptaciones orgánicas especificas con las cargas de entrenamiento que las provocan y si los efectos del entrenamientos pueden describirse según su tendencia a lo largo del tiempo, considerando, desde luego, las particularidades individuales. Así Verjoshanski y otros autores, citados por Martin (2001) plantean que los procesos de adaptación no pueden considerarse infinitamente prorrogables, ni a corto ni a largo plazo. Las investigaciones indican que tras repetidas adaptaciones a un nivel de rendimiento más alto y específico, disminuye constantemente el margen para seguir elevándolo; por lo que se puede concluir que el nivel global de las capacidades de adaptación del organismo tiene un limite genéticamente determinado.

    Ante la influencia del ejercicio físico sistemático y como muestra de la interacción dialéctica entre estructura y función, se evidencian numerosas modificaciones adaptativas orgánicas, a partir de las bases genéticas de cada individuo, las que se irán instaurando con el decursar de años de entrenamiento; como regla, se aprecian primero los cambios fisiológicos, con posterioridad las modificaciones estructurales a nivel macro, micro y ultramicroscópico. Es decir, los cambios morfológicos, cuyas fronteras entre lo “normal” y lo patológico aun permanecen, en muchos casos, en el campo de la especulación científica. Estas variaciones se describen tanto en órganos y sistemas, como en los tejidos, sus células y su composición molecular. A continuación se hace referencia a algunos ejemplos de cambios estructurales que son objeto y/o resultado de estudios en el ámbito de la Morfología y de otras disciplinas vinculadas a la Medicina del Deporte y el Ejercicio, y están en dependencia del tipo de actividad física o entrenamiento individual. Sirva su mención para motivar el interés y espíritu investigativo entre los lectores. (LEON, 2004)

Modificaciones adaptativas en el Sistema Locomotor

Tejido óseo y huesos

  • Adaptación estructural en dependencia del tipo de carga predominante: compresión, tracción, torsión.

  • Hipertrofia de trabajo (engrosamiento de la cortical compacta diafisiaria).

  • Reforzamiento de procesos óseos (apófisis, espinas, bordes, rugosidades) que son puntos de inserción de ligamentos y tendones musculares, formación de osteofitos.

  • Reorganización de la sustancia esponjosa ósea en las zonas de mayor carga en epífisis de huesos largos, cuerpos vertebrales, huesos del tarso y otros.

  • Ampliación de la superficie de soporte en los cuerpos vertebrales dorsales y lumbares.

  • Aumento de la densidad mineral ósea en huesos sometidos a altas cargas.

  • Equilibrio de los procesos de osteoclasia y regeneración: remodelado óseo: constante, dinámico y variable en dependencia de la actividad física.

Cartílago hialino articular y cartílago fibroso en discos intervertebrales y meniscos

Fascias y tendones musculares (Transmisores de la fuerza muscular a las palancas ósea)

Cápsulas articulares y ligamentos (Estabilizadores articulares)

Musculatura estriada esquelética

Variaciones morfológicas cardio-respiratorias por el ejercicio

Corazón y circulación

  • Aumenta el peso del corazón

  • Modificaciones en el grosor de las paredes de las cavidades ventriculares

  • Elevación del volumen cardiaco

  • Aumenta la capilarización y colateralización coronaria

  • Mejora la elasticidad de los vasos coronarios

  • Aumenta la capilarización periférica en los distintos órganos y tejidos corporales

Tórax y órganos respiratorios

  • Modificaciones antropométricas: mayores diámetros antero-posterior y transversal del tórax.

  • Hipertrofia de la musculatura ventilatoria.

  • Mejores indicadores de capacidad vital.

  • Mayor capacidad vital relativa (en relación al peso corporal: más ml x kg).

  • Aumenta la superficie de intercambio gaseoso alveolar.

  • Mejora la capilarización pulmonar.

Cambios estructurales en glándulas endocrinas, otros órganos y tejidos

  • Hipertrofia de la hipófisis anterior, la corteza suprarrenal y la tiroides.

  • Aumento del volumen y el peso del hígado.

  • Incremento del tamaño del bazo.

  • En la sangre se eleva el número de hematíes, de Hb y el volumen circulante.

  • Modificación de la composición corporal: disminuye la adiposidad y se eleva la masa corporal activa o masa magra, así como el Índice de Masa Corporal Activa (Índice AKS: distribución de la masa magra respecto a la talla del individuo).

    Algunas de las modificaciones apuntadas son resultado de la experimentación en animales, no probadas aun en las personas. Sin dudas, queda amplio campo todavía a la investigación en las Ciencias Biomédicas para constatar el efecto de la ejercitación y el entrenamiento sobre el organismo. Esa es una de las actuales premisas para continuar ampliando los límites del rendimiento humano, aplicando esos nuevos conocimientos al Deporte Elite y también a la Actividad Física para la promoción de salud y en la prescripción del ejercicio con fines terapéuticos y la rehabilitación; en atención a los requerimientos de cada sexo y de las distintas etapas de la ontogenia, hasta la tercera edad, donde se ha demostrado la efectividad del ejercicio para elevar la calidad de vida.

Biomecánica del sistema locomotor

    La Biomecánica surgió como parte de la Biofísica y de ha desarrollado en relación con las ciencias físicas y biológicas en sus diversas aplicaciones. Su evolución histórica se remonta a Aristóteles (384-322 ANE) Su libro “De motu animalium” es el primer tratado que se conoce sobre las partes del cuerpo, movimientos y desplazamientos de los animales. Durante el Renacimiento, Leonardo Da Vinci (1452-1559) presenta sus magistrales estudios sobre el esqueleto humano, la fuerza muscular, las proporciones corporales, el vuelo de las aves y las formas de locomoción animal. Borelli (1608-1679) es considerado el “Padre de la Biomecánica Moderna” al relacionar las leyes de la Mecánica con el movimiento humano y el efecto de las palancas, ubicar el centro de gravedad corporal y señalar las posturas más favorables. Sobre esas bases y con el desarrollo de la Tecnología, en la actualidad esta disciplina ha logrado un lugar destacado entre las ciencias.

    La Biomecánica estudia el movimiento mecánico de los seres vivos y en particular del ser humano, dedicándose a distintas ramas como son la Biomecánica Clínica, la Biomecánica Laboral y la Biomecánica del Deporte y el Ejercicio. Esta última, al exponer las particularidades del movimiento mecánico del hombre así como las características biomecánicas del cuerpo humano y de sus movimientos como base del análisis de la técnica deportiva, también se proyecta en la prevención y rehabilitación del trauma deportivo y otras afecciones del sistema locomotor a la par que en el diseño de calzado, vestuario y equipamientos deportivos, entre otras tareas investigativas.

    El problema fundamental de la Biomecánica Deportiva es el estudio de las acciones motoras y de las particularidades de la estructura dinámica y espacio- temporal de las ejecuciones del deportista con el propósito de perfeccionar sus movimientos, lo que está en relación directa con la técnica deportiva que es una categoría de la Teoría del Entrenamiento Deportivo, la cual expresa el contenido y la forma en que se realizan las acciones motoras del atleta. El comportamiento de las características de los movimientos constituye un factor de principal importancia para el análisis biomecánico de la técnica deportiva

    Al estudiar una secuencia motriz establecida, probada como técnica deportiva, se describen aspectos cualitativos y cuantitativos.

    Estos últimos pueden agruparse en rasgos de la estructura motriz cinemática y de la estructura motriz cinética. Dichos rasgos cuantitativos equivalen a las características biomecánicas del cuerpo humano y de sus movimientos.

    Los rasgos motores cualitativos se pueden observar directamente (amplitud, flujo, exactitud del movimiento). Los rasgos motores cuantitativos o características biomecánicas no son observables directamente y para su análisis son objeto de mediciones.

    Entre las características cinemáticas se encuentran las espaciales (longitud, desplazamiento, trayectoria), las temporales (instante, duración, tiempo, ritmo) y las espacio-temporales (velocidad, aceleración).

    Las características biomecánicas cinéticas o dinámicas, son las inerciales (inercia, masa, momento de inercia), las de fuerza (fuerza, momento de fuerza, torque) y las energéticas (trabajo, potencia, energía mecánica potencial y cinética;) En estos análisis se manifiestan, en el movimiento humano, las Leyes de la Mecánica de Newton. (DONSKOI y ZATSIORSKI, 1988)

    El análisis biomecánico del cuerpo humano se apoya en el principio de que, aunque extremadamente complejo, el sistema osteomioarticular (soma) está sujeto a las leyes de la Mecánica. (NORDIN y FRANKE 1989). Confirmación de lo expuesto se encuentra en el capítulo “Mecánica Bioestructural” de Gutiérrez Dávila (2006). Un acercamiento a la biomecánica del sistema locomotor debe considerar

    Asimismo, han de considerarse las fuerzas, ya que las posiciones y movimientos humanos son el resultado de la acción combinada de las fuerzas externas e internas. Las fuerzas externas, expresan la acción del medio exterior; las fuerzas internas representan la fuerza de acción del hombre. Todas ellas se agrupan en:

Las fuerzas externas

Las fuerzas internas

    Las fuerzas externas condicionan las particularidades del movimiento; la fuerza muscular, regulada por el sistema nervioso (fuerza de acción del hombre) asegura la ejecución correcta de los movimientos, respondiendo a la acción del medio.

    Es importante esclarecer los términos “fuerza” y “momento de fuerza”.

    La fuerza es la medida de la acción mecánica de un cuerpo sobre otro, o sea, la interacción mecánica de dos cuerpos; se manifiesta en forma de “empujes” o de “tracciones” y numéricamente equivale al producto de la masa del cuerpo por su aceleración, provocada por esa acción mecánica.

    El momento de fuerza o torque es la medida de la acción de rotación de una fuerza sobre un cuerpo. En el sistema locomotor, la tracción de cada músculo origina un momento de fuerza respecto al eje de la articulación. La magnitud del momento de fuerza es igual a la cantidad de fuerza multiplicada por la distancia entre el eje del movimiento articular y la línea de acción de la fuerza muscular. La no atención a este detalle en la ejecución de los movimientos puede ser fuente de lesiones en el deporte.

    Algunas particularidades biomecánicas de los tejidos y estructuras del sistema locomotor se exponen en los siguientes párrafos.

    Las funciones mecánicas del hueso y el esqueleto son:

    Para cubrir esas funciones el hueso posee propiedades estructurales y mecánicas únicas. Se encuentra entre las más duras estructuras del cuerpo; es uno de los más dinámicos tejidos y de mayor intercambio metabólico, que permanece activo durante toda la vida; es altamente vascularizado y con excelente capacidad para la autopreparación (remodelado óseo), cambiando sus propiedades y configuración en respuesta a las demandas mecánicas que recibe. Esta respuesta ante la incidencia de fuerzas y momentos de fuerza, estará en relación con las propiedades mecánicas y las características geométricas del hueso, así como con la magnitud, la frecuencia y el modo de aplicación de las cargas. Así, la fractura ósea puede producirse a consecuencia de una carga única, que exceda la capacidad de soporte de carga del hueso, o debido a la aplicación repetida de cargas de baja magnitud, en la llamada fractura por fatiga (stress fractura) que se presenta, ya sea por pocas repeticiones de una alta carga o por muchas repeticiones de cargas relativamente normales.

    En cargas repetitivas, el proceso de fatiga ósea es producido no solo por la magnitud de las cargas y el número de repeticiones, sino también por la cantidad de aplicaciones de la carga en un tiempo dado (frecuencia). Debido a que el hueso es autorreparable, ocurrirá fractura si el proceso de remodelado es sobrepasado por el proceso de fatiga, es decir, cuando la carga es tan frecuente que supera el tiempo de remodelado necesario para la prevención de microrrupturas en el tejido. Las modificaciones en la estructura del hueso dadas por la edad y las diferencias sexuales traen aparejados cambios en su respuesta mecánica lo que requiere consideración al programar actividades físicas y deportivas para los distintos grupos poblacionales.

    La función mecánica del cartílago hialino articular en las relaciones diartrodiales es ampliar el área de distribución de las cargas y proveer una superficie de apoyo pulida, uniforme y resistente al desgaste por fricción, con posibilidad de autolubricación que opera bajo condiciones fisiológicas de carga. La sustancia lubricante tiene dos fuentes, la secreción sinovial y el propio tejido condral. La presencia de ese fluido tiene, además, efecto amortiguador de las cargas incidentes. Por todo ello, una lubricación insuficiente puede ser factor primario en la etiología de las condroartrosis, unido a la limitada capacidad de reparación de esta estructura, que por su capacidad mecánica puede soportar bien las cargas de compresión y cierta torsión, pero es deficiente ante las cargas sostenidas de rozamiento y deslizamiento. Por su parte, el cartílago fibroso, presente en articulaciones anfiártrosicas, como en los discos intervertebrales, posee haces de fibras colágenas de disposición entrecruzada que le confieren las propiedades mecánicas de un resorte que alterna energía potencial y energía cinética en respuesta a las cargas que recibe.

    Tendones y ligamentos están profusamente compuestos por fibras colágenas, cuya estabilidad mecánica les confiere su resistencia y flexibilidad características. En el tendón, la disposición de las fibras colágenas es prácticamente paralela, habilitándolo para resistir altas cargas unidireccionales, como las de los tiros musculares sobre el hueso, a través del tendón. La disposición no paralela de la colágena en los ligamentos les permite admitir tensiones fuertes en una dirección predominante y otras menores en distintas direcciones. Una característica biomecánica de los tendones y ligamentos es la visco- elasticidad, que varía según las cargas que reciban; estas estructuras incrementan su resistencia y rigidez con el aumento proporcional de las cargas.

Equilibrio bípedo y función de apoyo

    Los estudios de la estructura del movimiento del deportista y de las modificaciones morfofuncionales derivadas del efecto del entrenamiento tienen como premisa el reconocer al hombre como un sistema físico complejo, resultante del decursar evolutivo de la especie (filogenia) y del desarrollo individual (ontogenia). Las características de la sustentación y la locomoción humana responden a la constante influencia de la fuerza de gravedad conjuntamente con otras fuerzas externas y las fuerzas internas, esencialmente, la tracción muscular (CORVO, 1989).

    En relación con lo anterior, es imprescindible destacar la importancia del sistema nervioso como integrador y regulador del movimiento y en especial en el control espacial-postural,

    La marcha bípeda, equilibrada y estable se alcanza después de complejos procesos en los que deben considerarse el desarrollo de la columna vertebral y de los miembros inferiores, como primordiales componentes de la función de apoyo. Una fase importante, previa al dominio de la marcha, en la ontogenia, es el gateo.

    Del gateo a la verticalidad humana, con la cuadrúpeda como tránsito a la verticalización, se describen cambios adaptativos vertebrales que determinarán la conformación de las curvaturas en el plano sagital, cifosis y lordosis, las que confieren a la columna vertebral mayor capacidad de carga ante la acción de la gravedad. Las formas de gateo, típico y atípico, facilitan el asentamiento de las curvaturas vertebrales.

    Las extremidades inferiores representan factores de la conducta bípeda del hombre, de su estabilidad mayor o menor, incidiendo en ello el incremento dispar en sus longitudes o las llamadas “disimetrías“; las rodillas, con las rótulas o patelas, constituyen elementos de considerable análisis en cuanto a la estabilidad general de un sujeto y deben ser motivo de estudio para la determinación de alteraciones en los pies, las caderas o en las curvaturas de columna vertebral (CORVO, 2010)

    La simple visión de las rodillas de un sujeto puede dar de manera inequívoca información sobre alteraciones funcionales en sus extremidades inferiores y por tanto del resto de su sistema locomotor. El marcado desarrollo de los músculos vastos medial y lateral en forma unilateral, es indicador de esas modificaciones.

Bibliografía

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