Читать книгу Manual de entrenamiento deportivo - Alejandro Legaz Arrese - Страница 21
Оглавление2
Factores asociados al nivel de entrenamiento específico de las distintas manifestaciones de fuerza
Alejandro Legaz-Arrese
Cuando concluyas este apartado podrás:
■ Conocer los factores neurofisiológicos y metabólicos que determinan la manifestación de fuerza.
■ Comprender qué objetivos debe perseguir el entrenamiento de fuerza para optimizar la manifestación de fuerza explosiva requerida en las distintas acciones motrices.
■ Comprender qué objetivos debe perseguir el entrenamiento de fuerza parar optimizar la manifestación de fuerza resistencia requerida en las distintas acciones motrices.
Índice
2.1. Factores asociados a la manifestación de fuerza explosiva
– Distribución porcentual del tipo de fibra muscular
– Reclutamiento y frecuencia de estimulación de unidades motrices
Ciclo de estiramiento-acortamiento
Transferencia de fuerza a la acción motriz específica
2.2. Factores asociados a la manifestación de fuerza resistencia
– Distribución porcentual del tipo de fibra muscular
– Reclutamiento y frecuencia de estimulación de unidades motrices
Ciclo de estiramiento-acortamiento
Transferencia de fuerza a la acción motriz específica
El movimiento es consecuencia de la transformación de energía química en energía mecánica a partir de los distintos procesos metabólicos que permiten la contracción muscular. Pero, además de la influencia metabólica, la capacidad para generar fuerza depende de otros factores neurofisiológicos que adquieren una relevancia diferenciada en función de la manifestación de fuerza aplicada. En este apartado se analizan los principales conceptos relacionados con estos factores con el objeto de determinar su importancia para el entrenamiento de las dos manifestaciones de fuerza requeridas en las distintas modalidades deportivas, fuerza explosiva y fuerza resistencia.
2.1. Factores asociados a la manifestación de fuerza explosiva
Capacidad contráctil
La capacidad contráctil del músculo define su capacidad para manifestar fuerza en la fase concéntrica del movimiento, eliminando la influencia del estiramiento previo, y determina en un movimiento aproximadamente el 80-90% de los niveles de fuerza. La capacidad contráctil depende de la interrelación de varios factores como la distribución porcentual del tipo de fibra muscular, la hipertrofia del músculo, el reclutamiento y la frecuencia de estimulación de unidades motrices y el metabolismo.
Distribución porcentual del tipo de fibra muscular
La capacidad de desempeño del músculo esquelético humano depende en parte de las varias isoformas de las proteínas contráctiles. La miosina es una de las proteínas claves de la contracción muscular. La identificación de distintas propiedades histoquímicas en la enzima ATPasa encontrada en la región globular de la cabeza de la miosina determina distintos tipos de miosina y, por tanto, distintos tipos de fibras musculares (Fry, 2004), que a su vez están influidas por el tipo de nervio motor que las inerva. En el músculo encontramos una gran variedad de fibras musculares, desde las fibras tipo I, que se caracterizan por una elevada capacidad de resistencia y una velocidad de contracción lenta, hasta las fibras tipo IIB, que son menos resistentes y son capaces de realizar una contracción muy rápida. De esta forma se identifican también otros tipos de fibras musculares que podemos considerar híbridas, ya que tienen características intermedias de las fibras tipo I y tipo IIB (figura 3.13). Usando esta terminología, en este manual haremos referencia a la clasificación más usada en los estudios científicos, fibras tipo I, tipo IIA y tipo IIB.
Un determinado grupo muscular presenta una proporción concreta de los distintos tipos de fibra muscular. Generalmente, los músculos implicados en movimientos balísticos y rápidos, como los de las extremidades, tienen un alto porcentaje de fibras tipo II, mientras que los músculos largos que recubren el tronco y los músculos posturales se caracterizan por un alto porcentaje de fibras tipo I. Numerosos estudios han mostrado que para un mismo grupo muscular la proporción del tipo de fibra muscular difiere significativamente entre los deportistas (Fry, 2004; Bosco, 2000).
FIGURA 3.13. Tipo de fibra muscular en relación con su velocidad de contracción y su capacidad de resistencia. Véanse los distintos tipos de fibra que caracterizan el músculo esquelético. Además de los tipos de fibra muscular más importantes, I, IIA y IIB, existen fibras intermedias que pueden convertirse en uno u otro tipo de fibra, por ejemplo, en función de las características del entrenamiento realizado. Tiene gran importancia para el rendimiento de las distintas modalidades deportivas la relación entre el tipo de fibra muscular y su capacidad de resistencia o para aplicar más fuerza en menos tiempo.
Adaptado de Fry AC. Sports Med 2004;34:663-79.
Puesto que el tipo de fibra determina tanto la velocidad de contracción muscular como su resistencia a la fatiga, es evidente que la distribución de fibras en los grupos musculares implicados en las distintas modalidades deportivas es uno de los principales factores determinantes del rendimiento. Como demuestran numerosos estudios (Fry, 2004; Bosco et al., 2000; Bosco y Komi, 1979), en las modalidades deportivas en que se requiere manifestar la fuerza explosiva es necesario que los deportistas dispongan de un alto porcentaje de fibras tipo II. En la figura 3.14 se observa que los deportistas con un mayor porcentaje de fibras tipo II son capaces de manifestar mayor nivel de fuerza, requiriendo además menos tiempo para su aplicación. Esto implica que los deportistas con un elevado porcentaje de fibras tipo II son capaces de desarrollar una mayor velocidad de movimiento en las acciones motrices debido a que desarrollan más fuerza y a que tardan menos tiempo en manifestarla.
La distribución del tipo de fibra muscular es todavía más relevante para el rendimiento deportivo si consideramos que es difícilmente modificable con el entrenamiento. La evidencia científica y la empírica demuestran que un deportista lento nunca podrá ser muy rápido, y viceversa. Un aspecto de interés es que los estudios demuestran que la conversión más factible del tipo de fibra con el entrenamiento es la transformación de fibras más rápidas en fibras más lentas. De hecho, aunque se ha observado después de un período de entrenamiento combinado de sobrecargas y esprines una transformación de fibras tipo I en fibras tipo IIA (Andersen et al., 2000), no conocemos ningún estudio que haya mostrado la conversión de fibras tipo I o de fibras tipo IIA en fibras tipo IIB. Sin embargo, numerosos estudios demuestran después de un período de entrenamiento la transformación de fibras tipo IIB en tipo IIA (Fry, 2004) e incluso la conversión progresiva de fibras tipo IIB en tipo IIA y tipo I (Baumann et al., 1987). La transformación de las fibras rápidas y/o de sus propiedades en fibras más lentas es un proceso negativo para la optimización del rendimiento en las acciones motrices que requieren la manifestación de la fuerza explosiva, y por tanto, se debe considerar su análisis en el método de entrenamiento de estas modalidades deportivas.
FIGURA 3.14. Relación fuerza/tiempo en la ejecución de un salto sin estiramiento previo en dos grupos de deportistas que difieren en el porcentaje de fibras tipo II. Considérese con este ejemplo la importancia de disponer en los grupos musculares involucrados en una determinada acción motriz de un elevado porcentaje de fibras tipo II para aquellas modalidades deportivas en las que se requiere manifestar elevados niveles de fuerza en poco tiempo. Los sujetos con menor porcentaje de fibras tipo II necesitan más tiempo para manifestar menos fuerza, en este caso asociado a una menor altura de salto.
Adaptado de Bosco C y Komi PV. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 1979;41:275-84.
Hipertrofia muscular
La hipertrofia muscular es el incremento de la sección transversal del músculo. Este proceso es el resultado de la supercompensación en la remodelación del tejido muscular a partir de un incremento en la síntesis de proteínas como consecuencia de estímulos de entrenamientos orientados a la degradación de proteínas. El incremento de la sección transversal del músculo se debe a la hipertrofia de las fibras musculares inducida por un aumento del tamaño (hipertrofia) y del número de miofibrillas (hiperplasia). No existe evidencia en seres humanos de un incremento del número de fibras musculares.
Numerosos estudios han demostrado hipertrofia muscular después de un período de entrenamiento de distinta duración e intensidad relativa de carga. Como se observa en el trabajo de recopilación de estudios realizado por Fry (2004), el grado de hipertrofia de las fibras tipo II es superior al de las fibras tipo I (figura 3.15). Además, los autores describieron mayor hipertrofia de las fibras tipo IIB que de las fibras tipo IIA. Sin embargo, hay que considerar que en todos estos estudios se realizó un trabajo con pesas y con unos componentes del entrenamiento muy similares; por ejemplo, la mayoría utilizaron una intensidad relativa entre el 65% y el 90% de 1RM.
FIGURA 3.15. Relación entre la intensidad relativa de carga y el grado de hipertrofia en función del tipo de fibra. El grado de hipertrofia asociado al entrenamiento de fuerza es superior en las fibras tipo II que en las fibras tipo I. Para ambos tipos de fibra, la hipertrofia muscular, especialmente para las fibras tipo II, es superior a una intensidad relativa eleva -da. El valor de r2 de las rectas de regresión determina el porcentaje de incremento de hipertrofia explicado por la intensidad de trabajo. Considérese entonces que la intensidad relativa de trabajo sólo explica el 15% y el 34% de la hipertrofia observada, respectivamente, para las fibras tipo I y tipo II. La intensidad de trabajo probablemente explica un mayor porcentaje de la variación de hipertrofia asociada al entrenamiento de fuerza. La relación observada es simplemente una referencia debido a que está limitada por muchos factores: la ausencia o pocos estudios con intensidades muy elevadas, medias y bajas, y especialmente que la relación se ha establecido con datos de diferentes estudios controlando únicamente la intensidad y, por tanto, desconociendo la influencia que han tenido, por ejemplo, las características de los sujetos, el número de series y repeticiones y las semanas de entrenamiento.
Adaptado de Fry AC. Sports Med 2004;34:663-79.
La hipertrofia selectiva de las fibras rápidas puede ser relevante para la optimización del rendimiento en las acciones motrices que requieren la manifestación de la fuerza explosiva, y por tanto, su análisis debe ser considerado en la metodología de entrenamiento de estas modalidades deportivas. Sin embargo, el grado óptimo de hipertrofia muscular para el rendimiento en las modalidades deportivas que requieren la manifestación de fuerza explosiva no está claramente definido y se debe matizar en función del contexto de la competición. Es cierto, como se observa en la figura 3.16, que de forma general se puede afirmar que la fuerza del músculo depende en gran medida de su sección transversal. Sin embargo, esta relación está basada en estudios con muestras muy heterogéneas y especialmente con indicadores de medición de fuerza que no son aplicables al rendimiento deportivo. Actualmente se sabe que el deportista que levanta más kilogramos en un ejercicio no es necesariamente el más fuerte en una disciplina deportiva concreta, e incluso que el deportista que tiene mayor hipertrofia muscular no es necesariamente el que levanta más kilogramos. Esto es debido tanto a la cantidad de factores de los que depende la manifestación de fuerza como a la variedad de ejercicios y acciones motrices en los que es posible manifestarla. No obstante, resulta complicado discernir si una mayor aplicación de fuerza en una acción motriz es consecuencia de la hipertrofia muscular o de otros factores asociados a la manifestación de fuerza.
FIGURA 3.16. Relación entre el grado de hipertrofia muscular de las extremidades inferiores y la fuerza manifestada en una acción isométrica. Existe una elevada relación entre la sección transversal de las extremidades inferiores y la fuerza isométrica manifestada. Sin embargo, la relación entre dos variables depende de numerosos factores. En este caso, la relación sería muy diferente si los sujetos estudiados fuesen más homogéneos. Los autores han incluido en el análisis a sujetos de diferente sexo, edad y estado de entrenamiento. Además, la variable medida para determinar la fuerza difiere de las características de fuerza requeridas en la mayoría de las modalidades deportivas.
Adaptado de Ikai M y Fukunaga T. Int Z Angew Physiol 1968;26:26-32.
Puede ser útil un breve análisis del contexto de competición y de la hipertrofia de los deportistas con éxito en modalidades deportivas que requieren la manifestación de fuerza explosiva para determinar la importancia relativa de la hipertrofia muscular para optimizar el rendimiento. En las modalidades deportivas en las que la resistencia que se debe superar es el propio peso corporal, un grado de hipertrofia excesivo perjudica el rendimiento, especialmente si la acción motriz requiere manifestar fuerza en dirección vertical. Por este motivo, el grado de hipertrofia de los deportistas con éxito, por ejemplo en una carrera de 100 m, es muy superior al observado en los deportistas que precisan un óptimo rendimiento en saltos. El grado óptimo de hipertrofia en las modalidades deportivas caracterizadas porque en las acciones más determinantes para el rendimiento la resistencia a superar no es el propio peso corporal está influida por la magnitud de la resistencia y por el reglamento. Cuando la magnitud de la resistencia es baja, únicamente se debe desarrollar una hipertrofia selectiva de las fibras más rápidas, ya que, como veremos posteriormente, son las únicas que cabe utilizar ante estos niveles de carga. Así, el grado de hipertrofia de deportistas con éxito en deportes que requieren la manifestación de fuerza con cargas relativamente bajas, por ejemplo, en deportes de raqueta o en la mayoría de los deportes de equipo, es inferior al observado en deportistas que requieren la manifestación de fuerza con cargas relativamente altas, por ejemplo, lanzadores de peso, halterófilos, luchadores, etc. Además, hay que considerar que en las modalidades deportivas que requieren la manifestación de fuerza explosiva con cargas bajas se precisa simultáneamente la ejecución de acciones rápidas superando el peso corporal. Exceptuando a los jugadores de balonmano y a algunos jugadores de baloncesto, que requieren un elevado grado de hipertrofia muscular para las acciones de lucha contra los adversarios, en el resto de modalidades deportivas en que se manifiesta la fuerza explosiva con cargas altas el grado de hipertrofia muscular está limitado a los intervalos de peso que definen las distintas categorías de competición. Así, en estos deportes, como powerlifting, halterofilia y deportes de lucha, se debe desarrollar el máximo grado de hipertrofia considerando el límite máximo de peso establecido para la categoría en que compite el deportista.
Reclutamiento y frecuencia de estimulación de unidades motrices
Aunque la literatura científica relacionada con los mecanismos que incrementan la fuerza con el entrenamiento se centró inicialmente en el papel de la masa muscular, actualmente se considera que las principales adaptaciones están ligadas a la plasticidad del sistema nervioso, especialmente cuando nos referimos a un incremento de fuerza asociada a una mejora del rendimiento deportivo. A este respecto, varios trabajos han descrito un incremento significativo de fuerza después de un corto período de entrenamiento sin apreciarse cambios de la sección transversal del músculo (Akima et al., 1999; Hickson et al., 1994; Staron et al., 1994). De hecho, no se necesita una evidencia científica para deducir que las principales adaptaciones asociadas al incremento de la fuerza no pueden derivar de un aumento de la hipertrofia muscular. Una simple observación de la realidad deportiva nos presenta constantemente ejemplos de deportistas que siguen mejorando su rendimiento deportivo sin que se aprecie un incremento de su masa muscular. Igualmente, deportistas con una menor masa muscular son capaces de levantar cargas más elevadas que deportistas con una elevada hipertrofia, y otros deportistas consiguen manifestar mayor fuerza en gestos deportivos concretos.
La contracción muscular supone la integración de los sistemas muscular y nervioso. Un mismo nervio motor inerva distintas fibras musculares de las mismas características, lo que determina una unidad motriz, y en consecuencia cada músculo está integrado por un número determinado de unidades motrices. Únicamente las unidades motrices que son activadas (reclutamiento) contribuyen a la manifestación de fuerza en una determinada acción motriz. El nivel de fuerza manifestado también depende del número de veces que es activada una unidad motriz (frecuencia de estimulación) durante el tiempo que dura la aplicación de fuerza. La mayor frecuencia de activación se asocia a las fibras más rápidas, y el reclutamiento de unidades motrices depende de la magnitud de la carga. En la manifestación de fuerza explosiva con cargas bajas, debido a la duración de la aplicación de fuerza, probablemente sólo las unidades motrices que inervan las fibras tipo IIB son reclutadas a la máxima frecuencia de estimulación. La mayor duración de la aplicación de fuerza implica que también las fibras tipo IIA sean reclutadas al incrementar la magnitud de la carga. La participación de fibras más lentas también se ha sugerido para una misma intensidad relativa de carga en los ejercicios que requieren una mayor duración en la aplicación de fuerza, por ejemplo, en la comparación de una sentadilla completa y una media sentadilla (Bosco et al., 2000).
Las características y la naturaleza de la adaptación neural inducida por el entrenamiento en la manifestación de fuerza explosiva no están claramente definidas. Una de las explicaciones más aceptadas es que el entrenamiento produce cambios del patrón de activación del músculo, incrementando para una determinada magnitud de carga el nivel de fuerza manifestado como consecuencia de un incremento del número de unidades motrices reclutadas y de la frecuencia de estimulación (Olmo et al., 2006).
Para que una unidad motriz sea activada, es necesario que el impulso eléctrico transmitido por el nervio motor sea de una magnitud superior a su umbral de excitabilidad. Actualmente se sabe que, incluso cuando se manifiesta la máxima fuerza posible ante una resistencia insalvable, los sujetos no entrenados no son capaces de activar un elevado porcentaje de unidades motrices. Estudios electromiográficos han demostrado que el entrenamiento de fuerza puede incrementar el número de unidades motrices activadas para una determinada actividad (Häkkinen y Komi, 1983). Probablemente, el incremento de unidades motrices reclutadas para una determinada resistencia que se observa después de un período de entrenamiento se debe a una reducción del umbral de excitabilidad de las unidades motrices. De hecho, se ha descrito que la excitabilidad de las unidades motrices es mayor en los sujetos entrenados (Gabriel et al., 2006). Otras adaptaciones, como una mayor eficiencia de la sinapsis del nervio motor y las fibras musculares y la hipertrofia de los axones de las motoneuronas, pueden causar una mayor frecuencia de estimulación de la unidad motriz. Una mayor frecuencia de estimulación parece estar asociada más a una disminución del tiempo de contracción muscular y del tiempo que tiene que pasar para que una unidad motriz pueda ser activada nuevamente que a un incremento de la velocidad de transmisión del impulso eléctrico (Gabriel et al., 2006). Actualmente existe evidencia directa de la influencia de la frecuencia de estimulación de las unidades motrices sobre el nivel de manifestación de fuerza (Knight y Kamen, 2008). Sin embargo, la complejidad de la medición de estos cambios no ha permitido una demostración evidente de estas adaptaciones con el entrenamiento (Ross et al., 2001).
Metabolismo
Independientemente de la magnitud de carga, la manifestación de fuerza explosiva sólo es posible mediante la utilización a la máxima potencia de la vía metabólica que permite obtener una mayor ratio de obtención de ATP por unidad de tiempo, el metabolismo aláctico. Además, actualmente está demostrado que la manifestación de fuerza explosiva requiere también la máxima potencia del metabolismo anaeróbico láctico. Así, incluso después de una aplicación de fuerza de milisegundos se observa un incremento significativo de la concentración de lactato, producto derivado de esta vía metabólica (figura 3.17).
En los esfuerzos que requieren la manifestación de fuerza explosiva de forma continua (p. ej., una carrera de 100 m), la cantidad de energía disponible mediante el metabolismo anaeróbico aláctico determina el tiempo durante el que puede ser manifestada y, por tanto, el momento en que inevitablemente se observa un descenso de la velocidad de desplazamiento. Lógicamente, cuanto mayor es la magnitud de carga debido al mayor requerimiento de energía, menor tiempo puede manifestarse la fuerza explosiva.
Ciclo de estiramiento-acortamiento
El ciclo de estiramiento-acortamiento (CEA) es el patrón común del movimiento, caracterizado por una acción excéntrica que precede a la acción concéntrica del músculo (Harrison et al., 2004). Se ha demostrado repetidamente que el estiramiento previo del músculo incrementa el rendimiento mecánico (Cavagna et al., 1968). Por ejemplo, el aumento de fuerza durante la ejecución del ejercicio de prensa de pecho a distintas intensidades de carga se ha establecido entre un 11% y un 18% (figura 3.18), y el incremento de la altura de salto entre un 6% y un 12% (figura 3.19).
El incremento del rendimiento mecánico durante la ejecución excéntrico-concéntrica se ha atribuido a la acumulación de energía elástica y a la activación del reflejo miotático en la fase de estiramiento del músculo (figura 3.20).
En la fase excéntrica del movimiento, el estiramiento induce una acumulación de energía elástica en el sistema musculotendinoso, que puede ser parcialmente reutilizada en la fase concéntrica incrementando el potencial de manifestación de fuerza (Komi y Bosco, 1978). El grado de reutilización de energía elástica es menor cuanto mayor sea el tiempo de transición entre la fase excéntrica y la concéntrica debido a que la energía acumulada se disipa en calor (Henchoz et al., 2006) (figura 3.21). En la fase excéntrica también se produce la activación del reflejo miotático, generando un impulso de contracción muscular como mecanismo de alarma para que el estiramiento no produzca una rotura fibrilar. El mecanismo es idéntico a la limitación del estiramiento de un grupo muscular cuando realizamos ejercicios para desarrollar la movilidad articular. La activación del reflejo miotático se ha asociado a movimientos con una rápida transición entre la fase excéntrica y la concéntrica del movimiento debido a que durante un estiramiento más controlado el sistema nervioso no tiene la sensación de una posible rotura de fibras musculares.
FIGURA 3.17. Ejemplo de participación del metabolismo anaeróbico láctico en la manifestación de fuerza explosiva de un salto. Para manifestar la máxima fuerza posible es necesario que intervengan las vías metabólicas que permiten obtener mayor cantidad de energía por unidad de tiempo. El metabolismo aláctico es la vía metabólica más rápida y, por tanto, es determinante de la manifestación de fuerza explosiva. Sin embargo, actualmente se sabe que el metabolismo láctico también es importante en la manifestación de fuerza explosiva. Cabe comprobar en este ejemplo que se incrementa la concentración de lactato, producto derivado de esta vía metabólica, incluso cuando se ejecuta una acción tan breve como un salto.
Adaptado de Chamari K et al. Eur J Appl Physiol 2001;85:191-4.
FIGURA 3.18. Diferencias de fuerza entre la ejecución concéntrica y excéntrico-concéntrica de prensa de pecho a distintas intensidades. En este ejemplo, la ejecución del CEA permite incrementar la fuerza manifestada con distintos niveles de carga relativa.
Elaborado con datos de Cronin J et al. J Strength Cond Res 2003;17:148-55.
FIGURA 3.19. Diferencias en la altura de salto entre la ejecución concéntrica, excéntrico-concéntrica y con participación de brazos en distintos grupos de saltadores de altura. SJ: squat jump; CMJ: counter movement jump; ABK: Abalakov (véanse las diferencias de estos saltos en la figura 3.80). Obsérvese nuevamente, en este caso en una acción motriz más específica, que la altura de salto cuando se realiza el CEA (CMJ) es superior a la altura cuando sólo se realiza la fase concéntrica (SJ). Cabe comprobar también que la altura es mayor en el ABK como consecuencia de la participación de los brazos, incluyendo su CEA. El aprovechamiento del CEA no es el mismo para todos los deportistas. En este ejemplo, las mujeres senior tienen un mayor aprovechamiento del CEA de las extremidades inferiores y un menor aprovechamiento de la participación y el CEA de las extremidades superiores. La influencia que el CEA tiene para el rendimiento de una determinada acción motriz depende de numerosos factores, como la intensidad de la carga, las propiedades musculares, la ejecución técnica y el entrenamiento realizado.
Original del autor con datos cortesía de Miguel Vélez Blasco. Centro de Alto Rendimiento de Sant Cugat del Vallés.
Como la duración del CEA se incrementa al aumentar la magnitud de la carga, la aportación de la energía elástica y del reflejo miotático a la manifestación de fuerza se considera de mayor importancia en esfuerzos dinámicos muy rápidos (Kubo et al., 2000; Kryöläinen y Komi, 1995). No obstante, como se muestra en la figura 3.18, aunque en menor medida que al 30% 1RM, la ejecución del CEA también incrementa la manifestación de fuerza a una intensidad del 80% 1RM (18 I 11%) (Cronin et al., 2003, 2001). Los autores demostraron además que los efectos de la fase excéntrica sólo influyen en el rendimiento mecánico en el período inicial de la fase concéntrica.
FIGURA 3.20. Factores que determinan un mayor rendimiento mecánico en el ciclo de estiramientoacortamiento. Se puede ver en el ejemplo que la acumulación de energía elástica y la activación del reflejo miotático que siguen a la fase de estiramiento del músculo son los factores asociados a un mayor rendimiento mecánico en la fase de acortamiento que establece el nivel de manifestación de fuerza.
Original del autor con permiso del deportista.
FIGURA 3.21. Relación entre el tiempo de transición de la fase excéntrico-concéntrica y la reutilización de energía elástica en la ejecución continua de flexoextensión de las extremidades inferiores. Un elevado porcentaje de la energía elástica acumulada en la fase de estiramiento del músculo no puede ser utilizado para incrementar la manifestación de fuerza en la fase concéntrica. El porcentaje de reutilización de la energía elástica disminuye al aumentar la duración del CEA como consecuencia de que una mayor parte de energía se disipa en calor. Las acciones ejecutadas a la máxima velocidad y con una magnitud de carga baja son las que permiten mayor reutilización de la energía elástica al ser menor la duración del CEA.
Adaptado de Henchoz Y et al. Eur J Appl Physiol 2006;96:665-71.
Transferencia de fuerza a la acción motriz específica
La mayoría de los movimientos deportivos requieren la sincronización y secuenciación de acciones de distintos grupos musculares. Así, la cantidad de fuerza que puede ser generada en un particular contexto del movimiento es determinada también por la efectividad de la coordinación muscular. El objetivo final del entrenamiento de fuerza no es sólo que el deportista sea capaz de manifestar niveles superiores de fuerza en el tiempo y la velocidad asociados al contexto de competición, sino que además debe manifestarla en la acción motriz específica. Aunque numerosos trabajos de investigación determinan el efecto de un período de entrenamiento de fuerza mediante la valoración de la máxima fuerza y potencia que es capaz de manifestar un deportista en un ejercicio de pesas, de poco sirve la mejora de estos parámetros si finalmente no es capaz de transferir el incremento de fuerza a la acción motriz específica. La transferencia de fuerza a la acción motriz específica es especialmente relevante si consideramos que difícilmente un deportista con éxito en una determinada modalidad deportiva que requiere la manifestación de fuerza explosiva será capaz de manifestar un nivel óptimo de fuerza en cualquier otra modalidad deportiva. Por ejemplo, es muy probable que el mejor corredor de 100 m tenga una mayor capacidad contráctil y aprovechamiento del CEA que un futbolista, pero éste va a ser capaz de manifestar niveles superiores de fuerza en el golpeo de un balón.
Mientras que está claro que las adaptaciones intramusculares producidas en un programa de fuerza conducen a un aumento de la aptitud de generar fuerza de cada músculo individualmente, es probable que las adaptaciones neurales también contribuyan al incremento de fuerza realzando la efectividad de la coordinación muscular (Häkkinen et al., 2000). Esto es, algunas de las adaptaciones asociadas con el entrenamiento de fuerza pueden ser supuestas como un aprendizaje motor, en tanto que los sujetos aprenden a producir los patrones específicos de reclutamiento del músculo que se asocia con un desempeño óptimo. Así, autores como Carroll et al., (2001) han demostrado que el entrenamiento de fuerza tiene el potencial de alterar la manera en que los músculos son reclutados a partir del control del SNC.
Está bien establecido, por tanto, que el entrenamiento de fuerza causa mayor aumento de la capacidad para generar fuerza en tareas que se parecen estrechamente a los ejercicios realizados durante el entrenamiento que en tareas nuevas (Sale et al., 1988). Estas asunciones están en consonancia con el principio de especificidad expuesto en el capítulo 2.
Dettmers et al., (1996) han establecido que si cada unidad motriz de un músculo es capaz de producir más fuerza después del entrenamiento, se deduce que necesitan ser reclutadas menos motoneuronas y que se requiere un menor nivel de activación cortical para producir el mismo rendimiento cinético o cinemático. De esta forma se incrementa el potencial de activación para los elementos neurales que interfieren en el desempeño óptimo de la tarea. En el contexto del control del movimiento, los elementos neurales que interfieren con el desempeño pueden ser cualquier circuito que conduce al reclutamiento de unidades motrices que no contribuyen eficazmente a un movimiento pretendido. Así, el entrenamiento de fuerza puede realzar el desempeño de las tareas relacionadas reduciendo la extensión de la activación cortical y, por consiguiente, la activación de elementos neurales que interfieren con la ejecución óptima del movimiento.
Otra prueba de que el entrenamiento de fuerza afecta la coordinación muscular la han proporcionado investigaciones enfocadas a la activación de los músculos antagonistas durante contracciones máximas (Häkkinen et al., 2000; Häkkinen et al., 1998; Carolan y Carafelli, 1992). El grado en que los músculos antagonistas son activados durante el movimiento es de importancia considerable, ya que estos autores demostraron que la fuerza puede ser aumentada por una reducción de la activación de los músculos que se oponen al movimiento. En estos experimentos, el entrenamiento de fuerza determinó un nivel inferior de la actividad electromiográfica del músculo flexor de la rodilla durante la aplicación de la máxima fuerza isométrica en la tarea de extensión de la rodilla. Parece que los participantes aprendieron a reducir el nivel de activación del músculo antagonista en el período de entrenamien to.
Es probable que un aprendizaje de similar naturaleza ocurra cuando los deportistas realizan ejercicios más complicados en el entrenamiento de fuerza, lo que requiere el tiempo preciso de reclutamiento muscular y coordinación de músculos monoarticulares y biarticulares.
Según este análisis, podemos establecer la importancia relativa de los distintos factores asociados a la manifestación de fuerza explosiva con cargas bajas (tabla 3.3), medias (tabla 3.4) y altas (tabla 3.5). Al incrementar la magnitud de la carga, adquiere mayor importancia la hipertrofia muscular y el reclutamiento simultáneo a la máxima frecuencia de estimulación de las fibras tipo IIA y IIB.
2.2. Factores asociados a la manifestación de fuerza resistencia
Capacidad contráctil
Todos los factores asociados a la capacidad contráctil, el tipo de fibra muscular, la hipertrofia muscular, el reclutamiento y la frecuencia de estimulación selectiva de unidades motrices y el metabolismo son determinantes del rendimiento de las acciones motrices que requieren la manifestación de fuerza resistencia. Sin embargo, las características de estos factores para la optimización de la fuerza resistencia son muy diferentes a las establecidas para la manifestación de la fuerza explosiva. Además, para la manifestación de fuerza resistencia estos factores varían significativamente en función de la magnitud de la carga y la duración de la competición.
Distribución porcentual del tipo de fibra muscular
De forma general, se puede establecer que para la manifestación de fuerza resistencia se precisa un elevado porcentaje de fibras tipo I, ya que éstas son las más resistentes a la fatiga. Sin embargo, el tipo de fibra muscular requerido para la manifestación de fuerza resistencia depende de una serie de factores interrelacionados como la magnitud de la carga, la velocidad de ejecución y la duración de la competición. En modalidades deportivas en las que se manifiesta un nivel de fuerza resistencia próximo a la fuerza explosiva, por ejemplo, en los últimos metros en carreras de 100 m y 400 m, el deportista debe disponer de un alto porcentaje de fibras tipo IIB y tipo IIA. En acciones motrices que requieren la manifestación de fuerza resistencia con cargas elevadas probablemente también sea determinante del rendimiento un alto porcentaje de las fibras tipo IIA, ya que simultáneamente éstas permiten una elevada manifestación de fuerza y son relativamente resistentes a la fatiga. Lógicamente, cuando la magnitud de carga es menor y/o desciende el nivel de fuerza manifestado en cada ciclo de movimiento, como en las competiciones de media y larga duración, adquiere mayor relevancia disponer de un elevado porcentaje de fibras tipo I.
Hipertrofia muscular
Se puede establecer en general que el desarrollo específico de la hipertrofia muscular para la optimización del rendimiento de fuerza resistencia únicamente es relevante en las modalidades deportivas en las que se manifiesta una velocidad de desplazamiento próxima a la máxima (p. ej., carreras de 100 y 400 m), cuando se requiere superar resistencias elevadas (p. ej., gimnasia deportiva) y cuando las competiciones cíclicas no tienen una excesiva duración y/o no es excesivamente determinante para el rendimiento un incremento del peso corporal (p. ej., natación, remo, patinaje).
Reclutamiento y frecuencia de estimulación de unidades motrices
El reclutamiento y frecuencia de estimulación selectiva de unidades motrices difiere en función de las características de la manifestación de fuerza resistencia en la competición.
Cuando la aplicación de fuerza no se realiza de forma explosiva, sino que debe ser mantenida durante un cierto tiempo, existe un consenso en que las unidades motrices se reclutan siguiendo el “principio de la talla” (Ley de Hennemann et al., 1965a,b) (figura 3.22), que sugiere una activación de las unidades motrices que inervan las fibras tipo I cuando se requiere manifestar fuerza una intensidad relativa baja, y un incremento progresivo de unidades motrices que inervan las fibras tipo IIA y tipo IIB conforme aumenta la intensidad relativa. Además, al igual que en la manifestación de fuerza explosiva, en los sujetos no entrenados un elevado porcentaje de fibras musculares no son reclutadas (figura 3.22).
Este análisis, basado en la intensidad de la carga, no considera otros factores asociados a la manifestación de fuerza resistencia como la duración del esfuerzo.
Si la fuerza resistencia debe manifestarse ante una carga baja con una manifestación de fuerza muy inferior a la máxima posible (p. ej., carreras de media y larga distancia), probablemente las fibras tipo I, caracterizadas por ser resistentes a la fatiga y con una mayor funcionalidad del metabolismo aeróbico, son capaces de satisfacer las necesidades de fuerza requeridas. Además, tampoco será necesario que estas fibras se recluten a su máxima frecuencia de estimulación. Es posible asimismo que muchas unidades motrices que inervan fibras tipo I no sean requeridas para satisfacer las demandas de fuerza, por lo que cabe sugerir una alternancia en el reclutamiento de las fibras tipo I para retrasar la fatiga. Posiblemente, conforme se incrementa la duración del esfuerzo se requiere una mayor cantidad de unidades motrices tipo I reclutadas y además a una mayor frecuencia de estimulación, pudiéndose producir también una alternancia en el reclutamiento. En situaciones avanzadas de fatiga es probable también que sean reclutadas las fibras tipo IIA.
Si la fuerza resistencia debe aplicarse ante una carga media que precise niveles de fuerza relativamente superiores (p. ej., competiciones de corta y media distancia de remo y patinaje), tal vez sea necesario el reclutamiento de todas las fibras tipo I a su máxima frecuencia de estimulación para satisfacer los niveles de fuerza. En función del nivel de fuerza requerido, puede ser inervada una proporción de las fibras tipo IIA desde el comienzo del esfuerzo, y conforme aumente la duración estas fibras pueden ser requeridas en un mayor porcentaje y a mayor frecuencia de estimulación.
Si es necesario manifestar fuerza resistencia con cargas elevadas (p. ej., determinadas acciones de los deportes de lucha o de gimnasia deportiva, o durante la ejecución de un entrenamiento de pesas a una intensidad relativa superior al 70% 1RM), probablemente en la primera parte del esfuerzo serán reclutadas fundamentalmente fibras tipo IIA y tipo IIB a una elevada frecuencia de estimulación, y conforme estas fibras se fatiguen, el esfuerzo se realizará con el reclutamiento preferencial de fibras más lentas, tipo I, que determinarán una menor velocidad de desplazamiento o, en su caso, no podrán continuar la ejecución de la acción estática o dinámica.
Independientemente de la magnitud de la carga, si se requiere la manifestación de fuerza resistencia aplicando niveles de fuerza próximos a la fuerza explosiva (p. ej., carreras de 100 y 400 m), probablemente en la primera parte del esfuerzo también será necesario fundamentalmente el reclutamiento de fibras tipo IIA y tipo IIB a una elevada frecuencia de estimulación; conforme éstas se fatiguen se reclutarán fibras más lentas, tipo I, con la consiguiente disminución de la velocidad de desplazamiento de la carga.
Al igual que en la manifestación de fuerza explosiva, la optimización de la fuerza resistencia cuando hay que manifestar el mayor nivel de fuerza posible probablemente está determinada por la capacidad de un mayor reclutamiento y frecuencia de estimulación de unidades motrices. Sin embargo, cuando el nivel de fuerza manifestado es claramente inferior al máximo posible, independientemente de la magnitud de la carga, la optimización de la fuerza resistencia probablemente estará determinada por una mejor economía en el reclutamiento y la frecuencia de estimulación nerviosa. Uno de los factores que permite una mejor economía en el reclutamiento y frecuencia de estimulación nerviosa es la capacidad del deportista para reclutar un mayor porcentaje de las fibras musculares de que dispone (figura 3.22). En el ejemplo mostrado en la figura 3.22 un sujeto entrenado es capaz de solicitar al 60% 1RM un mayor porcentaje de fibras que un sujeto no entrenado al 100% 1RM. En consecuencia, para manifestar un mismo nivel de fuerza, un sujeto entrenado necesita un menor porcentaje de su fuerza máxima, ejecutando el esfuerzo con un mayor reclutamiento de fibras lentas, más resistentes, y con un menor reclutamiento de fibras más rápidas, menos resistentes. Esto implica, en función del análisis establecido para los distintos niveles de carga, el desarrollo del mismo nivel de fuerza solicitando un menor porcentaje de fibras tipo I y/o a menor frecuencia de estimulación para la manifestación de fuerza resistencia con cargas bajas; solicitar un mayor porcentaje de fibras tipo I y un menor porcentaje y/o frecuencia de estimulación de fibras tipo IIA para la manifestación de fuerza resistencia con cargas medias, y solicitar un mayor porcentaje de fibras tipo I y IIA asociado a un menor porcentaje y/o frecuencia de estimulación de fibras tipo IIB para la manifestación de fuerza resistencia con cargas altas.
FIGURA 3.22. Reclutamiento de fibras en la manifestación de fuerza resistencia a distinta intensidad relativa en sujetos no entrenados (a) y entrenados (b). Obsérvese primero la concepción tradicional del reclutamiento de fibras musculares en la manifestación de fuerza resistencia en función de la intensidad de carga. Si la intensidad es baja, predomina el reclutamiento de fibras lentas, y conforme aumenta la intensidad se requiere también la participación de las fibras más rápidas. Véase el texto para comprender que este modelo no es aplicable a las diferentes variantes de manifestar fuerza resistencia. Los sujetos no entrenados no son capaces de reclutar un elevado porcentaje de fibras aunque la intensidad sea muy elevada. El entrenamiento de fuerza resistencia permite un reclutamiento de fibras más eficiente, reclutando para una misma intensidad relativa un mayor porcentaje de fibras. Esto permite generar más fuerza para una determinada duración de esfuerzo y, por tanto, mayor rendimiento, o realizar la misma fuerza que antes del entrenamiento a una intensidad relativa menor y, por tanto, con menor fatiga.
Adaptado de Platonov VN y Bulatova MM. La preparación física. Paidotribo, 1992.
Este análisis determina que, al manifestar el mismo nivel de fuerza con fibras más resistentes y a un menor porcentaje de su fuerza máxima, el deportista pueda mantener la aplicación de fuerza durante más tiempo, o en su caso incrementar el nivel de fuerza aplicado en una determinada duración de esfuerzo manifestando un mayor porcentaje de su fuerza máxima mediante el reclutamiento de fibras más rápidas.
Metabolismo
En la manifestación de fuerza resistencia no se requiere la utilización a la potencia máxima de las vías metabólicas más rápidas. Las vías metabólicas predominantes en la manifestación de fuerza resistencia están asociadas a la magnitud de la carga y a la duración del esfuerzo. En la manifestación de fuerza resistencia con cargas elevadas son necesarias las vías del metabolismo anaeróbico, que permiten obtener una elevada cantidad de energía; mientras que en la manifestación de fuerza resistencia con cargas bajas son necesarias las vías del metabolismo aeróbico, pues, aunque su velocidad de obtención de energía es más lenta, su capacidad permite realizar esfuerzos de mayor duración. Probablemente en la manifestación de fuerza resistencia con cargas medias es necesaria la participación del metabolismo aeróbico y anaeróbico. Las vías metabólicas están asociadas a los tipos de fibra muscular predominantes en la manifestación de fuerza resistencia: el metabolismo anaeróbico aláctico y láctico asociado a las fibras tipo II y el metabolismo aeróbico asociado a las fibras tipo I.
Desde esta perspectiva, el desarrollo de las distintas vías metabólicas es otro de los factores que determinan una mejor economía en el reclutamiento y frecuencia de estimulación de las unidades motrices para las distintas manifestaciones de fuerza resistencia. En el capítulo 4 se realiza un análisis detallado de las posibilidades de desarrollo de las vías metabólicas para distintas duraciones del esfuerzo.
Ciclo de estiramiento-acortamiento
Como se ha indicado en el análisis de los factores determinantes de la manifestación de fuerza explosiva, la reutilización de la energía elástica y la potenciación del reflejo miotático asociados a la fase excéntrica del movimiento son más evidentes cuanto menor es el tiempo de duración del CEA. Éste es inherente a la naturaleza de movimiento de la mayoría de las acciones que requieren la manifestación de fuerza resistencia y, en consecuencia, determinante de su rendimiento. Sin embargo, consideramos que es innecesario un análisis específico de estos factores y el planteamiento de una metodología específica de entrenamiento debido a que precisamente la manifestación de fuerza resistencia implica la ejecución lenta del CEA. En este sentido, únicamente puede considerarse como factor de rendimiento el CEA en la manifestación de fuerza resistencia que requiere desarrollar la máxima fuerza posible (p. ej., carreras de 100 y 400 m).
Transferencia de fuerza a la acción motriz específica
La transferencia de fuerza a las acciones específicas que requieren la manifestación de fuerza resistencia tiene la misma implicación para el rendimiento que la establecida para la manifestación de fuerza explosiva. La mayoría de las modalidades que precisan la manifestación de fuerza resistencia están asociadas a la repetición cíclica de una determinada acción motriz.
En este caso, un deportista con un déficit de coordinación intermuscular necesita manifestar mayor nivel de fuerza para una misma velocidad de desplazamiento, requiriendo un mayor gasto energético. Esto además está asociado lógicamente con una peor economía en el reclutamiento y la frecuencia de estimulación de las unidades motrices.
Sobre la base de este análisis, de forma análoga a lo establecido para la fuerza explosiva, podemos establecer la importancia relativa de los distintos factores asociados a la manifestación de fuerza resistencia cuando se requiere la aplicación de la máxima fuerza posible en cada ciclo de movimiento (tabla 3.6) y cuando se manifiesta con cargas bajas (tabla 3.7), medias (tabla 3.8) y altas (tabla 3.9).
Síntesis
La capacidad de un sujeto para manifestar fuerza es dependiente de una variedad de factores neurofisiológicos definidos por la capacidad contráctil, que depende de la distribución porcentual del tipo de fibra muscular, la hipertrofia muscular, el reclutamiento y la frecuencia de estimulación de unidades motrices y el metabolismo; por el ciclo de estiramiento-acortamiento, que determina la reutilización de energía elástica y la activación del reflejo miotático, y por la transferencia del potencial de fuerza a la acción motriz específica.
Para una elevada manifestación de fuerza explosiva es requisito básico disponer de un elevado porcentaje de fibras tipo II, especialmente tipo IIB, poco resistentes pero con elevada capacidad para realizar contracciones rápidas. Este aspecto es especialmente relevante si consideramos que probablemente no es posible incrementar con el entrenamiento el porcentaje de este tipo de fibras musculares.
La manifestación de fuerza explosiva también depende de la hipertrofia selectiva de fibras tipo II, tipo IIB cuando la carga es baja y tipo IIA y IIB cuando la carga es alta. Un adecuado entrenamiento permite incrementar la hipertrofia de este tipo de fibras musculares. Sin embargo, el grado de hipertrofia debe adecuarse al contexto de la competición, en la que se requiere la manifestación de fuerza explosiva, considerando especialmente si se debe superar o no el peso corporal, la dirección de aplicación de la fuerza, la magnitud de la resistencia y el reglamento competitivo.
El reclutamiento y la frecuencia de estimulación de las unidades motrices que determinan la contracción muscular depende de la magnitud de la carga. Independientemente de la magnitud de la carga, se manifiesta mayor fuerza explosiva cuanto mayor es el reclutamiento de unidades motrices y cuanto mayor es su frecuencia de estimulación. Ambos factores determinan las principales adaptaciones asociadas al entrenamiento de fuerza explosiva.
El metabolismo es el factor que finalmente determina que la energía química se transforme en energía mecánica. La capacidad metabólica de un sujeto para manifestar fuerza explosiva depende mucho del porcentaje de fibras tipo II. Un incremento de estas fibras musculares de la potencia de las vías metabólicas que permiten obtener mayor energía por unidad de tiempo, aláctica y láctica, determinan un incremento de la manifestación de fuerza explosiva.
La mayoría de las acciones deportivas se caracterizan por una acción excéntrica que precede a la acción concéntrica del músculo. Cuando este ciclo de estiramiento-acortamiento es muy rápido, parte de la energía elástica acumulada en la fase excéntrica se transforma en energía mecánica en la fase concéntrica, y además los mecanismos de contracción se potencian por la activación del reflejo miotático como consecuencia de un estiramiento intenso. Ambos factores determinan una mayor manifestación de fuerza explosiva, especialmente cuando la carga es baja, ya que permite un ciclo de estiramiento-acortamiento más rápido.
La manifestación de fuerza explosiva finalmente depende de que el deportista manifieste en las acciones motrices específicas de competición el mayor porcentaje posible del potencial de que dispone, asociado a su capacidad contráctil y a su capacidad de aprovechamiento del ciclo de estiramiento-acortamiento. Este aspecto se conoce como la capacidad de transferencia de la fuerza a la acción motriz específica o coordinación intermuscular.
Para la mayoría de las modalidades deportivas en las que se manifiesta fuerza resistencia se requiere disponer de un elevado porcentaje de fibras tipo I, que generan poca fuerza pero son muy resistentes. Las fibras tipo II, especialmente tipo IIA, son determinantes si hace falta manifestar fuerza resistencia con cargas elevadas y/o a una velocidad de ejecución próxima a la máxima.
La importancia de la hipertrofia muscular para la manifestación de fuerza resistencia únicamente debe considerarse en situaciones muy concretas, como cuando se requiere una velocidad de ejecución próxima a la máxima, cuando la resistencia a vencer es relativamente elevada y cuando la duración del esfuerzo es relativamente corta y la fuerza de la gravedad no es determinante del rendimiento.
Para la manifestación de fuerza resistencia probablemente las adaptaciones neurales están asociadas a manifestar la misma fuerza reclutando menos unidades motrices y a menor frecuencia de estimulación, y/o reclutando unidades motrices de menor tamaño, y/o repartiendo la fuerza requerida entre más unidades motrices o alternando su reclutamiento.
La manifestación de fuerza resistencia es lógicamente depende mucho del potencial metabólico del deportista. Predomina el metabolismo anaeróbico cuando la fuerza resistencia se manifiesta con cargas elevadas y/o a una velocidad próxima a la máxima, y predomina el metabolismo aeróbico conforme aumenta la duración del esfuerzo. Son numerosos los factores fisiológicos y mecánicos asociados al metabolismo de fuerza resistencia, y por esto reciben un tratamiento específico en el capítulo 4.
Es inherente a la manifestación de fuerza resistencia una duración del CEA relativamente elevada, por lo que sus factores no se consideran determinantes.
Para la manifestación de fuerza resistencia es determinante la transferencia de la fuerza a la acción motriz específica, en este caso proporcionando para la mayoría de las modalidades deportivas una mejor economía de esfuerzo.
Cuestionario de asimilación
1. Explica en qué criterio podemos basarnos para determinar si en una acción motriz ha intervenido en mayor o menor medida la energía elástica y el reflejo miotático en la manifestación de fuerza.
2. Enumera los procesos neurofisiológicos que determinan la manifestación de fuerza explosiva en una acción concéntrica y en una acción excéntrico-concéntrica.
3. Enumera los factores que determinan la manifestación de fuerza de un deportista.
4. Explica cómo se produce la interconversión de las fibras musculares dependiendo del tipo de entrenamiento realizado.
5. Define la relación entre la frecuencia de estimulación de las unidades motrices y la fuerza manifestada.
6. Justifica en qué zona de intensidad relativa se observa el mayor incremento de hipertrofia muscular.
7. Establece la relación entre la hipertrofia muscular y el rendimiento en las distintas modalidades deportivas.
8. Explica las diferencias entre coordinación intramuscular y coordinación intermuscular.
9. Define las diferencias en la activación de las unidades motrices entre una contracción progresiva isométrica submáxima y una contracción explosiva.
10. Justifica la importancia de trabajar la fuerza con ejercicios que se asemejen a los de la competición.
11. Establece la relación entre el tipo de fibra muscular y su reclutamiento, las características de la manifestación de fuerza resistencia y el metabolismo.
12. Define las diferencias en el objetivo de entrenamiento perseguido para la coordinación intramuscular entre las modalidades deportivas que requieren la manifestación de fuerza explosiva y las que necesitan la manifestación de fuerza resistencia.
