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Argomento:
Fisiologia e biomeccanica
Data:
2000
Testata:
SdS, anno XIX, 50: 44-50
 

Allenamento della forza ed elettrostimolazione

Gian Nicola Bisciotti Ph D.(1) (2), Jean Marcel Sagnol Ph D (2), Giuseppe Trucchi (1), Italo Sannicandro(3).

1: Istituto Superiore di Educazione Fisica di Torino

2: Facoltà di Scienze dello Sport Università di Lione, Dipartimento entraînement et performance

3:Istituto Superiore di Educazione Fisica di Foggia

Abstract.

L’elettrostimolazione sta suscitando l’interesse e la curiosità di atleti, preparatori e medici sportivi, tanto da essere a volte considerata come un mezzo insostituibile nell’allenamento di alto livello e non.

Tuttavia alcuni suoi aspetti appaiono largamente speculativi ed altri non sufficientemente supportati da evidenze di tipo scientifico.

Lo scopo di questa review è quello di fornire un punto di vista obbiettivo sull’attuale stato di conoscenza in materia, in modo tale da poter dare, a tutti gli operatori del settore, un utile strumento di conoscenza al fine di operare delle scelte metodologiche razionali.

Introduzione

L’evoluzione delle moderne metodologie di allenamento, soprattutto in discipline nelle quali sia richiesta una massimalizzazione dello sforzo fisiologico da parte dell’atleta, è caratterizzata da un denominatore comune ricorrente, costituito dalla necessità di un aumento costante sia dei volumi di allenamento che dalla loro intensità.

Questa pressante esigenza può comportare un’obbiettiva difficoltà gestionale della pianificazione del lavoro atletico, dovuta sia a  problematiche inerenti l’entità del sovraccarico funzionale imposto all’atleta, sia a disagi di tipo psicologico  legati all’aumento spropositato della quantità di lavoro richiesta..

L’inserimento dell’elettrostimolazione (ES) sembrerebbe risolvere, almeno parzialmente, questo tipo di problematiche, permettendo una sostanziale riduzione ,sia  dei tempi di lavoro, che di quelli di recupero, in rapporto alla metodologia di allenamento “classica”, tuttavia non tutti gli autori sono concordi nel riconoscere all’ES la possibilità di incidere in modo sostanziale sulle capacità di forza muscolare dell’atleta.

Questa mancanza di uniformità  di giudizio può essere spiegata da numerosi fattori e più specificatamente: dalla grande disomogeneità delle apparecchiature utilizzate, dalla diversità dei parametri e delle forme d’onda utilizzate, dalla grande variabilità dei protocolli di lavoro e delle metodiche di rilevamento dei dati ottenuti ed infine dalla non sempre facile possibilità di isolare i possibili effetti adattivi fisiologici indotti dall’ES, da quelli ottenuti attraverso l’allenamento classico, quando quest’ultimo venga praticato in concomitanza all’ES, come nel caso di alcuni protocolli di ricerca ormai definibili come “storici” nell’ambito di questo campo di ricerca che si situa ai confini tra fisioterapia e fisiologia dell’esercizio (Kotz e Chwilon 1971).

In effetti la bibliografia internazionale sembra suddividersi in merito in due gruppi contrapposti, nel primo dei quali ritroviamo gli autori che riconoscono all’ES la possibilità di ridurre considerevolmente, sia i tempi di lavoro, che quelli di recupero, nonché di avere un effetto perlomeno simile, se non superiore, alle metodologie di condizionamento muscolare classiche che utilizzano sostanzialmente la contrazione volontaria (Kcrka e Zrubak, 1970 ; Kotz e Chwilon 1971 Cometti, 1988;  Duchateau e Haineaut, 1988), la posizione degli autori appartenenti al secondo gruppo, è invece diametralmente opposta, questi ultimi infatti non riconoscono all’allenamento effettuato tramite ES nessun aumento significativo delle capacità muscolari (Davis e Mc Grath, 1983, Albright e Yougo 1985, Owens e Malone 1983, Mohr e coll. 1988).

Lo scopo di quest’articolo è quello di chiarire e precisare, attraverso una revew, lo stato di conoscenza del problema  e l’opinione dei diversi autori, in modo tale da fornire una visione il più precisa ed obbiettiva possibile della materia indagata.

A questo scopo verranno prese in considerazione tutte le più interessanti possibilità di adattamento fisiologico inducibili, o presunte tali, attraverso l’ES e più specificatamente :

- I possibili effetti sulla forza massimale volontaria (FMV)

- La possibilità di indurre ipertrofia muscolare

- La possibilità di provocare degli adattamenti neuromuscolari significativi

- La possibilità di modificare le caratteristiche metaboliche delle fibre muscolari

- Il possibile reclutamento preferenziale delle fibre veloci.

Inoltre l’allenamento attraverso ES verrà comparato in termini di rendibilità globale con i regimi di contrazione muscolare altrimenti utilizzati nella metodologia di lavoro ortodossa.

I possibili effetti dell’ES sulla FMV.

La FMV è definibile come la forza più elevata esprimibile dal sistema neuromuscolare attraverso una contrazione massimale volontaria, i primi autori che riferirono di un possibile e cospicuo aumento della FMV su muscolo sano, attraverso un protocollo di ES, furono Krcka e Zruback (1970). Il protocollo di ES adottato ed effettuato su 36 soggetti  prevedeva la stimolazione del bicipite brachiale e del tricipite surale attraverso correnti di tipo faradico di 200 Hz per una durata totale di 6000 s ripartite su diverse sedute, gli autori riferirono di un aumento della FMV rispettivamente pari al 45.9% e 61.5%.

Un secondo studio, forse il più universalmente conosciuto nel campo dell’ES, e quello di Kotz e Chwilon (1971) nel quale i due autori stimolarono con delle forme di impulso rettangolari modulate a 50 Hz il bicipite brachiale e il tricipite surale di un gruppo di giovani lottatori di sambo suddivisi in quattro gruppi di studio. Il tempo totale di stimolazione era compreso tra i 900 ed i 1900 s suddivisi in un numero di sedute compreso tra 9 e 19, i risultati riportano un aumento significativo della FMV compreso tra il 27 ed il 56.1% (vedi tabella 1).

A questo proposito, occorre tuttavia ricordare come nel presente studio, gli atleti abbiano effettuato, contemporaneamente all’allenamento in ES, un lavoro muscolare a base di contrazioni isometriche massimali, diventa in tal modo scarsamente obbiettivo attribuire solamente  all’ES l’aumento di FMV ottenuto.

Anche studi susseguenti, tranne alcune eccezioni come Davis e Mc Grath, (1983), Owens e Malone (1985), Mohr e coll. (1985) e Albright e Yougo (1988) che non riportano nessun significativo aumento della FMV, dimostrano come sia possibile ottenere un aumento della FMV attraverso l’ES; tuttavia i risultati ottenuti ridimensionano in un certo qual modo i valori riferiti da Krcka e Zruback (1970) e di Kotz e Chwilon (1971), la maggior parte degli autori (66%) riferisce infatti degli aumenti della FMV inferiori al 30%.

A titolo di esempio possiamo citare i risultati di Stéfanoska e Vodovnik (1985) che ellettrostimolando il quadricipite femorale di 10 soggetti attraverso un protocollo che prevedeva l’applicazione di correnti monofasiche a bassa frequenza (25 Hz) osservarono un aumento della FMV pari al 25.3%, mentre utilizzando degli impulsi sinusoidali di 2500 Hz modulati a 25 Hz, ottennero un aumento della FMV pari al 13.2%.

La forte variabilità  dei risultati ritrovabili in letteratura, in merito alle percentuali di aumento della FMV ottenibili attraverso l’ES, è da attribuirsi principalmente alla grande eterogeneità dei protocolli di ES adottati dai vari autori, soprattutto per ciò che riguarda la forma dell’impulso e la frequenza utilizzate.

Un altro dato molto importante è costituito dalla diversità d’intensità relativa raggiunta nelle varie sedute di ES, infatti possiamo notare come alcuni autori omettano i dati d’intensità adottati, oppure come nei protocolli nei quali l’intensità venga specificata, si preveda l’allenamento dei soggetti considerati a percentuali della loro forza massimale volontaria isometrica (FMVI) estremamente variabili,  che possono andare dal 33% (Laughman e coll., 1983) al 100% (Nobbs e coll., 1983).

Un ulteriore precisazione in merito ai differenti risultati ottenuti è quella  che ovviamente non ci si possono aspettare gli stessi guadagni in termini di FMV da parte di atleti allenati, e quindi in possesso  di un apprezzabile grado di ottimizzazione delle proprie capacità di forza, in confronto a soggetti scarsamente allenati od addirittura sedentari.

Al di là di queste considerazioni, che rimangono comunque  importanti, i lavori reperibili in letteratura, concernenti l’ES su muscolo sano nell’uomo, suggeriscono come si possa ottenere un aumento significativo della FMV nell’85% dei protocolli effettuati, solamente il 15% non riferisce nessun effetto significativo sulla FMV.Per cui, esulando dalle possibili divergenze di tipo metodologico, si potrebbe ragionevolmente concludere che l’ES può indurre un aumento significativo della FMV.


Tavola 1 : Elettrostimolazione ed aumento della forza massima volontaria

(1)    Sedute : numero delle serie * numero delle ripetizioni * durata della stimolazione in secondi / tempo di recupero in secondi.

(2)    (2) Guadagno di forza in % della Forza Massimale Volontaria (FMV)

 D : destra ; S : sinistra ;  M : uomo ; F : donna ;  N.S. : non significativo ;  - : non precisato nell’articolo. Da : Bosquet 1996, modificato.

ES ed ipertrofia muscolare

E’ un dato ormai universalmente riconosciuto che l’aumento delle capacità di forza sia ottenibile essenzialmente attraverso due meccanismi adattivi, il primo dei quali è costituito dall’ipertrofia indotta dallo stimolo allenante(ed è quindi definibile come un fattore strutturale) ed il secondo, da un fattore questa volta di tipo nervoso, costituito da un miglioramento nella coordinazione intra ed inter muscolare e da un ottimizzazione del reclutamento delle unità motorie.

Per ciò che riguarda la possibile efficacia dell’ES nei confronti dell’ipertrofia, occorre premette che solamente un numero limitato di autori ha effettuato delle misurazioni attendibili da un punto di vista scientifico della massa muscolare prima e dopo il periodo di ES, ci troviamo quindi nuovamente di fronte ad una situazione abbastanza confusa in termini di uniformità di giudizio sul problema.

La maggior parte dei lavori ritrovabili in letteratura ha infatti adottato una misurazione della massa muscolare basata prevalentemente sul rilevamento della circonferenza muscolare, metodo quanto meno criticabile, solo pochi autori hanno adottato dei metodi basati sulla misurazione della superficie delle fibre per valutare l’ipertrofia (Taylor e coll., 1978; Eriksson e coll., 1981; St Pierre e coll., 1986); occorre per altro sottolineare come questi autori non abbiano riscontrato nessuna modificazione ipertrofica significativa in seguito all’ES.

Dello stesso avviso gli studi di Roméro e coll. (1982) e di Courrier e coll. 1983, che tuttavia riscontrarono un aumento della FMV entrambi dell’ordine del 20%.

Occorre comunque sottolineare come questi studi si siano svolti su di un periodo pari mediamente a 5 settimane in ragione di una media di 3 sessioni di allenamento per settimana, un periodo che può essere considerato troppo esiguo per poter ottenere degli effettivi adattamenti strutturali (Häkkinen, 1985)

Diametralmente opposti i risultati ottenuti da Cometti (1988) che dopo aver elettrostimolato il quadricipit della gamba dominante di un gruppo di 8 saltatori  con una corrente rettangolare modulata  a 2500 Hz- 50 Hz (corrente di Kotz), osservò un aumento della circonferenza della coscia compreso tra i 2 ed i 5 cm, unito ad un aumento della FMV che andava dal 13 al 16%.

Questi risultati confermavano quelli già ottenuti da Krcka e Zrubak (1970) e Kotz e Chiwilon (1971), i primi due Autori infatti riferivano degli aumenti in termini di ipertrofia pari al 10.8% a carico del bicipite brachiale e del 9.9% per il tricipite surale ed un aumento della FMV pari rispettivamente al 45.8 ed al  61.5%, mentre i secondi riportarono un’ipertrofia del 3.9% sul bicipite brachiale, con un aumento della FMV compreso tra il27 ed 38% in rapporto alle diverse condizioni sperimentali. 

La modificazione strutturale cellulare, che è alla base del meccanismo ipertrofico, sembrerebbe essere l’aumento dei nuclei cellulari, unito all’incremento della loro attività di sintesi proteica (Casperson 1950), questi meccanismi adattivi sembrerebbero inducibili anche attraverso ES  come dimostrato in uno studio di Casperson (1950).

L’ES potrebbe quindi indurre ipertrofia muscolare attraverso le stesse modificazioni strutturali indotte dalla contrazione volontaria, tuttavia alla luce dei risultati dell’odierna letteratura non possiamo affermare con certezza questa tesi, che dovrebbe essere ulteriormente confermata sperimentalmente e soprattutto confortata da misurazioni che quantifichino la superficie delle fibre dei muscoli considerati.

Tavola 2: ES ed ipertofia muscolare.

(1)    Parametri della seduta . numero delle serie* mumero delle ripetizioni * durata della stimolazione in secondi / recupero in secondi

(2)    Aumento di forza : in % di FMV

        SI. Senza ipertrofia – CI: con ipertrofia

        Tipo di misurazione dell’ipertrofia:  (C) : circonferenza; (S): superficie delle fibre;  GD: gamba dominante; GND:                             

      gamba non dominante; --- : non precisato nell’articolo; ST: Slow Twich; FT: Fast Twich. Da : Bosquet 1996, modificato.


ES ed adattamenti neuro-muscolari

Il fenomeno per il quale il muscolo scheletrico umano, in risposta al sovraccarico funzionale costituito dall’allenamento, manifesta degli importanti adattamenti di tipo nervoso, trova conforto nelle tesi già avanzate da numerosi autori (Fukunaga, 1976; Moritani e De Vries, 1979; Cometti, 1988; Enoka, 1988).

Il ruolo che giocano gli adattamenti di tipo nervoso nell’aumento delle capacità di forza, può essere evidenziato, indipendentemente dal fatto che il tipo di allenamento utilizzato sia costituito da contrazioni volontarie od ES, sostanzialmente da tre tipi di indagine che cerchino di dimostrare:

- La possibile modificazione del tracciato elettromiografico

- Un aumento delle capacità di forza dell’arto controlaterale non implicato nell’allenamento

 - Un aumento di forza senza che si verifichi parallelamente ipertrofia

Modificazioni del tracciato elettromiografico.

Gli studi che riportano una significativa modificazione del tracciato elettromiografico, a seguito di un allenamento basato su contrazioni volontarie, sono relativamente numerosi (Häkkinen e Komi, 1983, Komi e coll, 1988; Moritani e De Vries, 1979) Le modificazioni dell’attività elettrica muscolare, che in tutti gli studi sopracitati sono state registrate durante una contrazione isometrica, potrebbero suggerire un miglioramento della coordinazione spaziale e temporale delle unità motrici (UM) coinvolte nella contrazione stessa. Tuttavia occorre ricordare che la contrazione isometrica e la contrazione dinamica sono caratterizzate da pattern di attivazione neuro-muscolari molto diversi ( Bosco, 1997, Bisciotti e Greco 1998), per cui il miglioramento della sincronizzazione spaziale e temporale, registrato in regime statico, potrebbe non verificarsi in condizioni di attivazione dinamica.

Per ciò che riguarda l’ES, possiamo constatare che solamente un numero ristretto di studi si è interessato ai suoi possibili effetti sulla modificazione del tracciato elettromiografico. Lo studio maggiormente rappresentativo può essere quello effettuato da Singer (1986) che dopo aver utilizzato una corrente rettangolare a bassa frequenza (50 Hz) per elettrostimolare il quadricipite femorale di quindici pazienti, che mostravano atrofia muscolare nel distretto considerato, riferisce come il tracciato elettromiografico testimoni un miglioramento significativo della sincronizzazione spaziale e temporale delle UM coinvolte durante una contrazione isometrica massimale, naturalmente i limiti interpretativi di una contrazione isometrica sopraesposti rimangono validi anche in questo caso.

Aumento delle capacità di forza dell’arto controlaterale non implicato nell’allenamento.

L’aumento delle capacità di forza dell’arto non direttamente implicato nell’allenamento, potrebbe testimoniare per alcuni autori (Enoka, 1988; Portmann, 1991) un adattamento di tipo nervoso. La giustificazione di tale teoria trova fondamento nel fatto che lo stimolo funzionale applicato sull’arto allenato, provoca di fatto una modificazione dello schema di reclutamento, nel senso di un’accresciuta sincronizzazione , delle UM dell’arto controlaterale anche se quest’ultimo non è direttamente implicato nell’allenamento. Anche in questo caso se da una parte ritroviamo una discreta mole di lavoro che si interessa a questo tipo di problematica nell’ambito dell’allenamento basato su contrazioni volontarie (Komi e coll., 1978; Moritani e De Vries, 1979; Yasuda e Miyamura, 1983; Lewis e coll., 1984; Parker, 1985; Cannon e Cafarelli, 1987), dall’altra possiamo constatare come ben pochi lavori siano dedicati a questo particolare aspetto dell’adattamento muscolare in rapporto all’ES ed inoltre, come gli studi riportati riferiscano risultati diametralmente opposti.

Nel primo caso infatti ritroviamo autori come  Cabric e Appel (1987) che riportano un aumento di forza nel muscolo tricipite crurale non trattato con ES in due gruppi di soggetti, elettrostimolati rispettivamente a 50 e  1000 Hz, oppure Lai e coll. (1988) che parimenti riferiscono aumenti significativi dei valori di FMV nel quadricipite femorale non stimolato.

Al contrario, nel secondo caso , troviamo autori che a fronte di aumenti significativi della FMV nell’arto sottoposto ad ES non riferiscono variazioni della FMV nell’arto non elettrostimolato (Erikssonn e coll., 1981; Laughman e coll., 1983).

In definitiva  considerando il fatto che i cambiamenti dei valori di FMV dell’arto non elettrostimolato potrebbero anche essere attribuibili a contrazioni parassite che si verificano nel corso dell’elettrostimolazione stessa, possiamo concludere che mancano ancora, allo stato attuale delle cose, dei dati certi che l’ES possa indurre  un effetto di adattamento nervoso di questo tipo

Aumento dei valori di FMV senza  ipertrofia

L’aumento di forza registrabile senza apprezzabile aumento del volume muscolare può essere interpretato come un fattore di adattamento di tipo nervoso (Häkkinen, 1988; Enoka, 1988; Hainaut e Duchateau, 1992), tuttavia occorre considerare che, nel lavoro basato sulle contrazioni volontarie, il livello iniziale di allenamento dei soggetti considerati gioca un ruolo preponderante in questo tipo di meccanismo adattivo.

Infatti nei principianti l’aumento iniziale di forza si verifica essenzialmente attraverso un aumento del numero di UM reclutate senza ipertrofia , dopo il periodo iniziale gli ulteriori aumenti di forza sono essenzialmente legati a fenomeni ipertrofici (Fukunaga, 1976), per questo motivo un atleta allenato vede i suoi progressi,in termini di incremento dei valori di FMV, essenzialmente legati a fattori strutturali di tipo ipertrofico (Moritani e De Vries, 1976).

Per ciò che riguarda l’allenamento attraverso ES, i dati ritrovabili in bibliografia sembrerebbero confermare lo stesso tipo di tendenza, I soggetti non allenati infatti vedono il loro incremento di valori di FMV, essenzialmente legato a fattori neuromuscolari ( Halbach e Strauss, 1980; Roméro e coll., 1982; Eriksson e coll., 1981; Currier e Man, 1983) mentre gli studi effettuati su periodi equivalenti, ma su atleti che presentavano un grado notevolmente maggiore di allenemento, l’aumento di FMV è essenzialmente legato a fattori strutturali di tipo ipertofico (Kotz e Chwilon, 1971; Andrianova e coll., 1971; Chemeresin e coll., 1983).

Possiamo quindi concludere che in quest’ambito i meccanismi adattivi attraverso i quali agisce l’ES siano sovrapponibili a quelli dell’allenamento basato su contrazioni volontarie.


Tavola 3: ES ed adattamenti neuro-muscolari

(3)    Parametri della seduta . numero delle serie* mumero delle ripetizioni * durata della stimolazione in secondi / recupero in secondi

(4)    Aumento di forza : in % di FMV

        SI. Senza ipertrofia – CI: con ipertrofia

        Tipo di misurazione dell’ipertrofia:  (C) : circonferenza; (S): superficie delle fibre;  GD: gamba dominante; GND:                             

      gamba non dominante; --- : non precisato nell’articolo; GS: gamba stimolata; GNS: gamba non stimolata. Da : Bosquet 1996, modificato.

ES e modificazione delle caratteristiche metaboliche della fibra muscolare

Molti tipi di esperienze sono state condotte sull’animale per poter definire con esattezza il grado di plasticità fisiologica del tessuto muscolare nei confronti dell’ES. Tutti questi tipi di sperimentazione, condotte attraverso protocolli che prevedevano una ES di tipo cronico ( 24 ore su 24 per numerose settimane), hanno avuto come conseguenza delle trasformazioni profonde del tessuto muscolare,che possono essere interpretate nel senso di un aumento delle sue caratteristiche resistive. Questo tipo di trasformazioni, peraltro già ampiamente descritte da Pette (1984) sono sostanzialmente riconducibili ad una pressoché totale riconversione delle fibre muscolari in fibre di tipo I in tutti i parametri considerati : aumento della durata della contrazione muscolare, diminuzione dell’ampiezza della contrazione, considerevole aumento nella capacità di mantenimento del tetano muscolare.

Nell’uomo, come è possibile desumere dai dati della tavola 4, sembrerebbe che l’ES possa indurre delle modificazione nelle caratteristiche metaboliche della cellula; tuttavia non è stato sinora possibile osservare , al contrario di quanto osservato nell’animale, nessun aumento della capillarizzazione della muscolatura stimolata.

Per questa ragione la cellula muscolare non ricaverebbe nessun vantaggio dal possibile aumento della sua attività enzimatica, nella misura in cui non disporrebbe di nessun apporto supplementare di O2 per poter usufruire di queste sue nuove potenzialità (Pérronet, 1988).

Inoltre occorre sottolineare che comunque, per ottenere degli adattamenti funzionali, che restano comunque di dubbio beneficio, tali da poter modificare le caratteristiche di resistenza delle fibre muscolari, occorre che l’ES sia applicata in modo estremamente intenso, il che non solo può generare dei problemi di ordine etico ma risulterebbe anche drasticamente incompatibile con le esigenze del normale allenamento che resta comunque indispensabile.

Autore/i Anno Tipo di seduta in ES Aumento di resistenza muscolare Adattamenti muscolari
Cabric e coll. 1988 2500 hz, 19 giorni ? Aumento dei mitocondri e del nucleo
Eriksson e coll. 1981 200 Hz 15 sedute ­82% Attività enzimatica invariata
Kim e coll. 1995 1 h/giorno 3 giorni /sett. 4 sett. 1 Hz ­  Attività enzimatica invariata
Simoneau e coll. 1992 1h30/giorno 6 giorni/sett. 6 sett 40 Hz e 8 Hz ­ 40 Hz: nessun effetto8 Hz  aumento del metabolismo ossidativoNessun effetto sulla capillarizzazione
Theriault e coll. 1994 .8h/giorno 6giorni/sett. 8 sett. 8 Hz ­ Att. enz. del metabolismo aerobico: aumentataanaerobico: diminuita

Tavola 4: Aumento di resistenza muscolare  e adattamenti muscolari in seguito ad ES

­: Aumento non precisato nel testo; ? aumento non provato in modo certo

 
ES e reclutamento selettivo o preferenziale della fibre veloci

Durante una contrazione naturale le UM vengono reclutate secondo il principio enunciato da Henneman (1965), ovverosia le UM più piccole  associate alle fibre di tipo I, avendo una soglia di eccitabilità più bassa, sono reclutate più facilmente e quindi prima rispetto alle UM di grosse dimensioni associate alle fibre di tipo II, che  presentano una soglia di eccitabilità più alta. Questo tipo di reclutamento è stato dimostrato nell’uomo, sia per delle contrazioni di tipo lento (Milner-Brown e coll. 1973), che di tipo balistico (Desmet e Godaux, 1977).

Alcuni autori sostengono la tesi che nel momento in cui un muscolo venga attivato “artificialmente” attraverso l’ES, l’ordine di reclutamento delle UM possa essere invertito rispetto alla contrazione naturale (Solomonow, 1984). In effetti, se il sistema neuromuscolare risulta intatto, gli elettrodi, posti sul ventre muscolare, provocano la contrazione tramite le terminazioni assonali e non direttamente sulla fibra. Diversi parametri influenzano l’ordine di reclutamento delle fibre nervose: il primo dei quali è il diametro degli assoni, la cui eccitabilità risulta proporzionale al loro diametro (Blair e Erlanger, 1933; Solomonow, 1984), in questo caso sarebbero quindi le UM più grosse ad essere attivate per prime, invertendo in tal modo l’ordine di reclutamento rispetto alla contrazione naturale  Un ulteriore parametro di cui tenere conto è la distanza che separa l’elettrodo di stimolazione dall’assone; si verifica infatti la tendenza a stimolare preferenzialmete gli assoni più superficiali e quindi maggiormente vicini all’elettrodo, ora studi anatomici hanno dimostrato come siano le grosse UM ad essere situate più superficialmente e quindi ad essere eccitate per prime durante l’ES (Lexell e coll., 1983). Inoltre alcuni autori hanno formulato l’ipotesi che l’ES metta in gioco dei recettori cutanei che favoriscono il reclutamento delle grosse UM a scapito delle più piccole (Garnett e Stephens, 1981; Kanda e Desmet, 1983).

Tuttavia, occorre sottolineare i seguenti punti:

      La possibile inversione del reclutamento muscolare riferita da Solomonov (1984), è stata osservata nel corso di sperimentazioni effettuate su muscolo isolato, pertanto in condizioni fisiologicamente molto diverse rispetto a quanto avviene su muscolo in vivo

      Secondo Knaflitz e coll. (1990) non è stato possibile osservare un’evoluzione della velocità di conduzione dei potenziali d’azione significativamente differente sotto ES in rapporto a quanto avviene durante una contrazione volontaria. Infatti, se l’ES reclutasse preferenzialmente le fibre di tipo II, già a livelli di stimolazione relativamente bassi, ci si dovrebbe attendere un rallentamento relativo dei potenziali d’azione, in regime di ES rispetto alla contrazione naturale, quando il livello di stimolazione cresce. Inoltre, sempre gli stessi autori, attraverso un analisi spettrale, hanno potuto dimostrare come su di una popolazione di 32 individui il reclutamento muscolare in ES avesse, nel 72% dei casi, lo stesso andamento, rispetto a quello osservabile in condizioni di contrazione volontaria e che solamente nei 28% dei casi osservati si verificasse un inversione di tendenza.

      In caso di ES d’intensità progressiva non è stato notato alcun segno, come ad esempio contrazioni di ampiezza maggiore ma di minor durata, che possa far pensare ad un più precoce coinvolgimento delle fibre di tipo II rispetto a quanto avviene in una contrazione naturale (Feierensen e coll., 1997).

      Nelle fibre di tipo II non è stata osservata nessuna deplezione preferenziale di glicogeno  durante ES a bassa intensità (Saltin e coll., 1990)

      Dal momento che le fibre di tipo II presentano una maggiore faticabilità rispetto alle fibre di tipo I, si potrebbe avanzare l’ipotesi che giocando sul parametro “frequenza di stimolazione” si possa reclutare preferenzialmente un tipo di fibre piuttosto che un altro. Questa ipotesi resta tuttavia senza supporto scientifico di tipo sperimentale, dal momento che la faticabilità delle fibre muscolari appare maggiormente dipendente dal numero totale delle contrazioni imposte che non dalla frequenza di stimolo applicata (Thépaut-Mathieu e Pougheon., 1992).

Visto l’insieme dei risultati riportati, appare chiaro come sia largamente speculativo affermare che l’ES possa invertire il tipo di reclutamento delle fibre rispetto ad una contrazione volontaria, od ancora di poter effettuare attraverso questa tecnica una contrazione selettiva di un tipo di fibra rispetto ad un altro. In effetti bisogna riconoscere un certo cambiamento nella meccanica di reclutamento, che tuttavia è molto più corretto interpretare come una sorta di “disorganizzazione”, legata soprattutto alla localizzazione delle fibre in rapporto al gradiente del campo elettrico eccitatore, che resta d’altro canto un parametro largamente incontrollabile.

L’ES comparata agli altri regimi di contrazione muscolare
ES versus allenamento isometrico

Ad eccezione degli studi effettuati da Anzil e coll. (1974) il 75% dei protocolli di lavoro che comparino l’allenamento effettuato in ES rispetto a quello basato su contrazioni isometriche volontarie (CIV), mostrano che l’allenamento in ES induce degli aumenti dei valori FMV dello stesso tipo ma non maggiori rispetto a quelli indotti dall’allenamento isometrico.

Da questo punto di vista quindi, l’ES può collocarsi solamente come metodica di tipo alternativo all’allenamento basato sulla contrazione isometrica volontaria.

Autore/i Anno

Gruppo muscolare

Tipo d’impulso / Frequenza (Hz)

Aumento di forza

CIV

parametri/aumento di forza

ES versus CIV

Anzil e coll. 1974

Quadricipite

-;---

29.00

-;40*10*10/300

22.00

ES > CIV

Eriksson e coll., 1981

Quadricipite

Rettangolare; 200

14.00

---

16.00

NS

Mc Micken e coll., 1983

Quadricipite

Faradico; 75

22.00

70%;10*10*10/50

25.00

NS

Laughman e coll., 1983

Quadricipite

Sinusoidale; 2500 (50)

22.00

78%;10*10*10/50

18:00

NS

Kramer e Semple., 1983

Quadricipite

Rettangolare; 100

13.40

119%;10*10*10/50

19.20

NS

Currier e Mann, 1983

Quadricipite

Sinusoidale; 2500 (50)

16.60

119%;---

30.40

ES<CIV

Mohr e coll., 1985

Quadricipite

Triangolare; 50

0.70

---

14.70

ES<CIV

Kubiak e coll., 1987

Quadricipite

Sinusoidale; 2500 (50)

33.00

-;15*10*10/50

43.00

NS

Cannon e Cafarelli, 1987

Adduttore del pollice

-;---

15.00

80%;---

15.00

NS

Duchateau e Hainaut, 1988

Adduttore del pollice

Rettangolare; 100

13.80

-;---

21.50

NS

Miller e Thépaut-Mathieau, 1990

Bicipite brachiale

Rettangolare; 2500

30.00

-;15*5*5/120

28.00

NS

Tavola 5:  Allenamento in ES versus  allenamento isometrico

Parametri CIV: % della forza isometrica massimale; numero delle serie* numero delle ripetizioni* durata della contrazione/tempo di recupero in secondi

ES+ contrazione isometrica volontaria  superimposta  versus allenamento isometrico

Un aspetto interessante dell’allenamento in ES può essere la tecnica attraverso la quale si super impone una contrazione isometrica volontaria massimale alla stimolazione in ES.

Anche se pochi studi sono stati rivolti al confronto tra questo metodo e l’allenamento puramente isometrico, i risultati indicano che l’ES combinata alla CIV può dare dei risultati superiori all’allenamento basato solamente sulla CIV.

In effetti, come mostrato in figura 1, durante l’allenamento in ES+CIV è possibile, attraverso una tecnica che monitorizzi mediante una lettura dinamometrica immediata la produzione di forza e che moduli l’applicazione di corrente o di tensione in funzione di quest’ultima, ottenere una produzione di forza che può arrivare sino ad una percentuale pari al 135% della forza isometrica massimale (MIF) (Bisciotti, 1999).

Dal momento che l’ottenimento di percentuali di forza nettamente maggiori rispetto alla MIF, costituisce un parametro essenziale per l’aumento dei valori di FMV, questo tipo di tecnica si presenta particolarmente interessante nell’ambito della metodologia di allenamento rivolta allo sviluppo della forza.



Figura 1: produzione di forza a carico del quadricipite femorale in ES+CIV in rapporto alla tensione utilizzata e comparata alla MIF. Dati ottenuti su di un’atleta tennista di livello internazionale (Bisciotti 1999). Legenda: Tens V.L. = tensione sul vasto laterale, Tens V.M. = tensione sul vasto mediale, F. prod. = produzione di forza, MIF = forza isometrica massimale.


 

Figura 2: Sistema dinamometrico di controllo di produzione della forza in ES , l’intensità dell’ES viene regolata in base ai valori di forza registrati dinamometricamente contrazione per contrazione, l’angolo articolare di contrazione isometrica è standardizzato a 110°. (Bisciotti 1999)

 


Figura 3: La correlazione tra la tensione imposta e la forza prodotta si presenta di tipo parabolico, questo tipo di correlazione si potrebbe spiegare attraverso il fatto che sino ad un certo grado di tensione, la produzione di forza aumenta all’aumentare di quest’ultima, raggiungendo anche valori superiori rispetto alla Massima Forza Isometrica (MIF) del soggetto, in seguito un ulteriore aumento di tensione, probabilmente coinvolgendo le terminazioni nervose dolorifiche, ha come conseguenza una diminuzione della produzione di forza, che scende a livelli inferiori rispetto alla MIF. Questo tipo di correlazione è evidenziabile anche per ciò che riguarda il rapporto corrente / produzione di forza e sottolinea come, per svolgere un corretto protocollo di ES, sia estremamente necessario monitorizzare dinamometricamente  la produzione di forza  da parte dell’atleta.(Bisciotti 1999)
 

ES versus allenamenti basati su  altri tipi di contrazione

Gli studi che comparino l’ES ad altri regimi di contrazione, non sono invero molto mumerosi ed oltretutto i risultati appaiono contraddittori:

Infatti Singer e coll. (1983) in 5 gruppi formati ciascuno di 5 soggetti maschi sottoposti rispettivamente a 12 sedute di allenamento a base di:

gruppo 1: ES, gruppo 2: contrazioni isometriche, gruppo 3: contrazioni isotoniche, gruppo 4: contrazioni isocinetiche, gruppo 5: nessun tipo di allenamento (gruppo di controllo).

riporta i seguenti guadagni in termini di forza massimale isometrica:

gruppo 3 e 4 : rispettivamente +18% e + 17%

gruppo 2: + 15%

gruppo 1e 5: entrambi + 6%

Al contrario Nobbs e coll. (1986)riferiscono un aumento di FMV pari al 29,6% dopo allenamento con ES contro un aumento del 26,4% ottenuto con allenamento isocinetico e del 16,8% combinando ES ad allenamento isocinetico.

Ancor differentemente riportano Willoughby e Simpson (1996), i quali riferiscono un aumento della FMV del 20,87% attraverso un allenamento combinato ES + contrazioni isocinetiche, del 17,12% con un allenamento isocinetico e del 13,63% con la sola ES.

Questa grossa disomogeneità di risultati è senz’altro da ricondurre alla altrettanto disomogenea scelta dei vari protocolli di allenamento proposti, non è infatti possibile poter trarre nessun tipo di conclusione da simili sperimentazioni, a meno che i carichi e le intensità di lavoro proposte attraverso le varie metodologie, non siano sostanzialmente equivalenti, condizione non rispettata in nessuno dei protocolli sopracitati. L’efficacia dell’allenamento in ES comparata ai regimi di contrazione sopraconsiderati, appare quindi ancora tutta da verificare sperimentalmente

Conclusioni

Da questa sintesi dei lavori scientifici incentrati sui vari aspetti dell’ES possiamo trarre alcune considerazioni di carattere generale, che pur senza pretendere di essere di tipo esaustivo possono fornire agli operatori del settore dei parametri valutativi obbiettivi e soprattutto confortati da dati scientifici

-L’ES può costituire un mezzo di allenamento interessante per ciò che concerne lo sviluppo delle capacità di forza massimale nell’atleta, tuttavia non va considerato un mezzo sostitutivo bensì come una metodologia complementare di allenamento. In questo ambito ci sembra particolarmente interessante la combinazione dell’ES alla contrazione isometrica oppure alla contrazione isotonica, a patto che la produzione di forza venga costantemente quantificata attraverso un’apparecchiatura dinamometrica (vedi Fig.2) in modo tale da poter adattare l’intensità dell’ES in rapporto alla reale produzione di forza . L’inconveniente pratico di questa metodologia è costituito dal fatto che quest’ultima si presenta piuttosto complicata dal punto di vista operativo

-L’aumento delle capacita di resistenza muscolare attraverso l’ES non è supportato da evidenze scientifiche, inoltre il tipo di stimolazione , quantitativamente molto elevato, che tale tipo di metodologia richiederebbe, non potrebbe assolutamente conciliarsi con le più basilari esigenze di allenamento. Questo particolare aspetto dell’ES non riveste dunque nessun interesse di tipo pratico per l’atleta.

-La possibilità di stimolare selettivamente la fibra veloce appare un argomento largamente speculativo dal punto di vista scientifico.

La disorganizzazione  nel tipo di reclutamento provocata dall’ES, rispetto alla contrazione volontaria, suggerisce invece come le sedute di ES debbano essere sempre abbinate a sedute che utilizzino la contrazione volontaria, allo scopo di operare un richiamo dei pattern di attivazione muscolare naturali.

-Infine alcuni aspetti dell’ES, come la sua effettiva incidenza sull’ipertrofia del muscolo sano, oppure la sua efficacia quando venga comparata ad altri regimi di allenamento, basati su differenti tipi di contrazione, debbono essere ulteriormente provati scientificamente.

 
 
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