Antes de comenzar con la descripción de las distintas manifestaciones de fuerza, es de importancia definir a la contracción muscular: (Enciclopedia Libre Universal en Español, 2009), La contracción muscular es el proceso fisiológico por el que los músculos realizan la fuerza para desplazar el contenido de la cavidad a la que recubren (músculo liso) o mover el organismo a través del medio o a otros objetos (músculo estriado).
Se da paso a estas para comenzar a describirlas:
Fuerza absoluta: La capacidad potencial teórica de la fuerza depende de la constitución del músculo: sección transversal y tipo de fibra. No se manifiesta de forma voluntaria, es decir, ni en el entrenamiento ni en la competición, sólo en situaciones psicológicas extremas.
Fuerza isométrica /Estática Máxima: El pico máximo de fuerza (PMF) que se mide cuando no hay movimiento es el valor de fuerza isométrica máxima (FIM) o fuerza estática máxima. Esta fuerza es la máxima fuerza voluntaria que se aplica cuando la resistencia es insuperable.
Contracción isométrica: Cuando un músculo desarrolla tensión pero no produce movimiento externo.Durante una contracción isométrica la tensión y, por consecuencia, el desarrollo de la fuerza producida en función del tiempo, depende del nivel de activación voluntaria del SNC. Por lo tanto habrá diferentes modalidades de desarrollo de la fuerza para obtener la fuerza máxima
- a) Activación lenta: La tensión se desarrolla lentamente; el incremento de la fuerza se produce por un incremento siempre creciente de las unidades motoras y, consecuentemente, de un aumento de la frecuencia de estimulo.
- b) Activación normal: La tensión se desarrolla a través de un aumento progresivo del reclutamiento de las unidades motoras y de la frecuencia de estímulos.
- c) Activación rápida: La tensión se desarrolla rápidamente porque todas las unidades motoras se reclutan simultáneamente y la frecuencia de los estímulos aumenta desde el inicio de la contracción.
Fuerza máxima excéntrica: Cuando se opone la máxima capacidad de contracción muscular ante una resistencia que se desplaza en sentido opuesto al deseado. Depende de la velocidad a la que se produce el estiramiento o contracción excéntrica. Para realizar un control de esta capacidad se toma un porcentaje de la fuerza isométrica máxima que, generalmente, suele ser el 150% de la misma.
Fuerza dinámica máxima (FDM): Es la expresión máxima de la fuerza cuando la resistencia sólo se puede desplazar una vez, o se desplaza ligeramente y transcurre a muy baja velocidad en una fase del movimiento.
Fuerza dinámica máxima relativa (FDMR): Es la máxima fuerza expresada ante resistencias inferiores a la de la fuerza dinámica máxima. Equivale al valor máximo de fuerza que se puede aplicar con cada porcentaje de dicha fuerza o de la máxima isométrica.
Fuerza Útil: Dentro de los valores de FDMR encontramos uno, que corresponde a la fuerza que se aplica cuando se realiza el gesto deportivo. Se lo denomina fuerza útil. Ésta se produce a la velocidad específica y en el tiempo específico del gesto de competición.El valor de la fuerza útil se mide o estima en el gesto de competición, y se considerara como un valor de FDMR; si se usa una resistencia adicional al realizar el gesto especifico, la fuerza aplicada siempre seria mayor (mayor FDM).
Fuerza explosiva: Está representada por una fase de la Curva Fuerza-Tiempo (C.f-t), exactamente por la de mayor pendiente, donde se produce el mayor incremento de la tensión muscular por unidad de tiempo.La Fuerza explosiva es el resultado de la relación entre la fuerza producida y el tiempo necesario para ello, es la producción de fuerza en la unidad tiempo, y se expresa en N-s-1.
Fuerza explosiva máxima (FE máx.): Existe un momento en el que la producción de fuerza por unidad de tiempo es la más alta de toda la curva. El tiempo en el que se mide esta producción de fuerza es en la práctica de 1 a 10 ms. A este valor de FE se lo llama, fuerza explosiva máxima. Se define como la máxima producción de fuerza por unidad de tiempo.En el momento de alcanzar esta máxima producción de fuerza por unidad de tiempo se manifiesta una fuerza muy próxima al 30% de la FIM que el deportista va a alcanzar en esa misma activación voluntaria máxima.
Fuerza elástico-explosiva: se apoya en los mismos factores que la anterior, más el componente elástico que actúa por efecto del estiramiento previo. Lógicamente, la importancia de la capacidad contráctil y de los mecanismos nerviosos de reclutamiento y sincronización es menor en este caso, puesto que un porcentaje del resultado se debe a la elasticidad. El reflejo de estiramiento parece que no actúa en este tipo de acciones, salvo que la fase excéntrica del movimiento fuese muy rápida.
Fuerza elástico-explosivo-reactiva: Se le suma a todo lo anterior un componente de facilitación neural importante como es el efecto del reflejo miotático, que interviene debido a que el ciclo estiramiento – acortamiento (CEA), es mucho más rápido y con una fase de transición muy corta. La fuerza explosiva viene precedida por una fuerte contracción isométrica o una excéntrica. La velocidad de contracción concéntrica depende del grado de la tensión en la contracción isométrica precedente y de la velocidad a la que se produce. La duración y velocidad del estiramiento determina el tipo de fibras que se estimulan. El CEA permite obtener un mayor rendimiento (desarrollar mayor potencia), según el siguiente proceso:
- El estiramiento produce una fuerte contracción excéntrica, que genera una mayor tensión inicial.
- Esta tensión elevada significa que hay una mayor diferencia entre la fuerza interna y la externa (resistencia).
- Una diferencia más acentuada produce una velocidad de contracción concéntrica más alta.
- Ante cualquier resistencia, cuanto mayor es la velocidad, más alta será la potencia alcanzada.
Ciclo de estiramiento – acortamiento (CEA): Durante la realización de un ciclo de estas características se puede observar la existencia de cuatro fases:
- a) Preactivación. Es el período comprendido desde que aparece una cierta actividad muscular hasta que se comienzan a ejercer fuerzas contra los elementos externos. Esta fase es el resultado de una actividad neuronal programada previamente a la aplicación de fuerzas externas, bajo el control de centros superiores del SNC que proporciona al músculo el “stiffness” (rigidez muscular) necesario para oponerse al estiramiento. El grado de preactivación depende de la precarga esperada (Golhofer y Kyröläinen. 1991), de tal forma que cuando existen las previsiones de tener que realizar un estiramiento intenso, debido a un gran impacto con elementos externos, la preactivación se incrementa. Cuando la previsión del impacto es excesiva, comienza a disminuir el grado de activación. Por el contrario, cuando la previsión del impacto es menor se aprecia una disminución de la preactivación, (Frigo y Pedotti, 1978). Se manifiesta una clara diferencia en los registros electromiográficos de activación muscular entre sujetos entrenados y no entrenados. La percepción del impacto en estos últimos es mayor, lo que provoca un alto grado de preactivación muscular previo al contacto con el suelo, lo que después deriva en un descenso de la actividad muscular y provoca una inhibición que trae aparejada una disminución en la actividad eléctrica del músculo previo al impulso vertical. Por otra parte, los sujetos entrenados perciben mejor la intensidad del impacto y gradúan su activación muscular, permitiendo así un aumento progresivo de la actividad eléctrica evitando de esta manera una inhibición previa al impulso vertical. La actividad electromiográfica del sujeto entrenado en el momento del contacto asciende durante todo el tiempo, mientras que en el caso del no entrenado se observa una depresión inicial debido a una inhibición, (Schmidtbleicher y Golhofer, 1982) La preactivación proporciona al músculo el stiffness necesario frente al estiramiento para que se pueda acumular la suficiente energía potencial elástica que posteriormente se utilizará durante la contracción muscular. Además, el proceso de activación proporciona un aumento de la actividad muscular en los músculos antagonistas, con respecto a los que se van a estirar. Este proceso recibe el nombre de coactivación y afecta a los músculos que tienen la función de estabilizar a la articulación.
- b) Contracción muscular excéntrica. Comprende desde que se inician las fuerzas contra los elementos externos hasta que finaliza el alargamiento del músculo. Analizando la actividad eléctrica del músculo se observa cómo y cuándo se inicia la contracción muscular excéntrica, la única oposición al estiramiento resulta del grado de rigidez conseguido durante la preactivación. A los 0,04 seg. Aproximadamente, aparecen unos picos de actividad eléctrica más altos que los alcanzados durante una contracción voluntaria máxima debido a la respuesta de los husos musculares al estiramiento. En este sentido el reflejo miotático actúa sinérgicamente con las órdenes motoras voluntarias, facilitando una mayor activación de los músculos sometidos a estiramiento y proporcionando una mayor rigidez del músculo, además de ser el responsable de facilitar la acumulación de energía potencial elástica durante el estiramiento. Según lo expuesto, la fase de contracción excéntrica, depende de la preactivación muscular y del reflejo miotático, además de la tensión isométrica máxima y de la elasticidad pasiva debida al elemento elástico en paralelo, aunque esta es considerada de menor intensidad.
- c) Acoplamiento. Se la considera como el tiempo necesario para invertir la dirección del movimiento. El músculo actúa en una contracción isométrica tratando de invertir el movimiento articular. La duración de esta fase depende de la intensidad de la precarga, la amplitud de movimiento y el tipo de fibras que predominan en el músculo. Se ha comprobado que existe una cierta relación entre el tipo de fibras predominante y el tiempo de acoplamiento que permite obtener un adecuado aprovechamiento de la energía elástica. Así los tiempos de acoplamiento relativamente largos permiten un mayor aprovechamiento de energía elástica en los músculos en los cuales predominan las fibras lentas (FCL), mientras que los tiempos de acoplamiento relativamente cortos proporcionan un mayor aprovechamiento en los músculos con predominio de fibras rápidas (FCR).
- d) Contracción muscular concéntrica. Está comprendida desde que se inicia el acortamiento del músculo hasta que se pierde contacto con los elementos externos, en este caso el suelo, contra los cuales se ha ejercido fuerza. Esta fase depende de la fuerza conseguida por la activación voluntaria, la fuerza proporcionada por la activación refleja o una mejor sincronización de unidades motoras activadas y de la fuerza aportada por el retorno de parte de la energía elástica acumulada durante el estiramiento.
Modelo mecánico de Hill: Es necesario, para la comprensión de este trabajo, entender el comportamiento mecánico del tejido muscular y concretamente del sarcómero. Analizando la mecánica de un sarcómero es posible explicar la contracción de un músculo considerándolo globalmente. Para ampliar el estudio de la contracción muscular han surgido varios métodos, teorías o modelos que intentan dar explicación a sus procesos. Quizás el modelo más generalizado y significativo es el de tres elementos, propuesto por Hill en el año 1950. En este modelo se presenta el músculo o tejido muscular como un conjunto de tres elementos, dos dispuestos en serie (uno elástico y otro contráctil), y uno (elástico) dispuesto en paralelo con respecto a los otros dos. Al elemento contráctil se lo relaciona con el sistema de filamentos de actina y miosina. La capacidad para generar tensión se realiza mediante el número de uniones o enlaces moleculares existentes entre ellos. En este sentido, la tensión desarrollada por un músculo depende del número de puentes cruzados que existen entre los filamentos, lo que a su vez depende de la longitud inicial del músculo.El elemento elástico en serie se ha identificado con los tendones, la elasticidad propia del sarcómero concretamente con el sistema de actina y miosina y la aponeurosis de la membrana intersarcomérica. Tiene un nivel de almacenamiento de energía elástica menor que el componente elástico en paralelo y su almacenamiento depende de la velocidad y magnitud del estiramiento en los puentes cruzados de actina y miosina.
No se debe de considerar a los tendones como los únicos responsables del comportamiento elástico del músculo, éste se ha identificado también con distintos elementos estructurales de los sarcómeros. En este sentido, el comportamiento elástico del sarcómero difiere según el estado de contracción. Con base en las teoría de los filamentos deslizantes (Huxley y Simmons 1971), si el estiramiento se produce cuando el músculo se está contrayendo, las moléculas de actina y miosina se están interaccionando entre si, intentando disminuir la distancia entre las bandas Z que delimitan al sarcómero, es decir que tratan de evitar que éste se alargue. En estas condiciones, de contracción excéntrica, una parte de la respuesta elástica es debida al desplazamiento de las cabezas de miosina a una posición retrógrada, lo que implica rotar la cabeza de miosina a expensas de sus propiedades elásticas. De este modo, la cabeza de miosina pasa a una situación de mayor energía potencial elástica sin que haya aumentado la longitud de los filamentos de actina y miosina.Al citado comportamiento elástico del músculo en contracción excéntrica se lo ha denominado “respuesta elástica activa”.
Según las consideraciones expuestas, dicha respuesta dependerá del estiramiento, por lo que este será menor cuando el músculo inicia su contracción excéntrica en una posición elongada o cuando el estiramiento se realiza tardíamente, es decir, cuando parte de las cabezas de miosina han recuperado su reposo. Así, para poder aprovechar el componente elástico ubicado en serie, es necesario que exista una cierta rigidez previa al estiramiento del músculo (preactivación).Los dos elementos colocados en serie poseen una gran interrelación e interacción, siendo difícil aislar sus características. El elemento elástico en paralelo se identifica con el sarcolema, el tejido conjuntivo que rodea a las fibras musculares (endomisio), a los fascículos musculares (perimisio) y al propio músculo (epimisio), así como a otros factores variables como la temperatura o la cantidad de fibras de colágeno que existan en el tejido conectivo. Este elemento es el responsable del comportamiento del músculo cuando, en una situación relajada, se le aplica una fuerza que produce una deformación en él que sobrepasa la longitud de reposo.Cuando el músculo está relajado se manifiesta una respuesta elástica pasiva, debido probablemente a las fibras de titina que fijan a los filamentos de miosina a las bandas Z, posiblemente este comportamiento de las fibras de titina se identifique con el elemento elástico en paralelo. Existe una interrelación e interacción de los tres elementos de Hill en relación a los parámetros de fuerza muscular (tensión generada) y la longitud del músculo. Cuando la longitud del sarcómero se encuentra comprendida entre 2 y 2,2 um, la tensión desarrollada es máxima, puesto que el número de los puentes de actina y miosina es el más elevado.
Las tensiones fásicas: Es la aplicación de cierta fuerza en movimientos cíclicos, con fases de contracción y relajación alternativas, y con una relación importante con la resistencia (capacidad para mantener la actividad durante más o menos tiempo)No solo dependen de la magnitud de la fuerza aplicada, sino también de mantener los niveles durante el mayor tiempo posible.
Las tensiones acíclicas veloces: son como variantes de tensiones explosivas, con cargas muy ligeras.
Los movimientos cíclicos veloces: son la realización de diferentes tipos de tensión que se suceden.
Lic. Javier R. Mazzone
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