Neuromechanical matching (accoppiamento neuro-meccanico) e stimolo ipertrofico

Neuromechanical matching, o accoppiamento neuro-meccanico, è uno dei principi fisici che, negli ultimi anni, ha ricevuto particolare rilevanza nel mondo dell’allenamento, soprattutto nell’ambito scientifico, per quanto riguarda l’analisi biomeccanica dei movimenti e gli effetti diretti sui muscoli in gioco.

In questo articolo vedremo come funziona il principio dell’accoppiamento neuro-meccanico e la sua importanza al fine di una adeguata selezione degli esercizi in un programma di allenamento.

In cosa consiste l’accoppiamento neuro-meccanico (Neuromechanical matching)

Partiamo dal definire cosa si intende per accoppiamento neuro-meccanico applicato al resistance training.

Il principio dell’accoppiamento neuro-meccanico definisce quali muscoli, o regione di essi, sono particolarmente attivi durante l’esecuzione di un esercizio (gesto o movimento) in proporzione alle loro leve (lunghezza moment arm interno).

In pratica, i muscoli che possiedono un vantaggio meccanico, ovvero leve favorevoli, contribuiscono al gesto in misura maggiore esprimendo livelli di forza torcente (torque) più alti rispetto ai muscoli con scarse leve.

Infatti, possiamo notare come muscoli in relazione alla loro posizione e/o taglia, risulteranno più o meno attivi.

Principio di reclutamento delle unità motorie (Henneman’s size principle)

Prima di approfondire il concetto dell’accoppiamento neuro-meccanico, vediamo, in breve, come funziona l’attività di reclutamento delle unità motorie.

Henneman’s size principle, o principio di Henneman, descrive la relazione esistente tra i motoneuroni e le relative fibre innervate e reclutate, definendo così il ruolo delle unità motorie.

I motoneuroni con dimensioni maggiori tendono a reclutare un più alto numero di fibre muscolari, principalmente di tipo II (fibre veloci – IIa IIx), fibre caratterizzate da una scarsa resistenza alla fatica, esprimendo elevati livelli di forza. Mentre, mononeuroni di dimensioni minori, tendono ad innervare un ridotto numero di fibre, generalmente di tipo I (fibre lente), le quali sono particolarmente resistenti alla fatica, esprimono bassi livelli di forza.

Al fine di reclutare un determinato muscolo, i motoneuroni più piccoli sono attivati prima di quelli di maggiori dimensioni attraverso un processo di progressività.

Quindi, il principio afferma che le unità motorie sono reclutate in un preciso ordine in relazione alla richiesta di forza, con più piccole unità motorie attivata prioritariamente. 

Al contempo, seppur questo principio è particolarmente solido, avvalorato da ulteriori successive analisi, c’è da evidenziare come non tutte le unità motorie seguono questo ordine predittivo. Infatti, vi sono differenti studi che mostrano come alcune attività (task) possiedono un differente ordine di reclutamento, suggerendo come differenti regioni di un muscolo possono essere attivate in relazione ad una specifica attività.

In tal contesto, entra in gioco il concetto dell’accoppiamento neuro-meccanico (neuromechanical matching).

Moment arm , leve e vantaggio meccanico

L’accoppiamento neuro-meccanico si basa sui concetti di leva (leveraggio), vantaggio meccanico e braccio del momento interno dei muscoli (moment arm interno).

Il concetto di leveraggio applicato alla biomeccanica del movimento fa riferimento al rapporto delle leve di un muscolo attivato e la capacità di generare momento torcente (torque) all’interno dell’articolazione di riferimento.

Un muscolo possiede un buon leveraggio nel momento in cui, a bassi gradi di attivazione, è capace di contribuire in misura maggiore al torque articolare.

Mentre, un muscolo con un inadeguato leveraggio contribuisce in misura minore al torque articolare pur possedendo un elevato livello di attivazione.

Il moment arm interno, invece, consiste nella distanza perpendicolare tra il centro dell’articolazione sul quale il muscolo agisce e la linea di azione (o di tirata – line of pull) del muscolo. 

La lunghezza del moment arm interno descrive la capacità del muscolo di produrre forza torcente sull’articolazione di interesse al muscolo di riferimento. 

Maggiore è la distanza perpendicolare, maggiore risulterà la lunghezza del moment arm interno del muscolo che agisce nell’articolazione e, di conseguenza, un migliore leveraggio, determinando così un vantaggio meccanico nella capacità di esprimere l’azione. 

Ovviamente, essendo che le articolazioni producono un movimento, la lunghezza del moment arm interno dei muscoli è destinata a variare in virtù di ciò. 

Per fare un esempio pratico, prendiamo come riferimento il bicipite brachiale. Quando l’articolazione del gomito si trova in una posizione particolarmente estesa, la lunghezza del moment arm interno del bicipite brachiale risulta essere ridotta. All’aumentare della fase di flessione dell’avambraccio, incrementa la lunghezza del moment arm interno.

Linea di azione (o di tirata) del muscolo

Spesso, si fa confusione tra la linea di azione del muscolo (o di tirata – line of pull) e il moment arm interno, non considerandoli come due cose differenti. 

Come detto già precedentemente, il moment arm interno consiste nel rapporto tra la distanza perpendicolare dal centro dell’articolazione di riferimento e la linea di azione (o di tirata) del muscolo. Quando analizziamo la funzione del muscolo, possiamo osservare come questo possiede multiple linee di azione.

Quindi non è possibile descrivere il comportamento dell’azione di un muscolo basandosi esclusivamente sull’analisi di una singola linea di azione. Inoltre, anche ulteriori fattori potrebbero incidere sulla capacità di esprimere forza, come l’angolo di pennazione del muscolo di riferimento e la capacità delle fibre muscolari di esprimere forza attraverso una trasmissione laterale, cioè in direzione trasversale alle fibre muscolari.

Se per i muscoli fusiformi l’orientamento delle fibre hanno una simile direzione della linea di azione, questo non si può dire per le altre tipologie di muscoli, con un maggiore grado di pennazione e molteplici siti di attacco.

Sia la linea di azione che il moment arm interno non sono correlati all’orientamento delle fibre muscolari.

Come opera da un punto di vista pratico l’accoppiamento neuro-meccanico

Le prime osservazioni del principio dell’accoppiamento neuro-meccanico (neuromechanical matching) si sono basate sull’analisi del meccanismo di respirazione, mostrando come i muscoli con una migliore posizione, vale a dire un vantaggio meccanico, risultavano essere attivati come primari.

Ulteriori studi in merito sono stati effettuati al fine di comprendere meglio come questo meccanismo funzionasse nell’ambito dello strength training. In questi studi viene mostrato come al variare dell’angolo dell’articolazione vi è una conseguente alterazione delle leve dei muscoli in gioco.

Un esempio lo possiamo fare prendendo come riferimento lo squat. Vi sono molteplici studi che mostrano come a differenti gradi di profondità, in differenti punti dell’alzata, con una tecnica variabile e con differenti percentuali di carico abbiamo muscoli maggiormente attivi rispetto ad altri. Nello squat, sembrerebbe come il grande gluteo abbia un migliore leveraggio a maggiori gradi di estensione d’anca, mentre il grande adduttore agisce meglio in una posizione dell’anca a più alti gradi di flessione.

Questo però potrebbe essere completamente differente nei momenti in cui cambiano le variabili, come, ad esempio, il carico esterno e, di conseguenza, la tecnica dell’alzata, o componenti genetiche, come il rapporto tra le leve, che variano tra differenti individui. Ciò spiegherebbe in parte anche le analisi contrastanti in merito a questo esercizio e come i muscoli interagiscono tra loro.

Anche su ulteriori gruppi muscolari come deltoidi, tricipiti, gran pettorale, bicipiti, etc, è possibile analizzare l’azione e il ruolo del principio dell’accoppiamento neuro-meccanico.

Un’osservazione che potrebbe essere di particolare interesse è il rapporto tra questo principio e l’impatto che ha sul lungo termine nell’esecuzione di un esercizio, o più in generale, in un programma allenante.

Essendo che la taglia di un muscolo, in un determinato esercizio, influenza in parte il suo coinvolgimento, un aumento ipertrofico di questo potrebbe alterare la sua attivazione anche in differenti esercizi. Questo evidenzia l’elevata importanza di utilizzare differenti tipologie di esercizi al fine di rendere un programma di allenamento altamente efficace.

Takeaway

Il principio dell’accoppiamento neuro-meccanico ci dice quale muscolo, o parte di esso, è maggiormente attivo durante l’esecuzione di un esercizio. Questo derivante da un miglior posizionamento e vantaggio meccanico acquisito tramite le differenti  leve dei muscoli che operano all’interno di un movimento. Individuare con precisione quale muscolo contribuisce in misura maggiore potrebbe cedere enormi benefici al fine di strutturare un programma di allenamento improntato al fine ipertrofico particolarmente ottimale.

Al contempo, non è così semplice individuare con precisione quale muscolo opera in misura maggiore rispetto ad un’altro, in quanto, spesso, fattori strettamente interindividuali possono incidere sul risultato finale. Questo risulta essere anche uno dei motivi per cui esistono risultati contrastanti nella letteratura scientifica in merito a ciò. Da un punto di vista prettamente pratico, analisi ed esperienza, giocano un ruolo di fondamentale importanza al fine di un’ottimizzazione complessiva.