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La contrazione muscolare rimane a mio avviso la più bella poesia che un professionista delle scienze motorie, un’atleta, un tecnico possa leggere e ascoltare. Il Sistema Nervoso gioca il ruolo fondamentale. Dal nostro Cervello si dipartono le Vie motorie, le quali giungono al muscolo e tramite numerosi “magici” meccanismi consentono il movimento. Immaginiamo dunque di essere un imput motorio e percorriamo insieme le vie che porteranno alla contrazione muscolare. Ricordate il famoso cartone animato “siamo fatti così?” ecco immaginiamo di essere il maratoneta che prende le informazioni dal vecchio con la barba e comincia a correre per portarle a destinazione.
D’altronde un po' di moto non ci farà mica male!
LE VIE MOTORIE
Dal momento in cui pensiamo di effettuare un movimento, cervelletto, gangli della base e aree di associazione corticale si coordinano per fornire gli elementi alla corteccia motoria primaria. Le vie motorie somatiche si articolano in almeno due motoneuroni:
1) MOTONEURONE SUPERIORE: il cui pirenoforo si trova nel Sistema Nervoso Centrale, ha il compito di modulare il motoneurone inferiore.
2) MOTONEURONE INFERIORE: il cui pirenoforo può trovarsi o nel Tronco Encefalico o nel Midollo Spinale.
Gli impulsi dal Sistema Nervoso, giungono allo specifico bersaglio tramite tre vie differenti:
- Via cortico-spinale: essa si divide in fascio cortico-bulbare, fascio cortico-spinale laterale e fascio cortico-spinale anteriore. I tre fasci terminano a loro volta a livello del tronco encefalico (fascio cortico-bulbare) o del midollo spinale (cortico-spinale laterale e anteriore). Tale via è responsabile del controllo motorio conscio della muscolatura scheletrica
- Via mediale: deputata al controllo inconscio dell’equilibrio, del tono muscolare e delle attività riflesse
- Via laterale: responsabile della regolazione involontaria del movimento
I MOTONEURONE E L’UNITA’ MOTORIA
I motoneuroni sono neuroni multipolari. Un Neurone Multipolare possiede diversi dendriti e un singolo assone mielinico al quale si collegano infine diversi terminali sinaptici.
Il potenziale d’azione diffonde lungo l’assone sino a terminare la sua corsa sul terminale assonico. Al suo interno sono presenti numerosi vescicole contenenti Acetilcolina, un potente neurotrasmettitore. Il potenziale d’azione del motoneurone consente alle vescicole di fondersi al terminale assonico immettendo nello spazio i neurotrasmettitori. Le molecole di Acetilcolina vengono captate dai canali chemio-dipendenti posti sulla placca motrice. Il legame dell’acetilcolina a tali recettori ne provoca l’apertura consentendo al Na+ e al K+ di attraversare il sarcolemma. Il passaggio di Na+ è superiore alla fuoriuscita del K+ e il conseguente aumento di cariche positive all’interno della cellula dà origine ad un potenziale di placca. Il potenziale continuerà a diffondersi lungo tutto il sarcolemma sino a quando incontrerà specifiche strutture che prendono il nome di TUBULI T. Su di essi sono localizzati specifici recettori che prendono il nome di recettori DHP, ad essi sono legati ulteriori recettori, i recettori rianodinici situati sul reticolo sarcoplasmatico e strettamente legati alle cisterne contenenti Calcio (Ca++). Una volta che il potenziale raggiunge i recettori DHP essi innescano un cambiamento conformazionale nei recettori rianodinici. Tale cambiamento fa si che si aprano le cisterne per il calcio e che lo ione possa diffondere (per diffusione semplice!) all’interno della cellula.
ACCOPPIAMENTO/CONTRAZIONE
Arriviamo al termine di questo nostro splendido viaggio. Il calcio diffondendo liberamente va a legarsi alla Troponina. Essa è un complesso proteico formato da tre proteine
- Una legante la Tropomiosina
- Una legante calcio
- Una di ancoraggio all’actina
Una volta che il calcio si lega alla proteina specifica, avviene un cambio conformazionale del complesso proteico in cui si libera la Tropomiosina e pertanto i siti di legame alla Miosina saranno liberi di accogliere la testa del filamento spesso. La contrazione avviene in 4 diverse fasi e per comodità partiremo proprio dal punto in cui il Ca ++ si lega alla troponina:
- POWER STROKE: o colpo di forza. Esso avviene grazie alla liberazione di fosfato inorganico. Tale rilascio permette alla testa di miosina di far scorrere il filamento di actina . Tale colpo di forza avviene grazie alla riduzione dell’angolo tra la testa di miosina e il filamento sottile da 90° a 45°.
- RILASCIO DI ADP: La testa di miosina rilascia ADP, l’ultimo prodotto dell’idrolisi dell’ATP. A questo punto filamento spesso e filamento sottile sono strettamente legati tra di loro trovandosi in uno stato di Rigor.
- LEGAME DELL’ATP: Lo stato di rigor dura poco in quanto una nuova molecola di ATP si lega alla testa di miosina diminuendone l’affinità per l’actina e consentendone il distacco
- IDROLISI DELL’ATP: Molte fibre muscolari si trovano in questa fase. Si forma un ponte debole con l’actina in quanto la Tropomiosina sta ancora occupando il sito di legame. In tale stadio le fibre aspettano l’aumento di calcio cellulare per ricominciare il ciclo.
RECLUTAMENTO MUSCOLARE E GENESI DELLA FORZA
La bibliografia ci suggerisce come il reclutamento muscolare avvenga secondo il principio della dimensione. Per approfondire questo paragrafo ci siamo serviti dello splendido lavoro di C.J. Heckman e Roger M. Enoka dal titolo “Motor Unit”. È stato ampiamente dimostrato da Adrian e Bronk come la forza esercitata di un muscolo dipenda dal numero di unità motorie reclutate e dalla frequenza di scarica delle differenti unità motorie. Il motoneurone recluterebbe secondo una sequenza ordinata seguendo appunto il principio della dimensione. Milner e Brown successivamente hanno evidenziato come unità motorie con potenziale di soglia maggiore posseggono anche tempi di contrazione più rapidi rispetto a unità motorie con potenziali di soglia inferiori. Nel suddetto studio emerge come le unità con potenziali di soglia inferiori ridurranno il reclutamento di unità motorie più grandi nonostante esse rimangano parzialmente coinvolte nel compito! Il reclutamento si mantiene pertanto attivo anche quando la contrazione comporta il coinvolgimento delle sole unità motorie a bassa soglia di attivazione. È conoscenza comune ormai che l’ordine di reclutamento sia in linea con il suddetto principio della dimensione. La ricerca ci invita a riflettere evidenziando alcuni casi su come tale schema possa richiedere una maggiore flessibilità interpretativa. In primo luogo sembra utile una riflessione su come la ricerca scientifica sia stata fondata sul reclutare un singolo motoneurone mentre si inibivano le altre unità motorie con soglie più basse. Tali condizioni risultano essere però eccessivamente complesse per un Cervello umano in termini di elaborazione bio-fisiologica e neurologica delle informazioni. Una seconda riflessione ci viene suggerita da Desmedt e Godaux. I due studiosi sottolineano come nonostante dal midollo spinale parta lo stesso messaggio alla medesima velocità, vi possono essere differenze di conduzione assonale anche di 5/10 ms tra diverse unità motorie dello stesso muscolo. Terza e ultima riflessione riguarda invece come l’ordine di reclutamento possa variare tra contrazioni eccentriche e contrazioni concentriche. Tale affermazione ci viene suggerita da Schieppati et all. Nel loro studio si evidenzia come le unità motorie del Tricipite Surale reclutate in accorciamento, differivano rispetto a quelle dello stesso muscolo reclutate in allungamento.
CONCLUSIONI
Terminiamo questo nostro lungo viaggio con delle certezze e qualche nuova domanda. La contrazione muscolare a mio modesto avviso rimane il più grande miracolo del corpo umano. Nuove frontiere però si stanno aprendo per la piena conoscenza di questo meccanismo così complesso quanto affascinante. La neurofisiologia continua la navigazione su questo ampio mare di misteri ancora irrisolti. Nuove e affascinanti sfide ci aspettano, nuove nozioni che potrebbero rivoluzionare il modo di fare sport. Nuove nozioni approfondiscono e ampliano i conetti di “Reclutamento” e “Sincronizzazione” così come li abbiamo conosciuti sino a pochi anni fa. Il nostro modo di “allenare” potrebbe trovare nuova linfa vitale da cui attingere per superare gli attuali limiti e affrontare nuove avvincenti sfide in ambito sportivo e non…..
Umberto Li Vigni
BIBLIOGRAFIA
Heckman, C. J., and Roger M. Enoka. "Motor unit." Comprehensive Physiology (2012).
Cindy L, Stanfield Fisiologia 4 edizione, Edises
Martini, Timmons, Tallitsch Anatomia Umana 4 edizione, Edises
Dee U. Silverthorn Fisiologia umana. Un approccio integrato
