L’elettrostimolazione neuromuscolare
Introduzione
Nel campo delle pratiche di allenamento sta facendo sempre più proseliti l’elettrostimolazione neuromuscolare. Si tratta di una metodica di lavoro integrativa che deve, comunque, essere intesa come complementare all’allenamento fisico-atletico di tipo tradizionale.
L’elettrostimolazione neuromuscolare permette di contrarre un muscolo od un insieme di gruppi muscolari mediante l’applicazione di un impulso elettrico che perviene, per via indiretta, alla placca motrice del muscolo trattato. Mentre un muscolo può contrarsi, naturalmente, in seguito ad un impulso che, emesso dal cervello, viene trasmesso al muscolo motore attraverso il midollo spinale e poi condotto dalla fibra motrice, con l’elettrostimolazione neuromuscolare un muscolo può essere attivato indipendentemente dalla volontà.
Questa metodica è stata sperimentata ed utilizzata prima, con grande successo, come terapia riabilitativa in ortopedia per il recupero del trofismo muscolare nelle persone che avevano subito interventi chirurgici agli arti inferiori; successivamente si è sviluppata la sua applicazione anche in campo sportivo ed estetico. Oggi molti atleti, a livello professionistico, se ne avvalgono inserendo tale pratica nelle loro sedute settimanali di allenamento.
Il riscontro positivo dei risultati ottenuti ha quindi dato origine all’affermazione ed alla diffusione dell’elettrostimolazione neuromuscolare fra gli sportivi a tutti i livelli.
Lo strumento: caratteristiche tecniche
La categoria di elettrostimolatori dell’ultima generazione è il frutto di una ricerca durata per più di dieci anni e che ha richiesto una notevole quantità di risorse finanziarie.
Attualmente esistono diverse tipologie di elettrostimolatori con caratteristiche, a volte, anche molto diverse. Alcuni modelli tuttavia, anche se riescono a sollecitare un muscolo, non possono essere considerati a tutti gli effetti degli stimolatori muscolari in quanto non sono in grado di provocare un effettivo accorciamento delle fibre muscolari.
La loro azione risulta pertanto più simile a quella di un massaggio.
L’elettrostimolatore neuromuscolare deve possedere determinate caratteristiche:
innanzi tutto deve essere un generatore di corrente costante a tensione variabile, capace cioè di adattare la quantità dello stimolo, nell’unità di tempo, al livello di impedenza (grado di resistenza) incontrata nell’attraversare i tessuti interposti tra l’elettrodo, trasmettitore di impulsi, ed i motoneuroni da stimolare.
Lo strumento, inoltre, per produrre un’adeguata stimolazione eccitomotoria deve rispettare precisi e rigorosi parametri elettrici quali l’intensità ed il tempo. L’onda generata deve avere, infatti, una forma geometrica rettangolare (o quadrata) bifasica, compensata.
Ciò significa che una corrente generata per un determinato periodo di tempo deve essere interrotta per una arco di tempo compensativo e che all’intensità di valore positivo ne dovrà essere fatta seguire immediatamente un’altra di valore negativo, al fine di evitare il fenomeno della ionizzazione.
La forma quadrata dell’onda generata dall’elettrostimolatore consente un effettivo controllo della quantità di corrente emessa nell’unità di tempo
Figura A Figura B
intensità
durata
Le figure A e B rappresentano forme d’onda diverse; come si può notare chiaramente
la durata che l’intensità, cioè i fattori che determinano la quantità della corrente emessa, non risultano appropriati. Questi parametri possono essere controllati solo con un’onda di tipo rettangolare o quadrata, come mostra la figura C.
Fondamenti di elettrofisiologia
In un nervo che sta conducendo un impulso si registrano delle variazioni del potenziale elettrico, dell’ordine di millivolt, che avvengono in tempi rapidissimi, espressi in millesecondi. Il potenziale di riposo tra l’esterno e l’interno di una cellula, a riposo, è un potenziale negativo (attorno a – 70 millivolt) poiché l’interno della cellula è negativo rispetto al suo esterno. Quando viene emesso uno stimolo che raggiunge il valore critico o soglia eccitatoria, sufficiente a produrre una variazione del potenziale di riposo (di circa 20 millivolt), allora inizia un processo di depolarizzazione che si estende progressivamente per autopropagazione lungo tutta la fibra nervosa fino alla placca motrice, secondo la legge del "tutto o nulla". Ogni assone possiede un determinato valore di soglia inteso come l’intensità minima della corrente stimolante necessaria per ottenere la depolarizzazione.
Nelle fibre nevose mielinizzate, provviste cioè di guaina mielinica (che ha funzione isolante) l’impulso viene trasmesso con una velocità superiore di 50 volte rispetto alle fibre amieliniche. La propagazione dell’impulso viene definita saltatoria in quanto "salta" da un nodo di Ranvier all’altro.
Basi ioniche della eccitazione – conduzione
La velocità di conduzione dell’impulso di una fibra nervosa è in relazione al diametro della sua sezione trasversale. Tale velocità può variare da 70 a 120 millesecondi.
Ogni fibra nervosa possiede perciò un potenziale d’azione: dopo
l’avvenuta depolarizzazione della membrana, come evidenziato nello schema
del ciclo dell’eccitabilità, segue un periodo refrattario in
cui la placca non è più eccitabile e poi un periodo postumo
negativo (che dura circa 4 millesecondi) ed , infine, un periodo postumo positivo
nel quale, in condizioni naturali, la membrana si predispone ad una nuova
depolarizzazione.
Periodo postumo negativo
e periodo postumo positivo
Figura = ciclo eccitabilità = periodo postumo negativo
Con l’elettrostimolazione eccitomotoria, invece, è possibile ottenere una sommazione temporale degli impulsi (amplificando perciò anche l’intensità del lavoro) in quanto lo stimolo necessario per la depolarizzazione della placca, viene inviato durante il periodo postumo negativo, quando cioè il potenziale di azione si trova ad un livello più elevato.
Figura = schema della sommazione temporale
Per poter determinare con precisione i tempi di stimolazione necessari per ottenere la sommazione temporale degli impulsi è necessario conoscere (di ogni fibra nervosa) sia la Reobase, cioè l’intensità minima di corrente necessaria per attivare la propagazione dell’impulso sia la Cronassia, cioè la durata della trasmissione di uno stimolo ad una intensità doppia della Reobase (leggi di Weiss e Lapique).
Figura = schema della Cronassia e della Reobase
A = Reobase
B = Tempo di utilizzazione
C = Cronassia
Ogni fibra nervosa possiede una propria specifica Cronassia. (espressa in microsecondi)
150
200
350
400
La fibra nervosa giunge nella placca motrice (giunzione neuromuscolare) ed ogni assone raggiunge un determinato numero di fibre muscolari (da 5 a 2.000). Normalmente quando l’impulso eccitatorio arriva alla fibra muscolare queste si contraggono in rapida successione consequenziale, in maniera cioè asincrona (prima l’una e poi l’altra).
Tramite l’elettrostimolazione, invece, dato che l’impulso può essere fatto arrivare, incrementando l’intensità (milliamphere), contemporaneamente a tutte le fibre nervose, la contrazione della fibre muscolari diviene sincrona.
Dunque, regolando l’intensità della corrente emessa nell’unità di tempo, si possono reclutare, in ogni singola contrazione, un numero sempre maggiore di fibre muscolari (reclutamento spaziale).
In questo modo si può arrivare ad ottenere una contrazione tetanica (reclutamento totale di tutte le fibre muscolari) che, come è risaputo, risulta essere 4 volte maggiore di una singola contrazione.
Figura = schema del reclutamento spaziale
Elettrodi Positivo + Negativo -
Come si nota dalla schematizzazione grafica, incrementando l’intensità dello stimolo, vengono via via reclutate un numero sempre maggiore di fibre muscolari. Una volta che l’intensità è tale da riuscire ad attraversare tutta la placca motrice, allora si ottiene, per sommazione spaziale, il tetano muscolare.
Modalità operative
L’utilizzo dell’elettrostimolazione muscolare deve essere adeguatamente inserito nella pianificazione annuale dell’allenamento, in relazione ai vari mesocicli, interessando i gruppi muscolari maggiormente coinvolti nella specialità sportiva.
Anche la scelta del tipo di fibre da selezionare è funzionale della specialità agonistica praticata, del periodo di preparazione e dell’obiettivo da raggiungere.
Bisogna infatti considerare che l’attivazione di determinate fibre muscolari richiede necessariamente l’intervento di metabolismi energetici diversi (aerobico per le fibre ST, a contrazione lenta; anaerobico alattacido e lattacido per le fibre muscolari FT, a contrazione rapida). L’elettrostimolazione delle fibre di tipo ST, come è stato dimostrato da diversi ricercatori, determina un incremento della sezione e del numero dei mitocondri e dei capillari oltre ad un aumento della concentrazione di isoenzimi muscolari di tipo H – HDL (quelli cioè che intervengono nel metabolismo aerobico favorendo il passaggio dal piruvato al ciclo di Krebs).
Viceversa stimolando le fibre a contrazione rapida FT, di tipo II B, si ottiene un effetto ipertrofico ed una modificazione della concentrazione degli isoenzimi muscolari di tipo M – HDL , cioè di quelli che entrano in gioco nel metabolismo anaerobico agevolando il passaggio dal piruvato al lattato.
La gamma delle varianti alle suesposte diverse possibilità di intervento e che costituiscono i due estremi operativi, è assai ampia e va rapportata alla qualità delle fibre intermedie che si vogliono specializzare, anche in relazione all’importanza che queste rivestono nell’ambito della prestazione sportiva. Così, ad esempio, nella preparazione di un atleta mezzofondista potrà essere data maggiore importanza alla fibre intermedie di tipo II A mentre nella preparazione di un fondista potranno essere reclutate le fibre intermedie di tipo II C.
La scelta delle catene cinetiche da trattare deve essere accuratamente ponderata; per questo è opportuno effettuare una serie di considerazioni riguardo agli squilibri muscolari o ad eventuali deficit dei parametri di forza fra muscoli agonisti ed antagonisti.
Solitamente viene elettrostimolata, in primo luogo, la catena muscolare estensoria costituita cioè dai muscoli glutei, quadricipite femorale e tricipite surale, per il ruolo fondamentale svolto da questi distretti muscolari nell’azione della corsa e del salto.
Ciononostante, spesso, è necessario intervenire anche sugli ischio-tibio-crurali per riequilibrare i parametri relativi di forza di questi muscoli rispetto agli agonisti ed evitare così il rischio di contratture o stiramenti al bicipite femorale od ai muscoli semimembranoso e semitendinoso.
Posizionamento degli elettrodi
Affinché il trattamento di elettrostimolazione risulti veramente efficace è necessario posizionare con la massima cura gli elettrodi applicandoli a livello della placca motrice poiché, in questo punto lo spessore della guaina mielinica che avvolge la fibra nervosa da stimolare è ridotto, per cui risulta più facile raggiungere il nervo appropriato per l’attivazione di un determinato gruppo muscolare.
Alcune osservazioni
Problematiche relative all’integrazione dell’elettrostimolazione col lavoro attivo in relazione al tipo di sport praticato (il prof. Bosco sottolinea che con l’elettrostimolazione verrebbe a mancare il feedback propriocettivo di controllo del movimento e quindi la possibilità di riprodurre volontariamente, durante una competizione sportiva, un’analoga contrazione muscolare).
L’osservazione è indubbiamente pertinente; bisogna considerare, tuttavia, che, come prima sottolineato, l’elettrostimolazione neuromuscolare deve essere considerata esclusivamente come una metodica di allenamento integrativa, volta cioè al miglioramento di determinate caratteristiche muscolari.
D’altra parte sappiamo che se si ottiene , attraverso il lavoro con i pesi, uno sviluppo delle masse muscolari oltre all’incremento della forza massimale, grazie al reclutamento volontario delle fibre muscolari (e la conseguente attivazione dei connessi meccanismi di feed-back propriocettivo), si sottopongono al massimo sovraccarico anche le articolazioni.
Lo stesso scopo può essere perseguito con l’elettrostimolazione neuromuscolare che, pur escludendo il controllo volontario della contrazione, non provoca sovraccarico alle strutture legamentose.
Le due metodiche di allenamento possono perciò integrarsi per incrementare gli effetti dell’allenamento.
Protocolli operativi
Qualsiasi trattamento di elettrostimolazione neuromuscolare necessità di un breve periodo di condizionamento mediante il quale il soggetto si adatta a questo tipo di sollecitazioni. La durata di questo periodo di adattamento è soggettiva e può richiedere, mediamente, da due / tre a sei / sette applicazioni.
Durante ogni singola applicazione deve essere sempre raggiunta la massima intensità sopportabile, che è anche questa variabile da soggetto a soggetto, e che va comunque progressivamente incrementata fino ad arrivare ad una intensità compresa almeno fra 1 70 ed i 100 milliamphere.
L’intensità dello stimolo, espressa in milliamphere, infatti, rappresenta la quantità delle varie fibre muscolari reclutate. Dato che, a seconda dei soggetti, con un’intensità compresa tra i 70 ed i 100 milliamphere si riesce ad attraversare completamente la fibra nervosa stimolata possono venire reclutate tutte quelle fibre, componenti il muscolo trattato, aventi una soglia eccitatoria corrispondente alla cronassia preselezionata.
Assodato dunque che, procedendo con il trattamento, l’intensità dello stimolo deve essere gradualmente e progressivamente aumentata, una volta riusciti a raggiungere la massima intensità sopportabile, occorrerà poi incrementare, in ogni seduta, il numero delle contrazioni muscolari effettuate alla massima intensità possibile. Così, ad esempio, se nelle prime sedute vengono effettuate solo cinque o sei contrazioni alla massima intensità sopportabile dal soggetto, nelle sedute successive le contrazioni diventeranno otto o dieci e così via.
Il tempo impiegato in ogni applicazione (la durata è mediamente compresa tra i 25 ed i 30 minuti) sarà così valorizzato appieno in quanto verrà utilizzato un adeguato stimolo allenante.
Un discorso a parte deve essere fatto per la composizione dei protocolli di lavoro; si possono, infatti, selezionare i protocolli preimpostati (composto ciascuno da una fase di riscaldamento, una fase di potenziamento ed una di defaticamento) oppure impostare protocolli misti, utilizzando parzialmente i vari programmi, combinandoli tra loro in modo diverso in funzione della specificità dell’allenamento.
Piero AMBRETTI
