Muscoli biarticolari e squat

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Il mio amico Lorenzo Pansini mi segnala un articolo dal titolo criptico, e con un abstract ancora più criptico. Leggo l’abstract, mi sembra il solito studio della serie publish or perish: in palestra hai successo se sei alto, biondo, figo, lampadato, con il sorriso bianco purissimo, nelle università hai successo se pubblichi studi, se non pubblichi, non sei nessuno, muori. Pubblica o muori, publish or perish, appunto.

Questo è sempre stato vero, solo che nel 2015, con l’informazione di massa sempre più istantanea, tutto è esponenzialmente più amplificato, è necessario essere sempre più sulla cresta dell’onda. E non è che sia possibile scoprire ogni fine settimana la cura per qualche virus apocalittico, o un nuovo materiale per i viaggi interstellari dell’Enterprise. Non solo: studi che scoprono cure o materiali sono… due studi. Ci vuole un casino per metterli in piedi e sono solo due. Ok, la qualità, ok tutto quello che si vuole, ma… sono studi lunghi e pesanti. E nel frattempo altri pubblicano.

Perciò, sempre più la produzione a livello mondiale di studi scientifici aumenta, ma non aumenta conseguentemente la qualità: ogni studio perciò aggiunge, se va bene, un pezzettino ad un filone, senza di fatto offrire molto di più al lettore. Non solo: non tutte le riviste scientifiche sono uguali fra loro. Si capisce, cioè, che pubblicare su Science o Nature o anche, per il nostro ambiente, sul Journal Of Strength And Conditioning Association, non è la stessa cosa che pubblicare su Scientific Wakanda o sul Journal Of CaccolaIsland Biomechanics.

Oggi non basta più leggere studi scientifici, salto epocale rispetto a “me l’ha detto quello grosso”, ma è necessario sapersi districare fra la qualità degli studi stessi. In questo, io ho fatto un errore: leggendo l’abstract dello studio ho preso una cantonata. Pensavo fosse il classico studio del cazzo, invece è interessantissimo.

Perché affronta la ripartizione delle forze al ginocchio e al gluteo nello squat, tramite i femorali. L’argomento è interessantissimo, ok da nerd, ma interessantissimo. Per affrontarlo, però, è necessario descrivere questi assurdi muscoli, e a questo serve l’articolo, che ripubblico perché era già uscito sul vecchio blog, ma poi non l’avevo riportato nel nuovo.

In questo articolo introdurrò concetti nuovi per il mondo della palestra, ma su cui esiste una notevole letteratura. Perché esistono muscoli biarticolari? A che serve avere un muscolo che si attacca su due articolazioni invece che su una?

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Nel disegno i muscoli più noti delle gambe:

· Il grande gluteo si inserisce prossimalmente sull’anca e distalmente sul femore, facendolo estendere. Collega il bacino al femore tramite l’articolazione dell’anca.

· I vasti mediale e laterale si inseriscono prossimalmente sul femore e distalmente sulla tibia, facendola ruotare (il vasto intermedio non è riportato perché è sotto gli altri due). Collegano il bacino alla tibia tramite l’articolazione del ginocchio.

· I femorali, semitendinoso, semimembranoso, bicipite femorale, si inseriscono prossimalmente sull’anca e distalmente sulla tibia. Collegano il bacino alla tibia tramite le articolazioni dell’anca e del ginocchio.

· Il retto del femore si inserisce prossimalmente sul bacino e distalmente sulla tibia. Collega il bacino alla tibia tramite le articolazioni dell’anca e del ginocchio.

· Il gastrocnemio si inserisce prossimalmente sul femore e distalmente sul tallone. Collega il femore al piede tramite le articolazioni del ginocchio e della caviglia.

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Nel disegno, a sinistra la configurazione A, umana, a destra quella B, venusiana come da autopsia sugli alieni precipitati a Roswell nel ‘47. Perché negli esseri umani il gastrocnemio è attaccato al femore e non alla tibia? Di seguito ecco come salta un alieno:

I vasti, contraendosi, fanno ruotare il ginocchio tirando in avanti” la tibia come in una leg extension. Il gastrocnemio fa ruotare la tibia intorno alla caviglia, dato che il piede non può estendersi perché le dita premono contro il terreno. La forza dei muscoli fa ruotare le ossa in un movimento tale che l’alieno si sposta verso l’alto: più le ossa ruotano velocemente, più andrà verso l’alto.

Al momento del distacco da terra, con la gamba completamente estesa, la forza di contrazione dei vasti continuerebbe a far ruotare il femore, disintegrando l’articolazione del ginocchio e, come direbbe il Saggio, “questo non è bello”.

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Dato che la Natura non è stupida nemmeno su Venere, deve esistere un meccanismo compensativo che permette di non strapparsi tutti i legamenti al primo tiro in sospensione durante la partitella di basket fra amici. Al momento del distacco la velocità di rotazione del femore deve essere nulla e questo può avvenire in due soli modi:

· I vasti smettono di contrarsi prima dell’estensione della gamba.

· Un muscolo antagonista si contrae per frenare il femore.

La prima ipotesi è da scartare immediatamente dato che chiunque abbia mai saltato per prendere qualcosa da uno scaffale alto sente che ha le cosce contratte. La seconda ipotesi è invece più plausibile, anche perché in un salto si contraggono valanghe di muscoli!

Questo secondo modo è però molto inefficiente: i vasti vengono contratti per ruotare il femore, bruciando energia metabolica, poi per contro-ruotarlo vengono contratti altri muscoli, bruciando altra energia che è di fatto del tutto dilapidata: non viene utilizzata per saltare ma per frenare!

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Rimettiamo l’inserzione prossimale del gastrocnemio al suo posto, sembra tutto quasi uguale a prima perché di nuovo i vasti e il gastrocnemio contraendosi fanno estendere la tibia. Però:

· L’estensione della tibia è contemporanea a quella del femore la cui inserzione prossimale si sposta verso l’alto.

· Il gastrocnemio, essendo adesso collegato al femore, viene “tirato” anch’esso verso l’alto.

· Essendo il muscolo collegato anche al tallone, quest’ultimo verrà a sua volta ”tirato” con l’effetto di far premere le dita maggiormente a terra e queste a loro volta estenderanno maggiormente la tibia.

Vi è pertanto un trasferimento di forza dai quadricipiti alla caviglia tramite il gastrocnemio, possibile solo grazie alla biarticolarità di questo muscolo. I quadricipiti contribuiscono ad estendere la tibia! Questo significa che i vasti devono contrarsi di più, ma questa maggior contrazione è sicuramente ben spesa perché la forza aggiuntiva è comunque utilizzata.

Come sappiamo, la potenza P è pari al prodotto della forza muscolare F per la velocità v di movimento delle ossa, P = Fv. Poiché la forza di questi muscoli fa muovere le ossa, cioè queste aumentano la loro velocità, in letteratura si parla di trasferimento di potenza come sinonimo di trasferimento di forza.

Al momento del distacco, è proprio l’effetto del gastrocnemio che mantiene l’integrità del ginocchio: i vasti possono continuare a contrarsi proprio perché sono frenati dal gastrocnemio quando il tallone viene sollevato. Il femore rallenta la sua rotazione ma la potenza dei vasti non è sprecata: viene dirottata, tramite la tensione sul gastrocnemio, alla caviglia per far premere il piede a terra. Ovviamente il gastrocnemio opera da estensore della caviglia anche in maniera indipendente: la sua contrazione, insieme al monoarticolare sòleo, produce una rotazione del piede.

Un importante punto di attenzione: il gastrocnemio è un flessore del femore, nel senso che contraendosi lo “tira giù” opponendosi alla contrazione dei vasti. Non tenendo conto della biarticolarità di questo muscolo, gastrocnemio e vasti laterali sono classificati come antagonisti in quanto la loro contrazione contemporanea porta ad un mutuo annullamento delle rotazioni del femore.

L’azione del gastrocnemio, opposta a quella dei vasti, è invece fondamentale proprio per esprimere al meglio la loro azione: l’antagonista potenzia l’effetto dell’agonista, in realtà è sinergico con l’agonista! L’effetto di co-contrazione permette ai vasti di continuare a contrarsi, agendo sull’articolazione della caviglia senza sprechi di energia. La biarticolarità del gastrocnemio, abbondantemente studiata nel mondo scientifico, risulta così determinante per raggiungere maggiori elevazioni: senza biarticolarità si salterebbe di meno!

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Questo disegno è tratto da “From rotation to translation: constraints on multi-joint movements and the unique action of bi-articular muscles” di Van Ingen Schenau: un modello di omino con una molla per il quadricipite e un cavo per il gastrocnemio, che si può mettere o togliere. Se si mette il cavo, l’omino salta di più che se si toglie il cavo.

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Questo invece è un vero robot che può saltare con il gastrocnemio attivato oppure no, da “A Biarticulated Robotic Leg for Jumping Movements: Theory and Experiments” di Babic, la materializzazione pratica della teoria.

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Ecco che succede in una simulazione con il quadricipite che funziona sempre allo stesso modo, ma, in alto senza usare il gastrocnemio, in basso utilizzandolo. Attenzione: utilizzandolo non come muscolo, ma come semplice filo.

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E qui il modello vero che fa un salto. Per chi era lì e per chi se lo ricorda, ebbi il piacere di spiegare tutto questo al secondo corso FIPL, nel 2011 che sembra un millennio fa per tutta l’acqua che è passata sotto i ponti.

Il concetto, perciò, è che la biarticolarità del gastrocnemio permette una redistibuzione della potenza del quadricipite, dal ginocchio alla caviglia! La potenza del ginocchio andrebbe sprecata, perciò il gastrocnemio la trasferisce alla caviglia nella parte finale del salto. I muscoli biarticolari, cioè quelli che passano due articolazioni, hanno così un doppio ruolo: essere muscoli in se, contraendosi e generando forza come i muscoli monoarticolari, ed essere dei trasportatori della forza di un dato altro muscolo ad una articolazione che non è collegata a quel muscolo!

Perciò, studi e studi confermano il ruolo della biarticolarità del gastrocnemio nel salto, ma vi è moltissimo materiale scientifico in ambiti differenti: in bicicletta ad esempio nella fase finale dell’estensione della tibia sul femore, durante la pedalata, vi è il trasferimento della forza del quadricipite all’anca, permettendo una pedalata più efficiente, ma lo stesso vale nella fase di spinta prima del distacco del piede da terra durante uno sprint!

Nel prossimo articolo vedremo cosa comporta la biarticolarità dei femorali e del retto del femore.

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DCSS PowerMechanics For Power Lifters parla, per oltre 750 pagine, di queste cosette qua: la comprensione di certi esercizi, di come gli schemi motori si ficchino nel cervello. Il libro è a colori e ci sono almeno 2 disegni a pagina, oltre 2000 in tutto il libro, rispetto ai 20, 30 di altri libri.

Non solo, DCSS è l’unico libro in cui la pubblicità, come è questo articolo, non ha mai frasi del tipo “se vuoi sapere il resto, compra il libro”. Addirittura, la pubblicità è fatta con materiale inedito… del resto l’autore non ha mai capito un cazzo di marketing e mai riuscirà a guadagnare dalle cose che gli piacciono. Per questo, è un libro unico.
 
 
DCSS PowerMechanics For Power Lifters parla, per oltre 750 pagine, della biomeccanica dei principali esercizi della palestra: il libro è a colori e ci sono almeno 2 disegni a pagina, oltre 2000 in tutto il libro, rispetto ai 20, 30 di altri libri. Non solo, DCSS è l’unico libro in cui la pubblicità, come è questo articolo, non ha mai frasi del tipo “se vuoi sapere il resto, compra il libro”. Addirittura, la pubblicità è fatta con materiale inedito…
DCSS è stato definito da Boris Sheiko, il più grande allenatore di Powerlifting di tutti i tempi, come “il miglior libro di biomeccanica del Powerliting che abbia mai avuto”. Il libro è difficile, perché gli argomenti sono difficili, ma in questo modo può essere riletto più e più volte. Per questo, è un libro unico.
DCSS è alla 4° ristampa, è stato presentato all’università di Scienze Motorie di Milano e all’università di Scienze Motorie di Verona.

Per saperne di più! clip_image002 clip_image004
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