Allenamento di forza: i muscoli non contano le ripetizioni

I muscoli non contano le ripetizioni. Si sviluppano come organi di immagazzinamento e di generazione di forza che ci permettono di interagire con il nostro ambiente.

Cosa intendiamo esattamente quando parliamo di ripetizione? Nell'allenamento di forza, una ripetizione è definita come un ciclo completo di sollevamento e abbassamento di una massa su un determinato range di movimento. Da un punto di vista fisico, stiamo parlando di lavoro meccanico (W = forza x distanza). Il numero di ripetizioni è uno dei descrittori più manipolati dell'allenamento di forza. L'American Colleague of Sports Medicine ha pubblicato diversi suggerimenti per l'allenamento di forza, raccomandando da 8 a 12 ripetizioni per stimolare la crescita muscolare [1,2]. La National Conditioning Strength Association raccomanda invece da 6 a 12 ripetizioni per la crescita muscolare e meno di 6 ripetizioni per aumentare la forza [3]. Per una maggiore comprensione, dobbiamo prima dare un breve sguardo alla fisiologia muscolare.

Fisiologia muscolare

I muscoli vengono attivati da segnali innescati nelle cellule nervose del cervello. Questi segnali viaggiano per il midollo spinale attraverso i motoneuroni fino alle fibre muscolari.
Nella scienza, ci si riferisce al motoneurone e alle fibre muscolari innervate da questo come unità motoria. L'unità motoria è la più piccola unità funzionale del sistema neuromuscolare. Le unità motorie si dividono in tre tipi, in base al comportamento delle contrazioni, alla fatica e alla dimensione del corpo cellulare:

• Le unità motorie con un corpo cellulare piccolo e uno sviluppo lento della forza sono molto resistenti alla fatica e sono chiamate unità motorie di tipo S (slow o lente).
• Le unità motorie con un corpo cellulare di medie dimensioni possono generare forza rapidamente, sono resistenti alla fatica e vengono chiamate tipo FR (fast fatigue resistant o intermedie).
• Le unità motorie con il nucleo più grande producono molta forza rapidamente, ma sono suscettibili alla fatica. Vengono chiamate di tipo FF (fast fatigable o rapide) [4] (vedi grafico).

Due meccanismi

Reclutamento e frequenza. Questi due meccanismi regolano la produzione di forza nel corpo che, da un lato, dipende dal numero di unità motorie reclutate e dalla frequenza di innesco dei potenziali d'azione nei motoneuroni. Maggiore è il reclutamento e più velocemente i potenziali d'azione si susseguono, maggiore è la forza muscolare.

Secondo le dimensioni

Il reclutamento delle unità motorie dipende dalla forza da sviluppare [5,6]. Ciò significa che le unità motorie di tipo S sono reclutate per prime, seguite da unità di tipo FR e poi di tipo FF in modo additivo per generare una forza massima di picco arbitraria (vedi grafico).

Affaticamento

Durante l'allenamento di forza ci si stanca. L'affaticamento muscolare è un problema fisiologico complesso. Con l'aumento della fatica, vengono reclutate ulteriori unità motorie per mantenere la coppia motrice esterna. Fisicamente, la coppia è definita come la forza che agisce sotto un braccio di leva su un punto di rotazione. Quindi, in un esercizio per i bicipiti con manubrio, il manubrio rappresenta la coppia esterna. I muscoli generano una coppia muscolare interna per contrastare quella esterna. La coppia muscolare interna diminuisce di ripetizione in ripetizione a causa della fatica.

Una volta che tutte le unità motorie sono state reclutate, si può continuare a muovere i manubri finché la coppia muscolare interna è maggiore della coppia esterna. Ne consegue che non si possono reclutare tutte le unità motorie solo con un carico di allenamento elevato. È possibile ottenere un reclutamento completo anche con bassi carichi di allenamento, a condizione che ci si alleni fino al cedimento muscolare.

Il contributo di forza e la resistenza alla fatica nelle unità motorie sono diversi. Le unità motore del tipo FF hanno la maggiore produzione di forza. Tuttavia, si affaticano molto rapidamente (il calo di resistenza è di circa l'80-90% dopo 1 o 2 minuti) (vedi grafico). Una volta che tutte le unità motorie sono state reclutate, la coppia che può essere generata internamente dai muscoli dipende dall'affaticamento delle unità motorie. Quest'ultimo si verifica nelle unità motorie di tipo FF dopo circa due minuti e porta all'inevitabile cessazione dell'esercizio perché la coppia muscolare interna è inferiore alla coppia esterna.

Dalle ripetizioni all'affaticamento

Due studi mostrano l'importanza del fattore di ripetizione per l'allenamento di forza: in uno il fattore è legato all'intensità e in uno alla durata della tensione.

Ripetizioni e intensità

Il gruppo di ricerca di Kumar et al. [7] ha studiato la relazione tra l'accumulo di proteine muscolari e l'intensità dell'allenamento con uno studio in cui il lavoro svolto era uguale in due gruppi di prova. L'allenamento di forza consisteva in un esercizio di estensione della gamba dominante con il 20-90% 1-RM in 25 giovani uomini (24 ± 6 anni) e anziani (70 ± 5 anni) con un indice di massa corporea identico (24 ±). Per rendere il lavoro svolto comparabile, i partecipanti sono stati divisi in gruppi:

• Gruppo 20% 1-RM 3 x 27 ripetizioni
• Gruppo 40% 1-RM 3 x 14 ripetizioni
• Gruppo 60% 1-RM 3 x 9 ripetizioni
• Gruppo 75% 1-RM 3 x 8 ripetizioni
• Gruppo 90% 1-RM 6 x 3 ripetizioni

L'allenamento è stato fatto con una pausa di due minuti tra ogni set. L'accumulo di proteine è stato misurato 1, 2 e 4 ore dopo l'esercizio. Kumar e colleghi hanno scoperto che l'intensità e l'accumulo di proteine sono legati l'uno all'altro in una funzione sigmoidea o a collo di cigno (un modello per descrivere i processi di crescita, che assomiglia a una S. Perciò è chiamato anche funzione S). Intensità superiori al 60% 1-RM non hanno portato a un ulteriore aumento significativo dell'accumulo di proteine. Questo significa che un aumento dell'intensità dell'allenamento non aumenta ulteriormente l'accumulo di proteine e quindi la crescita muscolare. Ciò che si nota è che la quantità di lavoro fatto è la stessa, ma il numero di ripetizioni cambia.

20 % 1-RM x 3 x 27= 16,2
90 % 1-RM x 6 x 3 = 16,2

Ripetizioni e durata della tensione

I ricercatori di Burd et al. [8] hanno studiato la questione dell'influenza della durata della tensione per ripetizione sull'accumulo di proteine. A tal fine, i giovani uomini hanno allenato una gamba alla volta con un esercizio di estensione del ginocchio (leg extension o estensione della gamba) con il 30% 1-RM fino al cedimento muscolare. Hanno completato 3 set ciascuno con una pausa di 2 minuti in mezzo. Inoltre, i ricercatori hanno specificato il tempo di una ripetizione.

I partecipanti si sono allenati con 6 secondi per ogni fase di movimento (concentrica ed eccentrica), in modo da aver bisogno di 12 secondi per una ripetizione. Con lo stesso numero di ripetizioni, i partecipanti hanno allenato l'altra gamba, ma con una velocità di movimento di 2 secondi per ripetizione. Il numero di ripetizioni per entrambe le gambe era 12 ± 1, 7 ± 1 e 6 ± 1 per i set 1, 2 e 3. Nelle 30 ore successive, i ricercatori hanno poi esaminato l'accumulo di proteine come indicatore della crescita muscolare.

In quale gruppo l'accumulo di proteine era maggiore? Promemoria: è stato fatto lo stesso lavoro meccanico esterno. L'unica differenza è stata la durata della tensione di circa 407 ± 23 secondi rispetto a 50 ± 3 secondi per i diversi tempi di movimento. Da 24 a 30 ore dopo l'allenamento, l'accumulo di proteine per la condizione lenta era circa il 40% più alto rispetto alla condizione veloce. Ovviamente, la durata della tensione ha un'influenza significativa sull'anabolismo muscolare. Questo perché la durata della tensione, o la massimizzazione dell'area dell'integrale tensione-tempo, ha un'influenza diretta su una proteina (JNK) nel nostro corpo. Questa inibisce la degradazione delle proteine comportando un bilancio netto positivo [9,10].

Conclusione: i tuoi muscoli non contano le ripetizioni

Cosa possiamo trarre da questi due studi? Come già descritto in dettaglio, la crescita muscolare è già stimolata dal 60% 1-RM e aumentare l'intensità non porta alcun effetto aggiuntivo. A questo proposito, vediamo anche che nel metodo di studio utilizzato, il lavoro meccanico era lo stesso, ma il numero di ripetizioni variava.

Tuttavia, la durata della tensione sembra avere un effetto significativo sulla crescita muscolare per lo stesso lavoro esterno. Attraverso il meccanismo dell'affaticamento, possiamo reclutare tutte le unità motorie ed esporle allo stress meccanico e metabolico il più a lungo possibile fino al loro completo esaurimento e alla fine dell'esercizio. A causa delle caratteristiche fisiologiche menzionate sopra, questo è il caso delle unità motorie di tipo FF a circa 120 secondi. Quindi l'obiettivo dovrebbe essere quello di massimizzare l'area dell'integrale di reclutamento o, per dirla in un altro modo: il tempo in cui si fa un lavoro meccanico a reclutamento completo.

Il concetto di specificare un numero di ripetizioni ha in realtà la stessa intenzione, ma fallisce in scenari diversi.

1. Una bassa resistenza di allenamento e un numero arbitrario di ripetizioni non garantiscono un reclutamento completo.
2. Con resistenze di allenamento > 85 % 1-RM, tutte le unità motorie sono reclutate dall'inizio. A causa dell'elevata coppia esterna e della diminuzione della forza muscolare, l'esercizio si fermerà inevitabilmente. Diciamo che puoi sostenere un esercizio solo per 20 secondi nonostante il massimo sforzo. Allora hai reclutato tutte le unità motorie e ti sei allenato fino al completo cedimento muscolare, ma questo non significa che le unità motorie con un alto valore di soglia (FF e FR) siano completamente esauste. Ci vorrebbe da cinque a sei volte di più per l'esaurimento delle unità FF.
3. La tendenza a completare il lavoro meccanico (numero di ripetizioni) il più rapidamente possibile (cioè in modo esplosivo) non è efficace. Dare ad un manubrio uno slancio elevato significa che hai bisogno di meno forza muscolare. Questo è l'opposto di ciò che contribuisce la crescita muscolare.

L'esaurimento completo delle unità motorie a soglia elevata (FF e FR) stimola l'accumulo di proteine e quindi la crescita muscolare. L'idea sarebbe quella di scegliere una velocità di esecuzione lenta in modo che i muscoli siano costantemente esposti a una tensione muscolare elevata. Poi occorre cercare di mantenere questa tensione il più a lungo possibile. Scegli il carico in modo che l'esercizio si fermi dopo circa 120 secondi. Ricorda: i muscoli non contano le ripetizioni.

Riferimenti

1. Kraemer WJ, Adams K, Cafarelli E, Dudley GA, Dooly C, Feigenbaum MS, et al. Progression models in resistance training for healthy adults. Med Sci Sports Exerc. United States; 2002;34: 364–380. doi:10.1097/00005768-200202000-00027
2. ACSM, American College of Sports Medicine. Progression models in resistance training for healthy adults. Med Sci Sports Exerc. United States; 2009;41: 687–708. doi:10.1249/MSS.0b013e3181915670
3. G. Gregory Haff, PhD F, N. Travis Triplett, PhD F. Essentials of Strength & Conditioning Fourth Edition. Human Kinetics. 2016.
4. Burke RE, Levine DN, Tsairis P, Zajac FE. Physiological types and histochemical profiles in motor units of the cat gastrocnemius. J Physiol. John Wiley & Sons, Ltd; 1973;234: 723–748. doi:10.1113/jphysiol.1973.sp010369
5. Denny-brown D, Pennybacker JB. Fibrillation and fasciculation in voluntary muscle. Brain. Oxford Academic; 1938;61: 311–312. doi:10.1093/brain/61.3.311
6. Henneman E. Relation between Size of Neurons and Their Susceptibility to Discharge. Science (80- ). American Association for the Advancement of Science; 1957;126: 1345–1347. Available: http://www.jstor.org/stable/1752769
7. Kumar V, Selby A, Rankin D, Patel R, Atherton P, Hildebrandt W, et al. Age-related differences in the dose–response relationship of muscle protein synthesis to resistance exercise in young and old men. J Physiol. Wiley-Blackwell; 2009;587: 211. doi:10.1113/JPHYSIOL.2008.164483
8. Burd NA, Andrews RJ, West DWD, Little JP, Cochran AJR, Hector AJ, et al. Muscle time under tension during resistance exercise stimulates differential muscle protein sub-fractional synthetic responses in men. J Physiol. John Wiley & Sons, Ltd; 2012;590: 351–362. doi:10.1113/jphysiol.2011.221200
9. Martineau LC, Gardiner PF. Skeletal muscle is sensitive to the tension-time integral but not to the rate of change of tension, as assessed by mechanically induced signaling. J Biomech. 2002;35: 657–663. doi:10.1016/S0021-9290(01)00249-4
10. Lessard SJ, MacDonald TL, Pathak P, Han MS, Coffey VG, Edge J, et al. JNK regulates muscle remodeling via myostatin/SMAD inhibition. Nat Commun. Springer US; 2018;9: 1–14. doi:10.1038/s41467-018-05439-3