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La fisiología y el mecanismo de contracción muscular

Conociendo más sobre el mecanismo muscular, los tipos de contracciones y los músculos involucrados

Publicado: 12/06/2011

La fisiología explica los factores físicos y químicos responsables por el origen, desarrollo y continuación de cualquier tipo de vida; en la fisiologia humana, es sintetizada las características y mecanismos específicos del cuerpo humano, que lo hacen ser un ser vivo, el propio hecho de que permanecemos vivos está casi a nuestro control, pues el apetito nos hace buscar alimento y el miedo nos hace buscar refugio, las sensaciones de frío nos hacen buscar calor y otras fuerzas en los desean a buscar compañía y otras en reproducirse; Así, el ser humano es, en realidad un ser autónomo y el hecho de ser organismos con sensaciones, sentimientos y conocimiento es parte de esa secuencia automática de la vida; y son esos atributos especiales nos permiten vivir bajo condiciones extremadamente variadas que, de otra forma, harían la vida imposible.

Para poder entender la fisiologia y el mecanismo de la contracción muscular debemos saber como es la estructura del músculo esquelético que están compuestos de fibras musculares que en su conjunto están cubiertas por epimísio; "un tipo de tejido conjuntivo" y varios fascículos musculares formando el músculo que está rodeado por el epimisio, en algunos músculos el epimisio es muy firme, en este caso, la envoltura recibe la denominación de aponeurosis.... además cada fibra posee una cobertura o membrana; "el sarcolema" y que está compuesta de una substancia semejante la gelatina, "el sarcoplasma".

Las centenares de miofibrillas contráctiles y otras estructuras importantes, tales como las mitocondrias y el retículo sarcoplasmático que están inclusas en el sarcoplasma;

  • La miofibrila contráctil está compuesta de unidades, y cada unidad es denominada un sarcómero.
  • Cada miofibrila, contiene muchos miofilamentos que son hilos finos de dos moléculas de proteínas, actina (filamentos finos) y miosina (filamentos gruesos).

Las fibras musculares pueden ser clasificadas mediante su propiedad contráctil y por su coloración existiendo tres tipos de fibras musculares, anteriormente se hablaban solo de las fibras blancas o de contracción rápida y de las fibras rojas o de contracción lenta; actualmente se acepta que hayan otros tipos de fibras intermediarias, susceptibles a la transformación por medio del entrenamiento de uno u otro tipo.

A continuación citaremos a la fisiologia de la contracción muscular que ocurre en varias etapas y también hablaremos del estímulo de la contracción muscular hasta su ejecución, las etapas son las siguientes:

  • Un potencial de acción trabaja a lo largo de un nervio motor hasta sus terminaciones en las fibras musculares
  • En cada terminación, el nervio secreta una pequeña cantidad de sustancia neurotransmissora, la acetilcolina.
  • Esa acetilcolina actúa sobre una área localizada en la membrana de la fibra muscular, abriendo numerosos canales acetilcolina-dependientes dentro de moléculas proteicas en la membrana de la fibra muscular.
  • La apertura de estos canales permite que una gran cantidad de que iones de sodio fluyan hacia dentro de la membrana de la fibra muscular al punto terminal neural. desencadenando una acción en la fibra muscular.
  • El potencial de acción cruza a lo largo de la membrana de la fibra muscular de la misma forma como el potencial de acción cruza por las membranas neurales.
  • El potencial de acción despolariza la membrana de la fibra muscular y también pasa a la profundidad de la fibra, donde lo que hace que el retículo sarcoplasmático libere hacia las miofibrillas gran cantidad de iones de calcio, que estaban almacenados en el interior del retículo sarcoplasmático.
  • Los iones de calcio provocan grandes fuerzas atrativas entre los filamentos de actina y miosina, haciendo que ellos se deslicen entre sí, contribuyendo así al proceso contráctil.
  • Después de una fracción de segundo, los iones de calcio son bombeados de vuelta al retículo sarcoplasmático, donde permanecen almacenados hasta que un nuevo potencial de acción llegue; esa eliminación de los oines de calcio de la población de las miofibrillas finalizando la contracción.

Mencanismo de la contracción muscular

Aquí será demostrado la teoría de los filamentos deslizantes; una serie de hipótesis que son admitidas para explicar como los filamentos deslizantes desarrollan tensión y se acortan; una de ellas es la siguiente:

  • Con el sitio de conexión de ATP libre, la miosina se conecta fuertemente la actina;
  • Cuando una molécula de ATP se conecta la miosina, la conformación de la miosina y el sitio de conexión se hacen inestables liberando la actina;
  • Cuando la miosina libera la actina, el ATP es parcialmente hidrolizado (transformándose en ADP) y la cabeza de la miosina se inclina hacia el frente;
  • La religación con la actina provoca la liberación del ADP y la cabeza de la miosina se altera nuevamente volviendo la posición de inicio, lista para otro ciclo.

Tipos de contracción muscular

La mayor y más frecuente fuente de fuerza generada dentro del cuerpo humano es por la contracción de los músculos; las fuerzas pasivas adicionales ocurren por la tensión de las fáscias, ligamentos y estructuras no contráctiles de los músculos.

Normalmente, los músculos nunca se contraen aisladamente, porque esto produciría un movimiento no funcional estereotipado;

  • Por ejemplo, la contracción aislada del bíceps del brazo produciría flexión en el codo, supinación del antebrazo y flexión del hombro.
  • En contraste a esto, diversos músculos en una afinada combinación de fuerzas contribuyen para producir la fuerza deseada y el movimiento resultante o composición de los segmentos.

La contracción isométrica:

Cuando un músculo se contrae y produce fuerza sin alteración macroscópica en el ángulo de la articulación, la contracción es isométrica que son muchas veces llamadas "contracciones estáticas o de sustentación", normalmente es usada para mantenimiento de la postura; pero funcionalmente estas contracciones estabilizan articulaciones.

Características de la contracción isométrica:

  • En 15% de contracción isométrica máxima, ocurre disminución del aporte sanguíneo, compresión de los capilares por la tensión interna (dimensión del flujo sanguíneo);
  • En 30% de contracción isométrica máxima, ocurre alteración metabólica (actividad anaeróbica);
  • En 50% de contracción isométrica máxima, ocurre bloqueo de la irrigación;

Es indicada para la articulaciones con arco doloroso, articulaciones inestables y en un proceso pos-operatorio; proeyendo ventajas al trabajar las articulaciones sin moverla ofreciendo ganancias de fuerza rápidamente.

Se sugiere trabajar esta contracción en un promedio de 5 a 10 repeticiones, con un tiempo de 5 a 7 segundos por contracción y de 3 a 5 veces por semana, con 50% de la fuerza máxima.

La contracción concéntrica:

Un acortamiento del músculo durante la contracción es llamada concéntrica (dinámica positiva) o de acortamiento; por ejemplo esto sucede con los músculos cuádriceps cuando un individuo está levantándose de una silla o con los flexores el codo al llevar un vaso hasta la boca; en las contracciones concéntricas el origen y la inserción se aproximan produciendo la aceleración de segmentos del cuerpo, o sea, acelera el movimiento.

Características de la contracción concéntrica:

  • Aumento de la absorción de oxígeno (aumento con la intensidad del ejercicio);
  • Gasta 6 veces más energía que la contracción excéntrica;
  • Recluta 5 veces más unidades motoras que la contracción excéntrica;
  • La fuerza concéntrica aumenta con velocidad baja (mayor conexión entre actina y miosina).

La contracción excéntrica:

Cuando un músculo se alarga durante la contracción, esta es llamada excéntrica (dinámica negativa) o de alargamiento; por ejemplo esto sucede con los cuádriceps ocurre lo mismo cuando el cuerpo la persona se sienta o con los flexores del codo cuando el vaso es bajado hasta la mesa; en las contracciones excéntricas el origen e inserción se alejan produciendo la desaceleración de los segmentos del cuerpo y suministrando absorción de choque (amortiguamiento) cuando se aterriza de un salto al piso, o sea, se frena el movimiento.

Características de la contracción excéntrica:

  • Provee un 40% de mayor tensión en relación la contracción concéntrica y contracción isométrica máxima;
  • Mayor exigencia muscular;
  • Menor gasto energético;
  • Menor reclutamiento de unidades motoras;
  • La tensión excéntrica aumenta con velocidades mayores;
  • El esfuerzo excéntrico es mayor del que el concéntrico.

Relación entre la fuerza y Resistencia en las contracciones

Al imponer una resistencia sobre una fuerza realizada, puede ocurrir tres situaciones: la fuerza supera a la resistencia, la fuerza es superada por la resistencia y la fuerza es igual la resistencia.

  • En la contracción concéntrica la fuerza siempre superará la resistencia impuesta, haciendo que el movimiento deseado sea concretado; por ejemplo, una persona intenta empujar un coche en una subida; entonces si el coche sube, la fuerza aplicada por la persona será mayor que la resistencia impuesta por el coche realizando así una contracción concéntrica.
  • En la contracción excéntrica la fuerza siempre será superada por la resistencia impuesta, haciendo que el movimiento deseado no sea concretado; por ejemplo, una persona que intenta empujar un coche en una subida, entonces si el coche desciende, la fuerza aplicada por la persona será más pequeña que la resistencia impuesta por el coche, realizando así una contracción excéntrica.
  • En la contracción isométrica la fuerza es siempre igual la resistencia impuesta, haciendo que el movimiento deseado quede estático; por ejemplo, una persona intenta empujar un coche en una subida, entonces si el coche no se mueve (ni hacia arriba y ni hacia abajo), la fuerza aplicada por la persona fue igual la resistencia impuesta por el coche, realizando así una contracción isométrica.

Resumiendo, siendo fuerza (F) y resistencia (R):

  • Cuando F > R, se produce una contracción concéntrica;
  • Cuando F < R, se produce una contracción excéntrica;
  • Cuando F = R, se produce una contracción isométrica.

Clasificación de los músculos en las contracciones

Anatómicamente, los músculos son descritos por sus fijaciones próximales (origen), fijaciones distales (inserción) y acciones para producir movimientos específicos de las articulaciones.

A pesar del conocimiento de las fijaciones anatómicas y de las acciones sea esencial para estudio de la cinesiología, es importante reconocer que estos factores pueden ser usados para predecir la función muscular solo en las limitadas circunstancias en las cuales todo los siguiente ocurre:

  • La fijación proximal está estabilizada.
  • La fijación distal se mueve en el sentido de la fijación proximal (contracción concéntrica)
  • El segmento distal se mueve contra la gravedad o resistencia, y un músculo actúa solo.

Estas circunstancias raramente ocurren en la funcionalidad normal de la persona por varias razones:

  • Las fijaciones proximales muchas veces se mueven en el sentido de las fijaciones distales fijas (cadena cinemática cerrada).
  • En las contracciones que muchas veces son excéntricas o isométricas, el movimiento en el segmento distal en ciertas circunstancias es ayudado por la fuerza de la gravedad, y un músculo raramente (casi nunca) actúa aisladamente y sí actúa en conjunto con otros músculos.

Mucho los términos diferentes pueden ser encontrados para clasificar la función de los músculos cuando ellos actúan en la movimentación articular; estos términos incluyen agonista, motor principal, antagonista, sinergista, sinergista verdadero, sinergista auxiliar, motor auxiliar, neutralizador, fijador y estabilizador.

De entre estas palabras algunas son sinónimas y otras tienen definiciones diferentes; aunque no sea difícil determinar si un músculo está o no se contrayéndose, es difícil averiguar la finalidad o razón por la cual está ocurriendo esta contracción; para reducir las cuestiones técnicas solo citamos en particular a los músculos agonistas, antagonistas y sinergistas.

El músculo agonista

  • Un músculo o grupo muscular que está contrayéndose que es considerado el principal músculo produce un movimiento articular o mantenie una postura es defininido como un agonista.
  • El agonista siempre se contrae activamente para producir una contracción concéntrica, excéntrica o isométrica.
  • Ejemplo: el músculo agonista en el movimiento de abducción del muslo es el glúteo medio.

El músculo antagonista

  • El antagonista es un músculo o grupo muscular que posee la acción anatómica opuesta a la del agonista.
  • Usualmente el antagonista es un músculo que no está contrayéndose y que no auxilia ni resiste al movimiento más que pasivamente se alarga o se acorta para permitir que el movimiento ocurra.
  • Ejemplo: el músculo antagonista en el movimiento de abducción del muslo es el aductor magno.

El músculo sinergista

  • Un músculo es considerado sinergista siempre que se contraiga al mismo el tiempo que lo hace el agonista, pero no es el principal músculo responsable por el movimiento o mantenimiento de la postura.
  • Normalmente también existe más de un músculo sinergista en un movimiento articular.
  • Ejemplo: los músculos sinergistas en el movimiento de abducción del muslo son el recto femoral, glúteo máximo (porción que se inserta en el tracto iliotibial), tensor de la fascia lata, glúteo mínimo, sartorio y piriforme.

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