Principios del movimiento - Fisiología - Anatomía -Biomécanica

Esta página busca satisfacer mi sueño de poder dar a conocer temas sobre deportología y creo que esta es la oportunidad. Comenzaremos con los principios del movimiento y luego avanzaremos hacia temas de fisiología, anatomía y biomecánica deportiva. Espero poder ir renovando esta página lo antes posible.

La Kinesiología es la ciencia del movimiento y por lo tanto estudia todos los fenómenos relacionados con éste.

Todos los seres humanos tenemos movimiento ; nuestra sangre circula por el cuerpo, el oxígeno penetra a los pulmones, etc. Por lo que para entender la kinesilogía debemos entender primero que es el movimiento y esta página busca dar una mirada a nuestro cuerpo desde el punto de vista del movimiento deportivo. Mi objetivo principal es llegar a todas esas personas que les interesa el deporte y sobretodo estudiarlo como tal.

MOTRICIDAD

El organismo humano posee facultades fisiológicas y biomecánicas que apoyándose en elementos anatómicos como los músculos, las articulaciones y huesos permiten realizar el movimiento. Cuando estas facultades funcionan a los niveles requeridos ayudan a determinar en los deportistas un buen rendimiento.

A estas facultades se les llama cualidades motrices. El objetivo principal de la preparación física es desarrollarlas y mejorarlas al máximo dentro de las posibilidades individuales. Las facultades de cada individuo están predeterminadas por la herencia. Esto es importante pero no lo es todo ; lo verdaderamente importante es el grado a que se desarrollen. No importando cómo la herencia las predetermina, todos los deportistas pueden desarrollarlas óptimamente llevando una adecuada vida, buena alimentación, apropiado descanso, vida social moderada y principalmente el correcto asesoramiento de un cuerpo multidisciplinario para su entrenamiento.

CUALIDADES MOTRICES

Se consideran cualidades motrices del individuo: fuerza, resistencia, velocidad, flexibilidad, coordinación, agilidad, equilibrio, relajación y una muy nueva y poco conocida como la plasticidad. Cuando hablo de cualidad motriz incluyo la parte neuromotriz.

Las cualidades motrices de un deportista son, por lo general, superiores a las de un sujeto sedentario, debido principalmente al ejercicio metódico. He aquí las principales :

• Un corazón con más peso, volumen y fuerza que le permite latir con menos esfuerzo y frecuencia, expulsando más sangre en cada sístole.
• Más elasticidad de los vasos, por lo que tienen mejor conducción de la sangre.
• Más glóbulos rojos , más hemoglobina (90%).
• Mejor capacidad para mantener el pH de la sangre dentro de los límites normales.
• Menos sustancias lipoides en la sangre.
• Pulmones más potentes y voluminosos (capacidad vital).
• Más alvéolos pulmonares funcionando.
• Más capilares por alveólo y por pulmón.
• Engruesamiento de la fibra muscular que fortalece asi como a su membrana y las de todo el músculo.
• Fortalecimiento de los tendones y ligamentos.
• Mejoramiento de las elasticidad de los músculos y tendones.
• Mayor influencia del parasimpático sobre el corazón, la respiración ,metabolismo, y sistema excretor.
• Mayor velocidad del sistema nervioso central para recibir una percepción, transformarla en orden motora y enviarla a los músculos.
• El metabolismo se vuelve más económico. conservando reservas energéticas y permitiendo un uso más rápido de ellas.

Estas transformaciones orgánicas necesarias para el mejoramiento del rendimiento deportivo, dependen de:

• La cantidad de entrenamiento.
• La calidad del entrenamiento.
• Factores endógenos (edad, sexo, composición corporal)
• Factores exógenos (alimentación, temperatura, presión atmosférica, humedad, etc.)

Por el contrario, cuando el entrenamiento no es guiado por personas idóneas y no se tienen en cuenta factores como capacidad de recuperación, cargabilidad, adaptabilidad al esfuerzo, nutrición avanzada, etc. se puede llevar al deportista a un estado de agotamiento o fatiga crónica.

Esta condición comienza con un agotamiento simple, que gradualmente lleva a una asténia y finalmente a un derrumbamiento total y agudo. Como no abarca el metabolismo muscular y los órganos fundamentales, se ven afectados frecuentemente los sistemas neurovegetativo (aceleración del pulso, respiración y aumento de la tensión arterial), neurosíquico (apatía, cambios de caracter y poco interés por los entrenamientos y partidos) y endocrino (después de esfuerzos intensos en la orina se encuentra albuminuria con ligera pérdida de sangre y pigmentos biliares (hematuria).

Esta fatiga crónica puede llegar hasta una paralización parcial de las funciones eliminatorias de los riñones, combinada con una deshidratación de los tejidos que puede conducir a una anuria fisiológica de varias horas. todo esto nos trae como consecuencia una reducción del rendimiento y una baja del estado general perdiéndose la forma física.

TRANSFERENCIA DE ENERGÍA EN EL CUERPO

La energía contenida dentro de las estructuras químicas de los carbohidratos, las grasas y las proteínas no se libera en el cuerpo de manera repentina a una temperatura incendiaria ; sino que se libera más bien lentamente en pequeñas cantidades durante reacciones complejas controladas por las enzimas. Esto permite una mayor eficiencia en la transferencia de energía.

Una parte de la energía potencial en los alimentos es transferida al compuesto ATP (adenosintrifosfato). El ciclo de recibir y dar energía representa, en esencia, las dos actividades principales de la transformación energética en la célula :

• Formar y conservar ATP de la energía potencial en los alimentos.
• Utilizar la energía química del ATP para el trabajo biológico.

La molécula de ATP esta formada por una molécula de adenina y ribosa, llamada adenosina, enlazada a tres moléculas de fosfato. Sus enlaces se denominan de alta energía. Cuando el ATP se une con agua (hidrólosis), el enlace exterior de fosfato se rompe y forma ADP (adenosindifosfato), esta reacción se libera aprox. 7,3 kcal de energía libre por mol de ATP degradado en ADP.

La división de la molécula de ATP ocurre esté o no presente el oxígeno. La energía liberada durante la degradación del ATP se transfiere directamente a otras moléculas que necesitan energía (Ej : estructuras específicas de la contracción muscular).

Sólo una pequeña cantidad de ATP es almacenada dentro de las células, la cual proporciona sólo bastante energía para realizar un ejercicio máximo durante algunos segundos. Dado que el ATP no puede ser suministrado por la sangre o de otros tejidos, debe reciclarse continuamente dentro de cada célula, por ejemplo las células musculares, parte de esta energía necesaria para la resíntesis del ATP se suministra rápidamente y sin oxígeno mediante la transferencia de la energía de otro compuesto fosfatídico de alta energía llamado fosfato de creatina o PC.

Dado que el PC tiene una energía libre de hidrólosis mayor que el ATP, su fosfato se da directamente al ADP para reformar ATP.

Si hay disponible bastante energía, la creatina y el fosfato pueden unirse para reformar el PC.Por lo tanto la dinámica energética humana implica la trasferencia de energía por medio de la ruptura de enlaces químicos, y se conserva formando nuevos enlaces. Una parte de la energía perdida por una molécula puede transferirse a la estructura química de otra, como ocurre con compuestos relativamente pobres en energía y pueden ser reforzados mediante la transferencia energética de fosfatos de alta energía para realizar el trabajo biológico. Esta transferencia en forma de enlaces de fosfatos se denomina Fosforilación.

La oxidación celular, es decir, la transferencia de electrones del hidrógeno al oxígeno es un proceso energético importante. Durante la oxidación celular, los átomos de hidrógeno son liberados del substrato alimenticio mediante la acción enzimas altamente específicas.

Los electrones del hidrógeno son recogidos en parejas por parte de una coenzima llamada NAD+ (contenida en la niacina ,Vitamina B3), por lo que el substrato al oxidarse pierde electrones y los gana el NAD+, reduciendose a NADH y el otro aparece en el líquido celular como H+.

Otro receptor es el FAD (riboflavina vit.B2) que opera igual al NAD+, excepto que acepta ambos hidrógenos para formar FADH2.

El NADH y el FADH2 formados en la degradación de los alimentos pasan por una serie de transportadores de electrones formados por proteínas y hierro llamados citocromos. Este transporte por moléculas específicas constituye la cadena respiratoria, donde los electrones extraídos del hidrógeno son pasados al oxígeno. Así, por cada par de átomos de H, dos electrones pasan por la cadena y reducen un átomo de oxígeno para formar agua.

La fosforilación oxidativa es el proceso mediante el que se sintetiza el ATP durante la transferencia de los electrones de NADH y FADH2 al oxígeno molecular. Este proceso representa el medio principal de la célula para extraer y encerrar la energía química en forma de fosfatos de alta energía. Para permitir la resíntesis continua de ATP debe existir:

1. Un donante de electrones en forma de NADH (FADH2).
2. Oxígeno adecuado porque es el receptor final de electrones e hidrógeno.
3. Enzimas en concentraciones para hacer funcionar las reacciones de la transferencia de energía.

Por ejemplo, en un ejercicio intenso, si el suministro del oxígeno es inadecuado se crea un desequilibrio relativo entre la liberación de H y su aceptación final por el O2. Por lo que el flujo de electrones a lo largo de la cadena se obstruye con acumulación de H unidos a NADÒ, así el ácido pirúvico recoge estos hidrógenos sobrantes temporalmente para formar el ácido láctico, permitiendo que continúe la fosforilación oxidativa por el transporte de electrones.

La función del oxígeno en el metabolismo energético es claramente la de servir como el receptor final de los electrones en la cadena respiratoria y combinarse con el hidrógeno para formar agua.

FORMACIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO

Durante los niveles moderados de metabolismo energético, las células disponen de suficiente oxígeno.

Por consiguiente, la mayor parte del hidrógeno (electrones) separados del substrato y transportado por NADH se oxidan dentro de las mitocondrias y pasan el oxígeno para formar agua. Es decir, se mantiene un equilibrio entre producción y oxidación, sin acumulación de éste.

Cuando se realiza un ejercicio vigoroso, y las demandas de energía exceden la provisión de oxígeno o su ritmo de utilización, no se puede procesar todo el oxígeno al NADH mediante la cadena respiratoria.

Entonces en condiciones de glucólisis anaeróbica, se libera el NAD+ al combinarse parejas de hidrógenos sobrantes con ácido pirúvico en un paso adicional, catalizado por la deshidrogenasa láctica, para formar ácido láctico en una reacción reversible.

Una vez que el ácido láctico es formado en el músculo, se difunde rápidamente por la sangre y se aleja del lugar del metabolismo energético. De esta manera la glucólisis puede proceder a suministrar la energía anaeróbica adicional para la resíntesis del ATP.

Pero al aumentar el nivel de ácido láctico en la sangre y los músculos, la regeneración del ATP no puede mantener el ritmo de utilización, aparece la fatiga y el ejercicio debe cesar. La fatiga está probablemente controlada por la creciente acidez que inactiva varias enzimas implicadas en la transferencia de la energía.

El ácido láctico no debe considerarse como un producto de desecho, sino una fuente valiosa de energía química que acumula y se retiene en el cuerpo durante el ejercicio físico duro. Una vez que hay bastante oxígeno de nuevo, como durante la recuperación o cuando el ritmo del ejercicio se reduce, el hidrógeno unido al ácido láctico es recogido por el NAD+ y finalmente oxidado.

Por consiguiente, el ácido láctico se reconvierte fácilmente en ácido pirúvico y se utiliza como fuente de energía.

ANATOMÍA

Es la ciencia que tiene por objeto el estudio de la estructura del cuerpo humano. La anatomía general se ocupa de los líquidos y de los sólidos condiderándolos desde el punto de vista de órganos similares ; por ejemplo, cuando se estudian los huesos en general o los músculos, sin ocuparse de los detalles descriptivos de cada uno de ellos, se hace el estudio de la anatomía general. En la anatomía descriptiva, por el contrario, se estudia cada órgano en particular. describir un hueso, un músculo, es hacer anatomía descriptiva.

Tengo la idea de escribir sólo algunos aspectos de la anatomía, de lo contrarío, tardaría mucho tiempo. Comenzaremos con el sistema osteoarticular y luego nos adentraremos en los músculos.

SISTEMA OSTEOARTICULAR

Es el armazón que da consistencia al cuerpo humano y el elemento pasivo de sus movimientos. Está constituido por huesos, cartílagos y por los elementos conjuntivos de las articulaciones, formando en conjunto los llamados tejidos de sostén.

Existen tres tipos de huesos en el organismo : huesos largos (la longitud predomina sobre las otras dimensiones) que poseen un cuerpo o diáfisis y dos extremos o epífisis, ejemplos son el fémur, la tibia, etc. tenemos los huesos planos (predomina de dos dimensiones sobre una tercera) ejemplos son la escápula y huesos del cráneo. Y los huesos cortos ( tienen forma más o menos cúbica porque sus tres dimensiones son sensiblemente iguales) ejemplos son los huesecillos de la mano y el pié. Datos (existen 208 huesos):

• 26 en la columna vertebral.
• 8 en el cráneo.
• 14 en la cara.
• 8 en el oído.
• 1 hiodes.
• 25 en el tórax.
• 64 en los miembros superiores e inferiores.
• Además hay otros irregulares como los vormianos, que se desarrollan entre las suturas del cráneo, y los sesamoideos, que se encuentran en el espesor de los tendones.

ESTRUCTURA DEL HUESO

Los huesos varían de forma y estructura macroscópica, según el tipo de hueso de que se trate. Los huesos largos están constituidos por un cuerpo o diáfisis y los extremos separados antes de la pubertad por los catílagos de crecimiento, que son las epífisis y cuya función es la articulación con otros huesos; la diáfisis está formada por un tubo de tejido óseo compacto que deja en su interior una cavidad llamada medular, mientras que las epífisis están rellenas de hueso esponjoso.

El hueso compacto se compone de una serie de columnas cilíndricas llamadas sistemas de Hawers, que contiene un canal para vasos y nervios. Estas columnas forman hileras y se ramifican entre ellas coincidiendo con las líneas de fureza que debe soportar el hueso.

El hueso esponjoso se caracteriza por la formación de trabéculas que también están colocadas y ordenadas en función de los esfuerzos mecánicos a que están obligadas.

EL CARTÍLAGO

Es una estructura firme, compuesta en un 80% de agua y aproximadamente en un 15% por varias sustancias orgánicas, entre las que hay proteínas fibrosas del tipo colágenas (condromucoproteína) en donde a las proteínas se les une sulfato de condroitina.

Encontramos cartílago en las articulaciones y en la unión esternón-costilla (Hialino), en la rodilla (fibroso) y otro más elástico en el pabellón auricular y epiglotis. Las fibras de colágena del cartílago se disponen, a manera de lo que ocurre en el hueso, en formas arqueadas de modo que tienden a seguir las líneas de fuerza a que están sometidas.

Es un tejido avascular, de modo que se nutre por difusión, por ejemplo, los cartílagos articulares se nutren gracias a la difusión de sustancias alimenticias a partir del líquido sinovial.

ARTICULACIONES

Es el conjunto de partes blandas y duras que sirven para establecer una conexión, movil o no, entre dos o más huesos. Existen 3 tipos:

1. Sinartrosis o articulaciones inmóviles : pueden estar unidas por tejido fibroso para formar las llamadas sindesmosis, aunque pueden hallarse asimismo en forma de una unión muy apretada para formar la variedad llamada sutura, que impide totalmente todo movimiento, pudiendo con tiempo llegar a osificarse, ejemplo los huesos de la cabeza.
2. Anfiartrosis o sínfisis : sus caras articulares están cubiertas por cartílago hialino y unidas entre sí mediante cartílago fibroso para formar de este modo las llamadas sínfisis. Su movimiento es limitado (sínfisis del pubis), pero la suma de movimientos de varias de ellas puede llegar a dar desplazamientos importantes, tal como ocurre en la columna vertebral.
3. Diartrosis o articulaciones moviles : son las permiten el libre movimiento entre las cabezas óseas que las forman. Las caras articulares están habitualmente cubiertas de cartílago hialino. La parte más externa es la cápsula articular, que se extiende de un hueso a otro, continuándose con el periostio de ambos, siendo recubierta en su interior por la membrana sinovial que recubre todo el interior a excepción del cartílago, ligamentos y tendones que eventualmente pueden estar situados dentro de la cápsula. La membrana sinovial es muy vascularizada y secrega líquido sinovial, cuya función es la lubricar la articulación, nutrir el cartílago y proporcionar los macrófagos necesarios para eliminar los cuerpos intraarticulares.

LIGAMENTOS

Pero para que las articulaciones presenten una relación precisa y permitan un movimiento armónico, sus medios de unión deben proporcionarle la estabilidad suficiente para esto. Estos medios de unión se conocen como ligamentos (lgtos) y su estudio constituye la sindesmología.

Se presentan como cápsula fibrosa o simplemente como una cinta o cordón. Pero sin importar su forma, los lgtos. ofrecen dos extremidades que se insertan directamente en las superficies óseas sin mediación de substancia alguna, una cara articular (interna) revestida por la sinovial y otra cara externa en relación con los órganos vecinos. Están formados por tejido fibroso muy resistente, tienen arterias y venas muy finas que se esparcen por los intersticios de los fascículos fibrosos, recibiendo asimismo algunas terminaciones nerviosas.

Su adherencia a los huesos es tan grande, que es más fácil romper los lgtos. o los huesos que separar a estos primeros de su punto de implantación. Son resistentes, inextensibles y no recobran su forma inicial cuando han sido alargados por influencia de enfermedades o traumatismos.

MEMBRANAS SEROSAS

Se da este nombre a las membranas que tapizan las paredes de las cavidades cerradas. Podemos distinguir tres; las grandes serosas (pleura, pericardio), las sinoviales y las serosas tendinosas.

Para esta página nos interesan las dos últimas:

1. Sinoviales : Recubren la superficie externa de las articulaciones, menos la de los cartílagos. Secretan un líquido viscoso "la sinovia", que humedece las superficies articulares y facilita los movimientos. Formadas por una capa endotelial y otra de tejido conjuntivo profundo con fibras elásticas.
2. Serosas Tendinosas : Situadas debajo de los tendones, formado pequeñas vesiculas llamadas serosas tendinosas vesiculares, facilitando el desplazamiento de los tendones. Cuando el tendón es redondo, toman la forma de una serosa invaginante.

MÚSCULOS

Creo que el tejido muscular es un mecanismo increíble capaz de desarrollarse y adaptarse a distintas situaciones. Además es la base del movimiento del cuerpo humano, gracias a ellos podemos caminar, correr, saltar, etc.

Sólo abarcare lo principal y simple, pues el tema es muy largo y complicado, cualquier profundización debe ser hecha con textos más específicos.

Podemos distinguir el tejido muscular estriado, liso y cardíaco. Por supuesto hablaremos del estriado.

MUSCULO ESTRIADO: Son los responsables de las contracciones voluntarias, controladas por el sistema cerebro espinal, de color rojo y su nombre viene de sus fibras presentan estrías alternativamente claras y oscuras (ver más adelante bandas).

Todo músculo está rodeado por tejido conectivo denominado epimisio. Esta vaina envía tabiques cada vez más delgados, que dividen el interior del músculo en fascículos (subunidades del músculo). En estos tabiques se ramifican los vasos y nervios. Los vasos capilares se expanden por los tabiques más delgados, formando mallas alargadas alrededor del sarcolema (membrana celular de una fibra muscular) pero no penetran en su espesor.

El fascículo esta rodeado de otra membrana llamada perimisio. Dentro del fascículo pueden haber desde una fibra muscular hasta centenares. Las fibras o células musculares individuales están rodeadas a su vez por tejido conectivo designado como endomisio.

En el interior de la fibra muscular encontramos unidades subcelulares familiares tales como el sarcoplasma (citoplasma muscular), núcleos, mitocondrias, glucógeno, ATP y PC, por nombrar algunas. El componente de la célula muscular que la distingue es la miofibrilla. La miofibrilla contiene filamentos proteicos (2), uno espeso llamado miosina y otro delgado ,actina. Estos filamentos están distribuidos geométricamente en forma de bandas dandole la apariencia de estriado.

La unidad funcional de la miofibrilla es el sárcomero , que no es más que la distancia entre dos líneas Z. (ver ilustración). Al estimular la miofibrilla esta es la unidad que se contrae. Las demás líneas H, A e I , son de investigación personal por honor al tiempo de la página.

Por otra parte, los nervios se dividen en el interior del músculo en filamentos muy finos que llegan a la superficie del sarcolema, formando la llamada placa motriz, especie de ventosa nerviosa que se adosa a la superficie del sarcolema.(imaginen una estrella de mar con varios brazos y cada uno con pequeños botones para adherirse) Al llegar un impulso nervioso hasta la placa, se liberan desde el botón sináptico, vesículas sinápticas que contienen el neurotransmisor Acetilcolina y se combina con un complejo trasmisor-receptor en la membrana de la fibra. Este complejo aumenta la permeabilidad de la membrana a los iones de sodio y potasio que finalmente causan la despolarización de la membrana (potencial de acción) por toda la extensión del músculo (dedicaré una parte especial sólo a contracción muscular más adelante).

Cada músculo es inervado por uno o más nervios que contiene fibras motoras y sensitivas que suelen originares en varios nervios raquídeos. Sin embargo algunos son inervados en su mayor parte por un solo segmento de la médula espinal. Ahora, la neurona motriz anterior ,es decir, cuerpo celular, axón y dendritas, transmiten el impulso nervioso electroquímico de la médula al músculo. Pero a la neurona motriz anterior y las fibras específicas que inerva se llama unidad motriz (U.M.) Algunos datos de referencia son:

• Algunas U.M. contienen hasta 2.000 fibras musculares mientras que otras contienen relativamente pocas. Veamos ejemplos, el 1° interóseo dorsal del dedo, contiene 120 U.M. que controlan 41.000 fibras aprox., mientras que el gastrocnemius medial contiene 580 U.M. y 1.030.000 fibras musculares aprox.

Las U.M. estan compuestas de fibras de un tipo específico de fibra, que pueden clasificarse en una de las siguientes tres categorías, según ; Velocidad de contracción, Grado de fuerza que generan o fatigabilidad relativa de las fibras.

Tipo II b : contracción rápida, alto grado de fuerza y fatigabilidad.(se agotan rápidamente).

Tipo II a : contracción rápida, moderado grado de fuerza y resistente a la fatiga.

Tipo I : contracción lenta, tensión baja y altamente resistentes a la fatiga.

Hasta hoy siempre hay discusión sobre la potencialidad de que las fibras rápidas puedan llegar a ser resistentes a la fatiga, pero los últimos estudios demuestran que con un entrenamiento programado y prolongado se puede lograr dicha variación.

PATRONES DE DESCARGA

Se sabe que no todas las U.M. en el músculo descargan a la vez. Un ejemplo es el levantamiento de una barra, los músculos específicos se contraen para mover el miembro y el peso a una velocidad particular de movimiento con un ritmo dado de desarrollo de tensión. Si se utiliza un peso mayor, las opciones de velocidad disminuyen. Desde el punto de vista del control neural, las U.M. de contracción rápida (C.R) y lenta (C.L) se reclutan de manera selectiva y se modulan con respecto a su patrón de descarga para producir la respuesta deseada. Es decir, que en actividades como el jogging, ciclismo lento etc., se reclutan selectivamente U.M. de fibras de C.L. y para movimientos rápidos y potentes como el sprint final, salto, lanzamiento, se suman las fibras de C.R.

Un ejemplo de control de descarga se observa en halterófilos que generalmente demuestran un patrón de descarga de U.M. sincrónico (es decir, muchas U.M. reclutadas simultanéamente durante el levantamiento), mientras que el patrón de descarga de los atletas de resistancia es asincrónico ( es decir, algunas U.M. descargan mientras otras se recuperan).

CARACTERÍSTICAS GENERALES

La mayor parte de los músculos son estructuras independientes que cruzan una o más articulaciones y por su contracción, pueden producir moviminetos en ellas. Las excepciones son algunos músculos subcutáneos que mueven o arrugan piel.

Pero importante en un músculo es su número de fibras y la disposición que adoptan en el espacio dando la forma del músculo. Aquí tenemos algunos ejemplos:

• Los músculos de forma rectangular o cuadrilátera (pronador cuadrado) sus fibras corren paralelas al eje mayor del mismo.
• Los de forma peniforme (recto anterior del muslo) son paralelas entre sí, pero forman un ángulo con el tendón.
• Los de forma triangular o fusiforme (gemelos) no son paralelas, sino que convergen en un tendón.

El número de fibras de un músculo peniforme es mayor que la de uno de forma rectangular del mismo tamaño. La fuerza generada entonces es mayor en los primeros.

Jorge Gianotti G.
Kinesiólogo
Chile