De acuerdo a la fisiología del ejercicio y el deporte, los diferentes tipos de contracción muscular dependen entre otros aspectos de: 1) La relación que existe entre los fenómenos eléctricos y los procesos mecánicos de la contracción, determinada por la cantidad de impulsos nerviosos que reciben las fibras musculares, a través de los mecanismos nerviosos de sumación de efectos temporales y espaciales y 2) de la carga externa que debe superar el músculo esquelético.
Tipos de contracción muscular según la relación entre los fenómenos eléctricos y mecánicos acontecidos en el proceso contráctil y la magnitud de la descarga nerviosa.
En el caso de la fibra muscular esquelética, los potenciales de acción tienen una duración de 0,002 segundos, mientras que la duración de la onda despolarizante en las fibras miocardiales es de 0,3 segundos, lo que significa que los fenómenos eléctricos en la fibra del músculo esquelético son 150 veces más rápidos que en la fibra miocardial. Este detalle marca una de las diferencias más importantes entre ambas fibras musculares.
Lo anterior significa que en la fibra del músculo esquelético, los fenómenos eléctricos anteceden en mucho a los fenómenos mecánicos. Recordemos que la onda despolarizante, que empieza en la zona motora de la corteza cerebral, termina ingresando al interior de la fibra muscular por los túbulos transversos del retículo sarcoplasmático, provocando la liberación de los iones bivalentes de calcio de las cisternas.
El recorrido del impulso nervioso desde cuando el estímulo es captado por el órgano sensorial (vista, oído), hasta que en, en respuesta a la acción de dicho estímulo, el músculo inicia su acción mecánica, se denomina período latente de la reacción motora (PLRM). El PLRM, se cataloga como un índice del sistema nervioso, por cuanto durante el momento de reaccionar se reflejan tres parámetros fundamentales del sistema nervioso: la excitabilidad, la reactividad y la labilidad (capacidad de deslizamiento).
Los cambios del período latente de la reacción motora acontecidos durante la ontogénesis, en ambos sexos, permiten definir tres fases: acortamiento progresivo desde los tres hasta los 16-20 años, la estabilización en las edades de 21-40 años y el alargamiento del PLRM, después de los 40 años. Por otro lado, el período latente de la reacción motora es menor en los hombres que en las mujeres.
El tiempo de velocidad de reacción visual motora en personas No deportistas es de 250-350 milisegundos, mientras que en los deportistas es mucho menor: 150-200 milisegundos (mseg). Por otro lado, el tiempo de reacción a un señal auditiva suele ser aún menor: 170-270 mseg. en los no entrenados y hasta 0,05-0,07 mseg. en un atleta velocista de alto rendimiento.
Recordemos que la acción mecánica es responsabilidad de la interacción actina-miosina, como se puede explicar en el siguiente artículo: fisiología del proceso contráctil del músculo esquelético.
En el caso de la fibra miocardial, el fenómeno eléctrico (desarrollo del potencial de acción), coincide con la acción mecánica, lo que garantiza que dicha fibra sólo puede expresar contracciones musculares simples o aisladas, a diferencia de la fibras del músculo esquelético, que además de este tipo de contracción, puede contraerse y mantener la tensión durante cierto tiempo, es decir puede expresar contracción tetánicas o lisas. En otras palabras, la fibra miocardial alterna siempre la fase activa de la contracción (generación de tensión o sístole), con la fase pasiva o de relajamiento (diástole). La fibra del músculo esquelético, si las circunstancias así lo exigen, puede mantenerse en contracción durante cierto tiempo, aunque más temprano que tarde se vea obligada a relajarse.
Se entiende por contracción simple aquella que alterna la fase activa con la fase pasiva (tensión-relajación, tensión-relajación, etc.). Las frecuencias de estimulación de 5-10 impulsos por segundo, provocan en la fibra muscular esquelética contracciones simples.
Frecuencias de estimulación por encima de 10 impulsos por segundo, no permiten una completa fase de realajación de la fibra, presentándose la sumación de efectos entre una y otra estimulación. el resultado es una contracción sostenida con intentos de relajación incompletos. Este tipo de contracción se denomina de tétano dentado (imagen siguiente).
En los casos cuando la estimulación es muy alta (30-35 y más impulsos por segundo), no existe la posibilidad de relajarse en lo más mínimo y la fibra permanece contraída todo el tiempo, hasta cierto límite claro está. A este tipo de contracción se le conoce como tétano liso (imagen anterior).
Cualquier persona podría imaginar lo catastrófico que resultaría si la fibra miocardial pudiese expresar el tétano dentado o liso. Simplemente se comprometería mucho la función de bombeo del corazón. En relación con la fibra del músculo esquelético, se precisa que ésta exprese diferentes grados de tensión, que van desde el mínimo (contracciones aisladas), hasta la tensión máxima posible, que se logra precisamente cuando el músculo se encuentra en condiciones de isometría máxima, que no es otra cosa distinta a expresar la contracción tetánica lisa.
La imagen anterior muestra claramente el porqué se producen los diferentes tipos de contracción, en dependencia a la frecuencia de la estimulación nerviosa. Se sabe, que la formación del tétano dentado y particularmente la del tétano liso, se debe a la participación de un número cada vez mayor de motoneuronas (mecanismo de sumación espacial), y de un número cada vez mayor de impulsos nerviosos, disparado por cada una de las motoneuronas reclutadas (mecanismo de sumación temporal).
Al recibir un impulso, la fibra muscular esquelética se contrae e intenta relajarse, lo cual no le es posible, por cuanto la fibra ha recibido otro impulso proveniente de otra motoneuroa; así, de una manera asincrónica la fibra recibirá una gran cantidad de impulsos nerviosos, que no le permitirán relajarse inmediatamente se haya producido la fase de tensión muscular.
En condiciones de laboratorio es posible estudiar la manera como el músculos esquelético reacciona a las diferentes cargas o pesos externos aplicados a éste. Usualmente se utiliza el pequeño músculo gastrocnemio de la rana, que es el sometido mediante electroestimulación, a levantar cargas de diferente peso, como se puede se observar en la imagen siguiente. Se pueden observar tres casos, que relacionan la tensión desarrollada por el músculo en respuesta ala carga impuestra a éste.
La imagen anterior en la parte A muestra al músculo en condiciones de reposo, sin someterlo a la electroestimulación, ni a ninguna carga externa.
En la parte B, la carga externa aplicada al músculo es menor a la tensión que puede éste desarrollar; en este caso el músculo al ser electroestimulado, podrá levantar la carga sin problema alguno y a una velocidad que depende de la magnitud de la carga externa aplicada.
Entre la velocidad de acortamiento y la fuerza que expresa el músculo hay una relación inversamente proporcionar, al igual que entre la velocidad de acortamiento y el peso a levantar por el músculo. Fuerza.
Lo anterior significa que el músculo se acortará más rápidamente entre menos carga a vencer se le presente. Lo anterior se puede observar en la siguiente imagen. Podemos notar que la máxima velocidad de acortamiento se presenta cuando el músculo es electroestimulado sin carga externa a vencer. Al no haber carga (cero resistencia externa) a vencer, el músculo no expresa un componente de fuerza.
Por el contrario, la expresión máxima e la fuerza se observa cuando la velocidad de acortamiento es cero, lo que ocurre cuando intentamos levantar un peso inmovible. En estas condiciones, el músculo trabaja bajo un régimen isométrico.
El tipo de contracción durante la cual el músulo se acorta levantando una carga se denomina concéntrica. También se le denomina miométrica o isotónica (igual tensión). En este caso se dice que el músculo realiza un trabajo positivo.
En condiciones de laboratorio, en la medida que se aumenta de manera progresiva la magnitud de la carfa a levantar, se puede observar que la velocidad de acortamiento será cada vez menor, mientras que el componente fuerza (que depende de la magnitud de la carga externa), será cada vez mayor.
Al aumentar progresivamente la carga, se logrará un punto de equilibrio, entre la tensión desarrollada por el músculo y la carga que éste debe levantar. En este caso, el músculo no se acortará (no generará suficiente tensión para poder levantar la carga), como tampoco se alargará (la carga no es suficientemente grande para producir tal efecto). Aquí se estaría hablando de contracción isométrica (igual longitud), relacionada con la forma estática de las contracciones musculares.
En esta circunstancia, se puede decir que el músculo realiza un trabajo mecánico equivalente a cero, por cuanto uno de los términos de la ecuación que permite determinar el trabajo, es igual a cero. REcordando la fórmula T=C*D. Al no presentarse recorrido alguno, la distancia (D) equivale a cero. La carga (C), que sí existe, multiplicada por cero, se obtiene como resultado de cero en términos de trabajo mecánico.
Lo anterior no significa, que en estas condiciones el músculo no realiza trabajo fisiológico qye resulta por lo demás demasiado fatigoso. Las contracciones isométricas generan una gran tensión muscular en cada una de las fobras musculares comprometidas, que terminan ocluyendo los pequeños vasos sanguíneos y comprometiendo así la circulación sanguínea.
Cuando la carga aplicada al músculo es mucho mayor que la tensión desarrollada por éste, el músculo se alargará. A este tipo de contracción muscular se le denomina excéntrica o pilómetrica.
Los tipos de contracción muscular que implican cambios en la longitud del músculo (se acortan o se alargan), están relacionados con las formas dinámicas de la contracción muscular. La siguiente tabla, resume todo lo relacionado con las diferentes formas y tipos de la contracción muscular.
Es necesario que cada persona sepa diferenciar las formas y tipos de las contracciones musculares realizadas en condiciones de laboratorio, de las contracciones musculares realizadas en la vida cotidiana en general y en la actividad deportiva en particular.
Se sabe, por ejemplo, que cualquier tipo de movimiento, por simple que parezca, involucra una gran cantidad de músculos; mientras unos músculos se contraen, unos se relajan, mientras unos colaboran en una dirección (músculos sinergistas), otros lo hacen en sentido contrario (músculos antagosnitas).
La flexión del brazo a nivel del codo por ejemplo, es posible por la contracción del bíceps y la simultánea relajación del tríceps. La extensión del brazo invierte los papeles de estos dos importantes músculos.
En condiciones de laboratorio, se decía que la contracción concéntrica es posible, si la tensión del músculo es superior a la carga que se pretende levantar; así mismo se explicaba, que la contracción excéntrica, durante la cual el músculo se estira, es posible siempre y cuando la carga aplicada al músculo es superior a la tensión desarrollada por éste. Lo anterior es totalmente válido tratándose de músculos aislados (el gastrocnemio de la rana) por ejemplo, en condiciones de laboratorio.
En el organismo íntegro, se sabe que es posible contraer "concéntricamente" un músculo y relajarlo "excéntricamente" con una misma carga externa. Todo levantamiento de un peso implica "acortamiento" de músculos claves de la articulación (contracción concéntrica); así mismo, el dejar ese mismo peso en la posición inicial, implica relajamiento o "estiramiento" de los músculos que se contrajeron al levantar el peso en cuestión (contracción excéntrica). Como se explica en la siguiente imagen.
Igualmente se explica, que la contracción isométrica en condiciones de laboratorio se presenta cuando el peso aplicado al músculo aislado es igual a la tensión que éste pueda desarrollar. Pues bien, en condiciones naturales, la contracción isométrica se presenta en un diapasón amplio de la magnitud de la carga.
Hay quienes consideran que en condiciones naturales, es difícil producir contracciones isotónicas puras o contracciones isométricas puras. De ahí la denominación de contracciones aucsotónicas o anisotónicas, para referirse a una forma de contracción, que mezcla de una manera simultánea los cambios de longitud del músculo con los cambios de tensión.
En condiciones de entrenamiento con aparatos especiales, que ofrecen una resistencia adaptada a la fuerza aplicada, es posible producir un tipo especial de contracción dinámica que se realiza a una velocidad constante. Este tipo de contracción se denomina contracción isocinética.
Tipos de contracción muscular según la relación entre los fenómenos eléctricos y mecánicos acontecidos en el proceso contráctil y la magnitud de la descarga nerviosa.
En el caso de la fibra muscular esquelética, los potenciales de acción tienen una duración de 0,002 segundos, mientras que la duración de la onda despolarizante en las fibras miocardiales es de 0,3 segundos, lo que significa que los fenómenos eléctricos en la fibra del músculo esquelético son 150 veces más rápidos que en la fibra miocardial. Este detalle marca una de las diferencias más importantes entre ambas fibras musculares.
Lo anterior significa que en la fibra del músculo esquelético, los fenómenos eléctricos anteceden en mucho a los fenómenos mecánicos. Recordemos que la onda despolarizante, que empieza en la zona motora de la corteza cerebral, termina ingresando al interior de la fibra muscular por los túbulos transversos del retículo sarcoplasmático, provocando la liberación de los iones bivalentes de calcio de las cisternas.
El recorrido del impulso nervioso antes de dar la orden al músculo para contraerse
El recorrido del impulso nervioso desde cuando el estímulo es captado por el órgano sensorial (vista, oído), hasta que en, en respuesta a la acción de dicho estímulo, el músculo inicia su acción mecánica, se denomina período latente de la reacción motora (PLRM). El PLRM, se cataloga como un índice del sistema nervioso, por cuanto durante el momento de reaccionar se reflejan tres parámetros fundamentales del sistema nervioso: la excitabilidad, la reactividad y la labilidad (capacidad de deslizamiento).
Los cambios del período latente de la reacción motora acontecidos durante la ontogénesis, en ambos sexos, permiten definir tres fases: acortamiento progresivo desde los tres hasta los 16-20 años, la estabilización en las edades de 21-40 años y el alargamiento del PLRM, después de los 40 años. Por otro lado, el período latente de la reacción motora es menor en los hombres que en las mujeres.
El tiempo de velocidad de reacción visual motora en personas No deportistas es de 250-350 milisegundos, mientras que en los deportistas es mucho menor: 150-200 milisegundos (mseg). Por otro lado, el tiempo de reacción a un señal auditiva suele ser aún menor: 170-270 mseg. en los no entrenados y hasta 0,05-0,07 mseg. en un atleta velocista de alto rendimiento.
Recordemos que la acción mecánica es responsabilidad de la interacción actina-miosina, como se puede explicar en el siguiente artículo: fisiología del proceso contráctil del músculo esquelético.
Contracción de las fibras musculares del miocardio (corazón)
En el caso de la fibra miocardial, el fenómeno eléctrico (desarrollo del potencial de acción), coincide con la acción mecánica, lo que garantiza que dicha fibra sólo puede expresar contracciones musculares simples o aisladas, a diferencia de la fibras del músculo esquelético, que además de este tipo de contracción, puede contraerse y mantener la tensión durante cierto tiempo, es decir puede expresar contracción tetánicas o lisas. En otras palabras, la fibra miocardial alterna siempre la fase activa de la contracción (generación de tensión o sístole), con la fase pasiva o de relajamiento (diástole). La fibra del músculo esquelético, si las circunstancias así lo exigen, puede mantenerse en contracción durante cierto tiempo, aunque más temprano que tarde se vea obligada a relajarse.
Se entiende por contracción simple aquella que alterna la fase activa con la fase pasiva (tensión-relajación, tensión-relajación, etc.). Las frecuencias de estimulación de 5-10 impulsos por segundo, provocan en la fibra muscular esquelética contracciones simples.
Frecuencias de estimulación por encima de 10 impulsos por segundo, no permiten una completa fase de realajación de la fibra, presentándose la sumación de efectos entre una y otra estimulación. el resultado es una contracción sostenida con intentos de relajación incompletos. Este tipo de contracción se denomina de tétano dentado (imagen siguiente).
En los casos cuando la estimulación es muy alta (30-35 y más impulsos por segundo), no existe la posibilidad de relajarse en lo más mínimo y la fibra permanece contraída todo el tiempo, hasta cierto límite claro está. A este tipo de contracción se le conoce como tétano liso (imagen anterior).
Cualquier persona podría imaginar lo catastrófico que resultaría si la fibra miocardial pudiese expresar el tétano dentado o liso. Simplemente se comprometería mucho la función de bombeo del corazón. En relación con la fibra del músculo esquelético, se precisa que ésta exprese diferentes grados de tensión, que van desde el mínimo (contracciones aisladas), hasta la tensión máxima posible, que se logra precisamente cuando el músculo se encuentra en condiciones de isometría máxima, que no es otra cosa distinta a expresar la contracción tetánica lisa.
La imagen anterior muestra claramente el porqué se producen los diferentes tipos de contracción, en dependencia a la frecuencia de la estimulación nerviosa. Se sabe, que la formación del tétano dentado y particularmente la del tétano liso, se debe a la participación de un número cada vez mayor de motoneuronas (mecanismo de sumación espacial), y de un número cada vez mayor de impulsos nerviosos, disparado por cada una de las motoneuronas reclutadas (mecanismo de sumación temporal).
Al recibir un impulso, la fibra muscular esquelética se contrae e intenta relajarse, lo cual no le es posible, por cuanto la fibra ha recibido otro impulso proveniente de otra motoneuroa; así, de una manera asincrónica la fibra recibirá una gran cantidad de impulsos nerviosos, que no le permitirán relajarse inmediatamente se haya producido la fase de tensión muscular.
Tipos de contracción muscular según la magnitud de la carga externa aplicada al músculo.
En condiciones de laboratorio es posible estudiar la manera como el músculos esquelético reacciona a las diferentes cargas o pesos externos aplicados a éste. Usualmente se utiliza el pequeño músculo gastrocnemio de la rana, que es el sometido mediante electroestimulación, a levantar cargas de diferente peso, como se puede se observar en la imagen siguiente. Se pueden observar tres casos, que relacionan la tensión desarrollada por el músculo en respuesta ala carga impuestra a éste.
La imagen anterior en la parte A muestra al músculo en condiciones de reposo, sin someterlo a la electroestimulación, ni a ninguna carga externa.
En la parte B, la carga externa aplicada al músculo es menor a la tensión que puede éste desarrollar; en este caso el músculo al ser electroestimulado, podrá levantar la carga sin problema alguno y a una velocidad que depende de la magnitud de la carga externa aplicada.
Entre la velocidad de acortamiento y la fuerza que expresa el músculo hay una relación inversamente proporcionar, al igual que entre la velocidad de acortamiento y el peso a levantar por el músculo. Fuerza.
Lo anterior significa que el músculo se acortará más rápidamente entre menos carga a vencer se le presente. Lo anterior se puede observar en la siguiente imagen. Podemos notar que la máxima velocidad de acortamiento se presenta cuando el músculo es electroestimulado sin carga externa a vencer. Al no haber carga (cero resistencia externa) a vencer, el músculo no expresa un componente de fuerza.
Por el contrario, la expresión máxima e la fuerza se observa cuando la velocidad de acortamiento es cero, lo que ocurre cuando intentamos levantar un peso inmovible. En estas condiciones, el músculo trabaja bajo un régimen isométrico.
El tipo de contracción durante la cual el músulo se acorta levantando una carga se denomina concéntrica. También se le denomina miométrica o isotónica (igual tensión). En este caso se dice que el músculo realiza un trabajo positivo.
Segundo caso de contracción muscular esquelética
En condiciones de laboratorio, en la medida que se aumenta de manera progresiva la magnitud de la carfa a levantar, se puede observar que la velocidad de acortamiento será cada vez menor, mientras que el componente fuerza (que depende de la magnitud de la carga externa), será cada vez mayor.
Al aumentar progresivamente la carga, se logrará un punto de equilibrio, entre la tensión desarrollada por el músculo y la carga que éste debe levantar. En este caso, el músculo no se acortará (no generará suficiente tensión para poder levantar la carga), como tampoco se alargará (la carga no es suficientemente grande para producir tal efecto). Aquí se estaría hablando de contracción isométrica (igual longitud), relacionada con la forma estática de las contracciones musculares.
En esta circunstancia, se puede decir que el músculo realiza un trabajo mecánico equivalente a cero, por cuanto uno de los términos de la ecuación que permite determinar el trabajo, es igual a cero. REcordando la fórmula T=C*D. Al no presentarse recorrido alguno, la distancia (D) equivale a cero. La carga (C), que sí existe, multiplicada por cero, se obtiene como resultado de cero en términos de trabajo mecánico.
Lo anterior no significa, que en estas condiciones el músculo no realiza trabajo fisiológico qye resulta por lo demás demasiado fatigoso. Las contracciones isométricas generan una gran tensión muscular en cada una de las fobras musculares comprometidas, que terminan ocluyendo los pequeños vasos sanguíneos y comprometiendo así la circulación sanguínea.
Tercer caso de contracción muscular de los músculos esqueléticos
Cuando la carga aplicada al músculo es mucho mayor que la tensión desarrollada por éste, el músculo se alargará. A este tipo de contracción muscular se le denomina excéntrica o pilómetrica.
Los tipos de contracción muscular que implican cambios en la longitud del músculo (se acortan o se alargan), están relacionados con las formas dinámicas de la contracción muscular. La siguiente tabla, resume todo lo relacionado con las diferentes formas y tipos de la contracción muscular.
Es necesario que cada persona sepa diferenciar las formas y tipos de las contracciones musculares realizadas en condiciones de laboratorio, de las contracciones musculares realizadas en la vida cotidiana en general y en la actividad deportiva en particular.
Se sabe, por ejemplo, que cualquier tipo de movimiento, por simple que parezca, involucra una gran cantidad de músculos; mientras unos músculos se contraen, unos se relajan, mientras unos colaboran en una dirección (músculos sinergistas), otros lo hacen en sentido contrario (músculos antagosnitas).
La flexión del brazo a nivel del codo por ejemplo, es posible por la contracción del bíceps y la simultánea relajación del tríceps. La extensión del brazo invierte los papeles de estos dos importantes músculos.
En condiciones de laboratorio, se decía que la contracción concéntrica es posible, si la tensión del músculo es superior a la carga que se pretende levantar; así mismo se explicaba, que la contracción excéntrica, durante la cual el músculo se estira, es posible siempre y cuando la carga aplicada al músculo es superior a la tensión desarrollada por éste. Lo anterior es totalmente válido tratándose de músculos aislados (el gastrocnemio de la rana) por ejemplo, en condiciones de laboratorio.
En el organismo íntegro, se sabe que es posible contraer "concéntricamente" un músculo y relajarlo "excéntricamente" con una misma carga externa. Todo levantamiento de un peso implica "acortamiento" de músculos claves de la articulación (contracción concéntrica); así mismo, el dejar ese mismo peso en la posición inicial, implica relajamiento o "estiramiento" de los músculos que se contrajeron al levantar el peso en cuestión (contracción excéntrica). Como se explica en la siguiente imagen.
Igualmente se explica, que la contracción isométrica en condiciones de laboratorio se presenta cuando el peso aplicado al músculo aislado es igual a la tensión que éste pueda desarrollar. Pues bien, en condiciones naturales, la contracción isométrica se presenta en un diapasón amplio de la magnitud de la carga.
Hay quienes consideran que en condiciones naturales, es difícil producir contracciones isotónicas puras o contracciones isométricas puras. De ahí la denominación de contracciones aucsotónicas o anisotónicas, para referirse a una forma de contracción, que mezcla de una manera simultánea los cambios de longitud del músculo con los cambios de tensión.
En condiciones de entrenamiento con aparatos especiales, que ofrecen una resistencia adaptada a la fuerza aplicada, es posible producir un tipo especial de contracción dinámica que se realiza a una velocidad constante. Este tipo de contracción se denomina contracción isocinética.