INTRODUCCIÓN
El músculo es un conjunto de fibras que contienen dos tipos
principales de filamentos, la actina y la miosina, que deslizan una sobre otra
para permitir la contracción muscular.
La contracción muscular es el proceso que permite a nuestro cuerpo moverse (andar, correr, saltar, levantar los brazos…). Según la tensión, se estiran o se acortan y están controlados por el sistema nervioso central.
1-. Músculos
Distinguimos tres tipos de músculos diferentes: músculo
esquelético, cardíaco y liso.
- El músculo esquelético se encarga del movimiento corporal,
está unido a los huesos por medio de tendones y es de contracción voluntaria.
- El músculo cardiaco (corazón) impulsa la sangre a través
del sistema circulatorio. Es de contracción involuntaria.
- El músculo liso (de los órganos y tubos internos), es de
contracción involuntaria.
1-1. Propiedades
El músculo tiene cuatro propiedades:
- Contractibilidad, capacidad del músculo de contraerse.
- Excitabilidad, capacidad de responder a estímulos
generando potenciales de acción.
- Extensibilidad, capacidad del músculo de extenderse.
- Tonicidad, tono muscular.
1-2. Composición
El músculo está compuesto por elementos elásticos y
contráctiles.
- Los elementos elásticos cohesionan las fibras musculares, permiten la circulación linfática y sanguínea y contienen los nervios. Están compuestos por elementos pasivos que corresponden a tres componentes: el endomisio que rodea a las fibras musculares y agrupa las unidades contráctiles de manera que hay menos pérdida de fuerza en el músculo, el perimisio rodea a los fascículos musculares (conjunto de fibras musculares) y el epimisio que rodea al músculo (conjunto de fascículos).
- Los elementos contráctiles son también denominados activos. Corresponden a las fibras musculares excitables; es decir que bajo un estímulo nervioso, por ejemplo un estiramiento, las fibras musculares se contraen.
En las imágenes 1 y 2, se utiliza un impulso previo que nos
ayuda, gracias al componente elástico-contráctil, a conseguir energía para
lograr más altura en el salto deseado.
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| Imagen 1 |
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| Imagen 2 |
2-. Modelo
mecánico de Hill
El modelo músculo-tendinoso, teoría sobre el complejo
muscular, propuesto por Hill en 1938, emula las características visco-elásticas
propias de los elementos músculo-tendinosos del cuerpo humano.
Dice que el musculo tiene tres componentes: un componente contráctil o activo y dos componentes pasivos: un componente elástico en serie y uno en paralelo.
Los componentes pasivos son tejidos conjuntivos,
constituidos de manera específica por colágeno, que contienen nervios, vasos
sanguíneos y linfáticos, permiten también la cohesión entre la actina y la
miosina.
El elemento contráctil corresponde al sarcómero, que es el conjunto de dos proteínas contráctiles: la actina y la miosina. La actina y la miosina permiten la contracción del músculo, deslizando una sobre la otra. El elemento elástico en serie corresponde a los tendones. El componente elástico en paralelo corresponde al elemento pasivo del músculo, es decir, epimisio, endomisio y perimisio.
El modelo de Hill es un mecanismo de contracción muscular que se efectúa con el estiramiento pasivo (estímulo) del músculo. Los elementos elásticos en serie y en paralelo se acortan, produciendo tensión en el músculo. Hay un almacenamiento de energía que se libera cuando el músculo se relaja.
Se puede comparar los elementos elásticos con muelles.
Cuando el músculo se acorta, hay un deslizamiento de la miosina sobre la
actina. Las fibras de miosina y actina no cambian de longitud sino que se
superponen. Como los tejidos conjuntivos no tienen la capacidad de contraerse,
deben actuar como muelles, para seguir el acortamiento del sarcomero y permitir
que el músculo se contraiga en su totalidad. Cuando el músculo se relaja y cesa
la contracción, los componentes elásticos pasivos vuelven a su posición
original liberando la energía que previamente había almacenado.
Por ejemplo, en la imagen 3, se aplica una fuerza en un
muelle para obtener una contracción, lo cual sería similar a lo que ocurre en
el músculo.
3-. Ilustración
del modelo de Hill asociado con el deporte
En las imágenes 4 y 5, en el lanzamiento tanto en el ejemplo
del fútbol como el del balonmano utilizamos el componente elástico-contráctil
para aumentar la fuerza del disparo gracias a la energía que realizamos al
poner en tensión este componente.
4-. Los
efectos elásticos en el desarrollo de la fuerza de contracción
- La energía almacenada en el componente elástico depende de la
elongación a la que se vea sometido.
- La energía almacenada en el componente elástico durante la
elongación depende de la longitud de
estiramiento, así como de las características de elasticidad propias.
- Debe tenerse en cuenta, que la energía potencial acumulada
en el componente elástico debe ser utilizada en forma de rebote, es decir, sin
que transcurra un período de tiempo excesivo entre su manifestación y su
almacenamiento.
En lo relativo
a los tendones
y otros elementos de inserción,
existen muchas diferencias en cuanto al comportamiento mecánico, por las
diferencias de constitución y estructura. Por ejemplo, el efecto elástico del
tendón de Aquiles (tendón en la parte posterior del tobillo) es de gran
importancia en el transcurso de la
deambulación, el salto o la carrera.
5-. Algunos
factores que afectan al modelo mecánico muscular
- Alineación y orientación de las fibras.
- Número de fibras y fibrillas: si hay muchas fibras, la
contracción muscular es más eficaz.
- Proporción de colágena y elastina.
- Composición química tisular.
- Grado de hidratación. Por ejemplo, si un deportista se
deshidrata, hay un aumento de la temperatura, de la sensación de fatiga y se
puede producir una lesión en el músculo.
- Duración (tiempo), nivel (carga) y tipo (dinámica o
estática) de fuerza aplicada.
- Fusi L, Brunello E, Reconditi M, Piazzesi G, Lombardi V. The non-linear elasticity of the muscle sarcomere and the compliance of myosin motors. J Physiol. 2014 Mar 1; 592(Pt 5):1109-18
- EFDeportes.com (Revista digital). (Citado el Julio de 2012). Disponible en: http://www.efdeportes.com/efd170/nuevo-modelo-mecanico-del-musculo.htm
- Universidad de las Americas. Disponible en: http://www.fcs.uner.edu.ar/libros/archivos/articulos/biomecanica_de_musculo.pdf
- Blog. (Citado el 20 de noviembre de 2012). Disponible en: http://mecanicadecarrera.blogspot.com.es/2012/11/aprovechamiento-de-la-energia-elastica.html
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