domingo, 4 de enero de 2015

Modelo mecánico muscular

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.

Imagen 1

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.


                          

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