2.2 Il sistema neuromuscolare

Panoramica del Corso

  • Obiettivi di apprendimento
  • Creazione di un impulso nervoso (1/3, 2/3, 3/3)
  • Propagazione del potenziale d'azione
  • La giunzione neuromuscolare
  • L'unità motoria
  • Teoria del filamento scorrevole
  • Fase 1: fase di riposo
  • Fase 2: Fase di accoppiamento eccitazione-contrazione
  • Fase 3: Contrazione
  • Fase 4: fase di ricarica
  • Fase 5: Fase di rilassamento
  • Tipi di contrazione muscolare
  • Titina - Il miofilamento dimenticato
  • Tipi di fibre muscolari
  • Composizione di fibre negli atleti
  • Possibilità di modifica del tipo di fibra muscolare tramite allenamento
  • Sommario

Obiettivi di apprendimento

  • Discussione su come i segnali nervosi vengono inviati ai muscoli.
  • Analisi dettagliata del processo di contrazione muscolare.
  • Esame di come il corpo genera forza per il movimento e le prestazioni atletiche.
  • Esplorazione dei tipi di fibre muscolari e dei diversi tipi di contrazione muscolare.
  • Studio dell'interazione tra sistema nervoso e sistema muscolare per il movimento.

Creare un impulso nervoso 1/3

  • Definizione di impulso nervoso: Un impulso nervoso è un segnale nervoso che trasmette informazioni al cervello o da esso a un tessuto bersaglio.
  • Viaggio dell'impulso: L'impulso nervoso viaggia attraverso segnali elettrici che ogni neurone riceve e trasmette.
  • Carica a riposo: A riposo, la membrana nucleare del neurone ha una carica di -70 millivolt chiamata potenziale di membrana a riposo. Questo stato è noto come neurone polarizzato.
  • Concentrazione ionica: L'interno del neurone ha una maggiore concentrazione di ioni potassio, mentre l'esterno ha una concentrazione elevata di ioni sodio, creando una carica elettrica di -70 millivolt.

Creare un impulso nervoso 2/3

  • Stimolo: Se il neurone riceve uno stimolo di almeno 15-20 mV, si genera un potenziale d'azione.
  • Cambiamento di potenziale: La carica di membrana passa tipicamente da -70 mV a +30 mV, per poi tornare a -70 mV in circa 1 millisecondo.
  • Depolarizzazione: Il potenziale d'azione causa la depolarizzazione, spostando la carica della membrana e rendendo i canali del sodio più permeabili.
  • Soglia di depolarizzazione: Un segnale di almeno 15-20 mV è necessario per attivare il potenziale d'azione e un principio fondamentale è quello del "tutto o niente"; un segnale più forte non provoca un potenziale d'azione più forte.

Creare un impulso nervoso 3/3

  • Ripolarizzazione: Dopo la depolarizzazione, il neurone ritorna allo stato di riposo, processo chiamato ripolarizzazione.
  • Periodo refrattario: Subito dopo la depolarizzazione, il segmento di neurone non può essere stimolato di nuovo, assicurando che il potenziale d'azione viaggi in una sola direzione.
  • Diagramma del potenziale d'azione: 1) Segnale ricevuto; 2) Apertura dei canali del sodio; 3) Chiusura dei canali del sodio; 4) Ritorno al potenziale di membrana a riposo.

Propagazione del potenziale d'azione

  • Mielinizzazione: Gli assoni neurali sono rivestiti da guaina mielinica, isolando così le fibre nervose. Le lacune non mielinizzate sono dette nodi di Ranvier, dove il potenziale d'azione salta, aumentando la velocità della trasmissione nervosa.
  • Sviluppo nei bambini: La mielinizzazione aumenta l'efficacia dei segnali nervosi, spiegando perché i bambini necessitano di tempo per sviluppare il controllo motorio.
  • Malattie neurologiche: Alcune malattie possono causare deterioramento della guaina mielinica, compromettendo la coordinazione.
  • Dimensioni dei neuroni: Neuroni più grandi conducono segnali più rapidamente per la minore resistenza al segnale.

La giunzione neuromuscolare

  • Transizione elettrico-chimica: Il potenziale d'azione deve passare da elettrico a chimico per attraversare la sinapsi, area che separa neuroni.
  • Neurotrasmettitori: Raggiunto il terminale assonico, il potenziale d'azione stimola il rilascio di neurotrasmettitori, che attivano i recettori sul neurone successivo.
  • Giunzione neuromuscolare: Specificamente, tra neurone e fibra muscolare, il neurotrasmettitore acetilcolina provoca la depolarizzazione della fibra muscolare.
  • Inizio della contrazione: L'impulso nervoso si trasmette e inizia il processo di contrazione muscolare.

L'unità motore

  • Definizione di unità motoria: Composta da un motoneurone e le fibre muscolari che innerva.
  • Controllo fine: Piccole unità motorie controllano movimenti delicati (es. muscoli dell'occhio).
  • Muscoli più grandi: I muscoli più grandi possono avere centinaia di fibre muscolari innervate da un singolo neurone.
  • Tipo di fibra muscolare: Tutte le fibre muscolari in un'unità motoria sono dello stesso tipo (veloci o lente).

Teoria del filamento scorrevole

  • Definizione: I filamenti di actina sono tirati verso il centro del sarcomero dal filamento di miosina, accorciando questo.
  • Ponti trasversali: Attaccati nei punti di actina dalle teste globulari della miosina durante la contrazione muscolare.
  • Importanza: La forza generata dai muscoli dipende dal numero di ponti trasversali formati.

Fase 1: fase di riposo

  • Condizioni: Scarso calcio nella miofibrilla porta a pochi ponti trasversali.
  • Tensione: Tensione muscolare minima nella fase di riposo prima che avvenga la stimolazione.

Fase 2: Fase di accoppiamento eccitazione-contrazione

  • Stimolazione: Rilascio di calcio dal reticolo sarcoplasmatico consente la formazione di ponti trasversali.
  • Ruolo della troponina: Il calcio si lega alla troponina, rimuovendo il blocco della tropomiosina per la formazione di ponti trasversali.

Fase 3: Contrazione

  • Meccanismo: La testa di miosina si attacca all'actina e si flette, tirando actina verso il centro del sarcomero (colpo di forza).
  • Energia: L'ATP è necessario per alimentare il ciclo di ponte trasversale.

Fase 4: fase di ricarica

  • Ripetizione: La fase di ricarica avviene attraverso la continua formazione di ponti trasversali, mantenendo disponibile calcio e ATP.

Fase 5: Fase di rilassamento

  • Condizioni di rilascio: Cessa la stimolazione e il calcio viene pompato nel reticolo sarcoplasmatico.
  • Tornando a riposo: I siti di legame di actina vengono nuovamente bloccati dalla tropomiosina, impedendo la contrazione.

Tipi di contrazione muscolare

  • Tre tipi di contrazione: Eccentrica (muscolo allungato), Isometrica (lunghezza costante), Concentrica (muscolo accorciato).
  • Allenamento trifasico: Metodo per sviluppare eccellenza atletica tramite la differenziazione dell'allenamento di ciascun tipo di contrazione.

Titina - Il miofilamento dimenticato

  • Importanza della titina: Stabilizza i filamenti di miosina e fornisce resistenza all'allungamento, migliorando la forza durante contrazioni eccentriche.

Tipi di fibre muscolari

  • Classificazione: Fibra di tipo 1 (lente), tipo 2a (intermedie), tipo 2x (rapide).
  • Caratteristiche di velocità e fatica: Fibra di tipo 1 è resistente, mentre le tipologie 2x sono adatte a sforzi rapidi ma si affaticano rapidamente.

Composizione di fibre negli atleti

  • Distribuzione media: Circa 50% tipo 1, 25% tipo 2a, 25% tipo 2x, variabile secondo il muscolo e l'individuo.
  • Atleti di resistenza: Maggiore percentuale di fibre a contrazione lenta.
  • Velocisti e sollevatori: Percentuali elevate di fibre a contrazione rapida, a beneficio delle loro prestazioni specifiche.

Possibilità di modifica del tipo di fibra muscolare tramite allenamento

  • Trasformazione delle fibre: Possibile da tipo 2x a tipo 2a e viceversa attraverso vari regimi di allenamento.
  • Influenza sull'affaticamento: Le fibre di tipo 2a sono più resistenti rispetto a quelle di tipo 2x, rendendo utile il loro aumento per atleti.

Sommario

  • Processo esaminato: Trasmissione dell'impulso nervoso e interazione con le fibre muscolari.
  • Teoria del filamento scorrevole: Ruolo della titina e sue implicazioni nella contrazione muscolare.
  • Tipi di contrazione e metodi di allenamento: Principi dell'allenamento trifasico e distribuzione delle fibre muscolari degli atleti.