Le basi funzionali del movimento umano

IPSP

Sommazione spaziale-> Sfrutta l’esistenza di una spazialità (provenienza dei vari stimoli)

Sommazione temporale

Inibizione pre-sinaptica

Abbiamo tre neuroni eccitatori che scaricano i rispettivi EPSP che sono potenziali graduati, che

separatamente sono tutti sotto soglia. Gli EPSP arrivano contemporaneamente alla zona di trigger e

si sommano, creando un potenziale graduato sopra soglia, che genera un potenziale d’azione.

Con la presenza di un neurone inibitore e due neuroni eccitatori, avremo che i PSP sommati sono

sottosoglia, perciò non parte nessun potenziale. (Sommazione spaziale)

Vi è anche una sommazione di tipo temporale: Ipotizziamo di dare due stimoli separati nel tempo, lo

stimolo totale non sarà sufficiente per innescare un nuovo potenziale. Ma se i due stimoli sono l’uno

a ridosso dell’altro, allora saremo a soglia, e quindi consentire al neurone di dare una risposta.

Questa risposta non è dovuto alla presenza di diversi segnali nello stesso momento (sommazione

spaziale), ma avremo segnali uguali, ma in periodi di tempo diversi ma molto ravvicinati (sommazione

temporale). IL MUSCOLO

Un muscolo posto in una condizione di allenamento, migliora la qualità e forza dello stesso, ancora

prima che vi sia un vero e proprio cambiamento sulla trofia. Il muscolo modifica infatti, il modo in cui

attiva le varie unità motorie.

La contrazione muscolare crea una tensione a livello del tendine, che se dovesse essere maggiore

della resistenza riusciremo ad avere un movimento.

Organizzazione del muscolo scheletrico

La fibra muscolare è immersa nel tessuto connettivo lasso chiamato endomisio, mentre è circondato

da un da una fascia connettivale detta epimisio. La più grossa subunità muscolare è il fascio, che è

contornato da un’altra fascia connettivale chiamato perimisio.

L’unità funzionale della miocellula è il sarcomero, le cui proteine principali sono actina e miosina, ma

senza dimenticare la tropomiosina e la troponina, che sono proteine regolatrici.

Actina e miosina sono un misto tra proteine strutturali e funzionali.

Due cisterne terminali e un tubulo a T formano la triade. Nelle due cisterne vi sono grandi quantità di

Ca++. Ovviamente esistono dei sistemi di collegamento tra il tubulo T e le cisterne funzionali.

Ha una funzione stabilizzatrice nei confronti della struttura geometrica dell’actina.

Nebulina:

Mantiene i monomeri di Actina spaziati in modo corretto perché possano interagire con i ponti

trasversi della miosina

E’ la proteine più grossa del nostro corpo, ed ha una funzione strutturale/geometrico, ossia

Titina:

che va a posizionare sul disco Z tutti i filamenti di miosina. Ha la struttura di una molla, e proprio per

questo ha la tendenza a tornare nella posizione di partenza, per favorire il ritorno in una situazione di

riposo post contrazione.

Quando il muscolo è rilasciato siamo in uno stato in cui abbiamo un monomero di actina che guarda

il ponte di miosina, ma senza che riescano ad interagire (a causa della troponina e della

tropomiosina). La testa della miosina è già carica di ATP, e non aspetta altro che lo stimolo per la

contrazione. La miosina ha già idrolizzato parzialmente in ADP + Pi, questo in modo tale che la

reazione di contrazione possa avvenire nei tempi più brevi possibili. Con l’arrivo del Ca++ la distanza

tra actina e miosina viene annullata. Actina e miosina si legano, e questo legame favorisce la

liberazione di energia dalla molecola di ATP, causando così la contrazione. La miosina svolge da

enzima per tagliare l’ATP (ATPasi), ma ha una capacità molto bassa, e grazie all’actina, che svolge da

catalizzatore, riusciremo a scindere l’ATP. La liberazione di energia permette così la contrazione.

Alla fine della contrazione avremo perso il Pi, e l’ADP rimanente verrà sostituito da una nuova

molecola di ATP.

Il ritorno di ATP sulla testa della miosina, garantisce il ritorno del sarcomero nella posizione iniziale.

Energetica muscolare:

• Più veloce, poco ATP

Via della fosfocreatina:

• 30-40 s, medio ATP

Via della glicolisi anaerobica:

• Qualche minuto, ma con produzione di molto ATP

Via della glicolisi aerobica:

Queste vie differiscono per quantità di ATP e velocità con cui lo producono

Il Ca++ si libera quando il segnale di contrazione arriva e attiva i recettori della che,

diidropiridina

agendo sui recettori della causano la liberazione di calcio dalle cisterne del reticolo

rianodina, “blocco”

sarcoplasmatico. Il calcio si lega alla troponina, modificando così la forma del tra actina e

miosina, permettendo così il legame tra il filamento spesso e quello sottile.

Tipi di contrazione

• Per contrazione statica si indica una contrazione in cui non vi è alcuna variazione di

Statica->

distanza tra origine e inserzione del tendine. Ovviamente avverrà una contrazione a livello

muscolare

• Per contrazione dinamica si intende una contrazione in cui oltre

Dinamica->

all’accorciamento muscolare, abbiamo anche la variazione di distanza tra origine e inserzione

del tendine.

Prestazione muscolare (Forza e velocità)

La forza e la velocità danno un grosso contributo alle singole fibre muscolari, alle unità motorie e alle

caratteristiche dell’unità muscolo tendinea.

Fattori determinanti della forza:

• Numero di ponti actina/miosina formati nell’area trasversa. Tanto più sono i ponti

actina/miosina, tanto maggiore sarà l’aumento della tensione generata. Se io ho una fibra

con diametro maggiore, queste producono una forza maggiore;

• La lunghezza del sarcomero provoca una variazione nella quantità di forza sprigionata. Un

sarcomero troppo lungo sprigionerà una forza minore rispetto a un sarcomero più corto.

Esistono delle lunghezze specifiche del sarcomero, in cui ho tutti i ponti actina/miosina che

lavorano sinergicamente. Per lunghezze maggiori o minori, il numero di ponti che lavora in

modo sinergico si riduce in modo consistente;

• La quantità di Ca++ nell’unità di tempo (Δ Ca++). Esiste una proporzionalità tra quantità di

forza e variazione di calcio nel tempo lungo il sarcolemma;

• Tipi di miosina. Ciò intende la tipologia delle catene pesanti della miosina che si differenziano

in base alla fibra muscolare di cui fanno parte;

Determinanti della velocità di accorciamento:

• “0”

Maggiore è la forza resistente, minore è la velocità di contrazione. A carico ho la Vmax;

• Attività ATP-asica della miosina, ciò vuol dire che più la miosina riesce a scindere

velocemente ATP in ADP+Pi, più veloce sarà la velocità di contrazione. I 3 tipi di fibra

muscolare possiedono una variante di questa caratteristica, che assieme alle altre

caratteristiche, ne garantisce la specificità;

• Massima forza isometrica sviluppata;

Proprietà delle divere unità motorie e prestazione muscolare

Esistono tre tipi di unità motorie:

. Fibre che hanno una bassa quantità di ATP-asi e un’alta quantità di NADH deidrogenasi

. Fibre che hanno una bassa quantità di NADH deidrogenasi e un’alta quantità di ATP-asi

. Fibre che hanno quantità equilibrate di una e dell’altra.

Attività meccanica delle singole attività motorie

Abbiamo vari tipi di fibre:

. I

. IIa

. IIx

Abbiamo vari tipi di unità motorie:

. S (slow)

. FF (fast faticable)

. FR (fast resistance)

Si è scoperto che a ogni fibra corrispondeva un tipo di unità motoria:

. S -> Costituite da fibre di tipo I

. FF-> Costituite da fibre di tipo IIx

. FR-> Costituite da fibre di tipo IIa

Per si intende una frequenza (molto alta) che fa si che il muscolo mantenga lo

tensione tetanica

stato di contrazione assoluto, in cui non vi è un accenno di rilassamento muscolare.

Quando il SNC riceve impulsi di contrazione, inizia a far contrarre i motoneuroni più piccoli, fino ad

arrivare mano a mano a quelli più grandi (principio Quando il SNC produce un

delle dimensioni.

programma motore che via via aumenta l’intensità del lavoro del muscolo, a livello spinale avviene

gradualmente un aumento dei motoneuroni attivati (in ordine di grandezza) per implementare la

forza sviluppata. Il principio delle dimensioni dato che recluta inizialmente motoneuroni piccoli che

comandano fibre S. Man mano che i motoneuroni aumentano di dimensioni andremo a reclutare le

fibre FR (prima) e le FF (poi).

Questo accade per la legge di ohm V= R (resistenza dello spazio trans membrana) x I (intensità

dell’impulso)

VS>VFR>VFF (Tensione di soglia delle varie fibre muscolari)

La resistenza trans membrana è più alta nelle fibre di tipo I, proprio per questo, a parità di I, avremo

una VS superiore rispetto a VFR e VFF.

Modello meccanico del muscolo

Con un impulso singolo rispetto alla variazione di Ca++, la tensione aumenta con ritardo, crescendo

più lentamente.

Maggiore è la frequenza maggiore è la forza. Questo non è però l’unico parametro, infatti questa è

determinata anche dal numero di unità motorie attivate.

Proprietà dell’unità muscolo tendinea

L’architettura del muscolo è molto importante:

. Muscolo fusiforme: La direzione delle fibre è la stessa dell’asse maggiore del muscolo.

. Muscolo pennato: La direzione delle fibre è diversa da quelle dell’asse maggiore.

Valutazione della prestazione del muscolo: Tensione prodotta in modo attivo dall’interazione

acto/miosina si ricava per differenza tra curva di contrazione e curva di rilasciamento.

Contrazione eccentrica= contrazione senza accorciamento

Contrazione concentrica= Contrazione con accorciamento

Importanza della componente disco-elastica in vivo durante la prestazione muscolare

La componente disco-elastica è quella componente che garantisce una certa elasticità al muscolo. Se

si mette una persona seduta (es leg extencion) possiamo registrare con un macchinario la forza

sprigionata a ogni angolo del ginocchio. Se il movimento è inverso (leg curl) e la flessione avviene

grazie a un motore, che poi rilascia e la gamba che può estendersi di nuovo, ma sprigionando una

“caricamento”

forza superiore rispetto a una semplice estensione. In un balzo in cui vi è una fase di si

avrà una forza sprigionata maggiore rispetto che a un balzo eseguito partendo da uno stato statico.

Vie di trasmissione della forza

Non esiste solo una trasmissione seriale della forza, ma si