Allenamento

REAZIONE VINCOLARE SUOLO – PIEDE E INFORTUNI NEL PODISTA

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A cura di Dino Caprara
Con la collaborazione di Luca Russo
Foto per gentile concessione di APTraining di Alessio Piccioni

 

Introduzione

È d’obbligo una premessa: correre è alla portata di tutti e “qualsiasi soggetto è perfettamente allenabile” (Prof. Tivoli – Docente di Metodologia dell’Allenamento – Facoltà di Scienze Motorie dell’Aquila), ma non è tutto così scontato! Bisogna iniziare dalle basi e anche il correre necessita, come qualsiasi altro sport, di una buona tecnica da apprendere.
Un podista sofferente, normalmente riferirà dolore all’arto inferiore in una o più articolazioni tra piede, caviglia e ginocchio; secondariamente potrebbe riferire dolore all’anca che con buona probabilità significherà riscontrare una contrattura al piriforme o all’ileopsoas nella sua inserzione, in altri casi svilupperà una lombalgia.
Dai sintomi riferiti si aprono svariate concause per le quali si potrebbe parlare per giorni: Scarpe non idonee? Inizio troppo intenso per le proprie possibilità? Tecnica inesistente? Terreno troppo duro o comunque poco elastico?
Questo articolo analizzerà proprio quest’ultimo punto: il rapporto con il terreno.

Biomeccanica della corsa (Luca Russo)

Come riportato da Russo et al. (2019): “La corsa si differenzia dalla marcia per la presenza della fase di volo tra un appoggio e il successivo, ovvero quel momento in cui entrambi i piedi sono sollevati da terra. Nella marcia l’energia cinetica e l’energia potenziale sono fuori fase, con quella potenziale che ha lo Zenith nel momento centrale dell’appoggio ed il Nadir durante il doppio appoggio e viceversa, mentre nella corsa sono in fase (Novacheck, 1998) ed il corridore si muove come se si trovasse su di un Pogo-Stick * (Alexander, 1992), ovvero accelerando se stesso dalla fase intermedia dell’appoggio (quando avviene l’inversione fra le due gambe) fino ad un apice che si verifica durante la fase di volo.

330px-Emisferi_celesti.svgLa sfera celeste: Zenit e Nadir in evidenza
In beige, il piano dell’orizzonte astronomico; in azzurro l’emisfero celeste visibile, in blu quello invisibile
C è il centro della Terra e della sfera celeste, mentre O è l’osservatore terrestre


*
POGO-STICK
: è un trampolo a molla brevettato nel 1957 da George Hansburg, fondatore della Flybar Inc. A metà tra il giocattolo e l’attrezzo e l’attrezzo ginnico, esso permette di allenarsi in modo efficace potenziando doti atletiche, capacità di coordinazione ed equilibrio.

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Il corpo umano, a causa di questa differenza, usa metodi completamente diversi per funzionare efficientemente: nella marcia, infatti, l’efficienza è garantita dalla trasformazione dell’energia potenziale in energia cinetica, mentre nella corsa ciò non è possibile e per questo sono fondamentali due meccanismi (Roberts et al., 1997):

  1. L’utilizzo dell’elasticità muscolare, mediante pre-stiramento delle strutture elastiche del muscolo
  2. Un efficace trasferimento dell’energia tra un segmento corporeo e l’altro, attraverso l’utilizzo dei muscoli bi-articolari

Nella corsa, infatti, l’energia cinetica e quella potenziale raggiungono il loro massimo a metà della fase di volo; successivamente, con la discesa del baricentro, si perde energia potenziale e, al contatto del piede col terreno, anche di quella cinetica. Entrambe vengono convertite in energia potenziale elastica immagazzinata nei muscoli, nei tendini e nei legamenti, la quale si trasformerà in energia cinetica durante la fase di generazione della spinta, andando ad integrare l’energia prodotta dalla contrazione concentrica della muscolatura dell’arto inferiore. La muscolatura, in special modo quella bi-articolare, gioca un ruolo fondamentale nel trasferimento dell’energia da un segmento all’altro del corpo.
Se si prendono come esempio i muscoli posteriori della coscia, gli ischio-crurali, è possibile comprendere come questi “si contraggano prossimalmente per estendere la coscia sul bacino nella seconda metà della fase di oscillazione in preparazione al contatto, ma contemporaneamente producano un momento flettente al ginocchio per controllare la rapida estensione dello stesso prima del contatto stesso (Novacheck, 1998).”

Reazione Suolo – Piede

Immaginiamo un corpo fermo sul pavimento; su di esso agiscono due forze: una è la forza peso, dovuta all’accelerazione di gravità e rivolta verso il basso, l’altra è la reazione vincolare esercitata dal pavimento, rivolta verso l’alto.

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La forza peso e la reazione del suolo sono uguali e contrarie, quindi si bilanciano: il corpo è in equilibrio.
Le due forze, anche in questo caso, sono uguali e contrarie e la risultante di esse che agisce sul corpo è nulla, per questo, il corpo è fermo e continua a rimanere fermo.
Il terzo principio della dinamica, definito anche principio di azione e reazione, afferma che quando un corpo A esercita una forza su un corpo B, anche il corpo B esercita una forza su A, e le due forze sono uguali in modulo, hanno stessa direzione, ma verso opposto.

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Questo principio è valido ogni volta che due corpi interagiscono tra loro; ciò vale sia che essi siano in contatto, sia che essi siano a distanza, in movimento o fermi. Notiamo che le forze di azione e reazione, cioè le forze che i corpi esercitano l’uno sull’altro, pur essendo uguali e opposte non si annullano a vicenda, in quanto sono applicate su oggetti diversi. Molto spesso, specialmente quando i corpi in questione hanno masse o grandezze molto differenti, riusciamo a percepire solo una delle forze che agiscono; l’altra è talmente piccola che può essere considerata trascurabile. Ciò avviene, ad esempio, nel caso in cui abbiamo un oggetto in caduta libera, che viene attratto dalla Terra a causa della forza di attrazione gravitazionale. Anche il corpo esercita una forza attrattiva nei confronti della Terra, che è uguale e contraria a quella che la Terra esercita su di esso.

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La Terra e il corpo esercitano l’uno sull’altra una forza attrattiva. Tuttavia, mentre il corpo viene accelerato verso la Terra, quest’ultima, che ha una massa enorme rispetto al corpo, offre una grandissima resistenza ad essere accelerata.
Un altro tipico esempio in cui è osservabile il terzo principio della dinamica è la racchetta da tennis: osservando al rallentatore il movimento della pallina che si scontra con la racchetta, si è in grado di notare che quest’ultima si deforma. La deformazione è la risultante della forza che la pallina imprime sulle corde; la forza di reazione invece, è visibile sulla pallina, che all’impatto con la racchetta, risulta a sua volta deformata.
Una situazione analoga riguarda il caso della locomozione: quando camminiamo, infatti, esercitiamo una forza sul terreno, spingendolo indietro. Allo stesso modo, il terreno esercita una forza sul nostro piede, uguale e contraria alla nostra spinta. Il suolo, quindi, ci spinge in avanti, e ci permette così di camminare.

Sistemi di “difesa” dell’organismo

I recettori di Golgi: sono recettori di forza, ed essendo posti in serie rispetto al muscolo rispondono alle variazioni di forza che si sviluppano ai capi tendinei. La forza può aumentare indipendentemente dalle variazioni di lunghezza del muscolo.

foto3L’afferenza dai recettori di Golgi attiva con sinapsi eccitatoria un interneurone, a sua volta inibitorio sul motoneurone alfa spinale. Pertanto, l’attivazione dei recettori di Golgi risulta inibitoria sul motoneurone alfa spinale.
Il riflesso a partenza dai Golgi è quindi opposto a quello a partenza dai fusi. Bisogna aggiungere che la soglia si stimolazione del Golgi è molto più elevata della soglia di stimolazione dei fusi.
Quindi, fintanto che non vengono stimolati i recettori del Golgi, prevale il riflesso eccitatorio a partenza dai fusi.
Un buon esempio in cui il riflesso a partenza dai Golgi prevale su quello a partenza dai fusi, è quello relativo all’atterraggio di un ginnasta quando lascia la presa degli anelli. Come tutti hanno potuto osservare, il ginnasta molto spesso nel contatto con il terreno sembra perdere l’equilibrio ed è netta la sensazione che una gamba gli ceda.
La spiegazione del fenomeno è la seguente: nell’atterraggio le ginocchia si flettono, questo causa allungamento dei muscoli quadricipiti, stimolazione dei fusi e contrazione di natura riflessa. Ma, a causa dell’elevata energia cinetica nella fase di atterraggio, la tensione ai capi tendinei può aumentare al punto da stimolare i recettori di Golgi: ne risulta un’inibizione dei quadricipiti che rende ragione del cedimento delle gambe dell’atleta. Il riflesso a partenza dai recettori di Golgi va considerato un riflesso di protezione, infatti un eccessivo aumento della tensione tendinea può portare allo strappo (del muscolo o dell’inserzione del tendine sull’osso).

I fusi neuromuscolari: sono delle strutture fusiformi situate parallelamente alle fibre muscolari: essi presentano una parte centrale costituita dai nuclei e una parte polare in grado di contrarsi.

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L’innervazione fusale è sia di tipo sensitivo che motorio; durante lo stiramento del muscolo i fusi neuromuscolari si stirano, seguendo il movimento delle fibre muscolari, si eccitano e attraverso la loro innervazione sensitiva inviano il segnale al midollo, che determina una contrazione (riflesso miotatico).
L’innervazione sensitiva origina dalla parte centrale del fuso, dove è disposta a spirale, in modo da poter essere sensibile allo stiramento. L’innervazione motoria del fuso neuromuscolare, invece, interessa i poli, che sono la parte contrattile. Queste fibre partono da particolari neuroni delle corna anteriori del midollo spinale detti gamma-motoneuroni, a differenza dei motoneuroni deputati alla contrazione delle fibre muscolari che vengono detti alfa. L’innervazione motoria dei fusi neuro muscolari è di fondamentale importanza per l’evolversi del movimento volontario: senza di essa non si avrebbe la possibilità di estendere l’avambraccio sul braccio senza che questo torni indietro; rispetto al quadricipite femorale, non si avrebbe una contrazione se il ginocchio non cedesse gravemente.

Effetto della vibrazione prodotta dall’impatto con il suolo

Quotidianamente, probabilmente nella maggior parte dei casi senza nemmeno rendercene conto, il nostro corpo è sottoposto a vibrazioni di differente tipo, basti pensare a quando viaggiamo in autobus, in treno, oppure in automobile, solamente per citare i casi più ordinari. Molte altre categorie di persone invece, sottopongono il loro corpo a vibrazioni di ben altro genere, come quelle causate da macchinari quali i veicoli pesanti, i martelli pneumatici, oppure molti altri utensili manuali.
Esattamente come per il caso del nostro apparato acustico, che può captare suoni piacevoli oppure estremamente sgradevoli, il nostro corpo può essere sottoposto a vibrazioni del tutto gradevoli, come ad esempio il leggero beccheggio od il piacevole rollio di una barca, oppure decisamente spiacevoli, come nel caso in cui si percorresse una strada dissestata con un mezzo scarsamente ammortizzato. Da un punto di vista meccanico, possiamo affermare che un corpo vibra quando quest’ultimo descrive un movimento di tipo oscillatorio o sussultorio intorno ad una posizione di riferimento.
Recentemente molti studi testimoniano di come le vibrazioni inducano delle risposte adattative da parte dell’apparato neuromuscolare umano sia di tipo metabolico che meccanico. Da tempo è nota la correlazione esistente tra la specificità della disciplina sportiva praticata ed il profilo ormonale dell’atleta: atleti praticanti discipline di tipo esplosivo-balistico, come ad esempio gli sprinter, possiedono un alta concentrazione basale di testosterone (T) (Kraemer e coll., 1995; Bosco e coll, 1996). L’esercizio infatti è in grado d’indurre una significativa risposta ormonale, non solo in termini d’adattamento acuto all’esercizio stesso, ma anche sotto forma di riposta a lungo termine nei confronti di quest’ultimo (Inoue e coll., 1994; Viru, 1994; Kraemer e coll., 1996).
Anche l’AV (Allenamento Vibratorio) è in grado d’indurre simili risposte ormonali di tipo adattivo; specificatamente una seduta di AV provoca un aumento della concentrazione di Testosterone (T) ed Ormone Somatotropo (GH) contestualmente ad una diminuzione della concentrazione di Cortisolo (C) (Bosco e coll, 2000). L’aumento di T e GH è riconducibile all’azione dei metaborecettori muscolari (Kjaer, 1992), mentre la diminuzione del C è probabilmente da imputarsi ad un’insufficiente effetto stimolatorio del comando motorio centrale e del feedback nervoso a livello della muscolatura scheletrica (Knigge e Hays, 1963; Bosco e coll., 2000). Sembrerebbe quindi che l’AV, se opportunamente reiterato, possa indurre degli adattamenti ormonali stabili che testimonierebbero di un altrettanto stabile adattamento, in termini migliorativi, della funzione neuromuscolare (Bosco e coll., 2000).
Un altro effetto provocato dalle vibrazioni meccaniche, applicate al ventre muscolare e/o alla struttura tendinea (10-200 Hz), oppure all’intero corpo (1-30 Hz), è l’attivazione dei recettori dei fusi neuromuscolari (muscle spindle receptors), sia a livello del complesso muscolo-tendineo direttamente sollecitato, che dei gruppi muscolari adiacenti (Hagbarth e Eklund, 1985; Seidel, 1988).
Questo tipo di risposta da parte del muscolo alla sollecitazione vibratoria viene definito con il termine di “riflesso tonico da vibrazione” (RTV) (Hagbarth e Eklund, 1966). È scientificamente ampiamente documentato il fatto che il RTV induca un aumento della forza contrattile dei gruppi muscolari coinvolti (Hagbarth e Eklund, 1966; Johnston e coll, 1970; Arcangel e coll., 1971; Armstrong e coll., 1987; Matyas e coll., 1986; Samuelson e coll., 1989; Bosco e coll., 2000). Questo aumento della capacità contrattile del gruppo muscolare sottoposto a vibrazioni, si traduce in un evidente spostamento verso destra sia della relazione forza-velocità, che di quella forza-potenza, che vengono in tal modo fortemente influenzate positivamente (Bosco e coll., 1999).
Questi cambiamenti nella risposta neuromuscolare sono da attribuirsi principalmente all’aumento dell’attività dei centri motori superiori (Milner-Brown e coll., 1975) ed al sostanziale miglioramento dei comandi nervosi che regolano la risposta neuromuscolare (Bosco e coll., 1998). In effetti, il complesso muscolo tendineo sottoposto a vibrazione sopporta dei modesti, ma comunque significativi, cambiamenti della propria lunghezza, di tipo ritmico (Kerschan-Shindl e coll., 2001), che fanno si che l’AV sia sostanzialmente assimilabile ad un cadenzato susseguirsi di contrazioni concentriche ed eccentriche di piccola ampiezza (Rittweger e coll., 2001).
Questo particolare comportamento meccanico potrebbe indurre una facilitazione nell’eccitabilità del riflesso spinale (Burke e coll, 1996). A questo proposito, alcuni Autori (Burke e coll., 1976) avanzano l’ipotesi che il RTV operi in modo predominante, se non esclusivo, attraverso gli alfa motoneuroni e non utilizzi gli stessi patterns corticali efferenti di cui si avvale il movimento volontario.
Tuttavia, è anche possibile ipotizzare che il RTV, indotto dalle vibrazioni stesse, induca un aumento del reclutamento delle unità motorie tramite un attivazione dei fusi neuromuscolare ed i pattern di attivazione poli sinaptici (De Gail e coll., 1966). Contestualmente e coerentemente a questo particolare adattamento neuromuscolare, l’AV provoca una diminuzione del rapporto intercorrente tra segnale mioelettrico di superficie e produzione di potenza, ossia della ratio EMG/P. Un decremento della ratio EMG/P indica verosimilmente un miglioramento nell’efficienza neuromuscolare (Bosco e coll., 2000).
Un ultimo, ma non meno importante parametro fisiologico sul quale le vibrazioni possono influire è costituto dalla circolazione sanguigna, l’AV può infatti determinare una riduzione della viscosità del sangue ed un aumento della velocità media del flusso circolatorio (Kerschan e coll., 2001).

Quali rimedi?

Abbiamo visto come, soprattutto nel principiante, il suolo senza la minima proprietà elastica (come l’asfalto) possa sottoporre l’organismo a vibrazioni non salutari che nel tempo possono tramutarsi in fastidi articolari o muscolari. A questo vanno aggiunte la scarsa tecnica ma soprattutto, una scarsa conoscenza della metodologia dell’allenamento.
Prediligere suoli minimamente morbidi a volte fa la differenza (terra battuta, campo di atletica, piste ciclo-pedonali realizzate in legno o simili), iniziare gradualmente, ad esempio con degli intervalli, utilizzando un cardio-frequenzimetro e sotto il consiglio di persone esperte conoscitrici dell’allenamento, dosare lo stimolo allenante, rispettare adeguati tempi di recupero e, non ultimo, consultare un buon trainer, consentirà di acquisire una buona tecnica che nella corsa è importante come per qualsiasi altro sport.

Bibliografia

  1. RUSSO L, DE ROCCO G, DEL MASTRO A: Esempi di video analisi della corsa – in Russo L.: Biomeccanica. Principi di biomeccanica e applicazioni della video analisi al movimento umano. Capitolo 5 – ATS Giacomo Catalani Editore, Arezzo; 2019
  2. ALEXANDER RM: Running. The human machine – Natural history – Museum Publications, London 1992 pag, 74-87
  3. NOVACHEK TF: The biomechanics of running – Gait and posture, 1998; 7(1): 77-95
  4. ROBERTS TJ, MARSH RL, WEYAND PG, TAYLOT CR: Muscolar force in running turkeys. The economy of minimizing work – Science, 1997; 275 (5303): 1113-5
  5. UNIVERSITÀ DI CHIETI: Dispense del Master in Scienze Podologiche – 2009
  6. CAPRARA D.: Dispense di Biomeccanica – I.R.M.O. Istituto Romano di Medicina Osteopatica
  7. KIBLER WB, GOLDBERG C, CHANDLER TJ: Functional biomechanical deficits un running athletes with plantar fasciitis – Am J Sports Med 19: 66-71, 1991
  8. NEELY FG: Biomechanical risk factors for exercise-related lower limb injuries – Sports Med. 26 (6): 395-413; dec 1998
  9. KAUFMAN KR et al.: The effect of foot structure and range of motion on musculoskeletal overuse injuries – Am J Sports Med. Vol. 27, n° 5; 1999
  10. GOTTSCHALL JS, KRAM R: Ground reaction forces during downhill and uphill running – J Biomech. 2005 Mar; 38(3): 445-52.

Dino Caprara
Laurea in Scienze Motorie
Osteopata D.O.
Docente di Biomeccanica
Specializzazione in Chinesiologia
Master in Scienze Podologiche
Diploma di Specializzazione in Manipolazioni Vertebrali

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Laurea in Scienze Motorie
Laurea in Tecniche Ortopediche
Laurea in Podologia
Perfezionamento in Chinesiologia
Master in Posturologia
Dottorato di Ricerca in Discipline delle Attività Motorie e Sportive

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