Le unità motorie e le loro plasticità in relazione al movimento

I sistemi discendenti motori deputati al controllo del movimento sono rappresentati grossolanamente da due grandi vie: la via piramidale e la via extrapiramidale. Entrambe convergono sui motoneuroni del midollo spinale, trasferendo ad essi il comando motorio.
I motoneuroni rappresentano la via finale comune per il controllo dell’attività delle fibre muscolari.
I motoneuroni alpha ricevono anche molti contatti sinaptici, provenienti da interneuroni che trasmettono impulsi afferenti (propriocettivi ed esterocettivi) delle fibre sensitive dalla radice posteriore. Si realizzano in questo modo dei circuiti riflessi, in grado di determinare movimenti senza il coinvolgimento delle vie discendenti.
Il Midollo Spinale è l’ultima struttura di integrazione neuronale prima dell’attivazione dell’apparato muscolare, dove i progetti motori coscienti, automatismi e schemi riflessi possono essere amplificati, inibiti, integrati con altri programmi motori o contribuire al movimento ciascuno in modo peculiare.
Le fibre muscolari sono classificate dal punto di vista Metabolico e Funzionale.
Metabolico: le fibre tipicamente chiamate toniche hanno un metabolismo aerobico, mentre le fibre fasiche del tipo IIB hanno un metabolismo anaerobico. Ovviamente le fibre muscolari intermedie IIA sono sempre considerate fibre fasiche che però proprio perché sono intermedie e quindi mantengono caratteristiche di transizione hanno un metabolismo prettamente aerobico ma non solo. Funzionale: funzionalmente le fibre sono classificate secondo la loro velocità di contrazione. Anche qua abbiamo una caratterizzazione in fibre fasiche e toniche. Fibre toniche tipo I hanno un velocità di contrazione lenta mentre per le fibre fasiche abbiamo le
intermedie che producono una discreta velocità di contrazione, maggiore delle fibre lente toniche; ma minore delle fibre fasiche tipo IIB che hanno la maggior velocità di contrazione rispetto alle altre. Di conseguenza, in base alle caratteristiche metaboliche e funzionali delle fibre muscolari che le costituiscono, le unità motorie possono essere distinte in tre tipi:
(i) UM lente, S, sono costituite da fibre muscolari resistenti alla fatica, che si contraggono per tempi molto lunghi, ma con una forza di bassa intensità. Anche il loro numero è nettamente inferiore rispetto alle altre.
(iii) UM rapide, FF, costituite da fibre muscolari innervate sono rapide ma suscettibili alla fatica, che si contraggono rapidamente, ma che rapidamente si affaticano. Il loro numero è elevato. I valori di forza muscolare che sviluppano sono elevati.
(ii) UM intermedie, FR, sono costituite da fibre muscolari rapide e resistenti alla fatica, in grado di mantenere l’attività contrattile a lungo ma con forza moderata. Ogni muscolo può essere costituito da più tipi di unità motoria.
Il Principio delle Dimensioni definisce l’ordine con cui vengono reclutate le unità motorie che compongono il muscolo.
Il reclutamento delle Unità Motorie è proporzionale alla forza da sviluppare.
Infatti secondo il PRINCIPIO DELLA DIMENSIONE nella contrazione muscolare vengono attivate per prime Fibre lente innervate da motoneuroni di piccole dimensioni, con diametro assone piccolo e velocità conduzione bassa.
Poi quelle Intermedie innervate da motoneuroni medie dimensioni, diametro assone medio con relativa media velocità di conduzione.
Infine vengono attivate le fibre Rapide con motoneurone di grandi dimensioni, di grande diametro assonale e elevata velocità di conduzione.
Per graduare la forza sviluppata da un muscolo può essere aumentata la FREQUENZA della
stimolazione (o frequenza di scarica) di ogni unità motoria che lo costituisce, oppure aumentare il NUMERO delle UM stimolate.
Il reclutamento di un maggior numero di UM è un’ottima strategia che consente al SNC di aumentare la forza sviluppata.
Inizialmente il SNC recluta fibre lente, specialmente per il mantenimento della postura, per maggiori richieste di forza si reclutano fibre intermedie e per richieste di forza massimali vengono reclutate fibre rapide necessarie a sviluppare la massima forza possibile.
L’allenamento è in grado di produrre modificazioni plastiche che interessano potenzialmente tutte le componenti dell’UM. Infatti, la plasticità dell’UM è legata alla plasticità congiunta dei suoi componenti – ovvero del motoneurone, della giunzione neuromuscolare e delle fibre muscolari.
A livello del motoneurone, l’esercizio fisico reiterato modifica le caratteristiche morfologiche e funzionali dei motoneuroni alpha. Nello specifico, può indurre:
1. Variazioni dell’albero dendritico (dimensione e numero di dendriti)
2. Variazione della sintesi proteica e alterata espressione genica nel corpo cellulare
3. Alterazione della conduttanza ionica nel soma, nel cono d’emergenza e probabilmente nei dendriti
4. Cambiamento del trasporto assonico delle proteine strutturali, delle neurotrofine e dei segnali metabolici dai muscoli
5. Cambiamento dell’efficacia delle trasmissione neuromuscolare
A livello della Giunzione Muscolare, l’esercizio fisico induce adattamenti morfologici e fisiologici. Nello specifico si hanno modifiche:
1. delle Dimensioni dell’area pre e post sinaptica
2. delle Dimensioni del terminale assonico
3. della Distribuzione delle vescicole sinaptiche e dei recettori Ach
4. delle Ramificazioni dei terminali nervosi
5. della Sintesi proteica e trasporto assonale
A livello delle fibre muscolari un allenamento specifico può indurre modifiche dell’assetto biochimico e delle proprietà funzionali – ovvero della forza e velocità di contrazione, resistenza alla fatica – dando avvio ad un parziale e progressivo processo di trasformazione.
A titolo esemplificativo, un esercizio altamente ripetitivo e di basso carico determina un differenziamento delle fibre muscolari verso un fenotipo resistente alla fatica (da IIb a IIa), specializzazione cellulare che permette alle fibre muscolari reclutate di sostenere un alto numero di contrazioni lente. Viceversa, regimi d’esercizio che implicano un alto carico, provocano ipertrofia delle fibre per aumentare la forza.
La distribuzione del tipo di fibre muscolare scheletriche negli atleti professionisti è dovuta al tipo di esercizio svolto e a fattori ambientali. Atleti dediti ad esercizi di resistenza hanno una concentrazione maggiore di fibre lente (tipo I), mentre atleti che svolgono attività esplosive di breve durata hanno una composizione maggiore di fibre di tipo rapido (tipo II).
L’esercizio fisico reiterato (Allenamento) rappresenta, in conclusione, uno stimolo efficace nel determinare cambiamenti plastici nell’unità motorie.
Tipi diversi di allenamento per Qualità- Quantità e Intensità influiscono sul tipo di risposta adattativa prodotta.
In una prospettiva più ampia, è esperienza comune, attualmente supportata da studi sperimentali, che l’esercizio fisico produce effetti finali che risultano dall’integrazione di molteplici risposte adattative, producendo un effetto trofico nel sistema nervoso centrale che portano a miglioramenti nelle capacità esecutive e coordinative.

Tratto dalla tesi di laurea Andrea D’Arata

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