I muscoli respiratori accessori, e le prestazioni col vogatore

Nel canottaggio e nell’indoor rowing, anche nel gesto tecnico della remata vengono in parte utilizzati i muscoli respiratori accessori (muscoli che innalzano la gabbia toracica aumentandone il volume (si ha la cosiddetta respirazione costale o toracica).

Questo fatto ha importanti implicazioni sul gesto atletico, sia a livello meccanico che a livello fisiologico.

In questo articolo esamineremo in dettaglio i limiti fisiologici e meccanici imposti dalla respirazione durante la vogata.

Ma prima parliamo un po’ della fisiologia dell’apparato respiratorio.

La respirazione

La respirazione

Una buona respirazione migliora i processi metabolici e circolatori dell’intero nostro organismo e ci consente di tenere durante la vogata una migliore postura.

 

La respirazione è l’atto di inalare ossigeno ed espirare l’anidride carbonica. Durante l’inalazione, il diaframma si contrae e si muove verso il basso. Ciò aumenta la quantità di spazio nella cavità toracica, consentendo ai polmoni di espandersi.

 

La respirazione è un meccanismo vitale che ci consente di assumere dell’ossigeno (quell’elemento gassoso che é contenuto nell’aria) e, allo stesso tempo, di eliminare l’anidride carbonica.

Poiché si tratta di gas che devono entrare nel circolo ematico, e da questo devono poi venire poi espulsi, le vie respiratorie accoppiano necessariamente la ventilazione e la perfusione (irrorazione).

Questo processo meccanico, definito comunemente respirazione, dovrebbe essere più propriamente chiamato ventilazione polmonare.

Infatti sarebbe più corretto utilizzare il termine “respirazione”per indicare l’intero processo respiratorio, quello che che va dall’immissione di ossigeno, alla sua utilizzazione per l’ossidazione dei substrati, e la conseguente produzione di energia.

Ad ogni modo, nel processo di respirazione entrano in gioco sopratutto due importanti organi del nostro corpo:

  • il cuore –  Il cuore è costituito da due pompe muscolari che propellono il sangue nei vasi dell’organismo;
  • i polmoni – I polmoni portano ossigeno al corpo per fornire energia e per eliminare l’anidride carbonica, il prodotto di scarto che si crea quando si produce energia;
  • ma nella respirazione, come vedremo in seguito, vi sono anche altri organi che entrano in gioco.

A riposo, noi respiriamo circa 15 volte al minuto, con un volume di circa 0,5 litri (producendo una “ventilazione minima” di 7,5 litri al minuto [15 x 0,5]).

La quantità d’aria che viene mobilizzata con ciascun atto respiratorio (il volume corrente, o Tidal volume) dipende dalle dimensioni del corpo e dal tasso metabolico.

Le persone più grandi, che hanno polmoni più grandi e che respirano più a fondo, richiedono anche più energia e più ossigeno per supportare il loro metabolismo.

Durante un intenso esercizio fisico, la frequenza respiratoria sale a circa 40-50 respiri al minuto.

Nelle persone comuni il volume corrente sale da 3 a 4 litri (ventilazione minuto = da 120 a 160 litri al minuto). Ma nei canottieri professionisti il volume corrente può ben essere superiore a 6 litri. Conseguentemente la ventilazione minima sale a 300 a 360 litri al minuto.

L’atto di respirare, tutti sappiamo cos’é, ma a volte tendiamo a dimenticare la quali sono le dinamiche che stanno alla sua base:

  • quando si inspira, il volume della cavità toracica deve aumentare in modo da creare un gradiente di pressione in cui l’aria si muove. Aumentando momentaneamente il volume toracico, all’interno dei polmoni viene a crearsi una pressione leggermente negativa. Questa pressione negativa fa si che i polmoni si riempiano velocemente d’aria.
  • quando si espira, il volume della cavità toracica viene ridotto,così che si crea una pressione leggermente positiva che spinge l’aria all’infuori dai polmoni.

Questi cambiamenti nel volume del torace sono prodotti dall’azione dei muscoli della respirazione.

respirazione a pressione negativa

Questi si suddividono in due gruppi:

  • in muscoli inspiratori (diaframma, intercostali inspiratori, sternomastoidi, scaleni),
  • in muscoli espiratori (addominali, obliqui esterni, intercostali espiratori).
L’inspirazione e l’espirazione

L’inspirazione e l’espirazione

Sollevando la gabbia toracica verso l’alto e verso l’esterno, ed appiattendo la cupola del diaframma e spostandola verso il basso, l’azione dei muscoli inspiratori aumenta il volume della cavità toracica.

Questi muscoli inspiratori, devono espandere il compartimento toracico ed allungare i polmoni per consentire l’inspirazione: e tutto ciò immagazzina energia elastica all’interno dei tessuti polmonari.

I muscoli inspiratori, all’inizio dell’inspirazione sono rilassati e qualsiasi energia elastica immagazzinata all’interno dei polmoni e della parete toracica è dissipata.

Quindi, ogni inspirazione iniziata da un momento in cui tutte le forze che agiscono sul polmone sono in uno stato di equilibrio.

A riposo. Quando si respira a stando riposo, solo i muscoli inspiratori sono attivi: l’inspirazione si ha contraendo i muscoli inspiratori i quali gonfiano i polmoni, facendoli allungare come un palloncino del partito.

Mentre ciò che serve per espirare, è di rilassare i muscoli inspiratori: in questo modo i polmoni e la parete toracica tornano alla loro posizione di equilibrio per mezzo dell’energia elastica già immagazzinata (proprio come avviene col rilascio di un palloncino gonfiato).

Tirando verso il basso la gabbia toracica l’azione dei muscoli espiratori riduce il volume toracico spingendo il diaframma verso l’alto nella cavità toracica.

I polmoni e la parete toracica (gabbia toracica e le strutture associate) sono delle strutture elastiche le quali, una volta che sono rimosse le forze che agiscono su di esse,”ricadono” naturalmente nelle loro posizioni di riposo.

La respirazione durante un esercizio fisico

La respirazione durante un esercizio fisico

Quando si fa un esercizio fisico la frequenza e la profondità della respirazione aumentano. E ciò necessita che i muscoli respiratori si debbano contrarre più vigorosamente e più rapidamente.

Dato che l’energia elastica accumulata dall’ispirazione non è sufficiente per raggiungere le portate espiratorie richieste durante l’esercizio, i muscoli espiratori iniziano a dare il loro contributo alla respirazione durante l’esercizio stesso.

Tuttavia la maggior parte del lavoro per la respirazione – ad ogni intensità di esercizio fisico – inizia  dai muscoli inspiratori: infatti la (successiva) espirazione è sempre assistita in una certa misura dall’energia elastica immagazzinata che è stata fornita dai muscoli inspiratori.

Se questo discorso non ti è chiaro, basta che tu immagini i polmoni come a delle spugne: al termine dell’inspirazione la spugna e nella sua posizione “di riposo”, al termine dell’espirazione la spugna è “tirata”. ?????

La respirazione durante la vogata

La respirazione durante la vogata

Durante la vogata, i muscoli respiratori vengono impiegati anche per stabilizzare il tronco, la zona lombare, ed il bacino, e ad anche per trasmettere una forza propulsiva all’azione della la remata.

Per quanto attiene alla respirazione, il canottaggio è uno sport molto particolare in cui sono strettamente connesse respirazione e tecnica di vogata.

Non è un caso che i vogatori siano famosi per l’enormità della loro capacità polmonare.

Al britannico Peter Reed, tre volte campione olimpico in occasione dei giochi olimpici di Pechino aveva una capacità polmonare da far impallidire anche i fisiologi: 9,38 litri, contro i 5,8 litri del maschio adulto medio, i 7 litri di Lance Armstrong e gli 8 litri di Miguel Indurain.

Quali vantaggi comporta per un rematore il fatto di avere grandi polmoni?

“Non credo che sia perché dà loro un VO2max maggiore. Credo, invece, che avere polmoni più grandi consenta ai vogatori di mantenere una buona postura durante la voga”, sostiene Alison K. McConnell, della Brunel University [1]

A questo riguardo va detto che é noto che i vogatori professionisti respirano al ritmo della loro vogata e che tendono, in particolare, a rispettare uno dei seguenti pattern [2]:

  • un’espirazione durante la fase di spinta, un’ispirazione durante la ripresa (1:1)
  • un respiro completo durante la spinta e un respiro completo durante la ripresa (2:1).

Diverse ricerche hanno dimostrato che il volume corrente (il volume di ogni respiro), al di sopra di una certa potenza è limitato e che ulteriori aumenti di ventilazione possono avvenire solo aumentando la frequenza della respirazione.?????

Alcuni ricercatori sono arrivati ​​ad ipotizzare che la frequenza della remata (stroke rate) a ritmi di lavoro elevati, potrebbe essere dettata proprio dalle necessità respiratorie, il che in questo sport rafforza la potente interrelazione tra questi due fattori. [2]

Il collegamento tra frequenza di remata e respiro, spinge i muscoli respiratori ai loro limiti.

In genere, durante una competizione o un test sull’ergomentro sui 2000 metri, gli atleti tentano di mantenere vogando il modello di respirazione 2:1:

  • espirano durante la fase di attacco (o fase di entrata) e inspirano mentre raggiungono il finale,
  • espirano nuovamente mentre inziano la fase di recupero e fanno un piccolo respiro appena prima dell’attacco. Questo piccolo respiro nella fase di attacco è molto importante in termini di consentire l’effettiva trasmissione della forza sui remi.?????

Ma non solo: nel canottaggio, gli stessi muscoli che usiamo per respirare vengono utilizzati anche per mantenere la postura e la “stabilità del core”, e per la trasmissione della forza durante la fase di spinta.

Nella fase di spinta c’é tutta una serie di punti critici in cui si manifestano diverse richieste relativamente ai muscoli inspiratori.

Possiamo sicuramente affermare che il canottaggio fa delle “richieste estreme” ai muscoli inspiratori.

  • Durante la spinta, i muscoli inspiratori sono soggetti alle richieste, per la respirazione, per la trasmissione posturale e per la forza.
  • Alla fine della fase di spinta, i fianchi sono distesi e le spalle sono dietro i fianchi. Ciò significa che i muscoli del tronco devono lavorare contro la gravità per evitare che il vogatore cada all’indietro.
  • Allo stesso tempo, l’atleta vogatore deve fare un grande respiro veloce, il che significa che i muscoli inspiratori sono soggetti a delle richieste che sono in competizione per la stabilità e la respirazione posturale.
  • Una volta che il vogatore raggiunge la fase di attacco, deve prendere un altro respiro ma -in questa posizione – il movimento del diaframma viene impedito dalla posizione del corpo accucciato: all’attacco, l’addome viene compresso dalle cosce spingendo verso l’alto contro il diaframma il fegato, lo stomaco e l’intestino. 
  • Questa compressione rende più difficile al diaframma di contrarsi, di appiattirsi e di spostarsi verso il basso, come deve fare per gonfiare i polmoni.

La combinazione di tutte queste richieste rende ad alto rischio di affaticamento i muscoli inspiratori dei vogatori: uno studio ha dimostrato che dopo una gara di 2000m la forza dei muscoli inspiratori di chi voga cala del 12-20%  [3,4].

Come è facile capire, un muscolo che si affatica durante un attività sportiva è potenzialmente un muscolo che può limitare le performance durante l’attività stessa.

Le prime discussioni sull’affaticamento dei muscoli per la respirazione a seguito di un evento competitivo ebbero inizio all’inizio degli anni ’80, partendo dai dati raccolti sui maratoneti [6] .

Ulteririori studi anno anche dimostrato l’esistenza di un affaticamento muscolare inspiratorio, nel canottaggio [3,4], nel ciclismo [10], nel nuoto [11], e nel triatlon sulle brevi distanze [12] .

Questa evidenza di affaticamento muscolare inspiratorio indotto dall’esercizio è probabilmente la motivazione più convincente che ha spinto, negli anni, a parlare di allenamento specifico per i muscoli inspiratori.

Le limitazioni meccaniche legate alla respirazione

Le limitazioni meccaniche legate alla respirazione nel canottaggio

I meccanismi del canottaggio sono tali, che la respirazione deve per forza essere legata alla frequenza cardiaca.

Il non farlo, non solo é scomodo, ma mette anche a repentaglio l’efficienza del collegamento meccanico tra l’impugnatura della lama e i principali produttori di forza della parte inferiore del corpo.

Nei rematori “classe aperta”, le forze guidate dalla barella, attraverso il corpo e la maniglia della lama possono essere nell’ordine di 900 Newton (pari al peso di due sacchi di cemento, o di quasi duecento chili).

Poiché i principali generatori di forza per la vogata si trovano sotto la cintura, se la forza deve essere trasmessa efficacemente alla maniglia della lama, questa deve essere trasferita efficacemente attraverso il tronco.

Il principale muscolo inspiratorio è il diaframma, ma questo svolge un ruolo importante anche nel controllo posturale e nel mantenimento della pressione intra-addominale (la pressione all’interno del compartimento addominale).

Quando solleviamo degli oggetti, oppure quando durante un colpo di canottaggio, esercitiamo una forza senza un aumento della pressione intra-addominale, la nostra colonna vertebrale e il bacino risultano instabili.

In queste condizioni, il tronco si flette e non riesce a trasmettere efficacemente all’oggetto nelle nostre mani la forza generata dalla parte inferiore del nostro corpo.

Perché rileva tutto ciò?

Perché il mancato mantenimento di un tronco rigido riduce l’efficienza della trasmissione della forza dalle gambe alle braccia e quindi ai remi.

Perché l’elemento centrale per generare questa rigidità è la contrazione del diaframma.

Ma cosa c’entra questo con la respirazione?

Il respiro pre-attacco è importante per mantenere la trasmissione sicura della forza, perché la stabilità strutturale della gabbia toracica e della parte bassa della schiena sono influenzate rispettivamente dalle pressioni all’interno del torace e delle cavità addominali.

Durante la spinta, i muscoli del tronco si appoggiano ai polmoni parzialmente gonfiati, permettendo di aumentare le pressioni interne all’interno del torace e dell’addome; e questo irrigidisce il tronco.

Il mancato mantenimento (a causa di un volume polmonare inadeguato) di pressioni interne adeguate può portare ad un aumento del rischio di fratture costali e lesioni lombari.

Inoltre, secondo uno studio pilota non ancora pubblicato, pare che quando i muscoli inspiratori (incluso il diaframma) sono affaticati, la forza statica massima generata alla spinta sia ridotta.

Ciò suggerisce che i muscoli inspiratori svolgano un ruolo nel determinare la grandezza della forza generata dalla parte inferiore del corpo, o l’efficienza della sua trasmissione attraverso il tronco, o entrambi. [3]

Quindi possiamo vedere come i muscoli del tronco abbiano ruoli importanti durante la vogata,

  • sia contribuendo alla trasmissione della forza propulsiva,
  • sia mantenendo la stabilità strutturale della colonna vertebrale e di altre strutture ossee,
  • respirando.

La priorità di questi ruoli può variare di volta in volta, il che può avere un impatto negativo sul rischio sia di prestazioni che di lesioni.

La ricerca ha dimostrato che quando “arriva il momento critico”, il ruolo del diaframma nella respirazione ha la precedenza sul suo ruolo nella stabilità posturale [13].

In altre parole, in situazioni di elevata domanda ventilatoria, il ruolo posturale dei muscoli inspiratori è compromesso: il che sa suggerito l’ipotesi che ciò potrebbe comportare un aumento del rischio di lesioni a causa dell’instabilità spinale e una perdita del controllo posturale [13].

Ciò significa che quando la disciplina della respirazione durante la vogata si viene a rompere, aumenta il rischio di lesioni e le prestazioni sono compromesse.

Cosa possiamo fare per minimizzare questi effetti meccanici negativi della respirazione?

Un metodo ben consolidato per aumentare la resistenza alla fatica di qualsiasi muscolo è quello di allenarli.

Le limitazioni fisiologiche legate alla respirazione

Le limitazioni fisiologiche legate alla respirazione nel canottaggio

Abbiamo visto quali sono le limitazioni meccaniche legate alla respirazione durante l’azione del vogare. Ora voglio parlarti dei limiti fisiologici.

L’affaticamento dei muscoli inspiratori è un fatto comune in molti sport, ma lo è particolarmente nel canottaggio dove i muscoli sono soggetti a molteplici richieste.

E allora? Allora due sono le gravi ripercussioni fisiologiche conseguenti alla fatica dei muscoli inspiratori.

  • La fatica dei muscoli inspiratori aumenta la percezione dello sforzo del intero corpo
    • Il che ti fa sentire come se stessi faticando di più.
  • la fatica dei muscoli inspiratori provoca una riduzione del flusso sanguigno agli arti in movimento, compromettendo il rilascio di ossigeno e la rimozione del metabolita dai muscoli in movimento:
    • quando inizia l’esercizio c’è un aumentato bisogno di ossigeno nei muscoli contratti, e questo si riflette in un aumento di flusso di sangue a questi muscoli.
    • Al fine di produrre l’aumento del flusso sanguigno, aumentano sia la frequenza che il volume di sangue pompato ad ogni battito cardiaco.
    • Durante l’esercizio, i vasi sanguigni nei muscoli conivolti nello sforzo atletico si dilatano.
    • Tuttavia, durante gli esercizi fisici molto intensi, specialmente quando la temperatura esterna è elevata, la capacità del cuore di pompare il sangue non è sufficiente a mantenere il flusso sanguigno a tutti gli organi del corpo.
    • In tal caso, interviene il sistema nervoso che limita il flusso di sangue ad alcuni organi, come lo stomaco e l’intestino in modo da garantire che gli organi più importanti continuino a ricevere ossigeno (questo spiega perché possono sorgere problemi gastrointenstinici durante o dopo gli sforzi intensi).
    • Il flusso di sangue verso questi organi quindi si riduce, e si restringono pure i vasi sanguigni.
    • Quando un muscolo lavora intensamente e con un apporto di sangue subottimale, i metaboliti si accumulano al suo interno.
    • Questi aiutano a mantenere aperti i vasi sanguigni, ma contribuiscono anche al affaticamento muscolare; i metaboliti stimolano anche i recettori nervosi, che a loro volta innescano un riflesso protettivo.
    • È questo riflesso che induce una costrizione molto più potente dei vasi sanguigni: il riflesso è così potente che è in grado di superare l’effetto di dilatazione locale dei metaboliti all’interno dei muscoli attivi; il risultato netto, ora è una riduzione del flusso sanguigno degli arti.
    • Cosa succede al sangue che andava agli arti? Si dirige verso i muscoli inspiratori.
    • Questo riflesso ha due benefici dal punto di vista dei muscoli inspiratori. In primo luogo assicura che i muscoli ottengano più sangue e più ossigeno (proteggendo la loro funzione vitale). In secondo luogo limita il flusso sanguigno gli arti in movimento, il che porta a una riduzione forzata dell’intensità dell’esercizio che riduce la richiesta respiratoria.
    • Non ti preoccupare se non hai seguito tutta la fisiologia, l’unica cosa che devi sapere è che quando il gioco si fa duro, i muscoli inspiratori rubano il sangue dalle gambe e questo riduce le tue performance
Riassumendo

Riassumendo

Abbiamo visto come il canottaggio induce affaticamento muscolare inspiratorio, e sappiamo anche che l’affaticamento dei muscoli inspiratori è una cattiva notizia per le prestazioni sotto diversi punti di vista:

  • La fatica dei muscoli inspiratori tendere a rompere il legame 1:1 o 1:2 tra respirazione e stroke rate (frequenza di vogata)
  • L’incapacità di mantenere respiro e stroke rate sincronizzati portano ad un instabilità strutturale del tronco, che il compromette la trasmissione della forza e aumenta il rischio di infortuni
  • Il fatica dei muscoli inspiratori rende l’allenamento più duro, riducendo la capacità di mantenere un determinato ritmo
  • Il fatica dei muscoli inspiratori porta a ridurre il flusso sanguigno agli arti, accelerando l’affaticamento e compromettendo le prestazioni

La bella notizia è che i muscoli respiratori, come gli altri muscoli, rispondono all’allenamento con modificazioni (reversibili) della struttura o della funzione. [19]

All’atto pratico

All’atto pratico

    1. È vitale che durante la vogata la respirazione e il battito cardiaco restino sincronizzati.
    2. Mantieni disciplina e controllo sulla respirazione in ogni momento, anche negli ultimi centinaia di metri di esercizio e negli sprint.
    3. Esistono alcuni macchinari ed apparecchi che, presumibilmente, contribuirebbero all’allenamento della funzione respiratoria. Tuttavia secondo alcuni non esiste sufficiente evidenza scientifica che siano efficaci nelle persone e negli atleti sani [18]. Altri, invece, sostengono che probabilmente portino ad un leggero un effetto favorevole sulla prestazione negli sport di resistenza e sembra che l’iperventilazione isocapnica sia la modalità di allenamento preferibile.

[expand title=”Riferimenti bibliografici”]

[1] https://indoorsportservices.co.uk/training/breathing

[2] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8262700

[3] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11323552

[4] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17186299

[6] Loke J, Mahler DA, Virgulto JA. Respiratory muscle fatigue after marathon running. J Appl Physiol. 1982;52:821-4.

[7] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8479305

[8] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8912063

[9] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1766341

[10] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11984296

[11] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12875316

[12] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1728869X09600198

[13] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2278995/

[14] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1864788

[15] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1864788

[16] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12166881

[17] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16973699

[18] https://www.albanesi.it/corsa/running/spirotiger.htm

[19] http://www.sipsport.org/index2.php?option=com_content&do_pdf=1&id=93

[/expand]

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