Adaptaciones de cargas altas frente a cargas bajas

Es bien conocido que cuando se realiza un entrenamiento basado en la velocidad debe aplicarse la máxima intención en cada repetición. En este sentido, la fuerza máxima puede mejorarse con cualquier carga cuando se alcanza la intención máxima. Sin embargo, no todas las cargas crean las mismas adaptaciones. Del mismo modo, no todos los ejercicios, en determinadas circunstancias, permiten al deportista alcanzar el máximo rendimiento. Por ello, en este artículo voy a hablar de las adaptaciones fisiológicas que se producen al utilizar diferentes cargas (altas vs bajas) y qué tipo de ejercicio beneficia más en cada caso.

Pues bien, cuando estamos desarrollando al atleta, está claro que éste no dispone de mucho tiempo en las acciones específicas del deporte para aplicar la fuerza máxima. La fuerza máxima suele alcanzarse unos 200-300 ms después del inicio de la contracción, mientras que las acciones específicas del deporte suelen durar menos (80 a 250 ms).¹ Aunque el tiempo para producir fuerza es limitado, la mejora de la velocidad con cargas altas será de ayuda para mejorar la velocidad de cargas más ligeras. De hecho, al mejorar la velocidad con cargas más altas, las cargas más ligeras representarán una intensidad relativa más baja para el atleta. Por ello, los niveles absolutos de fuerza se han relacionado directamente con el rendimiento en acciones específicas del deporte como el sprint, el cambio de dirección y la capacidad de salto, entre otras. 

Todos sabemos que la velocidad máxima de la barra es una necesidad en todos los levantamientos para mejorar las adaptaciones neuromusculares. Además, se esperan diferentes velocidades con diferentes cargas (es decir, más lenta con cargas pesadas y más rápida con cargas más ligeras). Sin embargo, detrás de la velocidad de la barra es extremadamente importante saber qué adaptaciones fisiológicas se están produciendo en cada caso. Por ello, en la siguiente parte del artículo, nos centraremos en las adaptaciones fisiológicas que tienen lugar con cargas pesadas y moderadas-ligeras.

Reclutamiento de las unidades motoras:

Para empezar a explicarlo, debemos entender que la magnitud de la activación muscular y, por tanto, la cantidad de fuerza producida dependen del número de motoneuronas activadas (reclutamiento de UM) y de la frecuencia con la que la UM descarga potenciales de acción (tasa de descarga).² Como afirmaron Maffiuleti et al. (2), las contribuciones relativas de la modulación del reclutamiento y de la tasa de descarga a la fuerza ejercida por un músculo varían con la velocidad de contracción. Esto puede explicarse parcialmente por la ley del tamaño que sigue el reclutamiento de las UM. La ley del tamaño establece que, para reclutar las unidades motoras de umbral alto, antes deben reclutarse las de umbral bajo.³ Por lo tanto, las contracciones lentas se caracterizan por una activación progresiva de la UM.^4,5 Sin embargo, la reducción de la activación de la UM es más marcada en los músculos de contracción lenta (por ejemplo, sóleo) que por ejemplo para los músculos de contracción rápida (por ejemplo el masetero).⁶ Esto no significa que haya que levantar lentamente para maximizar el reclutamiento de la UM, sino que las cargas más elevadas levantadas a velocidad máxima que en realidad están asociadas a una velocidad más lenta maximizarán el reclutamiento de la UM. Curiosamente, los ejercicios de resistencia tradicionales tienen características perfectas para esto, y hablaremos de ello en la siguiente parte del artículo. Para ilustrar esto un poco más, se puede echar un vistazo a la figura uno y darse cuenta de que la contracción voluntaria máxima, que depende en gran medida del reclutamiento de la UM, está muy asociada a la velocidad de desarrollo de la fuerza en las últimas fases de la contracción.

Frecuencia de descarga de las unidades motoras:

Por otra parte, la frecuencia de descarga también es de extrema importancia. El reclutamiento de la UM sólo es capaz de alcanzar el 80-90% de la contracción voluntaria máxima, el aumento de la contracción voluntaria máxima más allá de esto se debe enteramente a un aumento de la tasa de descarga.² La tasa de descarga desencadena una magnitud amplificada del eflujo de Ca2+ al citosol celular evocando un elevado aumento del desarrollo de la fuerza contráctil.^7,8 En este caso, las contracciones rápidas son increíblemente importantes. De hecho, las contracciones rápidas se caracterizan por una alta tasa de descarga inicial al principio de la activación que disminuye progresivamente con descargas sucesivas.^9,10 Al contrario que el reclutamiento de la UM, la frecuencia de descarga puede alcanzar valores máximos instantáneamente. Estudios han reportado que la frecuencia de descarga de la UM puede alcanzar valores instantáneos entre 60-120 Hz al inicio de una contracción rápida pero una frecuencia máxima entre 30-60 Hz una contracción isométrica de alta fuerza.^3,11,12 Como Maffiuleti afirmó en su estudio en 2016 “la capacidad de producir fuerza rápidamente depende predominantemente del incremento de la activación muscular al inicio de la contracción y menos de las propiedades del músculo relacionadas con la velocidad“. Por todo esto podemos afirmar que la frecuencia de descarga tiene más importancia para aumentar las contracciones voluntarias máximas en acciones rápidas debido a la incapacidad de reclutar la UM de umbral alto. Sin embargo, tenemos que tener en cuenta varios factores además de la frecuencia de descarga para el aumento de la RFD (Rate of Force Development) temprana.¹³ La RFD temprana también depende de las propiedades contráctiles del músculo, la contracción voluntaria máxima y el impulso neural. 

Resumiendo lo anterior, las tasas de reclutamiento y descarga de la UM siguen patrones diferentes. Mientras que la MU está muy asociada a la RFD en las fases finales de la contracción, la tasa de descarga de la UM está muy asociada durante el inicio. 

• El reclutamiento de la MU ayudaría a aumentar la contracción voluntaria máxima, lo que explica el 80% de la variación de la RFD durante la fase posterior.
• Las tasas de descarga tendrían más influencia durante la fase inicial.¹³ Sin embargo, la tasa de descarga sólo explicaría la variación en la RFD temprana en un 35%, siendo las propiedades contráctiles del músculo las más importantes.¹³

Figura 1. Correlación de la RFD voluntaria con la MVC (Maximal Voluntary Contraction) y la RFD de contracción

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Adaptaciones con ejercicios de resistencia tradicionales

Ahora que hemos comprendido los mecanismos fisiológicos que tienen lugar con las contracciones lentas frente a las rápidas, voy a presentar los diferentes ejercicios que recomendaría para cada una de ellas. Típicamente, y en mi opinión, los ejercicios de resistencia tradicionales son más adecuados para entrenar con cargas elevadas debido a las razones biomecánicas de las que hablaré. Por el contrario, los ejercicios balísticos permiten contracciones rápidas y son más adecuados para cargas moderadas-ligeras.

Cuando se trata de optimizar el entrenamiento, la selección de los ejercicios tiene una importancia increíble. En este apartado hablaré de los ejercicios de resistencia tradicionales. Los ejercicios de resistencia tradicionales se caracterizan principalmente por una fase de frenado que tiene lugar en la parte final del levantamiento, en la que el atleta aplica la fuerza en la dirección opuesta al movimiento de la carga cuando se utilizan cargas de moderadas a ligeras.¹⁴ Por lo tanto, la producción de fuerza máxima es limitada con cargas de moderadas a ligeras en este tipo de levantamiento. Dividamos el levantamiento en dos partes: propulsión y frenado. El inicio de la fase de frenado se sitúa cuando la aceleración alcanza valores inferiores a -9,91 m/s2s. Esta fase de frenado aumenta de forma importante con cargas más ligeras y es ligeramente insignificante con cargas superiores al 70%. Hasta donde sabemos, a partir del 76% la contribución es totalmente propulsiva destacando la importancia del uso de cargas elevadas para alcanzar el máximo rendimiento en los ejercicios de resistencia tradicionales.¹⁴ Por esta razón, los ejercicios de resistencia acomodada se han propuesto como una buena alternativa para mantener de forma continua la aceleración de la barra hasta el final del levantamiento. Sin embargo, yo consideraría esos ejercicios más rápidos que los ejercicios de resistencia tradicionales ya que la carga a utilizar esperaría que la fase de frenado fuera significativa (por debajo del 76%) y también reducen el trabajo mecánico realizado alrededor del punto de agarre donde, en mi opinión, se realiza la parte más interesante del levantamiento. Por lo tanto, yo utilizaría esas variaciones de ejercicios de entrenamiento de resistencia cerca de la competición o durante una fase de pico en la que queremos limitar la fatiga y la cantidad de trabajo realizado a velocidades lentas. Por el contrario, utilizaría ejercicios de entrenamiento de resistencia cuando intentara desarrollar la fuerza absoluta de un atleta.  

Es importante destacar que el rendimiento de los ejercicios de entrenamiento de resistencia con cargas más ligeras puede verse limitado al intentar aplicar la fuerza máxima, ya que incitan al atleta a saltar. De hecho, al calcular la relación carga-velocidad se recomiendan cargas superiores al 40-45% si se utilizan ejercicios de resistencia tradicionales.¹⁵ Por otra parte, estos ejercicios suelen ejercer velocidades más lentas y poseen duraciones más largas que los ejercicios balísticos, lo que permite al atleta alcanzar mayores salidas de fuerza debido al reclutamiento de la UM, especialmente con cargas elevadas. 

Otro aspecto importante en los ejercicios de resistencia tradicionales es el elevado esfuerzo mecánico y el tiempo bajo tensión. Es bien sabido que un aspecto realmente importante para aumentar la tasa de desarrollo de la fuerza es el área transversal del músculo. Entonces, si tuviera que utilizar cualquier ejercicio para desarrollar masa muscular, especialmente durante una parte de preparación general o un bloque en el que buscamos desarrollar la estructura del atleta, elegiría sin duda el ejercicio de resistencia tradicional. Especialmente en los ejercicios compuestos se puede maximizar la tensión mecánica debido a la mayor capacidad de movilizar mayores cargas. Independientemente del estrés metabólico que en realidad es un mecanismo indirecto que aumenta la tensión mecánica en la célula muscular debido a la hinchazón muscular, se ha demostrado que la tensión mecánica es uno de los mecanismos más importantes para activar la MTORC1, una de las vías más relevantes para activar la síntesis proteica. Además, el mayor tiempo bajo tensión en comparación con los ejercicios balísticos o explosivos permite obtener mayores resultados de hipertrofia. Obviamente, el aumento de la masa muscular es importante para los deportistas. A pesar de que en la mayoría de los deportes debe aparecer como una consecuencia indirecta del entrenamiento, en algunos casos (rugby y fútbol americano) será desarrollado directamente por los entrenadores.

En el último caso me gustaría especificar que para el desarrollo a largo plazo, el aumento del área transversal es increíblemente importante. Especialmente en los EE.UU., donde las escuelas secundarias y las universidades tienen la oportunidad de mantener a los atletas durante varios años. Es obvio que en un contexto de desarrollo atlético, las mayores pérdidas de velocidad no siempre son adecuadas. Sin embargo, me gustaría afirmar que en la mayoría de los estudios en los que se ha informado de una menor pérdida de velocidad, los mayores resultados en las habilidades específicas del deporte son a corto plazo y esas diferencias pueden haber tenido lugar debido a una mayor preparación o a un efecto “pico“ en el grupo de menor pérdida de velocidad. Aún no se ha aclarado si las pérdidas de velocidad registradas en esos estudios pueden generar mejoras a largo plazo.

Una curiosidad:

En un post anterior hemos tratado el tema de la velocidad media de propulsión frente a la velocidad punta para controlar la velocidad de la barra. Pues bien, esta fase de frenado es la razón principal por la que se recomienda la velocidad media de propulsión en los ejercicios de resistencia tradicionales. La velocidad media de propulsión sólo tiene en cuenta la velocidad alcanzada en la fase de propulsión y elimina la alcanzada en la fase de frenado. En cambio, la velocidad media sí tiene en cuenta la velocidad de la fase de frenado. Esta es la razón por la que en algunos estudios se ha demostrado que la velocidad media no es lo suficientemente sensible para detectar cambios en el rendimiento. Entonces, en el caso de que esté siguiendo la velocidad de cargas por debajo del 75% de 1RM con la velocidad media, se debe saber que la fase de frenado influirá en el resultado. Mi recomendación es utilizar siempre la velocidad media de propulsión independientemente de la carga para este tipo de ejercicios.

Adaptaciones con ejercicios balísticos:

Contrariamente a los ejercicios de entrenamiento de resistencia, los ejercicios balísticos no poseen la fase de frenado, ya que el atleta acelera continuamente la barra durante el levantamiento.16 La eliminación de la fase de frenado y la aceleración continua en el levantamiento permiten al atleta alcanzar mayores velocidades en tiempos de contracción más cortos. Por lo tanto, no es necesario limitar el rendimiento con cargas ligeras y hay que utilizarlas con el tipo correcto de ejercicios. En la imagen inferior podemos observar como el pico de fuerza alcanzado con la misma intensidad relativa en un ejercicio balístico es mayor en comparación con la variación no balística. No sólo eso, sino que la pendiente de la fuerza neta es más inclinada indicando una mayor RFD en ese ejercicio.16 Por último, me gustaría escribir un poco sobre la especificidad, y particularmente sobre los tiempos de contracción. Normalmente, para obtener un resultado óptimo en ambos ejercicios, se requieren tiempos de contracción diferentes. Los ejercicios balísticos suelen alcanzar mayores velocidades, lo que los acerca más a las acciones deportivas. Entonces, en base a las demandas cinemáticas, ese tipo de ejercicios serían más específicos para el deporte que los ejercicios tradicionales.

Se ha demostrado que la tasa de descarga de la UM aumenta con ejercicios de tipo balístico (Van Cutsem et al. 1998).¹² De hecho, los ejercicios explosivos y balísticos pueden maximizar aumentos muy grandes en la frecuencia de descarga al inicio de la contracción junto con una mayor capacidad para mantener una alta tasa de descarga del primer al tercer intervalo entre picos.¹² Las tasas de descarga son de 2 a 3 veces mayores durante las contracciones balísticas que durante las lentas.^9,12 Además, se ha informado de que los ejercicios balísticos aumentan la incidencia de descargas de dobletes (es decir, potenciales de acción de la UM sucesivos con un intervalo entre picos <5 ms) que se sabe que dan lugar a un aumento en la producción de fuerza contráctil y a mayores aumentos en la RFD.^8,12 Estas descargas de dobletes pueden aumentar del orden del 5% al 33% de todas las UM registradas tras un periodo de 12 semanas de entrenamiento balístico.¹² Además, las contracciones balísticas han demostrado que disminuyen el umbral de reclutamiento debido a una mayor demanda de RFD.¹²

Conclusión:

Para concluir, conviene utilizar sabiamente cada tipo de ejercicios y cargas. El entrenamiento basado en la velocidad permite a los entrenadores optimizar el entrenamiento y debería ayudarles a tomar decisiones. El entrenamiento basado en la velocidad no es un método de entrenamiento en el que se deba alcanzar la máxima velocidad con cargas ligeras. Cada tipo de carga produce adaptaciones específicas y el uso continuo de cargas ridículamente ligeras en ejercicios de resistencia tradicionales sin intensidad alguna no ayudará a su atleta a alcanzar su mayor potencial. Así pues, espero que este artículo pueda ayudar a comprender por qué se debe seleccionar el tipo de ejercicio adecuado con el tipo de carga adecuado en cualquier contexto en el que uno se pueda encontrar.

Referencias:

1. Enoka, F. G., & Stuart, M. D. (1992). The rate of force development of human skeletal muscle. Journal of Applied Physiology, 72(5), 1637-1648. doi:10.1152/jappl.1992.72.5.1637
2. Maffiuletti NA, Aagaard P, Blazevich AJ, Folland J, Tillin N, Duchateau J. Rate of force development: physiological and methodological considerations. Eur J Appl Physiol. 2016 Jun;116(6):1091-116. doi: 10.1007/s00421-016-3346-6.
3. Duchateau J, Enoka RM. Human motor unit recordings: origins and insight into the integrated motor system. Brain Res. 2011; 1409:42–61
4. De Luca CJ, LeFever RS, McCue MP, Xenakis AP. Behaviour of human motor units in different muscles during linearly varying contractions. J Physiol. 1982; 329:113–128
5. Kukulka CG, Clamann HP.Comparison of the recruitment and discharge properties of motor units in human brachial biceps and adductor pollicis during isometric contractions. Brain Res. 1981; 219:45–55
6. Desmedt JE, Godaux E. Ballistic contractions in fast or slow human muscles: discharge patterns of single motor units. J Physiol. 1978; 285:185–196
7. Duchateau J, Hainaut K. Nonlinear summation of contractions in striated muscle. II. Potentiation of intracellular Ca2+ movements in single barnacle muscle fibres. J Muscle Res Cell Motil. 1986; 7:18–24
8. Binder-Macleod S, Kesar T. Catchlike property of skeletal muscle: recent findings and clinical implications. Muscle Nerve. 2005; 31:681–693
9. Desmedt JE, Godaux E. Ballistic contractions in man: characteristic recruitment pattern of single motor units of the tibialis anterior muscle. J Physiol. 1977; 264:673–693
10. Klass M, Baudry S, Duchateau J (2008) Age-related decline in rate of torque development is accompanied by lower maximal motor unit discharge frequency during fast contractions. J Appl Physiol. 1985; 104:739–746
11. Van Cutsem M, Duchateau J. Preceding muscle activity influences motor unit discharge and rate of torque development during ballistic contractions in humans. J Physiol. 2005; 562:635–644
12. Van Cutsem M, Duchateau J, Hainaut K. Changes in single motor unit behaviour contribute to the increase in contraction speed after dynamic training in humans. J Physiol. 1998; 513(Pt 1):295–305
13. Andersen LL, Aagaard P. Influence of maximal muscle strength and intrinsic muscle contractile properties on contractile rate of force development. Eur J Appl Physiol. 2006 Jan;96(1):46-52. doi: 10.1007/s00421-005-0070-z.
14. Sanchez-Medina L, Perez CE, Gonzalez-Badillo JJ. Importance of the propulsive phase in strength assessment. Int J of sports med. 2010; 31(2), 123–129. https://doi.org/10.1055/s-0029-1242815 
15. Sánchez-Medina L, Pallares JG, Pérez CE, Morán-Navarro R, González-Badillo JJ. Estimation of relative load from bar velocity in the full back squat exercise. Sports med int open. 2017; 1 :E80-E88.  Doi :10.1055/s-0043-102933 
16. Lake J, Lauder M, Smith N, Shorter K. A comparison of ballistic and nonballistic lower-body resistance exercise and the methods used to identify their positive lifting phases. J Appl Biomech. 2012 Aug;28(4):431-7. doi: 10.1123/jab.28.4.431.