Scenario fantasy:

Un cavaliere impavido che impugna delle redini di cuoio nere e il suo cavallo bianco – uno stallone forte e obbediente – devono tirare una fune per spostare una grossa trave di avorio al fine di salvare una principessa intrappolata.

Ma cosa c’entrano queste figure con l’azione muscolare?

Ci aiuteranno a comprenderla e a capire, in linea generale, come essa interviene al coordinamento del movimento.

Qualsiasi azione motoria che svolgiamo come guidare un’automobile, scrivere un messaggio alla nostra dolce metà o eseguire il servizio del tennis, richiede il coordinamento del movimento di diverse parti del corpo, realizzato dalla collaborazione tra il sistema nervoso e i muscoli.

Il ruolo del sistema nervoso è quello di attivare quei particolari muscoli.

I muscoli invece svilupperanno la forza necessaria per l’esecuzione di un movimento, tramite lo spostamento dei segmenti ossei.

Il sistema nervoso non solo deve decidere quali muscoli attivare e in che misura attivarli per provocare il movimento di una parte del corpo, ma deve anche controllare la loro forza esercitata su altre parti del corpo e per mantenere la postura.

Quali sono i meccanismi attraverso i quali il sistema nervoso controlla la forza dei muscoli?

Da cosa dipende la forza esercitata dai muscoli?

Da cosa dipende l’attivazione muscolare?

Partiamo con il rispondere alla prima domanda.

Per farlo dobbiamo servirci di 3 delle 5 figure illustrate prima:

  • Del cavaliere impavido
  • Le sue redini di cuoio nero
  • Del cavallo bianco

Questi 3 elementi costituiscono l’unità motrice, o meglio, l’unità elementare del controllo motorio.

Un’unità motrice è composta da un motoneurone e dalle fibre muscolari che esso innerva.

Il cavaliere svolge il ruolo della cellula neuronale che, grazie alle sue terminazioni dendritiche, cioè le redini di cuoio, si connette alle fibre muscolari che compongono ogni muscolo: il maestoso cavallo bianco.

L’assone di ciascun motoneurone fuoriesce dal midollo spinale attraverso la radice ventrale (o dal tronco dell’encefalo attraverso un nervo cranico) e decorre in un nervo periferico finché non raggiunge un muscolo.

Quando ha raggiunto il muscolo si ramifica e innerva da poche, fino a molte migliaia di fibre muscolari.

Ogni fibra muscolare è innervata da un singolo motoneurone e il numero di fibre innervate da un motoneurone viene chiamato numero di innervazione.

Quindi il nostro cavaliere può cavalcare più cavalli (anche nello stesso tempo se fosse possibile), ma ogni cavallo può essere cavalcato solo ed esclusivamente dal cavaliere in questione.

Il numero di innervazione sta ad indicare anche il grado di precisione dell’azione muscolare di un muscolo: tanto più piccolo è il numero di innervazione, tanto più fine si verificherà il controllo motorio.

Proprio per questo muscoli deputati al controllo fine come il retto laterale, che è un muscolo che consente il movimento del bulbo oculare, ha un numero di innervazione pari a 25, e il muscolo gastrocnemio (mediale), che partecipa alla flessione plantare del piede, ha un numero di innervazione pari a 1800.

Il numero di innervazione aiuta a comprendere anche come il nostro SNC elabori le rappresentazioni neurali che si riferiscono al movimento (dai un occhio all’articolo sull’elaborazione dei programmi motori).

Pensate alla confusione che si verrebbe a creare se un cavaliere, da solo, si trovasse a domare tutti i cavalli che gli mette a disposizione il re.

Mentre se, ad ogni cavallo, viene attribuito il suo prode cavaliere, spostarsi e concludere le missioni, viene in modo molto più organizzato ed efficace.

Ma qual è lo strumento di comunicazione dell’unità motoria al fine di attivare i muscoli?

Mentre il cavaliere comunica con il cavallo attraverso lo scuotere delle redini e dei segnali vocali, i neuroni ordinano alle fibre di contrarsi grazie a dei segnali elettrici che vengono chiamati potenziali d’azione.

I potenziali d’azione sono gli impulsi che il cavaliere produce scuotendo le redini e, quando c’è da accelerare ancora di più, ci associa anche un bell’urlo (YA!).

Più impulsi che si sommano nel tempo, con l’aggiunta di bell’urlo, fanno andare il cavallo al massimo.

Nella maggior parte dei casi la contrazione di un muscolo viene prodotta dall’attivazione di numerose unità motrici, le cui correnti si sommano generando segnali che possono essere rilevati mediante l’elettromiografia.

In molti casi il segnale dell’elettromiogramma (EMG) è di grande ampiezza e può essere facilmente registrato mediante elettrodi posizionati in corrispondenza della cute sovrastante il muscolo.

Il tempo di insorgenza e l’ampiezza dell’attività EMG dipendono, perciò dall’attivazione delle fibre muscolari a opera dei motoneuroni.

Da cosa dipende la forza esercitata dai muscoli?

Principalmente dipende da 5 fattori

  1. Dalla struttura del muscolo (dalle proteine contrattili e dalle proteine strutturali contenute nel sarcomero)
  2. Dall’attivazione delle fibre muscolari
  3. Dalla lunghezza delle fibre muscolari
  4. Dalla velocità di accorciamento delle fibre muscolari
  5. Dalla geometria muscolo-scheletrica

Questi 5 fattori ci aiutano a capire da cosa dipende l’attivazione muscolare.

È necessario ricordare (e ogni tanto gli operatori della motricità se lo dimenticano) che l’attivazione muscolare dipende dal movimento richiesto.

A questo principio fondamentale è doveroso sottolineare che TUTTI i movimenti che svolgiamo durante il giorno, avvengono contro una resistenza.

Stare in piedi ad aspettare l’autobus, alzare uno scatolone durante un trasloco e fare una gara di corsa ad ostacoli, sono tutte situazioni in cui il nostro corpo è chiamato a combattere contro una, o più resistenze.

Per completare gli obiettivi motori che ci prefiggiamo, il nostro organismo ha a disposizione circa 600 muscoli.

Ogni qualvolta decidiamo di effettuare un movimento (per un approfondimento ti consiglio di leggere l’articolo sull’elaborazione dei programmi motori), il nostro sistema nervoso deve attivare gruppi specifici di muscoli che sviluppino livelli di forza adeguati in tempi adeguati.

L’attivazione tiene conto:

  • delle proprietà contrattili e della geometria muscoloscheletrica
  • delle interazioni meccaniche fra i diversi segmenti corporei

A causa di queste esigenze funzionali, le strategie di attivazione sono diverse a seconda delle caratteristiche specifiche del movimento.

Quando ci prefiggiamo il compito motorio di alzare una tazzina per assaporare un buonissimo espresso, stiamo sollevando un carico rispettando una traiettoria prestabilita verso le labbra.

L’attivazione delle unità motrici deve essere distribuita nel tempo in modo tale che, la somma dei tempi di sollevamento sia adeguata alla traiettoria che si intende seguire durante la contrazione con accorciamento del bicipite, per far si di non farci sbattere la tazzina bollente sui denti.

Una volta bevuto il caffè anche la contrazione con l’allungamento del bicipite (contrazione eccentrica) richiede un’adeguata gestione della somma dei tempi di abbassamento per evitare di sbattere la tazzina sul tavolo di cristallo.

Quindi il livello di attività delle unità motrici in funzione del carico influenza anche la velocità di contrazione.

Questo effetto dipende sia dal numero di unità motrici reclutate sia dalla massima frequenza alla quale le unità motrici possono generare potenziali d’azione.

Tanto maggiore sarà il numero di cavalieri che cavalcano stalloni, a suon di impulsi e di “YA!”, tanto più facilmente riusciranno a tirare la trave di avorio (osso di un arto) per salvare la principessa.

Il sistema nervoso ogni qualvolta ha il tempo di attuare l’elaborazione delle informazioni sensoriali, esegue questi compiti facendo variare i segnali in ingresso discendenti e i segnali sensoriali a feedback nel corso dei due tipi di contrazioni.

A causa di questa continua ed indispensabile analisi, gli anziani o i pazienti che eseguono esercizi di riabilitazione dopo un trauma, incontrano maggiori difficoltà quando eseguono compiti dove è richiesto anche una precisa contrazione in allungamento per risolvere il compito motorio, perché in quel preciso momento della loro vita, le rappresentazioni neurali, sia sensoriali che motorie, trovano ad operare con un’incongruenza inaspettata.

Ed è qui che è necessaria la competenza nell’ambito della motricità dell’operatore: costruire un processo di ri-apprendimento motorio che ristabilisca la congruenza tra le abilità sensoriali e motorie del soggetto in relazione con il mondo esterno, considerando che I movimenti richiedono la coordinazione di molti muscoli.

Per seguire una traiettoria prestabilita il sistema nervoso deve attivare i muscoli che producono lo spostamento desiderato e muscoli che si oppongono ad azioni non previste.

Pensate, ad esempio, cosa succederebbe se il sistema nervoso non attivasse il flessore radiale del carpo come stabilizzatore prima di sollevare la tazzina e portarla alle labbra.

Attivazioni impossibili da percepire ma necessarie per la bontà di ogni movimento, dal più semplice al più complesso.

Attivazioni che possono essere corrotte da input anomali dell’operatore come (“senti il bicipite”) facendo perdere ogni tenuta strutturale necessaria dell’intera coordinazione del sistema e delle sue sinergie muscolari.

Per la maggior parte dei movimenti il sistema nervoso deve stabilire rigide connessioni fra alcuni segmenti corporei per due motivi:

  1. Garantire l’azione motoria grazie alla relazione del corpo con il suolo (vedi Terza Legge di Newton)
  2. Garantire un’attivazione che costi energicamente poco nel periodo più breve possibile (grazie all’apprendimento motorio).

Dato che ogni volta che il corpo si trova a muoversi in un ambiente inusuale o per eseguire un’azione motorio inusuale, tenderà ad attivare molti più muscoli di quelli che servono (coordinazione grezza).

La gestione di tutti questi parametri che deve gestire il SNC, al fine di favorire una corretta azione muscolare, ci aiuta a comprendere sia la complessità di azione a cui viene sottoposto ogni momento il nostro sistema nervoso, ma anche la grande maestria con cui riesce a superarle al fine di renderle impercettibili.

Un po’ come vedere Juri Chechi mentre vinceva l’oro ad Atlanta 1996.

Proprio per questo, il professionista del settore che si trova ad operare in una situazione dove questi processi sono viziati da un trauma, deve prendere piena consapevolezza della delicatezza di questi processi al fine di favorirli, rispettando i tempi richiesti dal corpo per  il ri-adattamento delle rappresentazioni neurali, e quindi della bontà dei movimenti, senza concentrarsi sulla ricerca del risultato immediato e forzato.

“Tutte le cose sono difficili prima di essere facili”

(Thomas Fuller)