¿Qué es la activación muscular? - Así se activan los músculos

Durante años, has leído sobre la "activación muscular" y te has llegado a creer que los ejercicios que más activan los músculos son los mejores para entrenarlos.

Pues bien, ha llegado el momento de que comprendas verdaderamente qué es la activación muscular, qué supone y qué no, y cómo puede interpretarse mejor la electromiografía de superficie (sEMG) para justificar el uso de unos u otros ejercicios en nuestras rutinas.

Eso sí, aviso a navegantes: lo que viene a continuación implica conocer conceptos sobre fisiología humana que no pueden ser pasados por alto para entender la activación muscular. No son fáciles de comprender la primera vez que los lees, pero a medida que vas conociéndolo mejor, todo quedará grabado en tu cerebro.

¿Cómo se activan los músculos?

Los músculos esqueléticos están controlados por motoneuronas alfa (Figura 1); un tipo de neuronas del sistema nervioso cuyas características permiten la eficacia de transmisión eléctrica para la contracción muscular.

El conjunto formado por una motoneurona alfa y las fibras musculares esqueléticas que inerva constituyen una unidad funcional llamada unidad motora.

Estructura de una motoneurona
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Figura 1. Estructura de una motoneurona. Las aferencias llegan a las dendritas y cuerpo celular. En la colina axónica se inician los potenciales de acción que se conducen por el axón. El axón de una motoneurona alfa se ramifica para inervar varias fibras musculares, cada una de ellas inervada por una sola motoneurona.

El cerebro proporciona lo que se conoce como impulso neuronal al cuerpo. Esta es la señal eléctrica enviada desde el cerebro al sistema muscular, que activa las fibras musculares responsables de generar fuerza. Esta señal se origina en la corteza motora de manera consciente y pasa a través de la médula espinal a la unión neuromuscular, el sitio del músculo donde convergen los nervios y las fibras musculares.

Ahí, la señal eléctrica se convierte en una señal química que hace que las fibras musculares se contraigan.

Cuando entrenamos, y más de manera habitual, el impulso neural del cerebro se fortalece y acelera, lo que aumenta la cantidad de fibras musculares activadas y la velocidad con que se hace: reclutamiento mejorado de unidades motoras.

Cuando el reclutamiento de unidades motoras aumenta debido a una señal eléctrica más fuerte, el resultado son mayores ganancias en fuerza, potencia y destreza

Además, una señal eléctrica mejor sincronizada provoca una coordinación más adaptativa de las unidades motoras, lo que significa mejoras en la precisión, el equilibrio, la activación selectiva voluntaria de ciertos grupos musculares, el control motor fino y la coordinación mano-ojo.

Cualquier tipo de actividad motora como estas supone en último término la necesidad de que las motoneuronas disparen potenciales de acción para transmitir el impulso nervioso.

La transmisión óptima de esta señal es esencial: sin una señal eléctrica suficientemente fuerte que supere un límite denominado potencial de acción y que esté en correcta sincronía por parte del cerebro, el músculo no podrá generar la fuerza máxima. En esencia, los músculos por sí solos no pueden levantar pesas: el cuerpo necesita una señal eléctrica coordinada y potente del cerebro.

Transmisión del impulso nervioso

Un impulso nerviosouna carga eléctrica – es la señal que pasa desde una neurona a la siguiente y por último a un órgano final, tal como un grupo de fibras musculares.

El impulso nervioso que viaja a través de una neurona de modo muy parecido a cómo viaja la electricidad a través de los cables eléctricos de una casa.

Una neurona tiene una alta concentración de iones potasio (K+) en el interior y una alta concentración de iones sodio (Na+) en el exterior porque la bomba sodio – potasio (nombre de la proteína que se encarga de realizar esta función celular de intercambio de electrones) desplaza activamente (es decir, con gasto de ATP, importante desde un punto de vista energético) sodio fuera de la célula y potasio hacia dentro de la misma (Figura 2).

La membrana celular del axón es mucho más permeable a los iones potasio que a los iones sodio, por lo que para establecer un equilibrio, los K+ se desplazarán a un área de menor concentración haciendo necesario que algunos salgan al exterior.

Los iones Na+ no pueden moverse de esta manera. El resultado final es que hay más iones cargados positivamente fuera que dentro de la célula; concretamente, la bomba sodio – potasio desplaza 3 iones Na+ fuera de la célula por 2 iones K+ que introduce en la misma.

De esta manera, se crea una diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana que será el punto de inicio de la transmisión del impulso nervioso (potencial en reposo = -70 mV).

membrana en un axón neuronal
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Figura 2. Establecimiento del potencial de reposo de membrana en un axón neuronal.

Cuando recibimos o creamos información con el objetivo final de llevar a cabo una tarea motora (por ejemplo, crear la orden “voy a iniciar el movimiento de una sentadilla”) las células encargadas de recibir el estímulo y transformarlo en información útil se denominan receptores.

Al recibir el estímulo, los receptores provocan una modificación en el potencial de su membrana e inician un impulso nervioso que se dirige hacia el SNC (por tanto, aferente) para que este sea capaz de identificarlo, diferenciar su intensidad e iniciar el programa motor.

En un símil amoroso, ante un estímulo, las células receptoras se emocionan de tal forma que experimentan un escalofrío que hace cambiar su potencial de membrana, abriendo los canales correspondientes y permitiendo el flujo de iones. Así, se altera la carga (relación entre iones con signo “+” e iones con signo “-“) a un lado y otro de la membrana, cambiando la polarización de la membrana.

Este proceso se denomina despolarización (Figura 3).

Proceso de  despolarización
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Figura 3. La despolarización es el proceso por el que las células encargadas de recibir el impulso nervioso que contiene información relativa a una acción, los receptores, cambian temporalmente la polarización de su membrana permitiendo el flujo de iones. En un símil amoroso sería como emocionarse de tal manera que pequeños roces con una pareja desencadenaran acciones apasionadas.

Potencial de acción

Un potencial de acción es una rápida y sustancial despolarización de la membrana de una neurona. Generalmente dura alrededor de 1 milisegundo.

El potencial de membrana suele cambiar desde el potencial de membrana de reposo de -70 mV hasta un valor de +30 mV, y luego vuelve rápidamente a su valor de reposo, es decir, se repolariza(Figura 4).

Todos los potenciales de acción comienzan como esos escalofríos a los que hacíamos referencia anteriormente. Si se produce una estimulación suficientemente alta como para provocar una despolarización de al menos 15-20 mV, el resultado es un potencial de acción.

Esa despolarización mínima requerida para producir un potencial de acción se denomina umbral. Cualquier despolarización inferior al valor de umbral de entre 15 y 20 mV no dará como resultado un potencial de acción. Éste es el Principio de todo o nada.

Cada vez que la motoneurona genera un potencial de acción, todas las fibras musculares que inerva se contraen, ya que la comunicación entre las motoneuronas alfa y las fibras musculares son de gran eficacia. El lugar de unión entre las fibras terminales de una motoneurona y la fibra muscular se denomina unión neuromuscular o placa motora (Figura 4).

Existe un umbral de despolarización por debajo del cual no se produce acción alguna en las neuronas, lo que evita que la información llegue con toda la intensidad posible al lugar anatómico objetivo de esa información. Cualquier despolarización inferior al valor de umbral de entre 15 y 20 mV no dará como resultado un potencial de acción. Éste es el Principio de todo o nada.

Unión motoneurona alfa y fibra muscular
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Figura 4. Representación de la unión entre motoneurona alfa y fibra muscular (unión neuromuscular o placa motora). A través de la línea de color morado se transfiere el impulso nervioso mediante potenciales de acción consecutivos.

A ese nivel, al nivel de la placa motor o unión neuromuscular, entre los axones de las motoneuronas y las fibras musculares esqueléticas se establece una sinapsis, que es la manera de comunicar el impulso nervioso por medio de procesos químicos con el objetivo final de que la fibra muscular se contraiga.

Cada fibra terminal contiene al final de ella muchas vesículas pequeñas y claras albergando acetilcolina (Figura 5), que es el neurotransmisor de estas uniones.

Aunque en la Figura 4 parezca que las fibras terminales están totalmente pegadas a la fibra muscular, la realidad es que entre cada fibra terminal y la célula muscular existe un espacio (hendidura sináptica), que contiene una sustancia rica en glucoproteínas y diversas moléculas reguladoras.

El proceso de sinapsis y transmisión del impulso nervioso representado en la Figura 5 se realiza de la siguiente manera:

  1. El impulso que llega por la fibra nerviosa aumenta la permeabilidad de los botones terminales al calcio iónico (Ca2+).
  2. Este ión penetra en la fibra terminal…
  3. …y constituye la señal molecular que desencadena la liberación de acetilcolina a la hendidura sináptica.
  4. La acetilcolina difunde a través de la sustancia glucoproteica de la hendidura sináptica…
  5. …hasta unirse con sus receptores en la fibra muscular.
  6. El potencial de acción continúa después de la sinapsis (de ahí la denominación de potencial postsináptico) permitiendo que…
  7. …el impulso nervioso se extienda por la fibra muscular esquelética.
Unión neuromuscular
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Figura 5. Unión neuromuscular y proceso de sinapsis.

Todos estos elementos y procesos constituyentes de la transmisión del impulso nervioso hasta la fibra muscular se ven afectado por el proceso de envejecimiento, el nivel de actividad física y el ejercicio.

Así, aunque el envejecimiento no disminuye el número de receptores a acetilcolina, sí supone una disminución en la actividad de las enzimas que controlan su síntesis (acetilcolintransferasa) y su degradación (acetilcolinesterasa).

Se ha sugerido que estos cambios revierten con actividad física y ejercicio: el aumento de actividad física produce una hipertrofia en las sinapsis neuromusculares que es independiente de la hipertrofia muscular, y que a través de la mejora funcional del músculo esquelético permite mejorar la transmisión neuromuscular.

Contracción muscular. Entrada de iones calcio a la célula muscular

En situación de reposo, los filamentos finos y gruesos de un sarcómero se solapan ligeramente. Durante la contracción, los filamentos finos y gruesos se deslizan unos sobre otros aproximando las líneas Z hacia el centro del sarcómero.

La contracción es estimulada cuando la motoneurona α inervadora de la fibra muscular libera el neurotransmisor acetilcolina (Figura 5, anterior).

Así, se transmite el potencial de acción muscular a lo largo de la fibra muscular, provocando los siguientes efectos (Tabla 1):

Secuencia de la contracción muscular
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Tabla 1. Secuencia de la contracción muscular.

¿Sirve la electromiografía de superficie (sEMG) para medir la activación muscular?

Por supuesto, es interesante que conozcamos los puntos fuertes y débiles de un ejercicio en relación a la investigación que se haya realizado específicamente sobre él. Dos puntos muy importantes a conocer serían:

  1. La actividad electromiográfica (EMG) respecto a la máxima capacidad del músculo o de los músculos que estemos entrenando, y
  2. los resultados a medio y largo plazo de su inclusión en la rutina sobre las variables que queramos ver mejoría (fuerza, masa muscular, pérdida de grasa, concienciación, recuperación de una lesión…).

De hecho, seguro que estamos de acuerdo en que cuando pensamos en seleccionar ejercicios para conformar la mejor rutina de entrenamiento posible, la idea de “activar un músculo” se hace muy presente.

Para ello, ha de producirse una estimulación procedente del sistema nervioso central para que el proceso de transmisión del impulso nervioso entre células nerviosas y hacia la fibra muscular sea satisfactorio.

Las señales de electromiografía (EMG) nos ofrecen una ventana de visualización de las señales eléctricas presentadas por múltiples fibras musculares y son, de hecho, una superposición de varios potenciales de acción que se usa comúnmente para medir los niveles de activación muscular y proporciona una estimación de la intensidad que supone el ejercicio para los músculos involucrados en el movimiento de manera específica, al igual que sobre la posición ideal para realizar un ejercicio.

La relación entre EMG y fuerza parece depender de la naturaleza del músculo de estudio, del movimiento en cuestión y del tipo de contracción realizada, además de otras variables como experiencia de entrenamiento o fatiga acumulada:

  • Durante las contracciones excéntricas se registra una señal electromiográfica en la que la frecuencia es menor que en contracciones concéntricas, por lo que podríamos decir que el músculo está “menos activado”, aunque cada unidad motora activada puede generar más fuerza que en una contracción concéntrica.
  • En relación a la fatiga muscular, se sabe que no existe una relación lineal entre las variables de activación muscular y la descarga neural (mayor cuanta más fatiga exista), por lo que una mayor respuesta de la EMG no implica necesariamente un mayor reclutamiento de unidades motoras (Figura 6).
Relaciones entre fuerza y amplitud
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Figura 6. Relaciones entre la fuerza desarrollada y la amplitud EMG en contracciones sostenidas del 20%, 35%, 50%, 65% y 80% de la Máxima Contracción Voluntaria (MVC) hasta más allá del fallo muscular en diferentes intervalos de tiempo (Dideriksen et al., 201).

En cuanto a si se correlaciona perfectamente con la hipertrofia, una pregunta bastante recurrente al preguntarnos sobre ella; la sEMG no lo hace, pero sí están, al menos, relacionadas entre sí.

La EMG se correlaciona con la resonancia magnética funcional (fMRI) por ser una medida exacta de la activación, y sabemos por la bibliografía que la activación fMRI es un buen predictor de la hipertrofia y de la síntesis proteica; por lo tanto, no creemos que se trate de una exageración el decir que la mayor actividad muscular medida con EMG podría ser un buen predictor de ellas, pero con ciertas limitaciones.

Resumen y conclusiones

De manera concreta y exacta, la activación muscular es la unión real del calcio a la troponina para facilitar la unión del puente cruzado. Esto es lo que realmente nos dice el estado de preparación de un músculo para producir fuerza.

La activación muscular tal como se muestra en las redes sociales y en los blogs no suele reflejar esta definición porque la medimos a través de electromiografía de superficie (sEMG), algo que no permite medir el estado del músculo en sí, sino la actividad eléctrica en el área donde están situados los electrodos.

Es cierto que todos solemos caer en este mal uso del lenguaje porque medir de manera específica la unión real del ion calcio a la troponina fibrilar es algo bastante inaccesible fuera de un laboratorio, pero eso no nos exime de conocer el verdadero significado de “activación muscular” cuando trasladamos la información.

La electromiografía de superficie es bastante fácil de usar y, en consecuencia, demasiado fácil abusar de ella".

Ejercicios que tengan menos sEMG medida que otros pueden acabar ofreciendo un potencial de desarrollo de la masa muscular igual que otros con mayor sEMG, al igual que las contracciones excéntricas pueden ser igual de buenas para crear masa muscular que las contracciones concéntricas.

La electromiografía de superficie es un método más, muy útil pero también con unas limitaciones que no podemos obviar.

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