¿Cómo funcionan las adaptaciones neurales al entrenamiento de fuerza?

Uno de los objetivos fundamentales cuando entrenamos fuerza es, precisamente, mejorar la fuerza. Más concretamente, el objetivo principal es el de mejorar la fuerza aplicada ante una misma carga, de tal manera que también podamos ir progresando en las cargas que levantamos.

La fuerza máxima, a diferencia de lo que se suele pensar, no es únicamente la capacidad de ejercer fuerza ante la máxima carga que podamos desplazar (1RM), sino que cada persona que entrene frecuentemente tiene tantos valores de fuerza máxima como cargas puede manejar.

Para conseguir mejorar la fuerza, muchos piensan que se consigue aplicando ciertos métodos de entrenamiento con altas intensidades de trabajo y pesos descomunales, y que van a obtener resultados en periodo relativamente corto, de tan solo unas semanas de duración.

Nada más lejos de la realidad.

Las ganancias en la fuerza máxima ocurren debido a múltiples adaptaciones diferentes de acuerdo a los factores de los que depende esta; y a continuación vamos a ver cómo funcionan estas adaptaciones.

¿De qué depende la capacidad de aplicar fuerza?

La capacidad de aplicar fuerza queda determinada por diferentes factores intrínsecos de cada persona, extrínsecos de la carga, y de la interrelación de estos; pero el principal factor determinante de la fuerza muscular el área de sección transversal del músculo, especialmente cuando se comparan grupos de población relativamente parecidos; por ejemplo, que realizan el mismo tipo de entrenamiento o practican el mismo deporte, independientemente de la edad y del sexo.

Hay otros muchos determinantes de la fuerza entre los que podemos citar:

1. Sexo: hombres y mujeres tienen diferente fuerza absoluta, aunque la fuerza relativa es más semejante entre ellos.
2. Edad.
3. Experiencia previa en entrenamiento: a mayor experiencia, mayor capacidad de reclutar unidades motoras de alto umbral y, por tanto, de manifestar fuerza.
4. La relación longitud-tensión de los sarcómeros musculares.
5. La disposición de las fibras musculares.
6. Los tipos de fibras predominantes en una persona y en los diferentes músculos.
7. La eficiencia neuromuscular.
8. Palancas y biomecánica individual.
9. Velocidad de contracción muscular.
10. Relación entre fuerza y masa corporal.
11. Psicología y emociones: la motivación, la atención, la concentración, la voluntad, el espíritu de sacrificio, el miedo… son factores que afectan a la descarga de impulsos nerviosos y el reclutamiento de unidades motoras, variando así la fuerza que somos capaces de desarrollar en un momento dado.

Son muchos los factores que determinan la fuerza y, aunque no es el objetivo principal de este artículo hacer una revisión de todos ellos, sí es importante saber que mejorar la fuerza no se reduce únicamente a levantar más peso como consecuencia del entrenamiento.

Las ganancias en la fuerza máxima ocurren debido a múltiples adaptaciones diferentes de acuerdo a estos factores de los que depende. Estas adaptaciones ocurren a ritmos diferentes, lo que significa que contribuyen en mayor o menor medida en diferentes momentos del proceso.

De hecho, por ejemplo, está bastante aceptado que la coordinación contribuye en mayor medida a la mejora de la fuerza máxima en las primeras fases de un programa de entrenamiento, pero contribuye en una medida mucho menor más adelante, una vez que se dominan los ejercicios o patrones de movimiento relevantes.

Adaptaciones que mejoran la fuerza máxima

Las ganancias en la fuerza máxima ocurren debido a múltiples adaptaciones diferentes de acuerdo a los factores de los que depende. Entre las adaptaciones más importantes encontramos:

Coordinación intramuscular e intermuscular

Las ganancias en la fuerza máxima debido a una mejor coordinación intra- e intermuscular ocurren muy rápidamente. De hecho, incluso se ha identificado que ocurren después de una sola sesión de práctica.

Es probable que estas mejoras en la coordinación continúen durante días e incluso semanas a partir de entonces (y casi con certeza incluso durante más tiempo cuando un ejercicio es muy complejo).

Sin embargo, el mayor impacto de los cambios en la coordinación sobre las ganancias en la fuerza máxima parece ser en la primera o segunda semana de entrenamiento.

Activación voluntaria

La fuerza máxima se puede incrementar mediante un aumento en la capacidad de reclutar unidades motoras de alto umbral (que se mide con referencia a cambios en la activación voluntaria).

Los aumentos en la capacidad de reclutar unidades motoras de alto umbral aumentan la fuerza porque permiten que más fibras musculares contribuyan a la contracción muscular.

Un aumento en la capacidad de reclutar unidades motoras de alto umbral es muy diferente de una mejora en la coordinación. Los cambios en la coordinación son rápidos y muy específicos de la tarea, por el contrario, los aumentos en la capacidad de reclutar unidades motoras de alto umbral son ligeramente más lentos y no son específicos de la tarea.

Esta es la razón por la que las ganancias de fuerza que ocurren al comienzo de un programa de entrenamiento de fuerza son extremadamente específicas de la tarea y, a menudo, no se observan ganancias de fuerza en ejercicios no entrenados que usan el mismo grupo de músculos.

Sin embargo, después de programas de entrenamiento de fuerza que duran más de 4 semanas, casi siempre hay aumentos notables en la capacidad de reclutar unidades motoras de umbral alto, medido por los cambios en la activación voluntaria.

Esto conduce a ganancias de fuerza en otros ejercicios que utilizan el mismo grupo muscular, ya que las mejoras en la activación voluntaria producen ganancias de fuerza que no son específicas de la tarea (Figura 1).

Figura 1. El uso de cargas absolutas más altas produce un efecto positivo más pronunciado en la activación voluntaria de los grupos musculares agonistas, lo cual se relaciona con ganancias de fuerza en tareas no específicas en las que también se utilizan esos grupos musculares como agonistas (Jenkins et al., 2017).

Coactivación de antagonistas

La coactivación del antagonista es la medida en que el músculo antagonista (opuesto) produce una fuerza de frenado mientras que el músculo agonista (en funcionamiento) produce un movimiento. Por lo tanto, la reducción en la coactivación de los antagonistas puede contribuir a aumentar la fuerza (Figura 2).

Figura 2. Reducción de la coactivación de los antagonistas en una extensión de rodilla.

Curiosamente, la coactivación de antagonistas rara vez se altera después de un entrenamiento a corto plazo, pero hay evidencia de que puede reducirse en individuos con una larga historia de entrenamiento de fuerza. Esto sugiere que esta adaptación podría ser muy lenta y tardará años en ocurrir.

Rigidez del tendón

La rigidez del tendón es la propiedad de este a aguantar y resistir la contracción muscular. En las contracciones isométricas y en las fases concéntricas, un mayor nivel de rigidez del tendón es beneficioso para la producción de fuerza.

Cuando el tendón es muy rígido, el músculo se acorta junto con el movimiento angular de la articulación de manera coordinada. Por el contrario, cuando el tendón es más flexible (menos rígido), se alarga al comienzo de la contracción muscular y, en consecuencia, el músculo se acorta más rápido que el movimiento angular de la articulación, produciéndose una descoordinación, y ello conduce a una producción de fuerza reducida debido a la relación fuerza-velocidad (mayor velocidad de contracción muscular implica menos fuerza expresada).

Curiosamente, la rigidez del tendón aumenta relativamente rápido durante el entrenamiento de fuerza y ​​alcanza una meseta después de solo un par de meses de entrenamiento.

Transmisión de fuerzas laterales a nivel fibrilar

Las fibras musculares transmiten la mayor parte de su fuerza lateralmente a la capa de colágeno circundante, en lugar de longitudinalmente al tendón.

La capa de colágeno circundante luego transmite la fuerza longitudinalmente al tendón (Figura 3). Sin embargo, no todos los sarcómeros dentro de la fibra muscular transmiten esta fuerza lateralmente.

Figura 3. Transmisión de fuerzas laterales entre fibras musculares a través de los costámeros del músculo. Las fuerzas longitudinales generadas en los sarcómeros se transmiten por las miofibrillas en el músculo (flechas grises) y también lateralmente a la matriz extracelular y las fibras musculares vecinas (Dao & Tao, 2018).

Si aumenta el número de costámeros que conectan los sarcómeros a la capa de colágeno circundante, se puede aumentar la cantidad de transmisión de fuerza lateral, lo que a su vez aumenta la fuerza máxima, y se sabe que los costámeros aumentan después de los programas de entrenamiento de fuerza que duran un par de meses, pero se desconoce si tales cambios ocurren rápida o lentamente durante este período.

Hipertrofia muscular

Tradicionalmente, se creía que la hipertrofia muscular no ocurría en las primeras semanas de un programa de entrenamiento de fuerza (porque no era visible).

Sin embargo, investigaciones más recientes han encontrado evidencia de hipertrofia relativamente pronto después de comenzar un programa de entrenamiento, lo que sugiere que la falta previa de evidencia fue causada simplemente por métodos de medición poco precisos.

Aun así, es muy probable que la hipertrofia muscular contribuya sustancialmente al aumento de la fuerza máxima. La hipertrofia muscular implica un aumento en el número de miofibrillas en paralelo dentro de las fibras musculares, lo que permite que se formen más puentes cruzados de actina-miosina durante una contracción muscular.

Dado que la fuerza activa que ejerce un músculo es igual al número total de puentes cruzados de actina-miosina que se forman en cualquier punto en el tiempo, la hipertrofia muscular conduce necesariamente a una mayor producción de fuerza (Figura 4).

Figura 4. Relación entre el aumento de la fuerza del cuádriceps y el aumento del área de la sección transversal del cuádriceps en una población heterogénea (n = 283) tras 6 meses de entrenamiento de resistencia (Ahtiainen et al., 2016) . Existe una correlación general (línea continua), aunque hay grandes diferencias entre individuos. Las líneas discontinuas permiten identificar los quintiles más bajos y más altos en los cambios de tamaño y fuerza muscular.

Es importante destacar que la relación entre la hipertrofia y las ganancias en la fuerza máxima que ocurren después de un programa de entrenamiento de fuerza dependerá de la importancia relativa de otros factores.

Por ejemplo, cuando la coordinación es muy importante (como cuando existe la necesidad de equilibrar o estabilizar el cuerpo mientras se hace el ejercicio), la importancia relativa de la coordinación es muy alta, por lo que la contribución proporcional de la hipertrofia es baja.

Por el contrario, cuando la coordinación no es importante (como cuando se realiza un ejercicio en un dinamómetro), la contribución proporcional de la hipertrofia es mucho mayor.

Actualmente, existe un amplio consenso de que la hipertrofia se desarrolla con bastante rapidez en  principiantes, más lentamente en los intermedios y muy lentamente en avanzados.

Resumen ¿Cómo se mejora la fuerza máxima?

En resumen, la fuerza máxima ante cualquier intensidad de carga y la fuerza máxima absoluta mejoran debido principalmente a varios los mecanismos de adaptación que lo explican y que ocurren a diferentes velocidades a lo largo de los años de entrenamiento (Figura 5 y Tabla 1):

1. Los cambios en la coordinación son los más rápidos y probablemente representan la mayoría de las ganancias de fuerza en la primera o segunda semana.
2. Los cambios en el reclutamiento de unidades motoras de alto umbral son más lentos y probablemente solo sean evidentes después de varias semanas o meses.
3. Las modificaciones en la coactivación de antagonistas pueden tardar años en manifestarse, por lo que solo se notan en levantadores con varios años de experiencia en levantamientos.
4. La velocidad a la que se produce cada adaptación local y periférica es menos clara, pero la rigidez del tendón parece aumentar y alcanzar una meseta más rápidamente que el tamaño del músculo y la transmisión de fuerza lateral.

La mayoría de mecanismos se deben al desarrollo de la coordinación a nivel global y la reducción de la coactivación de los antagonistas, que requieren un enfoque que maximice el aprendizaje motor mediante la repetición del gesto específico.

Esto se puede hacer entrenando tan a menudo como sea posible (moderada o alta frecuencia semanal) y con poca fatiga acumulada. La fatiga afecta el aprendizaje motor, ya sea que la fatiga sea causada dentro del entrenamiento o por un entrenamiento anterior.

Por tanto, el enfoque óptimo para el entrenamiento sería usar el menor volumen de entrenamiento necesario para lograr una progresión y usar técnicas que eviten incurrir en una fatiga excesiva durante el entrenamiento como largos períodos de descanso entre series o series por conglomerados (por ejemplo, Clusters).

Si bien el volumen de entrenamiento no se puede reducir fácilmente en individuos bien entrenados, se puede evitar un volumen innecesario.

En la práctica, también se puede conseguir usando técnicas que mejoran la coordinación (retroalimentación, utilizar escalas de esfuerzo subjetivo instantáneo y prestar atención a un foco externo) y la activación voluntaria (mejorando el esfuerzo en cada entrenamiento a través de técnicas psicológicas de motivación).

Figura 5. Estimación de la contribución de cada una de las adaptaciones de los diferentes factores a la ganancia de fuerza general en el curso de 5 años de tiempo entrenando.

Tabla 1. Adaptaciones fisiológicas progresivas que mejoran la fuerza absoluta.

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