Fisiología muscular

En el estudio de la fisiología muscular, analizamos los procesos que permiten que los músculos se contraigan y generen movimiento en el cuerpo humano. A través de la estimulación nerviosa, los músculos esqueléticos pueden acortarse y generar fuerza para realizar actividades físicas. En este apartado, analizaremos conceptos clave relacionados con la fisiología muscular, como la unidad motora, la ley del todo o nada, la sumación y tetanización, la respuesta graduada y el tono muscular.

Unidad motora

La unidad motora es el conjunto formado por una fibra nerviosa y las fibras musculares que esta inerva. Una fibra nerviosa puede estar conectada a una o varias fibras musculares, dependiendo del tipo de trabajo que realice el músculo. Cuando las fibras musculares son estimuladas por las fibras nerviosas motoras, se produce una contracción muscular.

Ley del todo o nada

Las fibras musculares esqueléticas individuales obedecen a la ley del todo o nada, lo que significa que cuando una fibra muscular es estimulada de manera suficientemente intensa (estímulo umbral), se contrae al máximo posible. Sin embargo, es importante destacar que el músculo en su totalidad no obedece a esta ley, ya que no se contrae al máximo a menos que todas sus unidades motoras sean estimuladas al mismo tiempo por un estímulo umbral.

Sumación y tetanización

La sumación es el proceso mediante el cual varios estímulos enviados rápidamente al músculo se suman entre sí para producir una contracción intensa. Esto puede ocurrir aumentando la frecuencia de los impulsos nerviosos o aumentando el número de unidades motoras que responden al estímulo.

Por otro lado, la tetanización se refiere a la respuesta del músculo cuando se estimula repetidamente a intervalos cada vez más cortos. A medida que los estímulos se repiten, las contracciones musculares sucesivas se vuelven tan rápidas que se fusionan, creando una contracción continua conocida como tetanización.

Respuesta graduada

La respuesta graduada es la capacidad del músculo para generar diferentes niveles de contracción en función de la frecuencia y el número de impulsos nerviosos recibidos. Los músculos con un mayor número de unidades motoras y un menor número de fibras por unidad tienen una mayor capacidad para producir una variedad de respuestas en términos de fuerza y contracción.

Tono muscular

Aunque los músculos esqueléticos pueden estar completamente relajados, siempre presentan un grado variable de firmeza o tensión conocido como tono muscular. Este estado de contracción parcial se debe a la acción simultánea de varias unidades motoras dispersas en todo el músculo. Mientras unas unidades motoras descansan, otras trabajan, manteniendo así un nivel de tono muscular constante.

Cambios químicos en el músculo durante el ejercicio

Los músculos desempeñan un papel fundamental en la transformación de la energía química en energía mecánica, permitiéndonos realizar movimientos. En este proceso, se producen cambios químicos y se utilizan diversas fuentes de energía para mantener el funcionamiento muscular. Sin embargo, también experimentamos fatiga muscular como resultado de estos cambios y la disminución de las reservas de energía.

Fuentes de energía para la contracción muscular

Los hidratos de carbono almacenados en forma de glucógeno son una importante fuente de energía para la contracción muscular. Cuando se necesita energía, el glucógeno se descompone en glucosa, que luego puede ser utilizada por el músculo para generar energía. Gran parte de la energía almacenada en el adenosín trifosfato (ATP) se utiliza durante la contracción muscular.

Fatiga muscular

Durante el ejercicio, nuestros músculos requieren una cantidad significativa de energía. Esta energía proviene principalmente de los alimentos, especialmente de la glucosa. En el interior de las células musculares, mediante una serie de complejas reacciones químicas reguladas por enzimas, la glucosa se descompone y libera energía que es utilizada por los músculos y otros órganos. Este proceso se conoce como respiración celular.

Respiración aerobia

Las células musculares pueden realizar respiración aerobia, la cual requiere oxígeno y genera una gran cantidad de energía. Como productos residuales de este proceso, se producen dióxido de carbono y agua, los cuales son expulsados del cuerpo.

Respiración anaerobia

En la ausencia de suficiente oxígeno, las células musculares pueden llevar a cabo respiración anaerobia. En este caso, la glucosa se descompone sin la necesidad de oxígeno, generando una sustancia llamada ácido láctico y una menor cantidad de energía.

Relación entre la intensidad del ejercicio y la acumulación de ácido láctico

Cuando realizamos ejercicio de alta intensidad, nuestros músculos necesitan una gran cantidad de energía. Si el suministro de oxígeno a las células musculares es insuficiente, tanto la respiración aerobia como la anaerobia actúan de manera conjunta para proporcionar la máxima cantidad de energía posible. Esto lleva a una acumulación de ácido láctico en las células musculares, lo que antiguamente se utilizaba para explicar la aparición de las conocidas "agujetas" y la fatiga muscular, manifestada por una disminución en la capacidad de contracción del músculo. En la actualidad, la aparición de las agujetas la explica la teoría de la microrrotura de fibras musculares, en la que se produce una reacción inflamatoria en el músculo afectado que libera sustancias que estimulan a algunas terminaciones nerviosas para producir la sensación de dolor.

Agotamiento de las reservas de energía y disminución de la irritabilidad

A medida que se acumula el ácido láctico, las reservas de sustancias productoras de energía se agotan y la irritabilidad del músculo disminuye. Este agotamiento y disminución de la irritabilidad contribuyen al estado de fatiga muscular.

Recuperación y eliminación del ácido láctico

Durante el período de recuperación, es crucial el suministro de oxígeno, ya que se requiere para extraer el ácido láctico acumulado en el músculo. Parte de este ácido láctico se descompone en dióxido de carbono y agua, liberando energía en el proceso. Además, esta energía se utiliza para convertir el resto del ácido láctico en glucógeno, formando así los compuestos necesarios para la producción de energía y reduciendo la irritabilidad del músculo. Este proceso de descomposición y reutilización del ácido láctico contribuye a aliviar la fatiga muscular.

Vídeo: How your muscles work (Nucleus medical media): 4:35 minutos.