Principio di Henneman del reclutamento delle Unità Motorie

“The purpose of this review is to show that the strongly supported size principle of motor unit recruitment has been incorrectly applied in the resistance training literature. Because greater motor unit activity produces a greater force output, it is mistakenly believed that a greater force (very heavy resistance) is required for maximal motor unit activation. This commonly held belief is an invalid reverse inference of the size principle. […[. Despite the lack of supporting evidence, the heavier-is-better belief continues. Perhaps because these authors are considered by many to be the leading authorities in resistance training, their unsupported heavier-is-better training philosophy has gone unchallenged for decades.” (Carpinelli, J Exerc. Sci Fit; 67; 2008)

Tutto il ragionamento si sviluppa a partire dalle review di Carpinelli (2008) che è l’unica che critica apertamente la visione dell’“heavier-is-better”. Questa ricerca è stata citata negli anni seguenti da esponenti e giornali autorevoli, per cui, se fosse stata sbagliata, sarebbe stata ritrattata. Il peccato è che è difficilmente conosciuta ed accessibile, infatti si trova nel Journal of Exercise Science & Fitness di Elsevier (IF: 1,2-1,6).

Principio di Henneman

Il principio di Henneman dice che il sistema nervoso centrale recluta le unità motorie (UM) iniziando da quelle più piccole, meno potenti, dispendiose e facilmente eccitabili rispetto a quelle più grosse, più potenti, dispendiose e meno eccitabili (1). Henneman scrive: “The smaller a motor neuron is the more easily it can be fired; the larger it is the greater is the amount of excitatory input required to discharge it. Since the size of a motor neuron and the size of a motor unit are directly related, it follows that the participation of a motor unit in graded motor activity is dictated by its size” (Henneman, 1968). Questo principio è uno dei più confermati in letteratura scientifica sia in animali che in umani (2). La variabile indipendente è l’intensità dello stimolo, mentre la variabile dipendente è il reclutamento delle unità motorie. Questo è un passaggio molto importante per capire il discorso, infatti è l’intensità dello sforzo che determina il reclutamento motorio la cui risultante è la forza erogata e non è la forza (o il carico) che determina le UM da reclutare. Già nel 2002 Behm e colleghi hanno notato che tre protocolli a cedimento da 5 RM, 10 RM o 20 RM non mostrato differenze nell’attivazione delle unità motorie (3). Quindi, si conosce che se una serie è protratta a cedimento concentrico non ci sono differenze nell’attivazione delle UM in quanto entrambe le serie sono massimali (sforzo del soggetto). Ad esempio, se si eseguisse un 4x10 con un 12RM e recupero limitato (60’’) nelle prime due serie non si avrebbe un reclutamento totale delle UM in quanto si ipotizza che siano a buffer. Al contrario, nelle ultime due serie la fatica non permetterebbe di compiere tutte e 10 le ripetizioni, ma solo 8 e 7 e, quindi, saremmo in presenza di uno sforzo massimale con conseguente reclutamento totale delle UM. Come si può notare in questo esempio non è la forza che aumenta (il peso rimane costante), ma è lo sforzo che nelle ultime serie diventa massimale. Lo stesso esempio si può fare con una contrazione isometrica. Se si dovesse mantenere un peso di 10 kg in isometria, nei primi 2 minuti si avrebbe un reclutamento delle UM lente e a basso consumo di energia (Tipo I), e col proseguire dello dell'attività si entrarebbe nel cedimento muscolare con il reclutamento delle unità di Tipo IIa/b.

Alcuni autori, però, hanno sostenuto che per reclutare le unità motorie più grandi e per ottimizzare gli incrementi di forza sia necessario una resistenza massimale o submassimale. Questa è una estrapolazione non corretta derivata dal principio di Henneman (2). Ad esempio, Fleck & Kraemer (1997) scrivono “Typically type II motor unit have a high twitch force and so are not recruited unless high forces are needed” (p.138) oppure “The factor that determines whether to recruit high- or low-threshold motor units is in the total amount of force necessary to perform the muscular action” (p.62).Anche Haff (2001) scrive “[…] larger more powerful motor units are recruited only when high force or high power outputs are demanded by the activity. Thus, in order to activate the larger motor units, explosive exercises— which generally require high force and high power outputs—are needed” (p. 14) (5), senza citare alcun riferimento a supporto (2). Inoltre, Kraemer e Bush (1998) e Hoffman (2002) scrivono (speculano) che gli atleti d’élite di sollevamento pesi possano inibire le unità motorie lente e reclutare da subito quelle veloci in esercizi balistici ed esplosivi, andando contro il principio di Henneman. Essi, però, si ribadisce, non citano alcun riferimento per questa affermazione (2).

Questo mostra come il principio di Henneman sia stato interpretato erroneamente e, quindi, sia necessario riconsiderarlo. Infatti, Carpinelli termina scrivendo: “The question is whether the incorrect application was unintentionally created and perpetuated because of a misunderstanding, or whether it was intentionally created and perpetrated in order to support a preconceived opinion. Whatever the reason, the grossly distorted heavier-is-better training philosophy has deeply infiltrated the resistance training literature”.

Contesto

Attenzione, tutto ciò scritto in precedenza si riferisce al fatto che anche le serie a cedimento con carichi leggeri possono reclutare tutte le fibre muscolari (anche le più veloci) in quanto è lo sforzo, e non il carico, a determinare il reclutamento.

Carico ottimale

Il carico che permette di reclutare parte delle fibre I, IIa e parte delle IIb si ritiene essere intorno all'80% (+/- x%) (Costill, 1980, Bosco e colleeghi). L'autore che scrive, però, non ha trovato i riferimenti bibliografici citati.

Sicuramente una serie a cedimento con l'80% attiverà tutte le UM (vedi sopra). Invece, in una serie a buffer (es. 6x3@80% 1RM, 180''), lo sforzo è alto e quindi si attiveranno parte (ma non tutte) delle UM ad alta soglia che probabilmente ruoteranno durantelo sforzo. Sono disponibile ad approfondire l'argomento qualora trovassi le ricerche che trattano l'argomento del "carico ottimale"..

Stato attuale della conoscenza

Reclutamento delle Unità Motorie. Recenti studi mostrano che le serie a cedimento con un carico leggero non sono equivalenti a quelle con il carico elevato per l’attivazione delle UM (>80% 1RM vs <60% 1RM) in quanto ci sono più UM reclutate nei carichi pesanti (7)(10)(12), mentre da altre ricerche ed autori rilevano che le due tipologie sono equivalenti (13)(14)(15)(16). Di conseguenza, questo è ancora un tema di dibattito e si pensa sia da attribuire alla difficoltà di lettura e all'imprecisione dell'EMG di superficie, oltre che alla tipologia di esercizi e di soggetti utilizzati.

Repetition continuum. Con il termine continuum delle ripetizioni si intende il concetto per cui ci sia un range ottimale per sviluppare la resistenza muscolare (>15 reps), l'ipertrofia (6-15 reps) e la forza (1-6 reps). Ci sono prove datate che le ripetizioni ad alto carico (>80% 1 RM) siano ottimali per lo sviluppo della forza (6), ma esse non sono schiaccianti. Inoltre, non sembra ci possano essere differenze tra i protocolli ad alte ripetizioni rispetto quelle a medie ripetizioni per l'ipertrofia (entrambe a cedimento) (8). Su questo tema verrà scritto una serie di articoli a partire dalla resistenza muscolare locale.

Conclusione

Si spera di aver mostrato come il principio di Henneman debba essere interpretato e, quindi, che è lo sforzo, ma anche il carico a determinare il reclutamento motorio in quanto serie a cedimento con carichi bassi hanno mostrato attivazioni delle UM uguali a serie a cedimento a carichi sub-massimali. C'è, però, anche la prova che carichi sub-massimali (+/- 80%) reclutano le fibre ad alta soglia. Di conseguenza, si ritiene che le UM ad alta soglia possano essere attivate in questi due modalità. Inoltre, si inizia a mettere in discussione che esista un carico migliore per l'ipertrofia, ed, in maniera minore, anche per lo sviluppo della forza massimale. Ovviamente una serie a cedimento con carichi bassi porta ad una percezione aumentata del discomfort derivato dai metaboliti, ma questo è un altro argomento che verrà trattato in seguito.

BIBLIOGRAFIA

Zatsiorsky VM (1995). Science and Practice of Strength Training. Human Kinetics, Champaign, IL.

Fleck SJ, Kraemer WJ (1997). Designing Resistance Training Programs (2nd ed). Human Kinetics, Champaign, IL.

Kraemer WJ, Bush JA (1998). Factors affecting the acute neuromuscular responses to resistance exercise. In: LaFontaine T (senior ed). ACSM’s Resource Manual for Guidelines for Exercise Testing and Prescription (3rd ed). Williams & Wilkins, Baltimore, MD, 164–73.

Hoffman J (2002). Physiological Aspects of Sport Training and Performance. Human Kinetics, Champaign IL.

Henneman (1968). Peripheral mechanisms involved in the control of muscle. In: Mountcastle VB (ed). Medical Physiology (12th ed). CV Mosby, St. Louis, MO.p. 625)

1. HENNEMAN E, SOMJEN G, CARPENTER DO. FUNCTIONAL SIGNIFICANCE OF CELL SIZE IN SPINAL MOTONEURONS. J Neurophysiol [Internet]. 1965 May 1 [cited 2021 Mar 5];28:560–80. Available from: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14328454/

2. Carpinelli RN. The size principle and a critical analysis of the unsubstantiated heavier--is-better recommendation for resistance training. J Exerc Sci Fit •. 2008;6(2):67–86.

3. David G. Behm, Gregory Reardon, James Fitzgerlad, Eric Drinkwater. The effect of 5, 10, and 20 repetition maximums on the recovery of voluntary and evoked contractile properties. J Strength Cond Res . 2002;209–18.

5. Haff GG. A Brief Review: Explosive Exercises and Sports Performance : Strength & Conditioning Journal. Strength Cond J [Internet]. 2001 [cited 2021 Mar 5];23(3):13. Available from: https://journals.lww.com/nsca-scj/Citation/2001/06000/A_Brief_Review__Explosive_Exercises_and_Sports.3.aspx

6. Campos GER, Luecke TJ, Wendeln HK, Toma K, Hagerman FC, Murray TF, et al. Muscular adaptations in response to three different resistance-training regimens: Specificity of repetition maximum training zones. Eur J Appl Physiol. 2002;88(1–2):50–60.

7. Schoenfeld BJ, Contreras B, Willardson JM, Fontana F, Tiryaki-Sonmez G. Muscle activation during low- versus high-load resistance training in well-trained men. Eur J Appl Physiol. 2014;114(12):2491–7.

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9. Kumar V, Selby A, Rankin D, Patel R, Atherton P, Hildebrandt W, et al. Age-related differences in the dose-response relationship of muscle protein synthesis to resistance exercise in young and old men. J Physiol [Internet]. 2009 Jan 1 [cited 2021 Mar 5];587(1):211–7. Available from: http://doi.wiley.com/10.1113/jphysiol.2008.164483

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15. Burd NA, Mitchell CJ, Churchward-Venne TA, Phillips SM. Bigger weights may not beget bigger muscles: Evidence from acute muscle protein synthetic responses after resistance exercise. Appl Physiol Nutr Metab. 2012;37(3):551–4.

16. Schoenfeld BJ. Is there a minimum intensity threshold for resistance training-induced hypertrophic adaptations? Sport Med. 2013;43(12):1279–88.