Entrenamiento vibratorio, base fisiologica y efectos funcionales
VIBRATION TRAINING.
PHYSIOLOGICAL BASIS AND EFFECTS
GARCÍA-ARTERO E, ORTEGA PORCEL FB, RUIZ RUIZ J, CARREÑO GALVEZ F.
Dpto. Fisiología, Facultad de Medicina, Universidad de Granada. Grupo EFFECTS-262 (Evaluación Funcional y Fisiología del Ejercicio. Ciencia y Tecnología para la Salud - 262).
Gutiérrez Sáinz A, Castillo Garzón MJ.
Autor para correspondencia GARCÍA-ARTERO, ENRIQUE. Universidad de Granada, Facultad de Medicina, Dpto. de Fisiología. Avd. Madrid s / n, 18012. Tfno: 958 243 540. Fax: 958 249 015. e-mail: artero@ugr.es
RESUMEN: Las vibraciones emitidas actúan sobre las estructuras neurológicas del organismo. Receptores musculares principalmente, pero también vías medulares e incluso estructuras corticales sufren la acción del estímulo vibratorio. La activación muscular que se produce permite desarrollar mayores niveles de fuerza y potencia muscular.
INTRODUCCIÓN: Desde la segunda mitad de los años 80 hasta la actualidad se ha desarrollado una forma de entrenamiento basada en la utilización de estímulos vibratorios. Empleada por primera vez por entrenadores rusos, se trata de una modificación del reflejo tónico vibratorio, una contracción muscular refleja originada al estimular localmente un músculo o tendón mediante vibraciones.
BASE FISIOLÓGICA: La aplicación de movimientos oscilatorios sinusoidales sobre los músculos o sobre los tendones provoca pequeños y rápidos cambios en la longitud de la unidad músculo-tendinosa. Estos rápidos cambios de longitud son detectados por los propioceptores, principalmente los husos neuromusculares.
Recordemos que el huso neuromuscular es responsable de detectar de manera inconsciente el grado de elongación del músculo y mantenerlo constante mediante una contracción muscular refleja cuando ese músculo es elongado externamente. Es lo que se conoce como reflejo miotático. Como consecuencia de la detección de las vibraciones por parte de los husos neuromusculares, se produce una mayor ratio de descarga de estas estructuras y ello se traduce en un aumento de los potenciales motores evocados en los músculos sometidos a vibración. También se ha sugerido la intervención de los corpúsculos tendinosos de Golgi e incluso de los receptores cutáneo. Todo ello supone, tal y como se ha constatado, una activación de los circuitos medulares en los que se basa el reflejo miotático, lo que provoca una mayor sincronización de unidades motrices a través de sus motoneuronas α.
Por otra parte, también resultan estimuladas las motoneuronas γ que mantienen elongada la parte central de los husos neuromusculares, haciendo que éstos sean más sensibles. Ello mejora la eficiencia del sistema neuromuscular una vez que el estímulo ha cesado. Los músculos antagonistas a los estimulados también resultan afectados, mediante un descenso de sus potenciales motores. Ello podría hacer que la co-contracción fuera menor, aliviando las fuerzas de frenado en los movimientos explosivos. El hecho de que este efecto inhibitorio de la vibración sobre los músculos antagonistas se haya observado también en el miembro contralateral al estimulado, indica cierta influencia de las señales aferentes sobre la coordinación interhemisférica (mediante las fibras transcallosas), lo cual podría a su vez modular las señales eferentes evocadas por la corteza motora.
Todo ello señala que el efecto de la estimulación vibratoria parece no limitarse a las estructuras medulares que dirigen el nivel reflejo de los movimientos. El aumento de los potenciales motores junto con el aumento de la frecuencia de la señal electromiográfica tras exposición prolongadada, sugieren un estado de notable excitabilidad de la corteza motora. Ello provocaría un reclutamiento predominante de fibras musculares tipo II, quizá debido a un descenso del umbral de descarga de estas unidades motrices grandes, en comparación con el umbral elevado que suelen presentar en la activación voluntaria.
La aplicación del estímulo vibratorio produce un estado de mayor eficiencia neuromuscular que permite aumentar el rendimiento en los movimientos voluntarios. Sin embargo, aún no se ha explicado el porqué de esta activación muscular. La clave parece radicar en un proceso de adaptación de los músculos a lo que supone el estímulo vibratorio. Esta activación muscular les confiere una mayor rigidez que les permite absorber más energía vibratoria, lo que ayudaría a atenuar los posibles efectos adversos. Se trata, en definitiva, de una respuesta defensiva del organismo ante los estímulos que recibe.
EFECTOS DEL ENTRENAMIENTO VIBRATORIO: Se trata de aquellos efectos que se producen mientras los músculos están siendo sometidos a la vibración. En estas circunstancias, y mediante estimulación local aislada de ún músculo, se ha constatado un aumento de los potenciales motores (efecto facilitador) en el músculo estimulado y un descenso de esos mismos potenciales (efecto inhibidor) en el músculo antagonista. También se ha observado un aumento de la actividad electromiográfica, aumento de la máxima contracción voluntaria isométrica y concéntrica y aumento de la potencia muscular.
La estructura muscular no es la única afectada. También se producen adaptaciones agudas por parte del sistema cardiorrespiratorio. Mantenerse en pie sobre una plataforma vibratoria durante 3 minutos supone un aumento considerable del consumo de oxígeno, hasta un nivel comparable al necesario para caminar a velocidad moderada. Por ello se puede decir que se trata de una forma de ejercicio, y no de una simple activación muscular pasiva.
EFECTOS A CORTO PLAZO: Se ha observado una mayor potencia muscular con una menor actividad electromiográfica, lo cual indica un estado de alta eficiencia neuromuscular.
Se han registrado mejoras en la capacidad de máxima contracción voluntaria concéntrica e isométrica, una mayor altura de salto en contramovimiento, y una mejora del equilibrio estático. El aumento de la carga gravitatoria que ha de soportar el sistema neuromuscular provoca adaptaciones endocrinas. Se han registrado aumentos en las concentraciones plasmáticas de hormona de crecimiento y testosterona, junto con un descenso del cortisol, lo que origina un perfil hormonal eminentemente anabólico.
Sin embargo, los resultados en este campo son aún contradictorios. Di Loreto y colaboradores encontraron tan solo un descenso de la glucemia junto con un aumento de la concentración plasmática de noradrenalina, sin cambios en las concentraciones de hormona de crecimiento, IGF 1(insulin-like growth factor 1) ni testosterona (libre y total).
En algunos trabajos la aplicación de la estimulación vibratoria ha sido extenuante, para poder estudiar el tipo de fatiga provocada por esta forma de entrenamiento. En estas circunstancias se han registrado descensos en la altura del salto, en la capacidad de máxima contracción voluntaria, en el pico de fuerza isométrica ante cargas submáximas, un descenso del tiempo que se puede mantener una contracción submáxima e incluso un deterioro en la producción de fuerza por unidad de tiempo.
Se trata, por tanto, de una fatiga manifestada principalmente a nivel muscular, causada por un estado de notable activación neurológica cuyo origen no está aún del todo esclarecido.
Dilucidar a qué nivel neurológico nace esta fatiga sería vital para poder determinar cuál es el origen de la activación muscular provocada por la estimulación vibratoria, y si este origen es único o una combinación de varios. Por los trabajos realizados hasta la fecha, parece ser el origen multifactorial la posibilidad con más argumentos a favor. Se ha observado un descenso en la capacidad voluntaria de activación muscular tras estimulación vibratoria, lo cual situaría el origen de la fatiga a nivel cortical. Sin embargo, en el mismo estudio se observó también un descenso en la capacidad total del músculo de generar fuerza mediante estimulación eléctrica, lo que situaría el origen de la fatiga a nivel periférico.
Debido a que las vibraciones pueden transmitirse por los tejidos blandos, éstas se convierten en un estímulo general sobre todo en el EV con plataformas. Además de la función neuromuscular, se ponen en marcha sistemas y funciones fisiológicas de mayor alcance. Tras una sesión de EV combinado con squat y llevado hasta la fatiga, se han registrado valores de 128 lpm como frecuencia cardíaca media, una tensión arterial de 132/52 mmHg, una concentración de lactato de 3.5 mmol/L, un consumo de oxígeno del 48,8 % del máximo y un cociente respiratorio de 0,90.
En estudios llevados a cabo en nuestro laboratorio (EFFECTS-262), mediante plataforma vibratoria (G 900®, Germany), se obtuvieron resultados que concuerdan con los de anteriores trabajos. Estímulos vibratorios (25 Hz y 4,2 mm) aplicados sobre brazos y piernas por separado, en series de un minuto, provocaron un aumento de la frecuencia cardiaca, un aumento de la tensión arterial sistólica al aplicarse sobre las piernas, así como un descenso de la tensión arterial diastólica cuando las vibraciones fueron aplicadas sobre los brazos. Estos procesos estarían en consonancia con el aumento del flujo sanguíneo obtenido por otros autores, y añadirían (sobre todo el descenso de la TA diastólica) la posibilidad de un proceso de vasodilatación. Algún autor concreta algo más y habla de ensanchamiento de capilares. De un modo u otro, este argumento explicaría los eritemas que suelen aparecer en las sesiones de EV y los aumentos que hemos registrado en los perímetros musculares de bíceps relajado, bíceps contraído y muslo. En resumen, el proceso global consistiría en que un elevado flujo sanguíneo en la zona origina un edema temporal de miembros, debido a una notable extravasación del pasma desde los capilres al espacio intersticial, lo que en el campo del entrenamiento deportivo se conoce como hipertrofia transitoria.
Especial atención merecen los cambios observados en la actividad tromiográfica una vez finalizada la aplicación del estímulo vibratorio. Tras series de 1 minuto, la señal electromiográfica desciende pero se alcanza un alto rendimiento neuromuscular de origen probablemente periférico. Sin embargo, cuando el estímulo se aplica hasta la fatiga en series de hasta 5 ó 6 minutos, ocurre todo lo contrario. El rendimiento muscular desciende pero la señal electromiográfica aumenta, sugiriendo una alta excitabilidad cortical que conllevaría el reclutamiento de grandes unidades motrices. Sin olvidar nunca la importancia de parámetros como la frecuencia, la amplitud y la realización o no de movimientos voluntarios sobre la plataforma, estos resultados sugieren que el tiempo de aplicación de la estimulación vibratoria podría determinar qué tipo de estructuras neurológicas se ven afectadas.
EFECTOS A LARGO PLAZO: Tras 10 días de EV con un volumen aproximado de 10 minutos al día, Bosco y colaboradores observaron mejoras significativas en un test de saltos repetidos de 5 segundos. En el test de salto en contramovimiento no hubo mejora alguna. Los autores argumentaron que en este tipo de salto la fase de elongamiento de los músculos no es lo suficientemente rápida como para activar el reflejo miotático o de estiramiento (base fisiológica del EV), cosa que sí ocurre en el test de saltos repetidos. Como explicación a las daptaciones producidas, se sugirió una posible elevación del umbral de descarga de los órganos tendinosos de Golgi. Ello permitiría que el complejo músculo-tendón pudiera soportar mayores tensiones y, por tanto, un mayor número de unidades motrices fueran reclutadas durante la fase excéntrica.
Un estudio posterior empleó exactamente el mismo protocolo de EV que Bosco, confirmando la ausencia de mejoras en el salto en contramovimiento y extendiéndola al salto desde parado y a diferentes tests de velocidad y agilidad. Los efectos que hasta ahora ha demostrado tener el EV y la base fisiológica en que se sustentan estos, sugieren que quizá las capacidades de velocidad y (sobre todo) agilidad no sean las más susceptibles de ser mejoradas con esta metodología. Además, en el caso concreto de la agilidad, se trata de una cualidad física que incluye numerosos factores tales como coordinación, fuerza explosiva, velocidad, entre otros.
En experiencias previas de nuestro grupo de investigación, un programa de 4 semanas de EV en plataforma (25 Hz, 4 mm, 3 sesiones / semana, 10 minutos / sesión) no produjo mejora alguna en el test de salto en contramovimiento. En este estudio se evaluaron también otras variables relacionadas con la función neuromuscular y con el perfil antropométrico, destacando aumentos del 6.2 % en la potencia máxima desarrollada en press banca y del 4 % en el test de 1 repetición máxima de sentadilla (en ambos p>0,05). La capacidad de equilibrio estático, evaluada mediante flamingo balance test, mejoró notablemente, reduciéndose en un 51 % el número de desequilibrios cometidos en un minuto de apoyo monopodal (p = 0,06).
De Ruiter (30), en un estudio de características similares al desarrollado por nosotros pero con una duración de 2 semanas, tampoco observó mejora alguna en la máxima contracción voluntaria isométrica ni en la fuerza por unidad de tiempo. En ambos trabajos el poco tiempo de estimulación (5 series de 1 minuto) y el tipo de muestra empleada pueden ser causa de los resultados. La corta duración de los programas de entrenamiento también puede ser en parte responsable. En un estudio muy reciente se ha comprobado que 5 semanas de EV no han supuesto ningún aumento adicional en el rendimiento de atletas de velocidad respecto a su entrenamiento convencional.
Investigadores belgas registraron, tras 12 semanas de EV en plataforma, mejoras significativas en la máxima contracción voluntaria isométrica y en la fuerza isocinética concéntrica de los extensores de rodilla. Dichas mejoras fueron similares a las obtenidas por otro grupo que entrenó fuerza convencionalmente, con igual duración total y misma frecuencia semanal. El grupo de EV obtuvo un incremento significativo en la altura del salto en contramovimiento que no se produjo en el otro grupo. No obstante hay que destacar que el entrenamiento convencional de fuerza, con 2 series por ejercicio y 10-20 repeticiones máximas en cada serie, no era el más apropiado para la mejora de la fuerza explosiva. La presencia de un grupo placebo (mismo programa de EV pero con una amplitud inapreciable) en el que no se produjo ningún tipo de mejora, permitió a los autores afirmar que las mejoras del grupo EV fueron debidas a la estimulación vibratoria y no a los ejercicios voluntarios realizados durante la misma.
Ampliar la duración de los programas de EV no siempre asegura resultados positivos. Tras dos meses de entrenamiento vibratorio en plataforma se obtuvo una mejora en la altura del salto en contramovimiento del 10,2 %, mientras que a los 4 meses dicha mejora bajó hasta el 8,5 % (36). En el mismo estudio, un aumento de la máxima contracción voluntaria isométrica que observado sólo a los 2 meses. No se registraron cambios ni en la pacidad de equilibrio estático ni en la velocidad-agilidad. Los resultados llevaron a los autores a sugerir que las adaptaciones producidas por el EV son similares a las ocurridas durante las primeras semanas de un programa de entrenamiento de fuerza, adaptaciones de tipo neuromuscular.
Los efectos del EV mencionados hasta ahora, principalmente las adaptaciones endocrinas, sugieren la posibilidad de algún cambio en la composición corporal tras un programa de entrenamiento en plataforma. Aunque se trata de un aspecto aún por clarificar, debido a la existencia de resultados contradictorios, un estudio de Roelants y colaboradores obtuvo resultados que apuntan en esta dirección. Tras 24 semanas de EV se registró un aumento significativo de la masa libre de grasa en mujeres jóvenes no entrenadas, junto con mejoras notables en la máxima contracción isométrica e isocinética concéntrica.
