Introducción, Definición y Características de las Contracciones Excéntricas

Actualmente está bien reconocida la definición de tres tipos de acciones musculares implicadas en la producción de fuerza: las acciones isométricas, las acciones concéntricas y las acciones excéntricas (Knuttgen y Komi, 2003).

Las acciones musculares excéntricas son aquellas que se producen cuando el cambio en la longitud del músculo es opuesto al del vector de la fuerza muscular (Gerber et al., 2006); Así, el trabajo se realiza mientras las fibras se elongan bajo tensión y en ese proceso, el músculo absorbe la energía mecánica y reduce la energía cinética. La primera puede ser disipada en forma de calor o conservarse como energía potencial elástica para la acción concéntrica siguiente, algo semejante a la acción de un resorte (Lindstedt et al., 2001; Roig et al., 2008).

Tipos de contracción muscular

También podemos afirmar que en las acciones excéntricas es donde mayor fuerza se puede producir, seguidas por las isométricas y las concéntricas, aunque la manifestación de esta cualidad está determinada, entre otros, por aspectos como la arquitectura muscular, la longitud de las palancas, la velocidad del movimiento, la técnica y el tipo de resistencia a vencer (Kraemer y Vingren, 2007). En general existe acuerdo en la bibliografía al reconocer que las acciones excéntricas tienen características que las diferencian de las concéntricas y que a su vez llevan a potenciar el efecto de estas últimas.

*En la tabla propuesta podemos observar las diferentes características en cuanto a demanda energética y máxima producción de fuerza en los diferentes tipos de contracciones, siendo las de régimen excéntrico las que mayor producción de fuerza generan, con el menor gasto energético

Un estudio realizado por Dudley et al., (1991) encontró que las acciones excéntricas optimizan la intensidad del entrenamiento y mejoran las adaptaciones neurológicas a la fuerza; en cuanto a lo referente a las adaptaciones musculares, concluyeron que las máximas tasas de síntesis proteica en el músculo expresadas en aumento del tamaño de las fibras solo son posibles cuando se incorporan acciones excéntricas en los ejercicios de fuerza. Además, se comprobó que hay mayor producción de fuerza en una contracción concéntrica precedida de una excéntrica, que una concéntrica sola. Esto podría ser debido a que las acciones excéntricas tienen como particularidad mecánica, la mayor contribución de los componentes elásticos en la unidad músculo-tendinosa, aumentando así el potencial de producción de fuerza para la contracción concéntrica siguiente, por la mayor utilización y almacenamiento de la energía elástica (Meylan et al., 2008; Roig et al., 2008)

Respuestas Agudas al Ejercicio Excéntrico | Evidencias Científicas

Menor coste energético

Uno de los mecanismos descritos para explicar este menor coste energético, sugiere que, en la contracción muscular, cuando se acaba la tracción al filamento grueso de actina, la desconexión de la cabeza de la miosina de los sitios activos de la actina gasta ATP, asunto que en las acciones excéntricas ocurre con menos demanda de este sustrato, dado que se produce casi de modo automático mientras se da el alargamiento del sarcómero.

Dudley et al., (1991) demostraron que el costo energético requerido para acciones concéntricas de los extensores de rodilla en varias repeticiones de un ejercicio en prensa de piernas no aumentaba significativamente cuando se adicionaba la acción excéntrica y se hacía la flexo-extensión completa.
Caruso et al., (2003) evaluaron el costo energético a partir del VO2Pico y el trabajo ejecutado en un dispositivo de volantes inerciales, donde los sujetos ejercitaron la musculatura extensora de la rodilla en una acción concéntrica y en un ciclo completo incluyendo la fase excéntrica. Se encontró que, al incluir las acciones excéntricas, se logró aumentar el trabajo realizado en 3600 Julios sin un mayor coste energético que el obtenido sólo para el trabajo concéntrico.

Una mayor capacidad para aplicar fuerza implica que para una misma carga absoluta, la energía y la actividad muscular requerida sea menor que en una contracción concéntrica. De esta manera, para una misma intensidad absoluta, la realización de contracciones excéntricas resulta en una menor actividad electromiográfica y menor gasto energético.

A nivel cardiorrespiratorio, un estudio realizado por Lindstedt et al. (2.001) Concluyeron que los requerimientos de oxígeno del ejercicio excéntrico eran menores en comparación con el ejercicio concéntrico equivalente (53-59%). Una posible explicación está relacionada con el proceso de la contracción muscular. Los puentes cruzados durante la contracción excéntrica son forzosamente desactivados por el estiramiento, sin necesidad de ATP

Además, se añade el hecho que el trabajo excéntrico comparado con los otros modelos de contracción muscular provoca una menor actividad del sistema simpático, y del sistema cardiovascular.

Gráfica fuerza-costo metabólico, comparando la contracción excéntrica con la concéntrica

Mayores picos de fuerza

Según algunos artículos de revisión (García-López, 2008; de Souza y de Paz, 2012) se ha demostrado que, para diferentes formas de ejercicio, durante las acciones excéntricas hay mayor producción de fuerza en comparación con las concéntricas. Las activaciones excéntricas generan mayores niveles de fuerza que cualquier otro tipo de activación muscular, facilitando el desarrollo de la fuerza: requieren un menor coste metabólico (con igual o mayor activación muscular): y producen mayor daño estructural.

Hollander et al., (2007) determinaron las diferencias de fuerza máxima dinámica entre las acciones concéntricas y excéntricas para seis ejercicios diferentes en hombres y mujeres jóvenes; se usaron máquinas de musculación aislando cada una de las fases de los movimientos y se evaluaron acciones con miembros superiores e inferiores. Se encontró mayores valores de fuerza excéntrica que concéntrica para todos los ejercicios testeados, gran variabilidad inter-ejercicios en las diferencias de fuerza y una mayor ratio excéntrico / concéntrico para las mujeres.

*En lo referente a la velocidad de contracción del músculo. Observamos que los valores más altos de velocidad se dan en contracciones concéntricas con bajas cargas, seguidas de las contracciones isométricas y encontramos a las contracciones excéntricas como la respuesta más “lenta” a pesar de que soporte mayores cargas.

Los posibles sustentos para la generación de mayores picos de fuerza excéntrica no son del todo claros, pero se tiende a explicar desde el mecanismo de reclutamiento de fibras musculares antes descrito, que permite incorporar preferentemente fibras tipo IIx y una mayor implicación de las propiedades visco- elásticas del músculo (Hortobágyi et al., 1996; Meylan et al., 2008), lo que también se ve reflejado en un retraso en la aparición de la fatiga (García-López,2008; Ratamess, 2012).

Menor activación muscular

Durante las contracciones excéntricas se produce una menor activación de las unidades motoras en comparación con las contracciones concéntricas e isométricas, en la figura 4 se observa como a un nivel de activación del 50% de contracción excéntrica, corresponde a un nivel de activación del 75% de contracción concéntrica. Enoka (1996) propone que este fenómeno se debe a dos factores: Un menor nivel de activación de todas las motoneuronas y un menor número de motoneuronas implicadas

Patrón Específico de Funcionamiento Neuronal

Representación esquemática del proceso desde la llegada de una señal nerviosa al haz terminal del axón nervioso hasta la contracción de una fibra muscular

Las acciones excéntricas tienen características particulares respecto al modo como el sistema nervioso regula su funcionamiento, en comparación con las concéntricas y las isométricas. Una primera particularidad tiene que ver con el patrón diferente de reclutamiento de unidades motoras mediante un tipo específico de activación neural: es sabido que el Principio de Henneman, establece que el orden de reclutamiento de unidades motoras para responder a una contracción de intensidad progresiva se da primero activando las fibras Tipo I rojas o lentas, luego las Tipo IIa u oxidativo-glucolíticas y por último las de Tipo IIx o glucolíticas. En el caso de las acciones excéntricas se identificó un patrón de reclutamiento diferente y del cual inicialmente algunos autores sugirieron como un “patrón invertido de activación”, donde, contrario a lo observado en las acciones concéntricas, se activarían primero las fibras II
La segunda particularidad se refiere a una estrategia diferenciada del Sistema Nervioso Central (SNC) al programar y ejecutar una acción excéntrica en comparación con la concéntrica. Esto fue demostrado por primera vez en un estudio de Fang et al., (2001) quienes hicieron electroencefalografía (EEG) de los lóbulos frontal y parietal y a la vez electromiografía en los flexores del codo, mientras se realizaban movimientos de flexo-extensión. Se encontró una mayor actividad cortical durante las acciones excéntricas, en contraste con una baja actividad electromiográfica. Por tanto, las áreas corticales que fueron monitorizadas parecen procesar una mayor cantidad de información sensorial, inducida por mecanismos reflejos a partir del estiramiento de los músculos; dicha información estaría más relacionada con la función de los husos musculares y órganos tendinosos de Golgi. En general, en el estudio se demostró que el cerebro ejecuta las acciones excéntricas con un procesamiento de información diferente al de las concéntricas.
La tercera particularidad respecto al patrón neural se refiere a la activación de un menor número de unidades motrices durante una acción excéntrica, frente a una concéntrica similar, esta puede ir entre un 35 y un 60% menos y se refleja en una baja actividad electromiografía. Esto es debido a una imposibilidad del SNC para activar completamente las unidades motoras implicadas, como parte de un mecanismo inhibitorio orientado a proteger las estructuras contráctiles frente a altos niveles de tensión presentes en este tipo de acción muscular.

Respuesta Hormonal

Tras la revisión bibliográfica no encontramos diferencias significativas en la respuesta hormonal según el tipo de contracción en cuanto a los niveles de testosterona y Gh (hormona del crecimiento)
Encontramos evidencia que sugieren aumentos significativos en el factor de crecimiento IGF-1 mediante contracciones excéntricas, así como un aumento de la actividad en las células satélite del músculo y vías de señalización anabólicas debido a una mayor presencia de fibras rápidas, las cuales son más sensibles frente a estímulos anabólicos (kraemer et al. 2015)

Daño Muscular Inducido por el Ejercicio y Dolor Muscular de Aparición Tardía

Podemos afirmar que cargas excéntricas agudas, muy altas o repetitivas, son causantes de daño en las estructuras musculares y del tejido conectivo (Paulsen et al., 2010). Una de las posibles razones se atribuye a la consecuencia del menor reclutamiento de fibras característico de este tipo de acción muscular, en contraposición a una mayor carga mecánica, además del hecho que las fibras tipo IIx han mostrado ser más susceptibles a la rotura de sus proteínas contráctiles ante cargas excéntricas excesivas (McHugh, 2003).
El fenómeno del “Repeated Bout Effect”: se ha documentado sobre un fenómeno protector en el músculo, denominado como efecto de esfuerzo repetido o Repeated Bout Effect (RBE por sus siglas en inglés) y consiste en que, después de un ejercicio excéntrico que genera daño muscular, las sesiones posteriores de los mismos ejercicios no producen el mismo daño y se recupera la fuerza muscular (McHugh, 2003). Esto se considera como una adaptación frente a nuevas cargas de estas características.

Conclusiones

Desde hace algo más de una década a partir de la evidencia científica, antes comentada, sobre las ventajas y posibilidades de las acciones excéntricas éstas se han incluido en el entrenamiento de la fuerza con fines más amplios que los del rendimiento deportivo. Lo que en este ámbito se usaba por medio de multisaltos (pliometría), ahora y a través de otros recursos como los mencionados anteriormente y puede catalogarse como una tendencia actual del entrenamiento de la fuerza.

Hoy se sabe que, como respuesta al entrenamiento, las acciones excéntricas demuestran una alta capacidad adaptativa del músculo, mejoran las adaptaciones neurológicas a la fuerza y que se producen incluso a baja intensidad y en un corto periodo de tiempo. Además, se gana más fuerza y masa muscular, porque al reclutar mayor número de fibras tipo IIx hay posibilidad de cargas elevadas y momentos de fuerza más altos que favorecerían la adición de sarcómeros en serie. También, un régimen de entrenamiento excéntrico limita o anula el mecanismo inhibitorio que protege la musculatura e impide una alta activación muscular frente a cargas máximas, permitiendo activar más fibras y desarrollar mayor cantidad de fuerza. Además, se ha documentado un mayor efecto cruzado del entrenamiento cuando éste es predominantemente excéntrico

Las asociaciones más reconocidas del ejercicio excéntrico están establecidas en el ámbito de la rehabilitación/ readaptación deportiva, así como protocolos de trabajo para la mejora de amplitud de movimiento (ROM) mediante trabajo excéntrico, donde hablaremos en la siguiente entrada de nuestro blog

Referencias Bibliográficas

Carreño. J.A. Variables de interés en el estudio de los efectos del ejercicio excéntrico sobre el rendimiento deportivo. Revisión bibliográfica. Apuntes educación física y deportes. 2003.
Crameri RM, Langberg H, Magnusson. Changes in satellite cells in human skeletal muscle after a single bout of high intensity exercise. J Physiol. 2004
Da souza. F. López. D. Análisis de las adaptaciones inducidas por un programa de entrenamiento excéntrico con cargas subáximas. Red: revista de entrenamiento deportivo. 2005
Dudley GA, Tesch PA, Harris RT. Inﬂuence of eccentric actions on the metabolic cost of resistance exercise. Aviat Space Environ Med. 1991
Douglas. J. Pearson. S. Ross. A. Eccentric Exercise: Physiological Characteristics and Acute Response. Sports med. 2017

EL TRABAJO EXCÉNTRICO | PARTE 1: DEFINICIÓN, CARACTERÍSTICAS Y RESPUESTA AL EJERCICIO