Un po’ di storia

La corrente elettrica venne utilizzata dall’uomo fin dall’antichità con dei fini terapeutici.
Su una tomba Egizia risalente al 2750 A.C. è rappresentato un pesce elettrico che presumibilmente veniva utilizzato per curare delle malattie; abbiamo testimonianze in materia giunte tramite documenti scritti degli Antichi Greci. Un medico romano del 46 A.C. ci informa sull’uso delle torpedini per curare la gotta. Questi pesci, diffusi nei mari caldi e temperati di tutto il mondo, hanno il corpo a forma di disco e due grandi organi elettrici situati sotto la pelle, fra le pinne pettorali e il capo, derivanti dalla trasformazione di certi muscoli, con i quali possono dare scariche elettriche di notevole potenza, abbastanza simili a quelle che forniscono gli attuali elettrostimolatori.

Per quanto concerne l’elettroterapia moderna si deve giungere alla fine del 18° secolo con Galvani e Volta. Nel 1791 Galvani scopre l’esistenza dell’elettricità animale. Nel 1800 Volta inventa la pila. Nel 1802 Rossi di Torino fu la prima persona ad utilizzare la corrente prodotta da una pila per trasferire dei prodotti medicinali nell’organismo umano. Anno fondamentale il 1820 quando Ducheme da Boulogne stabilisce i punti specifici di stimolazione, i cosiddetti punti motori dei muscoli.

Faraday nel 1831 scopre l’induzione elettrica e la corrente faradica che, leggermente modificata, è ancora oggi utilizzata in ambito riabilitativo. Nel 1849 Du Bois-Reymond enuncia le leggi della contrazione muscolare.
Nel 1859 Pfleuger scopre la legge dell’eccitamento polare, mentre nel 1881 Erb spiega l’inversione della formula polare. Nel 1900 Leduc, con un esperimento sui conigli, dimostra come la corrente continua faccia penetrare degli ioni attraverso la cute, senza danneggiarla. Due anni dopo, nel 1902, Weiss spiega la legge dell’eccitazione elettrica dei muscoli e dei nervi.

Nel 1909 Lapicique introduce i concetti di cronassia e reobase. Nel 1916 Adrian, servendosi di stimoli soglia di varia intensità e durata, pone l’accento sulle curve intensità/durata dei muscoli innervati e denervati. Nel 1919 Bourguignon misura le cronassie dei vari muscoli dell’uomo. Nel 1925 Bernard sperimenta le sue correnti diadinamiche. Qualche anno dopo, nel 1939, Le Gò sperimenta l’utilizzo di due correnti di frequenza media, applicate per mezzo di due coppie di elettrodi contrapposti tra loro. Le esperienze di Le Gò nel 1950 consentono a Nemec di costruire un apparecchio in grado di produrre correnti interferenziali.
Sempre nel 1950 Djurno recupera gli studi di D’Arsonval stabilendo con precisione gli effetti fisici delle correnti tra 500 e 25000 Hertz; a lui dobbiamo la scoperta della divisione delle soglie elettriche motoria e sensitiva. Le varie ricerche scientifiche dell’epoca moderna si sono occupate prevalentemente di elettroterapia a scopo medico, in caso di lesioni molto importanti al sistema nervoso centrale e periferico.

Il nostro intento è quello di trattare la stimolazione eccitomotoria in campo sportivo e quindi la nostra attenzione verterà esclusivamente sugli studi dei vari autori in questo ambito, tralasciando quello che è il campo riabilitativo (dove l’elettrostimolazione, seppur con dei protocolli differenti, è altrettanto utilizzata).

Nella seconda parte di questo secolo molti autori si sono occupati di elettrostimolazione. Tra i più importanti bisogna ricordare:

  • Kotz nell’Unione Sovietica
  • Portman in Canada
  • Cometti in Francia
  • Anzil, Modotto e Anon in Italia
  • Wit, Kopanski, Klepecki e Jaszczuk in Polonia

STUDI SUI MIGLIORAMENTI DELLA FORZA MASSIMA DOPO ALLENAMENTI IN ELETTROSTIMOLAZIONE.

In letteratura vi sono pochissime pubblicazioni che analizzano quasi esclusivamente soggetti sedentari. I risultati con la Total Body Stimulation sono straordinari a cominciare dalle persone che non svolgono alcun training.
Essendo opinione diffusa che la stimolazione eccitomotoria serva solo per rieducare sportivi infortunati e non come mezzo per incrementare la forza nel laboratorio dell’Ufr Staps di Digione il Prof. Cometti con la collaborazione del Sig. Joly e del prof. Guezennec ha cercato di verificare come stiano realmente le cose su soggetti sportivi agonisti ed amatoriali.
Il protocollo prevedeva l’utilizzo di 16 soggetti (divisi in due gruppi); il primo gruppo era di controllo e non ha effettuato allenamenti per la forza. Il secondo gruppo si è allenato per tre settimane con tre sedute settimanali da lavoro.
L’allenamento era standardizzato come segue.

Muscolo: quadricipite femorale
Sedute: duravano 15 minuti
Ritmo di lavoro (ispirato a Kotz): 10″ di lavoro e 50″ di recupero
Test di valutazione:

  • forza nel mezzo squa
  • forza massima quadricipite
  • mezzo squat jump (SJ)
  • counter movement jump (CMJ), tramite il dispositivo di Abalakov

Dopo i lavori si è notato un aumento di forza importante nel secondo gruppo, a carico degli estensori del ginocchio del 33,7% per la forza massima e del 23,4% nel mezzo squat.
Per quanto concerne i test di elevazione si è notata una diminuzione (dopo le 3 settimane di elettrostimolazione) della capacità di elevazione del 49% (SJ) e 11,1 (CMJ). Ma dopo 3 settimane di recupero il miglioramento è stato notevole. Quindi per poter trasformare la forza acquisita in capacità di salto occorre aspettare il periodo di adattamento.

CONFRONTO TRA I RISULTATI OTTENUTI NELLE VARIE RICERCHE DISPONIBILI IN LETTERATURA

Questo raffronto non è stato facile in quanto i protocolli dei vari ricercatori non erano i medesimi.
Ecco una tabella che mostra i risultati ottenuti dai diversi autori sui miglioramenti della forza massima del quadricipite (su soggetti non sportivi) raggiunti con utilizzo delle correnti di Kotz.

AUTORI ANNO STRUMENTI MUSCOLI MIGLIORAMENTI
Laughman e coll. 1983 Elettr. 180 Quadricipite 33%
Owens e Malone 1983 Elettr. 180 Quadricipite 60%
Reisman 1984 Stim 1 Quadricipite 59%
Walmsley e coll. 1984 Elettr. 180-2 Quadricipite 87%
Selkowitz 1985 Non precisato Quadricipite 68%
Stefanova e Vodovnik 1985 Non precisato Quadricipite 5%
Cometti 1987 Sinus Quadricipite 94%

Tabella degli studi effettuati sul muscolo quadricipite e risultati della forza massima ottenuta mediante elettrostimolazione espressa in % della forza massima volontaria (modificata da: “I moderni metodi di muscolazione” di Gilles Cometti, pag. 237-Editore Calzetti e Mariucci).

ELETTROSTIMOLAZIONE ED ELEVAZIONE

Sono stati testati due gruppi di saltatori di medio-alto livello (dieci atleti che facevano parte dello stesso gruppo di allenamento). Cinque dei dieci saltatori hanno aggiunto l’elettrostimolazione al loro allenamento. Lo studio prevede tre sedute settimanali di cinque minuti per due settimane consecutive a carico del quadricipite femorale.
I test fatti prima e dopo l’allenamento sono stati questi:
– Forza dei quadricipiti
– Test di Bosco: Squat Jump e Counter Movement Jump
– Test di Abalakov
I miglioramenti del gruppo elettrostimolato sono importanti per quanto concerne la capacità di forza ( +11,5% circa) e per i risultati della capacità di elevazione da fermo, lo Squat Jump (+11% circa).

ELETTROSTIMOLAZIONE E MASSA MUSCOLARE

La massa muscolare dei muscoli bicipite brachiale e quadricipite, misurata con uno scanner computerizzato, varia in modo molto significativo dopo 9 sedute di allenamento (distribuite su 3 settimane). I miglioramenti della massa muscolare sono stati del 4,7% per il bicipite e del 7,9% per il quadricipite.

ASPETTI FISIOLOGICI DELLA CONTRAZIONE IN ELETTROSTIMOLAZIONE

Il reclutamento delle fibre: secondo Enoka (1988) il fenomeno del reclutamento delle fibre è completamente differente nella situazione di elettrostimolazione. Le unità motorie dotate di motoneuroni a diametro maggiore vengono reclutate per prime. Sono perciò unità motorie di tipo rapido. Invece nella situazione di contrazione volontaria le unità motorie lente sono quelle reclutate per prime. Per dare peso alla sua ipotesi Enoka (1988) pone l’accento su tre argomentazioni:

  • 1) il diametro dei motoneuroni: quelli di dimensioni maggiori hanno la soglia di attivazione più bassa con la stimolazione elettrica (Claman e coll. 1974, Eccles e coll.1958). Se viene inviata una corrente elettrica i moteneuroni grossi vengono reclutati per primi; questo costituisce di fatto un fenomeno inverso rispetto a quello che avviene nella contrazione volontaria.
  • 2) la distanza tra l’elettrodo attivo e il motoneurone : quanto affermato è vagliato anche dal principio anatomico per cui le unità motorie dotate degli assoni più grossi sono disposte sulla superficie del muscolo (Lexell e coll., 1983). Pertanto la distanza rispetto all’elettrodo attivo è minore.
  • 3)l’effetto di attivazione dei recettori cutanei : la stimolazione elettrica attiva i recettori posti sulla pelle. Se questa fosse insufficiente potrebbe invertire l’ordine di reclutamento dei motoneuroni. (Burke e coll.,1970, Garnet e Stephens, 1981, Kanda e coll.,1977, Stephens e coll., 1978).

Perciò il principio del reclutamento delle fibre tramite stimolazione eccitomotoria, ha un ruolo da protagonista nell’ambito dell’allenamento sportivo ma anche nel richiamo rapido della forza.

RISULTATI

Risultati ottenuti nell'ex Unione Sovietica

Il Prof. Kotz iniziò nei primi anni ’70 a valutare la possibilità di incrementare la forza muscolare su degli sportivi tramite stimolazione elettrica. Le sue sperimentazioni sui muscoli bicipite brachiale e tricipite surale di alcuni lottatori hanno portato ad un miglioramento (dopo 19 sedute di stimolazione) rispettivamente del 38% e del 50 %.
Questi studi hanno contribuito moltissimo alla diffusione dell’elettrostimolazione nell’allenamento di atleti d’elite di quel periodo come Borzov (campione olimpico sui 100 e 200 metri nel 1972) e Yatchenko (primatista nel salto in alto indoor nel 1978) e di molti altri ancora.

Risultati ottenuti in Canada

Il canadese Portman nel 1980 ha fatto delle ricerche su saltatori in alto e lanciatori di alto livello; su uno di essi in particolare, dopo 2 mesi di stimolazioni ha riscontrato dei miglioramenti della forza espressa dal tricipite surale del 29 % per la gamba di stacco e del 34 % per l’arto libero. L’autore ha anche scoperto, utilizzando le correnti di Kotz (2500 Hertz) ma con una modulazione di frequenza di 80 Hertz (rispetto ai 50 Hertz), che si ottiene un incremento nella superficie delle fibre muscolari bianche (rapide), mentre si riduce quella delle fibre rosse (lente).

Risultati ottenuti in Francia

Il Prof. Cometti, presso L’UFR Staps di Digione in Borgogna, da molti anni si occupa di ricerca servendosi delle correnti di Kotz e delle correnti d’impulso.
Per quanto riguarda le correnti di Kotz, Cometti ha voluto verificare quale forza massima gli atleti fossero in grado di esprimere durante la stimolazione.
Lo studio riguardava il muscolo quadricipite femorale.
Il soggetto si trovava su di una speciale sedia per misurare la forza, dove era applicato un dinamometro elettronico.
Lo stimolatore elettrico era applicato sulla parte mediale, mediana e laterale del muscolo; gli elettrodi erano rigidi e di piccole dimensioni. Impiegando delle correnti di 2500 Hz modulate con 50 Hz, il ricercatore francese ha previsto 6 secondi di contrazioni e 4 minuti di riposo tra ogni prova. Alla fine delle tre prove, in media, gli atleti tutti provenienti dall’atletica leggera, hanno espresso valori di forza pari al 94 % circa della forza massima volontaria.

Risultati ottenuti in Italia

Anzil, Modotto e Anon nel 1975 hanno elaborato uno studio per verificare l’intervento della stimolazione eccitomotoria in un allenamento isometrico (quando il muscolo si contrae senza modificazioni in lunghezza, in modo statico). La conclusione degli autori è stata che il gruppo campione, quello ad avere aggiunto al lavoro in isometria la stimolazione, ha impiegato un tempo inferiore del 30% rispetto all’altro gruppo che aveva utilizzato esclusivamente il lavoro isometrico.

Risultati ottenuti in Polonia

Nel 1985 Wit, Kopanski, Klepachi e Jaszczuk hanno evidenziato, studiando le diverse modulazioni di frequenza, come stimolando con 80 Hertz si consente al soggetto che si allena di raggiungere la forza massima.

Altri studi sul metodo EMS li potete trovare sul sito italiano di  Miha Bodytec.

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