MÁXIMO CONSUMO DE OXÍGENO. SIGNIFICACIÓN FISIOLÓGICA

Cualquier estudiante, licenciado o graduado en Inef conoce este termino, aunque sea de “pasada”. Se trata del parámetro fisiológico más importante en todos aquellos esfuerzos en los que se demanda una gran cantidad de energía. Esto significa que esta entrada al blog no es para hacer erudición científica, sino para hacer ver cuál es la trascendencia fisiológica de éste parámetro tan importante. A lo largo de mi vida intelectual y académica he escrito mucho sobre el significado fisiológico del consumo máximo de oxígeno ( ), de manera que sobra “erudición” y hay que “ir al grano”, como vulgarmente se dice.

            Una cuestión previa antes de explicar, de forma sencilla, el significado fisiológico del  es indicar los diferentes términos con los que se conoce y considerar el que puede parecer más acorde con los parámetros fisiológicos que lo determinan

DENOMINACIONES DEL MÁXIMO CONSUMO DE OXÍGENO.

Como el concepto de   nace de la cultura anglosajona, inevitablemente las diferentes denominaciones hay que explicarla con la lengua de Shakespeare. Yo recomiendo el freedictionary para consultar los términos, me lo recomendó el profesor de inglés Soldevila Ribelles, Luis, gran profesor.

            Los términos con los que se conoce a este parámetro

1. Maximal aerobic capacity (máxima capacidad aeróbica). Literalmente sería la máxima capacidad que una persona es capaz de desarrollar en condiciones aeróbicas. Ya tenemos el primer problema, no ya terminológico, que es nimio comparado con el concepto. El problema radica en los dos términos utilizados: capacidad y aeróbica.
2.  (máxima potencia aeróbica o potencia aeróbica máxima porque nuestra lengua permite alternar los términos). Como consecuencia que el ´termino capacidad no parece adecuado para algunos estudiosos se cambió capacidad por potencia
3. Velocidad aeróbica máxima (VAM). Termino muy utilizado por los entrenadores con toda lógica, pues les permite, a través de la velocidad de carrera conseguida en el tapiz rodante al determinar el   planificar las cargas del entrenamiento
4. Maximal oxygen consumption (máximo consume de oxígeno o consumo máximo de oxígeno, porque nuestra lengua permite alternar los términos). El termino más frecuente utilizado, pero, como se verá, induce a equívoco desde el punto de vista de su significado fisiológico
5. Maximal oxygen uptake. Probablemente, en español, el significado sea el mismo que Maximal oxygen consumtion, poque los ¿sustantivos uptake y consumption son sinónimos? Pero si hacen esa distinción semántica habrá que saber el porqué. Para ello, acudamos al freedictionary
6. Uptake = absorption and incorporation of a substance by living tissue, señala como  acepción general. Luego añade:

biologic uptake movement of hazardous substances from the environment into the tissues of plants or animals.

• Consumption = Dice el diccionario 1. the act of consuming, or the process of being consumed.

2. a wasting away of the body. Remite a los términos oxygen consumption, cuyo significado es

the amount of oxygen consumed by the tissues of the body, usually measured as the oxygen uptake in the lung

            ¿Cuál de todos los términos es el adecuado, desde el punto de vista del significado del

1º) cualquier denominación con el término aeróbico no se debe de considerar, pues la aportación de energía es continua. De hecho, aproximadamente a partir del 60 % de intensidad, el organismo comienza la transición aeróbica/anaeróbica. Por consiguiente, al 100% de intensidad, dónde se mide el , la energía aportada anaeróbicamente es considerable. Así, se descartan: Maximal aerobic capacity, Maximal aerobic power y Velocidad aeróbica máxima.

2º) la definición entre capacidad y potencia no es tan clara como algunos estudiosos pretende. Atendiendo, a un conocimiento básico de la física es claro que potencia vienen definido por la trabajo realizado en un determinado tiempo. Bajo este prisma a una intensidad de  se puede realizar mucho trabajo pero pero durante muy poco tiempo, luego sería potencia. Mientras que a una intensidad próxima al punto medio entre los umbrales ventilatorios, se podría desarrollar un elevado trabajo (menor que a  pero durante mucho tiempo. Así, a esta intensidad desarrollaríamos capacidad aeróbica. Sin embargo, el ´termino capacidad se puede entender como “posibilidad” de desarrollo de trabajo, de manera que el  constituye la máxima capacidad de nuestro organismo para conseguir energía por vía aeróbica. Intensidades por debajo de esta “máxima posibilidad” sería potencia

3º) En cualquier caso, como Maximal aerobic capacity, Maximal aerobic power y Velocidad aeróbica máxima han sido descartadas por el término equivoco de “aeróbico” no se consideran válidas, siempre desde el punto de vista conceptual.

Total que nos quedan dos términos: Maximal oxygen consumption y Maximal oxygen uptake. Como se ha expuesto, claramente, el término más adecuado en función de lo que representa el  desde el punto de vista de su significado fisiológico es Maximal oxygen uptake. La acepción de “movimiento de sustancias al interior de las plantas o animales” es lo que determina la conveniencia de utilizar Maximal oxygen uptake en lugar de Maximal oxygen consumption. Pero, como el más frecuente es el último, con ser totalmente confuso, es el que voy a utilizar y el que encabeza el título de esta entrada.

El  se expresa en valores absolutos es unidades de volumen por unidad de tiempo, es decir, en L/min, ml/min. En textos de biomecánica se emplean unidades de capacidad (cm³) por tiempo (min), pero es excepcional. Tambien se expresa en unidades relativas al peso total (ml/Kg/min). La utilización en unidades absolutas o relativas depende de la aplicación. En deportes en los que cambia el centro de gravedad conviene expresarlo en valores relativos. Igualmente, se aconseja en personas sanas o enfermas que realizan la actividad física habitual. Por el contrario, en deportes dónde el centro de gravedad permanece estable es más conveniente expresarlo valores absolutos. Así mismo, en personas enfermas, muchas veces es más conveniente expresarlo en valores absolutos, pues las variaciones del peso y composición corporal pueden no acompañarse de cambios en la cantidad y proporción de músculos activos u otros factores fisiológicos.

SIGNIFICADO FISIOLÓGICO DEL CONSUMO MÁXIMO DE OXÍGENO

El  es un parámetro integrador. La respuesta de este parámetro a un esfuerzo incremental continuo se ilustra en la figura 1.

Se conoce como Sistema de Aporte de Oxígeno (SAO) o Sistema porta oxígeno al conjunto formado por

1. un sistema de captación (aparato respiratorio),
2. un sistema de transporte (sangre) y
3. un sistema de bombeo y distribución (sistema cardiovascular).

El objetivo “conjunto» del SAO es el de suministrar el oxígeno necesario para la realización de los procesos de oxidación-reducción.

Se conoce como Sistema de Aporte de Energía (SAE) al conjunto formado por:

1. un sistema de “asimilación del combustible” (aparato digestivo) y
2. un mecanismo de liberación y utilización de energía (metabolismo y endocrino).

Ya que la función digestiva está limitada al ciclo alimentación/ayuno, la función del SAE sería la liberación y utilización de la energía. La liberación de combustibles la lleva a cabo el hígado, preferentemente. Pero, el  tejido muscular dispone de energía inmediata (fosfato de creatina y glucógeno) lo que le permite no depender, en parte del hígado. Así, la función del SAE se limita a la utilización de energía. Aunque erróneamente, como se ha señalado anteriormente, el sentido del   es el consumo de este preciado gas que hay en la atmósfera. Ahí radica el error conceptual de la denominación de Máximo consumo de oxígeno. Al denominarlo como “consumo” no se tiene en cuenta el sentido fisiológico completo que se ilustra en la figura 2

Cuando todos los componentes que  determinan el  no se encuentran funcionalmente al máximo de sus posibilidades no se alcanzará el . Nótese como en la figura 2 no se ha indicado “función eritrocitaria máxima”. Esto es porque las características de la hemoglobina son únicas y, probablemente, su contribución al   son escasa cuantitativamente. Los efectos combinados de Bohr y Haldane dan como resultado la mejor liberación del oxígeno al tejido muscular, el protagonista del consumo de oxígeno. Pero, también al mejor transporte de dióxido de carbono. Así, he considerado no poner “función eritrocitaria máxima”, aunque considero que cualitativamente puede ser muy importante en la obtención del . Finalmente, la denominación de “función mitocondrial maxima” se refiere a que a   la musculatura implicada utiliza la mayor parte de las mitocondrias y, también, probablemete, la máxima velocidad de las reacciones que tienen lugar en estos orgánulos.

APLICACIÓN DEL SISGNIFICADO FISIOLÓGICO DEL   A LA PRÁCTICA DEL EJERCICIO

            Una analogía burda del significado del   podría ser la gasolina que consume un coche. La gasolina es el combustible y en nuestro cuerpo los combustibles son los azúcares y las grasas. Por tanto, en realidad cuando se mide el consumo de oxígeno, estás midiendo el comburente. Es como si en el coche midieras la cantidad de oxígeno necesario para quemar una cierta cantidad de gasolina. ¿Es importante este parámetro en la salud y el rendimiento?. Naturalmente que sí, pues mide las funciones del aparato respiratorio, el sistema cardiovascular, la sangre y el tejido muscular, como destino final del oxígeno. Por tanto, a mayor capacidad individual y colectiva de todos ellos mayor será el consumo de oxígeno.

            Importancia del  en el rendimiento. Es fácil entender que en deportistas en los que este parámetro es trascendental tendrán mayores valores de , pues todos los componentes tendrán una mayor función. Ahora bien, ¿es determinante para alcanzar el éxito deportivo? Naturalmente que no, porque los valores de  son muy elevados en cualquiera de los deportistas de elite y las diferencias pueden ser mínimas o, incluso, nulas entre el número 1 y el resto. Recomiendo el editorial que publique en archivos de medicina del deporte (Arch Med Deporte 2019;36(3):134-136) con el título ¿Realmente estudiamos al deportista de resistencia de élite?

                Importancia del . No me gusta el término salud, porque la mejora y mantenimiento de ésta es producto de muchos factores y considero que el ejercicio no es el principal. No obstante, el  es extraordinariamente relevante para valorar y mejorar en la medida de los posible la condición física de los enfermos con diversas patologías. En la figura 3 se muestra el efecto de las patologías del aparato respiratorio y del sistema cardiovascular sobre el . Es de Perogrullo que si hay una alteración del sistema de captación (alteración del aparato respiratorio) el oxígeno de la atmósfera no llega como debería, de manera que el ineludiblemente desciende, aunque los otros sistemas se encuentran al máximo de su capacidad funcional. Igualmente, es evidente que si la capacidad de “bombeo” del oxígeno (alteración del sistema cardiovascular) se encuentra alterado el  también disminuirá aunque se intente compensar con el ajuste de los otros componentes. Otras patologías asociadas con el transporte (anemias), la distribución (sistema arterial o venoso) o el metabolismo (enfermedades mitocondriales o metabólicas) causan naturalmente un descenso del

La importancia de este parámetro en las diferentes patologías que le pueden hacer descender por debajo de los valores normales radica en que también se puede “atenuar” o, incluso, mejorar si se trabajan los otros componentes no afectados. La realidad es que enfermedades “aisladas” son excepcionales, de manera que, por ejemplo, una alteración cardiaca repercute indefectiblemente sobre el aparato respiratorio y viceversa. De forma, también evidente es que si se produce una alteración de unos de los componentes del conjunto formado por el SAO (respiratorio, cardiovascular y sangre) y el SAE (metabolismo) al “trabajar” (entrenar), el  resto de los componentes podrá mejorar el resultado conjunto, es decir, el . No obstante, el problema de considerar la mejora depende de los siguientes factores:

1. Carga genética. La importancia de la herencia en el  de una persona ha sido muy debatido a lo largo de la historia. Mientras que algunos autores sostienen que la heredabilidad puede explicar menos del 50 % del, otros opinan que puede alcanzar la cifra del 70 %. El desarrollo de la genética a partir del estudio del genoma humano puede contribuir en el futuro a aclarar la contribución de la herencia en el , si bien al ser un parámetro fisiológicamente multifactorial pienso que la explicación “genética” de este parámetro es compleja.

• Edad y sexo. Como es coherente pensar, al ser el  un parámetro integrador a medida que el organismo va creciendo, los órganos y tejidos (sistema cardiovascular, aparato respiratorio, concentración de hemoglobina, tejido muscular) que determinan este parámetro también lo hacen. Así el  absoluto va aumentando conforme avanza la edad, pero condicionado al nivel de actividad física y entrenamiento. No obstante, el  relativo a partir de una determinada edad se mantiene constante en los niños y desciende en las niñas.

A partir de alcanzar el máximo desarrollo corporal, el  desciende con la edad. Las estimaciones del descenso con la edad indican un valor de 0,4 ml/kg/min por año o un 10 % por cada década respecto al valor conseguido al final de la época de crecimiento. Estos valores son discutidos pues se ha demostrado que el descenso del  puede ralentizarse mediante el entrenamiento adecuado y reducirse a la mitad, es decir a un 5 %, teniendo en cuenta la dotación genética. El descenso del  se atribuye a: pérdida de la función ventricular, pérdida de la masa muscular, pérdida de la función pulmonar.

Como se ilustra en las figuras 4 y 5, el tamaño corporal, valorado por el peso total, afecta al . Aunque el VO₂ absoluto va aumentando con la edad, también lo hace el peso corporal, de manera que el  relativo se estabiliza a partir de una cierta edad en los varones y desciende en las mujeres. Igualmente, como se ha indicado anteriormente la perdida de  con la edad depende entre otros factores de la masa muscular, la cual va descendiendo con la edad.

La innegable diferencia en los valores de VO₂ max entre varones y mujeres se atribuye a las diferencias de composición corporal y capacidad de transporte del oxígeno. El mayor porcentaje de grasa en las mujeres respecto a los varones parece explicar el menor VO₂ max, ya que al expresar este parámetro en relación al peso libre de grasa o peso magro, las diferencias son prácticamente inexistentes, sobre todo en personas entrenadas. Por otra parte, la menor concentración de hemoglobina en la mujer determina una menor capacidad de transporte (véase capítulo 4). Hasta que se produce la pubertad, las diferencias entre varones y mujeres no se hacen tan ostensibles (figuras 11 y 12)

1. Metodología de determinación. Como muchas variables fisiológicas el  muestra una respuesta lineal con una pendiente variable (figura 1). De forma similar a la relación FC/intensidad, a partir de una determinada intensidad, el  se estabiliza o la pendiente disminuye considerablemente a pesar de aumentar la carga de trabajo. Los valores alcanzados en esta fase final, denominada “plateau”, son considerados como el  a partir del trabajo de Hill (Hill, Long et al. 1924). Sin embargo, dado el procedimiento de medición de éste parámetro (ver capítulo 24 “Ergoespirometría: paradigma del análisis integrado de la respuesta del organismo al ejercicio” en Fisiología humana: Aplicación a la actividad física, 2ª edición. Editorial Médica Panamericana, 2018) el  puede mostrar una oscilación que en valores absolutos o relativos oscila considerablemente, como se muestra en la tabla (Howley, Bassett et al. 1995). Estos criterios han sido y son muy debatidos a lo largo de la historia de esta prueba de valoración. Lo que sucede es que hay mucho listo en la comunidad científica y pretende hacernos creer que han inventado la pólvora.

Para finalizar, unos comentarios, que considero importantes, respecto a la metodología de determinación del De los diversos criterios empleados (tabla 1) para conocer si se ha alcanzado el  el más coherente es que los valores de este parámetro alcance una “meseta”, pero presenta algunos inconveniente

1º) Todos los criterios establecidos por diferentes autores para determinar los puntos de corte a la hora de obtener los criterios máximos, ¡han sido realizados con protocolos de carga creciente discontínuos! Aunque la mayor parte de los investigadores han utilizado el tapiz porque se consiguen valores más elevados, otros lo han hecho en cicloergómetro

2º) Los estudios para determinar los criterios de la “meseta del VO₂ max”, ¡se han realizado mediante la determinación de la ventilación por gasómetros y de la composición de los gases con analizadores químicos! Es decir, recogiendo el aire con sacos de Douglas, midiendo el aire contenido con un gasómetro, extrayendo una muestra de gas para medirla con el método de Haldane

3º) ¡La aplicación de los puntos de corte es muy dependiente de la población estudiada, el protocolo de esfuerzo y la motivación! Estos factores, por sí solos condicionan el obtener o no la “meseta del

4º) Otros parámetros (frecuencia cardiaca máxima, cociente respiratorio y lactato) utilizados para determinar cuándo se alcanza el  son menos precisos aún que la obtención de la “meseta. Así por ejemplo, Astrand cuando se alcanzaba el descenso del  (leaving off) el valor medio fue de 6,7 a 10,1, mientras Issekutz consideró 7,3 mM/L. Igualmente, no se admite el valor del CR ≥ 1,15 de Issekutz. Y tampoco el de la frecuencia cardiaca máxima teórica. Estos valores dependen de los mismos factores anteriores, por lo que no se pueden aplicar de forma universal. Para conocer la frecuencia cardiaca máxima se pueden utilizar diversas ecuaciones de estimación, tales como las siguientes:

De lo anteriormente señalado, es difícil establecer criterios específicos de forma general que permitan determinar la “meseta del ”. Es coherente que el lector interesado se preguntará: ¿Cómo desde el punto de vista de la práctica puedo obtener el VO₂ max?. Porque otra cuestión muy diferente es si se está desarrollando algún estudio en el que sea necesario determinar el  real y no estimado. Entonces, la recomendaciones son las que se han señalado, estableciendo previamente los criterios de meseta del  en conjunción con otros criterios, de los cuales es la concentración de lactato la más conveniente. 

Sin embargo, la realidad es que la mayor parte de los laboratorios de fisiología emplean sistema automatizados y con protocolos de carga creciente continuos. Este hecho determina que hay que ser muy escrupuloso con: 1) sistemas de calibración de las condiciones ambientales, 2) sistemas de calibración de los aparatos de medición (neurotacógrafos y turbina) y 3) control de los tiempos de retraso de los aparatos de medición. El resultado práctico es que en la actualidad en lugar de hablar de , es corriente determinar más el denominado VO₂ pico, pues dependiendo de la población, protocolo y ergómetro se puede alcanzar del 70 al 93 % del  real. Por consiguiente, el VO₂ pico es el valor más alto obtenido durante una prueba de esfuerzo incremental y continua.

Tabla 1. Criterios establecidos por diferentes autores para determinar el VO2 max
Criterio	Análisis crítico
Alcanzar o superar el 100 % de la máxima frecuencia cardiaca teórica	Las ecuaciones de predicción de la FC máx teórica en relación a la edad pueden no  ajustarse a la realidad
Superar cierto valor del cociente respiratorio CR ≥ 1,15 (Issekutz et al, 1961 y 1962) CR  ≥ 1,12 (Otros autores) CR  ≥ 1,91 a 1,11 (Otros autores)	No se admite de forma universal este criterio y menos aún el CR  ≥ 1,15. Se puede alcanzar la meseta del VO2 sin haber logrado un valor cercano, ni siquiera a la unidad
Alcanzar la estabilización del VO2 (platteau o meseta) 1) Astrand descenso (levelling off) del VO2. Protocolo incremental discontínuo en tapiz 2) Taylor et al variaciones del VO2 < 2,1 ml/Kg/min o 150 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en tapiz 3) Mitchell et al: variaciones del VO2 < 54 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en tapiz 4) Astrand: variaciones del VO2 < 80 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en cicloergómetro 5) Issekultz et al: variaciones del VO2 < 100 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en cicloergómetro 6) Cumming y Friesen: variaciones del VO2 < 50 ml/min. Protocolo incremental discontínuoen cicloergómetro	Todos los criterios han sido considerados mediante protocolos crecientes discontínuos, que son los menos habituales en la rutina de las pruebas de ergoespirometría. Por consiguiente, puede no tener sentido su aplicación. Además estos puntos de corte para establecer la meseta están influidos por: 1) población, 2) protocolo y 3) motivación individual
Lactato en plasma Astrand: [lactato postejercicio] = rango 6,7 a 10 ,1 mM/L valores medios (6,7-10,1) Issekutz et al: [lactato postejercicio] = 7,3	La utilización del lactato postejercicio es cuestionable
Agotamiento manifestado por el sujeto o mediante escalas de percepción del esfuerzo Borg: escala	Elevado componente de subjetividad, relacionado con la experiencia del sujeto
Tabla 1. Criterios establecidos por diferentes autores para determinar el VO2 max
Criterio	Análisis crítico
Alcanzar o superar el 100 % de la máxima frecuencia cardiaca teórica	Las ecuaciones de predicción de la FC máx teórica en relación a la edad pueden no  ajustarse a la realidad
Superar cierto valor del cociente respiratorio CR ≥ 1,15 (Issekutz et al, 1961 y 1962) CR  ≥ 1,12 (Otros autores) CR  ≥ 1,91 a 1,11 (Otros autores)	No se admite de forma universal este criterio y menos aún el CR  ≥ 1,15. Se puede alcanzar la meseta del VO2 sin haber logrado un valor cercano, ni siquiera a la unidad
Alcanzar la estabilización del VO2 (platteau o meseta) 1) Astrand descenso (levelling off) del VO2. Protocolo incremental discontínuo en tapiz 2) Taylor et al variaciones del VO2 < 2,1 ml/Kg/min o 150 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en tapiz 3) Mitchell et al: variaciones del VO2 < 54 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en tapiz 4) Astrand: variaciones del VO2 < 80 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en cicloergómetro 5) Issekultz et al: variaciones del VO2 < 100 ml/min. Protocolo incremental discontínuo en cicloergómetro 6) Cumming y Friesen: variaciones del VO2 < 50 ml/min. Protocolo incremental discontínuoen cicloergómetro	Todos los criterios han sido considerados mediante protocolos crecientes discontínuos, que son los menos habituales en la rutina de las pruebas de ergoespirometría. Por consiguiente, puede no tener sentido su aplicación. Además estos puntos de corte para establecer la meseta están influidos por: 1) población, 2) protocolo y 3) motivación individual
Lactato en plasma Astrand: [lactato postejercicio] = rango 6,7 a 10 ,1 mM/L valores medios (6,7-10,1) Issekutz et al: [lactato postejercicio] = 7,3	La utilización del lactato postejercicio es cuestionable
Agotamiento manifestado por el sujeto o mediante escalas de percepción del esfuerzo Borg: escala	Elevado componente de subjetividad, relacionado con la experiencia del sujeto

Material utilizado

Calderón Montero, Francisco Javier. Fisiología humana: Aplicación a la actividad física, 2ª edición. Editorial Médica Panamericana.

Un buen libro, aunque parezca una falta de modestia, que se perderá en el olvido

Calderón, FJ,; Lorenzo, I. Fundamentos y aplicaciones de la ergoespirometría: De la fisiología a la fisiopatología. VDM Verlag. Mayo 2017

Un esfuerzo considerable el realizado, para que los golfos de la dichosa editorial no hayan cumplido sus compromisos. Pero me esta bien empleado por ser un “tonto del higo”

LA COMPLEJIDAD NEUROFISIOLÓGICA DE LOS DEPORTES

EL ESPECTRO DE LOS MOVIMIENTO DESDES EL PUNTO DE VISTA DE LA NEUROFISIOLOGÍA

            En una anterior entrada se realizó una clasificación de los deportes desde una perspectiva de la neurofisiología. Se reproduce la tabla, pero eliminando las características electrofisiológicas, cuyo interés para la mayor parte de los lectores del blog es muy relativa. Lo que a continuación se analiza es un resu men de lo expresado en la entrada LOS TIPOS DE MOVIMIENTO EN NEUROFISIOLOGÍA, que s publicó el 8 de ene. de 2021 a las 20:13, de manera que se puede consultar en el siguiente enlace: https://wordpress.com/post/franciscojaviercalderon.wordpress.com/478.

En realidad, como señalan los autores de la clasificación los movimientos se tienen que considerar en un sentido de “continuidad”, es decir, son en realidad un “rango” que el Sistema Nervioso puede llevar a cabo y que en determinadas circunstancias puede prevalecer una forma de moverse sobre otras: por este motivo encabezan los tipos de movimiento con el título: “The spectrum of movements” (1)

Tabla 1. Tipos de movimientos según una consideración neurofisiológica (1)
Tipos de movimiento	Características funcionales	Ejemplos
Reflejos	Trayectoria simpleInvoluntariedad no estrictaNo modificables una vez producidosProtección y control	Reflejos miotático y miotático invertido Reflejo nociceptivo Reflejo pupilar Reflejo de parpadeo
Semiautomáticos	Secuencia rítmicaVoluntariedad relativa	Locomoción Control de la postura Masticación Respiración
Voluntarios	Trayectoria complejaVoluntariedadDesarrollados por programas motoresModificables por el aprendizaje, la atención y motivación	Escritura

Así pues, lo más importante en tener en mente el “sentido” de cada una de las tres categorías de movimientos tiene en el  conjunto del “espectro motor”.
Importancia de los movimientos reflejos. Todo el mundo tiene cierta experiencia y, por consiguiente, conocimiento de lo que, vulgarmente se conoce como reflejo. Pero pensar que una organización tan compleja de la médula espinal es para que durante una exploración el médico te de un “golpecito” en el tendón rotuliano y compruebe como la persona, sin ser consciente ni ejercer voluntad, “estira la pierna”, no parece que tenga sentido. Por este motivo, los neurofisiólogos se han estrujado la “sesera” para dar un sentido funcional a los movimientos reflejos que se expusieron en la anterior entrada. Estos movimientos son el resultado de circuitos espinales
 
Los circuitos espinales son fundamentales (figura 1). Por un lado, envían información a los centros del tronco encefálico. Éstos, a su vez, envían la información al cerebro anterior, lo que permite que «nuestra percepción» de cuánto esfuerzo debemos realizar para llevar a cabo la tarea. Esta «sensación de esfuerzo» refleja nuestra conciencia de las órdenes motoras y evoluciona con la edad y el entrenamiento.



 

 
 
 
 
 

Importancia de los movimientos semiautomáticos. Parece absurdo explicar la función de este tipo de movimientos, pues la locomoción y la respiración, que se pueden considerar dentro de esta categoría, “hablan por sí solos”. Se trata de movimientos rítmicos, “acompasados” que se suceden en el tiempo y que se inician o se modifican con la voluntad. Dos son los tipos de movimiento semi-automáticos más estudiados: la postura y la locomoción

La postura consiste en el mantenimiento de la posición erguida mediante el aumento del tono muscular (antigravitatorio) de las piernas. La postura no es fija y está sujeta a variaciones, ya sea por la propia persona o por las condiciones ambientales. Esto significa que deben realizarse las correcciones oportunas para intentar mantener el centro de gravedad dentro de una base de sustentación muy pequeña, en el caso de los humanos, a diferencia de los animales cuadrúpedos. En el anterior documento se explicaba la postura a través de un ejemplo: las correcciones que realiza el Sistema Nervioso cuando una persona se encuentra sobre una plataforma inestable.

Este tipo  de correcciones posturales, aparentemente excepcionales, son habituales en la práctica deportiva. Cualquier “regate” en fútbol, baloncesto o balonmano, por ejemplo, son tan frecuentes que forman parte de la esencia de estos deportes. Naturalmente, la habilidad para hacerlos es de carácter individual, pero su base neurofisiológica es la misma en todos los deportistas.

La locomoción  es el movimiento semiautomático más importante porque permite el desplazamiento del cuerpo de cualquier animal (2). La marcha bípeda se consigue tras un largo proceso de maduración del sistema nervioso en sentido cráneo-caudal. Probablemente, se trate de un tributo que rinde el ser humano por su postura bípeda, ya que los mamíferos cuadrúpedos caminan desde el momento en que salen del vientre materno. El proceso hasta poder caminar es el siguiente:

1. Equilibrar la cabeza para fijar objetos en su campo de visión. Hay que tener en cuenta que la cabeza es proporcionalmente mayor que el cuerpo y las extremidades.
2. A los 2-3 meses, es capaz de sentarse, lo que es esencial para mantener la posición erguida. Esta fase es absolutamente necesaria para lograr el control de la cintura pélvica.
3. A los 6-7 meses se mantiene de pie con apoyo aproximadamente a los 9-10 meses. Antes de la marcha bípeda, el bebé se desplaza gateando o arrastrándose.
4. Por último, a los 11 o 12 meses, el bebé es capaz de caminar sin ayuda, pero de forma muy inestable.

Es decir, al cabo de un año, el ser humano es capaz de caminar con dificultad, mientras que cualquier otro animal es capaz de hacerlo prácticamente de inmediato. La figura 2 muestra cuatro formas de locomoción, las cuales desde el punto de vista neurofisiológico son exactamente iguales: alternancia del movimiento de las extremidades de forma coordinada siguiendo un modelo contralateral

Las formas anteriores de locomoción (gatear y arrastrarse) pueden desarrollarse de forma homolateral o contralateral. En cualquiera de los casos, se demuestra la existencia de un programa motor innato, localizado a nivel de los circuitos espinales. Además, el modelo neurofisiológico contralateral de la carrera es el mismo que el de la marcha atlética. La diferencia radica en la velocidad de los movimientos de los cuatro miembros.

Importancia de los movimientos voluntarios. Los movimientos voluntarios, como escribir, son el extremo opuesto de los movimientos reflejos. La mayor diferencia radica en que la persona puede aprender nuevos movimientos basándose en programas motores innatos (correr, saltar y lanzar). Probablemente, el aprendizaje motor consista en «transformar» un movimiento voluntario en un movimiento semiautomático. El campo del deporte está «lleno» de ejemplos de cómo al aprender una técnica concreta. Al principio se pone toda la «voluntad» en su correcta ejecución. Pero una vez aprendida la técnica deportiva concreta, ésta se almacena en nuestro sistema nervioso y nunca se olvida. En el documento anterior se expuso la prueba dedo-nariz que se realiza en el examen neurológico. Es un movimiento elemental que, con algunas diferencias, se realiza a diario. La complejidad de este tipo de movimientos radica en la necesaria participación de dos estructuras capitales: los ganglios de la base y el cerebelo

CONTROL DE LOS TIPOS DE MOVIMIENTO Y/O CONTROL DEL MOVIMIENTO           

            Las tres categorías de movimientos ordinariamente se han descrito de forma independiente como partes de una jerarquía implicada en el control del movimiento. Sin embargo, los tres niveles suelen actuar conjuntamente. Por lo tanto, como señala el enunciado de esta sección, existe un control del movimiento, no de las tres categorías de movimiento. Sin embargo, en muchas actividades cotidianas, cualquiera de los tres tipos de movimiento puede ser evidente. Por ejemplo, las correcciones posturales (movimientos semiautomáticos) son habituales cuando se viaja en autobús o cuando se camina descalzo por la playa, se pisa un objeto punzante y se retira el pie (movimiento reflejo). Por lo tanto, también es cierto que se realiza el control de los movimientos de forma individual. El problema radica en que los tres tipos de movimiento han sido el resultado de diferentes enfoques experimentales:

1. lesión en determinados niveles anatómicos, de modo que se producen déficits de movimiento

2. estimulación eléctrica de alguna estructura anatómica, de modo que se puede esperar que produzca un movimiento manifiesto o que afecte a un movimiento en curso

3. registro de neuronas en animales despiertos, de modo que puedan identificarse patrones de disparo relacionados con los movimientos

4. técnicas anatómicas que permiten identificar los centros de control del movimiento

            A partir de los resultados obtenidos con las técnicas de estudio experimental indicadas, la figura 3 muestra una idea sobre el «control del movimiento», que no debe considerarse en sentido transversal siguiendo la jerarquía motriz, sino en sentido vertical de forma continua. Sin embargo, la «continuidad» en el control del movimiento no debe «olvidar» que, en ciertas ocasiones concretas, un determinado movimiento puede ser transversal bajo el control de estructuras motoras jerárquicas.

Para entender «el movimiento», los neurofisiólogos han considerado la existencia de lo que han llamado generadores centrales de patrones (GCP). Se trata de microcircuitos de redes neuronales que contienen la información necesaria para coordinar un patrón motor específico, como la marcha o la respiración. Estos microcircuitos estarían constituidos por: conexiones entre interneuronas cuyos axones están directamente relacionados con neuronas de centros nerviosos, de los que parten las vías motoras descendentes. Se cree que éstos se localizan en el tronco cerebral y en la médula espinal y su activación puede producirse de forma continua, como en la respiración, o intermitente, como en la locomoción. La activación de las CPG puede producirse a través de la actividad del lóbulo central (movimientos voluntarios) o del tronco encefálico (movimientos semiautomáticos).

            El SCCPG_L y el BSCPG_L son responsables de la coordinación de los programas motores de los reflejos, los movimientos oculares y la locomoción, es decir, intervienen en la coordinación del movimiento. En los mamíferos, así como en los vertebrados inferiores, el tronco encefálico, aislado del cerebro anterior (di- y telencéfalo), es capaz de producir la marcha y la bipedestación. Estos animales de tronco encefálico-médula espinal (denominados modelos descerebrados) pueden así realizar la marcha, el trote y el galope con una respiración adaptada a la intensidad de los movimientos. Sin embargo, realizan estos movimientos de forma estereotipada y no se coordinan de forma adecuada.

            Por otra parte, en el lóbulo frontal hay varias regiones que intervienen directamente en la ejecución de distintas tareas motoras complejas, como el dibujo, tocar instrumentos musicales, el ballet, las técnicas deportivas y, probablemente, las más difíciles de ejecutar, el habla y la manipulación. Los movimientos voluntarios son ejecutados por las neuronas corticoespinales directas, cuyos axones constituyen la vía corticoespinal o piramidal. Esta vía proyecta colaterales al tronco cerebral, de modo que los movimientos semiautomáticos son iniciados por la «voluntad», pero son controlados a través del BSCPG_L y SCCPG_L. Del tronco encefálico parten las vías «extra-piramidales» (rubro-espinal, retículo-espinal, vestíbulo-espinal y tecto-espinal) que establecen la secuencia de activación rítmica para la locomoción y son moduladas por el SCCPG_L.

COMPLEJIDAD NEUROFISIOLÓGICA DE LAS TÉCNICAS DEPORTIVAS

            Los patrones de movimiento básicos cuando el sistema nervioso alcanza la madurez son: locomoción (caminar y correr), salto (hacia arriba o hacia delante), lanzamiento y trepar. En la vida ordinaria e incluso en la práctica deportiva, salvo excepciones, la trepar ha dejado de ser útil para el ser humano. Sin embargo, a partir de estos cuatro movimientos básicos es posible elaborar movimientos complejos que se expresan en las diferentes técnicas deportivas.

            Mitchell et al (3) han propuesto una clasificación de los deportes según dos componentes: estático y dinámico. El componente dinámico se refiere al cambio en la longitud muscular y grado articular con contracciones rítmicas que desarrollan una fuerza relativa. El componente estático implica el desarrollo de una fuerza relativa con poco o ningún cambio en la longitud muscular o grado articular. Esta clasificación tiene un objetivo claro: determinar la repercusión sobre el sistema cardiovascular de la práctica de un deporte determinado.

            La tabla 2 muestra las características de los diferentes deportes en función de los dos componentes, según la clasificación de Mitchell. La última columna hace referencia a la complejidad neurofisiológica de cada deporte. Cabe señalar que para llegar a una técnica deportiva exacta y precisa es necesario procesar una gran cantidad de información de diferentes tipos sobre las condiciones dinámicas y estáticas de las diferentes partes del cuerpo unas respecto de otras y todas respecto del entorno. Con estas consideraciones, hay deportes que se desarrollan con los patrones básicos de movimiento grabados (locomoción, salto y lanzamiento) en el cerebro desde el nacimiento. Otros, «al no tener suficiente información», son extremadamente complejos en términos de regulación neurofisiológica.

            Por consiguiente, la tabla se ha elaborado teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:

1. Si un determinado deporte se desarrolla con los patrones de movimiento básicos (caminar-correr, saltar y lanzar) o con patrones motores más elaborados.
2. No se tienen en cuenta los patrones de manipulación de un objeto con la mano o el pie.
3. En qué medio (terrestre, aéreo o acuático) se desarrollan los deportes de forma continua o puntual.
4. Los dos componentes (estático y dinámico) se indican en el sentido de la información predominante al sistema nervioso, central o periférico.

            Sobre la base de las consideraciones anteriores, la «complejidad neurofisiológica» de los deportes se clasifica en tres niveles cualitativos: bajo (low), moderado (moderate) y alto (high). No obstante, cabe señalar que esta clasificación no hace mención alguna a la dificultad de una técnica deportiva determinada. Por ejemplo, en cualquier tipo de carrera en atletismo (velocidad, medio fondo y fondo), es obvio que alcanzar la excelencia no está al alcance de cualquier persona que practique este deporte. Por ello, a pesar de seguir un patrón neurofisiológico básico (locomoción), la técnica de carrera difiere considerablemente entre los dos extremos (velocidad frente a fondo). Aunque la segunda consideración, desde el punto de vista neurofisiológico es muy importante, los deportes se clasifican en la tabla según Mitchell  et al

	Static component	Dynamic component	Complejidad en el control neurofisiológico
Balonmano	Moderate	High	Low. Modelos básicos de movimiento
Fútbol	Low	High	Low. Modelos básicos de movimiento
Deportes acuáticoss NataciónSaltosSincronizadaWaterpolo	Moderate Low Moderate High	High Low Moderate High	High. High High High
Atletismo lanzamientossaltoscarrera (fondo)carrera (velocidad)Pruebas combinadas (decatlon, heptalon)	High Moderate Low Moderate High	Low Moderate Low Moderate High	Moderate Moderate Low. Modelos básicos de movimiento Low. Modelos básicos de movimiento Moderate
Hockey Hockey hieloHockey	Moderate Low	High High	Low. Modelos básicos de movimiento
Voleibol	Low	Moderate	Low. Modelos básicos de movimiento
Baloncesto	Moderate	High	Low. Modelos básicos de movimiento
Esgrima	Low	Moderate	Low. Modelos básicos de movimiento
Gimnasia artística	High	Low	High. Patrones de movimiento complejos
Judo	High	Low	Low. Modelos básicos de movimiento
Gimnasia rítminca	High	Low	Low. Modelos básicos de movimiento
Deportes de puntería	Moderate	Low	Low. Modelos básicos de movimiento
Golf	Low	Low	Low. Modelos básicos de movimiento
Montañismo	High	Moderate	Moderate
Deportes de raqueta	Moderate	High	Low. Modelos básicos de movimiento
Deporte de orientación	Low	High	Low. Modelos básicos de movimiento
Escalada eportiva	High	Low	Moderate
Lucha	High	Moderate	Low. Modelos básicos de movimiento
Esquí	High	Moderate	High. Patrones de movimiento complejos
Boxeo	High	High	Low. Modelos básicos de movimiento
Canoa/kayack	High	High	Moderate
Ciclismo	High	High	Moderate
Remo	High	High	Moderate
Triatlon	High	High	High Patrones de movimiento complejos (natación)
Patinaje velocidadartístico	High Moderate	High Moderate	High. Patrones de movimiento complejos High. Patrones de movimiento complejos

Análisis de la tabla

            Los deportes calificados como de baja complejidad neurofisiológica se debe a que en su ejecución «utilizan» programas motores «innatos». Así, Balonmano, Fútbol, Voleibol, Golf y Baloncesto, por ejemplo, se ejecutan con el modelo básico de locomoción (caminar-correr). Otros deportes de baja complejidad neurofisiológica serían el judo y la lucha, que intentan desajustar la posición bípeda. Los deportes de salto y lanzamiento se consideran de complejidad neurofisiológica moderada, porque a pesar de basarse en programas motores innatos (lanzamiento y salto), su ejecución requiere una técnica elaborada. Por ejemplo, el salto de longitud parte de un patrón básico (correr), pero su ejecución se realiza sobre una sola extremidad. Se complica desde el punto de vista neurofisiológico cuando se trata de un triple salto. Los deportes de alta complejidad neurofisiológica son aquellos que se desarrollan en un medio «hostil» para el ser humano, que está diseñado para moverse en el medio terrestre. También los deportes con una base de sustentación inestable.  Y, por último, los que se desarrollan, aunque sólo sea momentáneamente en el aire. Naturalmente, el paradigma es , a mi juicio, la natación

1. El aparato locomotor humano no tiene la estructura morfológica adecuada para la natación,
2. La composición corporal del cuerpo humano no lo hace apto para la flotación.
3. No dispone de los apéndices necesarios para desenvolverse con eficacia en el medio acuático.

            Pero, además de estas desventajas morfológicas y funcionales, los estilos de natación «oficiales» son de una gran complejidad neurofisiológica. Sólo los nadadores muy hábiles son capaces de nadar los estilos a la inversa y representan la excelencia de la adquisición de un patrón motor nuevo y muy elaborado (véase el enlace de youtube de este excelente nadador https://youtu.be/HuI8ksTpP-o.). La complejidad de este deporte llega a su extremo en la natación artística y los saltos. Los deportes que se realizan sobre una superficie pequeña y resbaladiza también requieren un control motor extraordinario.

            Complejidad del control neurofisiológico de los deportes

            La figura 4 muestra la organización del movimiento, que se analizará brevemente a continuación.

            Programas e instrucciones. Probablemente, desde el desarrollo embrionario del sistema nervioso, los programas básicos del movimiento se han «grabado» en la corteza cerebral. Un ejemplo de la existencia de programas motores puede ser el hecho de que un bebé se desplaza arrastrándose gateando o gateando y sólo cuando está preparado su sistema nervioso, camina. Así pues, el programa está «registrado», pero no se pone en práctica hasta que está preparado para caminar. Otros programas básicos, el salto y el lanzamiento, se desarrollan más tarde: el salto entre los 18 y 24 meses los niños empiezan a aprender a saltar y el lanzamiento correcto maduro (modelo contralateral por encima del hombro) es a partir de los 6 años, aunque su consolidación es posterior.

            Las áreas o zonas de proyección están constituidas por los núcleos de los que parten las vías eferentes. Como ya se ha señalado, los movimientos semiautomáticos (marcha) pueden realizarse perfectamente en animales descerebrados. Varios estudios han demostrado que las vías subcorticales (retículo-espinales, rubro-espinales y vestíbulo-espinales) son responsables de las distintas fases de un paso. Sin embargo, sin la ayuda de las vías cortico-espinales, es difícil conseguir una marcha óptima. Otro programa básico, como el lanzamiento por encima del hombro, se consigue aproximadamente a los seis años, aunque hasta esa edad el niño es capaz de lanzar pero no correctamente.

            Los circuitos espinales están formados por las relaciones entre interneuronas y motoneuronas. Las relaciones se realizan tanto dentro de un mismo segmento de la médula espinal como entre distintos segmentos para realizar los movimientos de flexión-extensión de las cuatro extremidades.

            Todos estos componentes y sus relaciones están representados en la Figura 3 por las flechas rojas (números 1 a 3). Pero si los programas, las zonas y los circuitos son importantes, el control de los mismos lo es aún más. Los sistemas de control se indican en la figura con flechas azules (números 1 a 5).

Número 1 (Copia eferente): Se ha descrito y comprobado que las áreas de proyección, además de «proyectar» sobre la médula espinal los programas de la corteza motora, envían una señal de salida («eferente») que representa idénticamente («copia») la descarga a través de las vías descendentes. Esta señal «refuerza» la retroalimentación sensorial y modula la respuesta de la corteza sensorial correspondiente. En otras palabras, las copias de la eferencia viajan a la corteza sensorial correspondiente preparándola para los estímulos

            Número 2 (retroalimentación central). Los centros de ejecución, al recibir información de los programas motores, «informan» a éstos.

            Número 3 (retroalimentación periférica). La retroalimentación sensorial desempeña un papel importante en la conducción de las neuronas motoras activas y proporciona señales de error a la corteza y al tronco cerebral que pueden utilizarse para adaptar y actualizar el movimiento.

            Número 4 (regulación central). Como se ha descrito anteriormente, los ganglios basales y el cerebelo son esenciales para que cualquier movimiento se ejecute correctamente. A estas dos importantes estructuras se añade el sistema visual. Éste es el principal corrector de errores.

            Número 5 (Interrelación sensomotora). Como se ha comentado anteriormente, los movimientos reflejos son el resultado de la relación entre las fibras aferentes, las interneuronas y las neuronas motoras. Por lo tanto, estas últimas están influidas por la información de los receptores periféricos, pero al mismo tiempo la información sensitiva está «modulada» por la respuesta de las neuronas motoras.

            Según la descripción de la figura 3, se puede considerar que la complejidad neurofisiológica es elevada. Desde mi punto de vista, los saltos en natación son los más complejos por las siguientes razones

1. La retroalimentación periférica se limita a la que el atleta desarrolla durante el salto.
2. La información sobre la posición de la cabeza en los tres ejes del espacio es totalmente anómala y las correcciones que realizaría el sistema nervioso central irían «en contra» de la técnica deportiva.
3. La regulación central es igualmente anómala. Evidentemente, la visión no debe «corregir» la posición en el aire, porque también está superada por la técnica a realizar.

            Así pues, la adquisición de los distintos tipos de saltos, desde la perspectiva de la figura 3, depende casi exclusivamente de la copia de eferencia y de la retroalimentación central. Evidentemente, se trata de una mera especulación, pero que considero bastante razonable. Por supuesto, antes de realizar cualquier tipo de salto, estos atletas «simulan» los saltos en camas elásticas.

            En resumen, se trata de una primera aproximación a la clasificación de los deportes en función de su complejidad neurofisiológica. Es el resultado de un razonamiento basado en programas motores innatos (correr, saltar, lanzar y trepar) y complejos. La complejidad reside en el medio en el que se desarrollan (tierra, agua o aire) o en la superficie de contacto, como es el caso de los deportes sobre hielo. La calificación de alta complejidad neurofisiológica se debe a que la corteza cerebral (sensorial y motora) debe adaptarse a estas circunstancias adversas y «modificar» la tendencia a una respuesta de recuperación de la posición corporal debida a la técnica requerida.

Referencias

(1) Fuch, Albert F.; Anderson, Marjorie E.; Binder, Eberhard E. in Section V: Control pf movement Fuch, -Albert F (section editor). Textbook of physiology (2 vol.) / ed. By harry d. Patton, Albert f. Fuchs, bertil hille… [et al.].. – 21st ed. – philadelphia [etc.] : w.b. saunders company, 1989.

            Toda la sección sobre control motor es extraordinaria y muy comprensible. Pero, concrtamente la que se cita que es dónde se expone el espectro de movimientos es muy ilustrativa como punto de inicio para ir desarrolladola en sucesivos capítulos

(2) Shepherd, g. M. (1988). Neurobiology. Oxford university press.

            La edición que tengo es la segunda, pero ha salido la tercera revisada. El libro me parece muy bueno porque el enfoque es desde un punto de vista de “cualquier animal”. Así, en cada capítulo analiza tanto a los invertebrados como a los vertebrados, lo que me parece, particularmente muy interesante

(3)Mitchell, J. H., Haskell, W. L., & Raven, P. B. (1994). Classification of sports. Journal of the American College of Cardiology, 24(4), 864-866.

            Se trata de una clasificación de los deportes con un claro objetivo: conocer la repercusión que tiene la práctica de los deportes sobre el sistema cardiovascular, particularmente sobre el corazón. Es interesante como una buena aproximación y yo la utilizo mucho