CAPITOLO
3
ADATTAMENTI NEUROMUSCOLARI
INDOTTI DALL’ALLENAMENTO CON
SOVRACCARICHI
1
1
Obiettivi di apprendimento
Saper distinguere tra i termini forza (strength) muscolare,
potenza, resistenza (endurance).
Studiare come si possa ottenere un aumento di forza per
mezzo di un allenamento contro resistenza (resistance).
Conoscere le modificazioni di struttura muscolare e di controllo
neuromuscolare che intervengono durante un allenamento
contro resistenza.
(continua)
NOTA BENE: In inglese il termine endurance designa la capacità di
un organismo animale a resistere per un tempo più o meno lungo ad
una determinata intensità di esercizio. Resistance è termine che pone
l’enfasi sulla forza (che si oppone al moto).
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2
Obiettivi di apprendimento (2)
Conoscere le cause di dolore muscolare e come prevenirle.
Imparare a progettare ed adattare un allenamento contro
resistenza per le esigenze specifiche di un individuo.
Verificare se esistono differenze tra uomini e donne nelle
risposte all’allenamento della forza.
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Definire la Prestazione Muscolare
Forza — la massima forza che un muscolo o un gruppo di muscoli può
generare.
Potenza — il prodotto di forza e velocità del movimento.
Resistenza muscolare — la capacità a sostenere azioni muscolari ripetute.
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4
La valutazione della Forza
Misurare la forza massima per
mezzo di strumenti specifici
(dinamometri).
Una ripetizione del massimo (1RM)
è un test funzionale basato sulla
misura del carico massimo che può
essere sollevato una volta sola.
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La valutazione della Potenza
E’ l’applicazione funzionale della forza e della velocità
E’ la componente chiave di molte prestazioni sportive
Potenza = forza x distanza/tempo
Dove: forza = forza contro resistenza e distanza/tempo = velocità
force
strength
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6
La resistenza muscolare
Può essere valutata prendendo nota del numero di ripetizioni che si è in
grado di effettuare ad una data percentule di 1RM
Aumenta all’aumentare della forza muscolare (sarà vero?*)
Il suo incremento si realizza attraverso modificazioni metaboliche e
circolatorie locali
* Il dubbio nasce dal fatto che se aumenta Fmax, allora bisogna anche
aumentare il carico sottomassimale per avere la stessa percentuale di 1RM
da confrontare con i valori pre allenamento…
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7
Key Points
Terminologia
La forza muscolare (strength) è la massima forza che un
muscolo/gruppo muscolare può produrre.
La potenza muscolare è il prodotto di forza e velocità di
movimento.
Tra due persone che sollevano lo stesso carico, quello
che lo fa più velocemente è il più potente.
La resistenza muscolare è la capacità di un muscolo a
sostenere azioni ripetute o una singola contrazione
isometrica.
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8
• La forza esercitata da un muscolo
dipende dalla sua area di sezione
trasversa e quindi dal numero di
sarcomeri in parallelo
• La velocità di un muscolo dipende dalla
lunghezza delle fibre e quindi dal
numero di sarcomeri in serie
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20
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Elementi di base dell’allenamento contro
resistenza (resistance)
I muscoli/gruppi di muscoli che si desidera allenare
Intensità dell’allenamento (ammontare del carico sollevato ad ogni ripetizione)
Numero di ripetizioni per serie di esercizio
Numero di serie per seduta
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Sapevate che…?
I programmi di allenamento contro resistenza possono indurre un aumento
di forza dal 25% al 100% in 3-6 mesi.
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Base scientifica
DG Sale: Med Sci Sport Exerc, 1988
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Prima fase
(1-2 settimane)
• Rapido miglioramento nell’abilità di eseguire
un esercizio allenante, come il sollevamento
di pesi
• E’ principalmente il risultato di un processo
di apprendimento
• Può essere sostanziale specialmente
quando il test adottato per valutare la forza
muscolare richiede livelli elevati di abilità
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Seconda fase
(3-4 settimane)
• L’aumento di forza muscolare viene
ottenuto senza un aumento parallelo
nell’area di sezione trasversa del muscolo
allenato
• E’ stato attribuito principalmente ad
adattamenti neurali dei muscoli allenati
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Terza fase
(>6 settimane)
• Aumento sia nella taglia che nella forza
dei muscoli allenati
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Meccanismi di Guadagno della Forza
Adattamenti Neurali
Sincronizzazione e reclutamento di unità motorie addizionali
Inibizione autogena (inibizione riflesso inverso da stiramento)
Coattivazione di muscoli agonisti ed antagonisti
Rate coding — modulazione della frequenza di scarica delle UM
Adattamenti Muscolari
Ipertrofia delle fibre
Iperplasia delle fibre
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Dimensioni del muscolo
Ipertrofia si riferisce all’aumento della dimensione muscolare.
Atrofia si riferisce alla diminuzione della dimensione muscolare.
La forza muscolare non dipende soltanto dalle dimensioni del muscolo.
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29
RECORD MONDIALE — PESO TOTALE
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Risultati dell’Allenamento contro
Resistenza
Aumento delle dimensioni del muscolo (ipertrofia).
Modificazioni del controllo neurale del muscolo allenato.
Molti lavori indicano che l’aumento di forza può ottenersi senza un aumento di
dimensioni del muscolo, ma NON senza una modificazione del controllo
nervoso.
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Base scientifica
ARTO ALLENATO
M u s c o la re
EM G
N e u ro l o g ic o
ARTO NO N A LLEN ATO
i
N e u r o lo g ic o
PRE
POST
FO RZA
Moritani T e H De Vries: Am J Phys Med 58(3): 115-130, 1979
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Risultati Rapidi – Effetto Crociato
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Possibili cause neurali del Guadagno di
Forza
Sincronizzazione e reclutamento di UM aggiuntive
Diminuzione del livello di inibizione autogena (riflesso inverso da stiramento)
che permette una maggiore produzione di forza
Riduzione della coattivazione di muscoli agonisti ed antagonisti
Modificazioni della frequenza di scarica dei motoneuroni
Modificazioni della giunzione neuromuscolare
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SINCRONIZZAZIONE DELLE U.M.
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Felici et al.,
35
Riduzione della coattivazione di muscoli
agonisti ed antagonisti
A N TA G O N IST A C TIV A TIO N
BB
N O N SK ILLE D
TEN N IS P LA Y ER
TB
0,8
0,8
0,6
RMS [a.u.]
RMS [a.u.]
0,6
0,4
0,4
0,2
0,2
0,0
0,0
0
2
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Tim e [s]
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0
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6
8
10
12
14
Tim e [s]
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Riduzione della coattivazione di muscoli
agonisti ed antagonisti
Bazzucchi I. et al., Tennis players show a lower coactivation of the elbow ..., J Electromyogr
Kines, (2007)
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L’aumento di
dimensioni del
muscolo
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“Più grande Più forte”
ATTENZIONE !!!!
Forza specifica
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Ipertrofia Muscolare
Transitoria — Dovuta all’accumulo di fluido di provenienza plasmatica
nell’interstizio muscolare durante e dopo esercizio acuto.
Cronica — Aumento della dimensione del muscolo dopo esercizio contro
resistenza di lunga durata causato da modificazioni delle dimensioni delle fibre
muscolari (ipertrofia) e forse del numero di fibre (iperplasia).
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Ipertrofia delle fibre
Il numero di miofibrille e di molecole di actina e miosina aumenta; aumenta
il n°di ponti trasversali; espansione del sarcoplasma ed aumento del
connettivo.
Incremento della sintesi proteica durante il periodo post esercizio.
Ruolo del Testosterone nel promuovere la crescita muscolare.
L’elevata intensità di allenamento sembra essere più efficace della bassa
intensità nel promuovere l’ipertrofia delle fibre.
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Ipertrofia delle fibre dopo allenamento
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Ipertrofia delle Fibre
Muscolari
• Aumento dimensione fibre muscolari
– Aumento numero proteine contrattili
– Aumento numero miofilamenti
• Aumento numero miofibrille
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Iperplasia delle fibre
E’ stata avanzata l’ipotesi che le fibre possano dividersi in due a seguito di
allenamento intenso della forza.
Ciascuna mezza fibra, poi, crescerebbe sino alle dimensioni della fibra madre.
Si è invocata anche la partecipazione delle cellule satelliti nella generazione di
nuove fibre.
Quanto sopra è stato chiaramente osservato negli animali; solo pochi lavori
hanno portato prove indirette che ciò avvenga anche nell’uomo.
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ALLENAMENTO CONTRO
RESISTENZA NEI GATTI
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LO SPLITTING DELLA FIBRA
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RISPOSTA DELLE CELLULE SATELLITE
ALLA LESIONE
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Attivazione neurale e ipertrofia delle fibre
I miglioramenti iniziali nella forza sembrano essere
maggiormente influenzati da fattori neurali.
I miglioramenti a lungo termine della forza sono
principalmente il risultato dell’ipertrofia delle fibre
muscolari.
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Effetti dell’inattività muscolare
Atrofia muscolare (diminuzione nella taglia del muscolo)
Diminuzione nella sintesi proteica del muscolo
Rapida perdita di forza
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MODIFICAZIONI DELLA FORZA PRIMA,
DURANTE E DOPO L’ALLENAMENTO
Pre-20=prima dell’allenamento
Post-20=dopo l’allenamento
Pre-6=detraining
Post-6=retraining
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MODIFICAZIONI NELL’AREA DI SEZIONE
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Sapevate che…?
Una volta che gli obiettivi per lo sviluppo della forza sono
stati realizzati, possono essere ridotte la frequenza di
allenamento, l’intensità o la durata e ancora prevenire la
perdita della forza guadagnata, per almeno 12 settimane.
Tuttavia, l’allenamento deve continuare con un
programma di mantenimento che ancora provvede uno
stimolo sufficiente ai muscoli.
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Sono possibili alterazioni nel tipo di fibra
muscolare?
I primi studi non mostrarono alcun cambiamento
fondamentale nel tipo di fibra, ma cambiamenti di alcune
caratteristiche delle fibre (verso quelle tipiche del tipo di
fibra opposta).
Studi più recenti di innervazione crociata e stimolazione
cronica su animali dimostrano invece cambiamenti.
Possibile cambiamento da FTb a FTa, e da FTa a ST con
l’allenamento di “endurance”, e da FTb a FTa con
l’allenamento con sovraccarichi.
Una combinazione di allenamento con sovraccarichi
ad altà intensità e lavoro di velocità con brevi intervalli
può condurre ad una trasformazione delle fibre ST a
FTa.
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Key Points
Allenamento con sovraccarichi
Gli adattamenti neurali accompagnano
sempre gli aumenti di forza che seguono
all’allenamento con sovraccarichi;
l’ipertrofia può o meno essere presente.
Un’ipertrofia transitoria risulta dall’aumento
a breve termine nella dimensione del
muscolo dovuto all’accumulo di liquido
interstiziale.
Un’ipertrofia muscolare cronica è il risultato
dell’allenamento a lungo termine ed è
causata da cambiamenti strutturali nel
muscolo.
(continua)
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Key Points
Allenamento con sovraccarichi
L’ipertrofia del muscolo è più chiaramente
dovuta all’aumento nella dimensione delle
fibre, ma potrebbe anche essere dovuta
all’aumento nel numero delle fibre.
L’atrofia del muscolo ha luogo quando le
fibre sono inattive; tuttavia, una riduzione
programmata nell’allenamento può
mantenere la dimensione e la forza del
muscolo per certo periodo.
Un tipo di fibra muscolare può assumere le
caratteristiche del tipo opposto in risposta
all’allenamento. L’innervazione-crociata o
la stimolazione cronica delle fibre può
convertire un tipo di fibra in un altro tipo di
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fibra.
Dolore muscolare acuto
Risulta dall’accumulo di prodotti del catabolismo nel
muscolo dal termine di una sessione di esercizio
Di solito scompare entro pochi minuti o ore dopo
l’esercizio
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Delayed-Onset Muscle Soreness (DOMS)
E’ stata attribuita principalmente alle contrazioni
eccentriche
E’ associata a danno muscolare
Potrebbe essere causato da una reazione infiammatoria
all’interno del muscolo danneggiato
Potrebbe essere dovuto all’edema (accumulo di fluido)
all’interno del compartimento muscolare
Viene avvertito da 12 a 48 ore dopo una esercitazione
fisica intensa
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Fibre muscolari dopo una maratona
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Fibre muscolari prima e dopo una
maratona
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Sequenza di eventi che portano al DOMS
(Armstrong, 1984)
1. Lesioni strutturali.
2. Minore disponibilità di calcio che si risolve in necrosi.
3. Accumulo di sostanze irritanti che stimolano i terminali
nervosi sensitivi.
4. Incremento dell’attività dei macrofagi.
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DOMS e prestazione
DOMS causa una riduzione nella capacità di generare
forza dei muscoli dovuta al danno alla struttura fisica del
muscolo, alla disfunzione nel processo di accoppiamento
E:C, e perdita di proteine contrattili.
La capacità di generare la forza massima ritorna dopo
giorni o settimane
La sintesi del glicogeno muscolare è alterata nel DOMS
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Nella perdita di forza conseguente ad una lesione
muscolare, incidenza stimata di:
Danno alla struttura fisica del muscolo
Perdita di proteine contrattili
Disfunzione del processo di accoppiamento E:C
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Risposta tardiva all’esercizio eccentrico
di diversi indici fisiologici
La densità del colore della barra corrisponde all’intensità della risposta nel tempo indicato
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Prevenzione o minimizzazione del dolore
Ridurre la componente eccentrica della contrazione
muscolare durante le fasi iniziali dell’allenamento.
Iniziare l’allenamento a bassa intensità, aumentandola
progressivamente.
Iniziare con una sessione ad alta intensità, al limite
dell’esaurimento, che provocherebbe un notevole stato di
dolore iniziale ma poi porterebbe a risentire meno dolore
nelle sessioni successive.
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Crampi muscolari associati all’esercizio
Si possono attribuire a uno squilibrio idrico e/o
elettrolitico e all’attività sostenuta dei motoneuroni
α associata all’affaticamento muscolare, che
comporta un aumento dell’attività dei fusi
neuromuscolari e una diminuzione di quella degli
OMT di Golgi.
Possono essere trattati efficacemente con il riposo, lo
stiramento passivo e mantenendo il muscolo interessato
in posizione allungata.
Strategie possibili per la prevenzione sono
condizionamento ed alimentazione adeguati e gli
esercizi di stretching.
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Key Points
Dolore muscolare
Il dolore muscolare acuto si verifica alla
fine di una esercitazione fisica e nel
periodo di recupero immediatamente
successivo.
Il dolore muscolare tardivo (DOMS) si
verifica un giorno o due dopo
l’esercitazione fisica (principalmente lavoro
eccentrico).
DOMS potrebbe essere dovuto a lesioni
strutturali delle cellule muscolari e reazioni
infiammatorie all’interno della compagine
muscolare.
L’indolenzimento muscolare potrebbe
essere importante per massimizzare la
risposta all’allenamento con sovraccarichi.
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Progettare programmi di allenamento con
sovraccarichi
1. Analizzare le esigenze dell’allenamento.
2. Scegliere i gesti allenanti.
3. Selezionare il carico adeguato.
4. Scegliere il giusto numero di serie.
5. Utilizzare la periodizzazione dell’allenamento.
6. Assegnare forme specifiche di allenamento con
sovraccarichi in funzione dello sport o del risultato
desiderato.
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Gesti tipici dell’allenamento con
sovraccarichi
Azioni statiche (isometriche)
Azioni dinamiche
Carichi liberi
Resistenze variabili
Azioni isocinetiche
Lavoro pliometrico
Lavoro eccentrico
Electrical stimulation training
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Variazione di forza in relazione
all’angolo di flessione del gomito
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ALLENAMENTO A RESISTENZA-VARIABILE
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Analisi delle esigenze dell’allenamento
Quali muscoli devono essere allenati?
Quale metodo di allenamento deve essere adottato?
Quale sistema energetico dovrebbe essere sollecitato?
Quali sono i punti di maggiore attenzione ai fini della
prevenzione degli infortuni?
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Selezionare il carico adeguato
Forza—poche ripetizioni e resistenza elevata (6RM)
Resistenza—numerose ripetizioni e resistenza bassa
(20RM)
Potenza—numerose serie di poche ripetizioni e resistenza
moderata; enfasi sulla velocità di movimento
Ipertrofia—più di 3 serie con carico da 6RM
a 12RM; brevi periodi di riposo
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Periodizzazione
Variazione nello stimolo dell’esercizio nell’ambito di un
periodo specifico per prevenire il sovrallenamento.
Ciclo di cinque fasi: quattro fasi attive seguite da una fase
di recupero attivo.
In ciascuna fase il volume viene diminuito gradualmente
(dopo averlo opportunamente fatto crescere in
precedenza), mentre l’intensità viene aumentata
gradualmente.
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BALZO IN RACCOLTA
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Key Points
Programmi di allenamento con
sovraccarichi
L’allenamento con sovraccarichi può
essere basato su contrazioni statiche o
dinamiche.
Prima di progettare un programma di
allenamento, bisogna effettuare un’analisi
delle necessità, al fine di adeguare il
programma alle esigenze specifiche
dell’atleta.
L’allenamento con poche ripetizioni e
resistenze elevate ottimizza lo sviluppo
della forza, mentre l’allenamento con molte
ripetizioni a bassa intensità ottimizza lo
sviluppo della resistenza muscolare.
(continua)
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Key Points
Programmi di allenamento con
sovraccarichi
La periodizzazione aiuta a prevenire il
superallenamento variando il volume e
l’intensità dell’allenamento.
Un ciclo tipico prevede quattro fasi attive,
ciascuna mirata a una diversa componente
della condizione muscolare, più una fase
di recupero attivo.
Tipicamente il volume viene diminuito
gradualmente (dopo averlo
opportunamente fatto crescere in
precedenza), mentre l’intensità viene
aumentata gradualmente.
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Key Points
Programmi di allenamento con
sovraccarichi
I miglioramenti della forza sono
strettamente correlati alla velocità di
esecuzione e allo schema di movimento
utilizzati durante l’allenamento (che deve
includere esercizi che simulino la
prestazione agonistica).
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Sapevate che?
L’allenamento con sovraccarichi produce effetti benefici
in quasi tutte le persone, indipendentemente dal sesso,
dall’età o dal livello di impegno.
Per verificare l’efficacia del programma, bisogna valutare
la prestazione periodicamente e, eventualmente,
correggere il programma secondo le necessità.
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•Definire e distinguere i termini forza, potenza e resistenza muscolare.
Qual’è il ruolo svolto da ciascuna componente nella prestazione sportiva?
•Quali meccanismi potrebbero spiegare le manifestazioni di forza
sovrumana?
•Quali sono le teorie che tentano di spiegare l’aumento di forza indotto
dall’allenamento?
•Cos’è l’inibizione autogena? Perchè può essere importante per
l’allenamento con sovraccarichi?
•Qual’ è la differenza fra l’ipertrofia permanente e l’ipertrofia transitoria?
•Cos’è l’iperplasia? Quale relazione può avere con l’aumento di forza e
dimensione muscolare indotto dall’allenamento con sovraccarichi?
•Definire l’ipertrofia. Quali sono le basi fisiologiche dell’ipertrofia e
dell’atrofia?
•Qual è la base fisiologica del dolore muscolare?
•Definire e distinguere le diverse modalità di allenamento con sovraccarichi:
basato su contrazioni statiche, con carichi liberi, con lavoro isocinetico e
con resistenze variabili.
•Descrivere cinque principi fondamentali da prendere in considerazione
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nella progettazione di un programma di allenamento con sovraccarichi.
Letture Consigliate
• Wilmore and Costill. Fisiologia dell’Esercizio
Fisico e dello Sport.
– Capitolo 3
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