Existen numerosas variables o parámetros que pueden afectar a los movimientos oscilatorios sobre el cuerpo humano, aunque pueden ser divididas en dos grandes categorías: variables extrínsecas (que ocurren fuera del cuerpo humano) y variables intrínsecas (aquellas que ocurren dentro del cuerpo o entre diferentes personas).
Variables extrínsecas :
Magnitud: la magnitud de una vibración suele expresarse por razones prácticas en unidades de aceleración (m/s2), empleándose para ello acelerómetros. En los aparatos que se emplean para la mejora del rendimiento físico no se ofrece información sobre este parámetro pero puede obtenerse a partir de la frecuencia (f) y el desplazamiento (d), mediante la ecuación (Griffin, 1997): a=(2 f)2d. Esto quiere decir que un movimiento oscilatorio sinusoidal con una frecuencia de 30 Hz y 4 mm de desplazamiento resultará en una aceleración de 14,48 g.
Frecuencia: es el número de ciclos de movimiento sinusoidal realizado en un segundo expresado mediante la unidad hertzio (Hz). El rango de frecuencias de vibración empleadas en los estudios de entrenamiento está entre 23 y 44 Hz.
Amplitud: es el desplazamiento que se realiza en cada ciclo de movimiento sinusoidal expresado por lo general en mm. El rango de amplitud empleado en los estudios se sitúa entre 2 y 10 mm, aunque el valor más empleado son 4 mm.
Dirección: las tres principales direcciones de la vibraciones aparecen en los ejes antero-posterior (x), lateral (y) y vertical (z) (Griffin, 1997). En el mercado existen plataformas vibratorias donde predomina la dirección vertical y otras donde existe además un marcado componente lateral (por ejemplo, las plataformas GalileoTM).
Duración: algunas respuestas del cuerpo humano dependen fundamentalmente de la duración de la vibración a la que es expuesto. La normativa ISO 2631 establece los límites de tiempo de exposición basándose en los valores de la dosis de vibración. En los estudios orientados a la mejora del rendimiento la exposición total va desde 4 min hasta un máximo de 20.
Variables intrínsecas
Intrasujeto
• Postura corporal, posición y orientación del cuerpo (sentado, de pie, recostado, etc...).
Intersujeto
• Tamaño y peso corporal, respuesta biodinámica corporal, edad, sexo, experiencia,
expectativas, actitud, personalidad y nivel de forma física.
Por otro lado, un concepto físico que conviene aclarar es la frecuencia a la cual un cuerpo entra en resonancia. Se dice que un cuerpo resuena cuando vibra al recibir impulsos de frecuencia igual a la suya o múltiplo de ella. En el momento en el que todo el cuerpo humano entra en resonancia se produce el máximo desplazamiento entre los órganos y la estructura esquelética, siendo esta una frecuencia de vibración a evitar para minimizar el impacto que sufren los tejidos implicados. Esta frecuencia parece ser independiente del peso corporal y la estatura (Randall et al., 1997) aunque podría estar influenciada por la tensión muscular, presentando la mayoría de sujetos una mayor frecuencia cuando están tensos(Fairley & Griffin, 1989). Randall et al encontraron un rango de frecuencias resonantes en todo el cuerpo entre 9 y 16 Hz (promedio de 12,3 Hz).
Por otro lado, algunos efectos provocados por las vibraciones pueden alcanzar su máximo a una frecuencia algo superior a la de resonancia. Por esta razón, se recomienda emplear frecuencias superiores a los 20 Hz en los dispositivos habitualmente empleados para el entrenamiento de la fuerza (Yue & Mester, 2004).
Efectos de la aplicación de vibraciones mecánicas:
Cuando el cuerpo humano es sometido a vibraciones responde de una manera bastante compleja que afecta a los diferentes sistemas que regulan sus funciones (Randall et al., 1997; Lundström et al., 1998). Así, las respuestas del organismo pueden diferenciarse según el momento de su aparición (aguda o crónica) y el sistema biológico afectado (neuromuscular, sensorial, metabólico, endocrino, óseo y cartilaginoso).
Sistema neuromuscular
A partir de los estudios realizados hasta hoy en día pueden describirse efectos motores que resultan de la aplicación de una vibración directa al músculo o al tendón:
El músculo sometido a vibración se contrae de manera activa, efecto al que se le dio el nombre de Reflejo Tónico Vibratorio (RTV) Este reflejo ha sido observado en todos los músculos esqueléticos excepto en los de la cara y la lengua (Eklund & Hagbarth, 1966).
Aunque la fuerza de su respuesta es muy variable entre individuos, su respuesta ha demostrado ser muy reproducible en todo tipo de sujetos. La fuerza de respuesta del RTV depende de cuatro factores: localización del vibrador (sobre músculo o tendón), longitud inicial del músculo (cuanto más estirado mayor respuesta) , estado de la excitabilidad del SNC, parámetros del estímulo vibratorio.
La estimulación por Vibracion se produce fundamentalmente en las terminaciones primarias de los husos musculares, por su alta sensibilidad a los cambios de longitud, son las que inician la contracción refleja. Desde los husos musculares el impulso es transmitido mediante las fibras Ia aferentes hacia la médula espinal donde realizan sinapsis con las alfa-motoneuronas. Éstas transmiten la señal de vuelta, vía eferente, a las mismas fibras musculares extrafusales, lo que provoca su contracción. Estos efectos han sido vueltos a comprobar con técnicas modernas de microneurografía capaces de registrar la activación de las terminaciones primarias de los husos musculares.
Mediante estas técnicas se demuestra que las vibraciones estimulan predominantemente las fibras Ia aferentes y en menor grado las Ib aferentes de Golgi y las secundarias aferentes. Además, el RTV no sólo parece estar mediado por las vías mono y polisinápticas de las fibras Ia, sino también por las vías de los receptores cutáneos. Por otro lado, se ha podido comprobar con técnicas de descomposición electromiográfica que las unidades motoras adicionales que se reclutan al aplicar vibración a un músculo proceden del mismo pool que las que se activan al realizar un esfuerzo volitivo equivalente al 10% de la MVC. Esto implica que se respeta el orden normal de reclutamiento de unidades motoras.
Por otro lado, recientemente se ha demostrado que la vibración aplicada al músculo o al tendón induce a un aumento significativo de los potenciales motores evocados por lo que se sugiere que la vibración afecta a la modulación de la excitabilidad de la corteza motora. Esta excitabilidad puede afectar a los impulsos voluntarios.
La excitabilidad de las motoneuronas que inervan los músculos antagonistas queda deprimida vía inhibición recíproca. Esto quiere decir que si se somete a vibración al gastrocnemio se producirá una inhibición recíproca de las motoneuronas del tibial anterior y viceversa. Sin embargo, en estudios más recientes se encuentra que la vibración produce una mayor coactivación agonista-antagonista tanto durante como después de ser aplicada, lo que podría tener un efecto positivo en la estabilización activa de la articulación.
Los reflejos monosinápticos del músculo sometido a vibración quedan suprimidos durante su aplicación (De Gail et al., 1966; Marsden et al., 1969). Por ejemplo, al someter al músculo gastrocnemio a vibración desaparece el reflejo del tendón de Aquiles al ser golpeado o el reflejo H como respuesta a la estimulación eléctrica del nervio poplíteo. Sin embargo, ambos reflejos reaparecen una vez terminada la aplicación de vibración (Arcangel et al., 1971). No obstante, varios autores encuentran que el reflejo H queda alterado durante varios minutos.
La relación H/M se emplea como un índice de eficacia de la transmisión entre las fibras Ia y la-alfa motoneurona. Encontraron un aumento de la relación H/M después de la vibración. Los autores sugieren como explicación que las fibras Ia aferentes se excitan como consecuencia del estímulo vibratorio y que este hecho, unido a la contracción isométrica voluntaria, aumenta la excitación del pool de alfamotoneuronas (Nishihira et al., 2002).
Rittweger et al (2003) encontraron un mantenimiento o incluso aumento de la amplitud del reflejo de estiramiento patelar como consecuencia de haber realizado sentadillas hasta la extenuación (duración de 349 + 230 s) sobre una plataforma vibratoria (26 Hz; 12 mm) con una sobrecarga extra en las caderas del 40% del peso corporal. Sin embargo, cuando se realizó el mismo ejercicio sin vibración añadida (duración de 515 338 s), el reflejo disminuyó como es habitual después de la realización de un ejercicio exigente. Los autores sugieren que la causa de que el reflejo de estiramiento presente este comportamiento como consecuencia de la estimulación vibratoria podría residir en que ésta aumenta la excitabilidad central motora particularmente en las unidades motoras más rápidas (Rittweger et al., 2003).
Influencia aguda en la fuerza máxima dinámica, en la potencia y el salto vertical
Bosco et al, sometieron a 12 boxeadores de élite a 5 series de 60 segs (1' desc.) de vibraciones con una mancuerna (modelo Galileo 2000; Novotec, Pforzheim, Alemania) a una frecuencia de 30 Hz. y una amplitud de 6 mm. Según los autores, este entrenamiento era similar a un mes de entrenamiento realizando 50 repeticiones, 3 sesiones por semana, con una carga del 5% del peso corporal. Como consecuencia de esta única sesión de entrenamiento se encontró un aumento de la potencia de los flexores del codo sometidos a vibración además de un aumento de la señal EMGrms normalizada durante el tratamiento. Aunque en este estudio se empleó como control la extremidad contraria, falta por saber si el aumento de la potencia registrado se mantuvo en los días posteriores, ya que dicho aumento pudo deberse a un mayor calentamiento y circulación en la zona y no a una adaptación neural (Bosco et al., 1999).
El mismo grupo de autores realizó un estudio similar con 6 jugadoras de voleibol altamente entrenadas que fueron sometidas a 10 series de 60 segs con 1 min de descanso (parámetros: plataforma de vibración horizontal Galileo a 26 Hz y 10mm, manteniendo una flexión de rodillas a 100º), empleando también una extremidad como control de forma que sólo una pierna es sometida a vibración. Tras la sesión, se encontró un aumento de la fuerza, velocidad y potencia medias en el ejercicio de prensa de piernas con 70, 90, 110 y 130 kgs en la pierna sometida a vibración (Bosco et al., 1999). Según los autores, este entrenamiento de sólo 10 minutos, equivale a un estímulo de entrenamiento consistente en realizar 150 repeticiones en el ejercicio de prensa de piernas o de media sentadilla con una carga de 3 veces el peso corporal dos veces por semana durante 5 semanas. Sin embargo, los autores no aportan los datos que les ha permitido establecer esta sorprendente equivalencia.
Similares protocolos de trabajo fueron empleados en un posterior estudio (10 series de 60 segundos con 1 min de descanso entre cada serie y 6 min de descanso después de las 5 primeras series) a 14 jóvenes deportistas de equipo (volumen de trabajo habitual: 3 sesiones de entrenamiento semanal) aunque en esta ocasión se empleó una plataforma de vibración vertical (NEMES) con una frecuencia de 26 Hz y una amplitud de 4 mm. Se detectó un aumento, después de ser sometidos a vibración, en el salto con contramovimiento y en la potencia aplicada en la prensa de piernas con una carga equivalente al 70% de 1RM. Por otro lado, se redujo la amplitud de la señal EMGrms, lo que según los autores indica una mejora en la eficiencia neuromuscular, al requerirse una menor actividad muscular para aplicar incluso una mayor potencia mecánica (Bosco et al., 2000).
Lieberman e Issurin comprobaron el efecto de levantar una carga del 60%, 70%, 90% y 100% de 1RM realizando una flexión dinámica de codo con o sin la aplicación de una vibración (44 Hz y 0,6-3 mm). Para ello estudiaron a 41 deportistas de diferentes niveles (Olímpico, Nacional, Junior y Amateur), encontrando un aumento de la 1RM y una disminución de la percepción subjetiva del esfuerzo cuando se realizó el ejercicio con la aplicación de vibraciones. Además, en el grupo de mayor nivel (8 deportistas olímpicos) los efectos fueron superiores (Lieberman & Issurin, 1997). Varios años más tarde, el mismo grupo de investigadores, con igual metodología, reportaron resultados similares, encontrando mejoras en la potencia máxima de un 10,4% (élite) y un 7,9% (amateur) al levantar una carga de un 65-70% de 1RM con vibración añadida con respecto al mismo ejercicio sin vibración(Issurin & Tenenbaum, 1999).
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