Questa volta su Body Comp Academy parleremo di un argomento molto spinoso che riguarda l’attivazione di muscoli specifici con gli esercizi contro resistenza tramite l’elettromiografia (EMG). Ho deciso di coinvolgere un personaggio che ha qualcosa da dire a riguardo e, nonostante le varie controversie, supporta questo metodo di ricerca per capire quanto un esercizio può rivelarsi ottimale per stimolare un dato gruppo muscolare.
Per quella che è ormai da anni la mia visione, l’elettromiografia in superficie (sEMG), nonostante i suoi limiti, non è qualcosa che andrebbe ignorato. Va semplicemente preso in considerazione – con cautela e mai in maniera sensazionalistica – assieme a tutta una serie di altri fattori; tra questi fattori è ovviamente imprescindibile tenere in considerazione l’anatomia funzionale e la biomeccanica di un esercizio, oltre alla struttura soggettiva della persona, per fare un quadro generale sulla capacità di un esercizio di coinvolgere un muscolo, e quindi ottimizzarne l’ipertrofia. Ma vediamo cosa ne pensa l’intervistato.
Lorenzo: Ciao Matteo, naturalmente ti chiedo una presentazione
Matteo: Ciao Lorenzo e grazie per avermi coinvolto in questa discussione molto interessante sull’elettromiografia. La mia passione per lo sport ed in particolare per il bodybuilding, dopo una breve parentesi agonistica, mi porta ad approfondire le tematiche legate all’allenamento e per questo intraprendo i miei studi presso l’ISEF di Torino conseguendo prima il diploma, e poi nel 2000 la laurea in Scienze Motorie da poco istituita come corso universitario.
Dopo alcune esperienze di approfondimento presso altre istituzioni universitarie, entro a far parte del laboratorio di analisi del movimento dell’Università di Milano, iniziando le mie prime indagini sugli effetti degli esercizi con i sovraccarichi sulla muscolatura tramite EMG, portandomi a conseguire il dottorato di ricerca nel 2010.
Attualmente sono docente di teoria dell’allenamento e chinesiologia presso la SUISM di Torino, dove proseguo il lavoro di ricerca sul resistance training e biomeccanica degli esercizi con i sovraccarichi. Recentemente ho stretto una collaborazione con la Panatta srl che avrà come obiettivo la valutazione e sviluppo di attrezzatura per il fitness e bodybuilding proprio tramite EMG, ma ne parleremo più avanti.
Lorenzo: Iniziamo con l’intervista, cos è l’elettromiografia?
Matteo: L’elettromiografia (EMG) è un metodo di indagine sulle condizioni elettrofisiologiche del muscolo. Tramite l’utilizzo di elettrodi si possono registrare l’attività elettrica proveniente delle fibre muscolari riuscendo a stimare il grado di eccitazione del muscolo stesso, sia in condizioni patologiche che durante l’esercizio fisico e la riabilitazione.
Lorenzo: So inoltre che ne esistono fondamentalmente due tipi, quella in superficie (sEMG) che è più utilizzata in quanto non invasiva, e quella intramuscolare (iEMG), che noto essere molto meno utilizzata negli studi di maggiore interesse per il nostro ambito, ma che è prevedibilmente più precisa. Credi che questa differenza tra i due sia rilevante?
Matteo: Esatto. L’EMG che viene utilizzata nella maggior parte degli studi chinesiologici è quello di superficie. Si tratta di rilevazioni del segnale tramite elettrodi, molto simili a quelli utilizzati per l’elettrocardiogramma, applicati sulla cute in punti ben definiti del ventre muscolare di cui si vuole conoscere lo stato di eccitazione.
Invece l’EMG intramuscolare viene prevalentemente utilizzata quando si studia la fisiologia o patologia delle diverse unità motorie. Quest’ultima prevede l’utilizzo di sonde ad aghi che vengono inseriti nel muscolo stesso durante la contrazione volontaria o la stimolazione elettrica artificiale.
In realtà sono due metodiche che hanno obiettivi diversi, e la loro differenza è più che altro basata sulle diverse informazioni che possono darci sulla condizione elettrica muscolare, nonché per la sua praticità di applicazione. Nel nostro campo è più importante capire lo stato di eccitazione globale del muscolo piuttosto che quello delle singole unità motorie. Ovviamente l’uso di aghi inseriti nel muscolo è sconsigliabile sia per l’invasività del metodo che per l’elevato rischio di rottura che ne deriverebbe durante contrazioni massimali o submassimali.
Lorenzo: So che esistono altri metodi meno utilizzati per misurare il grado di attivazione muscolare, mi viene in mente l’imaging a risonanza magnetica (MRI) usato dallo scienziato Per Tesch, da cui pubblicò alcuni noti testi dedicati agli esercizi per l’ipertrofia. C’è un motivo per cui sono meno utilizzati del sEMG?
Matteo: Credo che la principale causa limitante l’utilizzo della MRI sia il costo proibitivo di questo tipo di valutazione oltre alla difficoltà di applicazione in ambito sportivo. In questo caso la misurazione si basa su un indice quantitativo (T2) correlato con l’attività metabolica muscolare tra cui il movimento di acqua all’interno degli spazi miofibrillari, la vasodilatazione e il conseguente aumento del flusso sanguigno causato dalla contrazione. Tutte condizioni che possono essere stimolate solo dopo un intensa e ripetuta contrazione muscolare, condizione che potrebbe modificare le caratteristiche di attivazione muscolare e non sempre attuabili.
Rimanendo su strumentazioni meno impegnative, sono stati pubblicati negli ultimi anni molti studi basati su ultrasonografia (USI) e meccanomiografia (MMG). Nel primo caso l’utilizzo di un ecografo permette di misurare la variazione geometrica delle fibre coinvolte, ma ci sono anche qui alcune criticità sia sulla sua applicazione in chinesiologia che nella stima della attivazione reale delle fibre (Whittaker & Stokes, 2011).
A differenza dell’EMG, la MMG si fonda sulla rilevazione di microvibrazioni, causate dalla contrazione delle fibre muscolari. Queste oscillazioni vengono rilevate da transduttori (sensori piezoelettrici, microfoni, accelerometri, ecc.) posti sul muscolo. Pertanto il MMG è in grado di rilevare informazioni sia in termini di reclutamento che di frequenza di scarica delle unità motorie, con una buona correlazione con la forza muscolare prodotta (Orizio et al., 1999). Attualmente sembra essere una valida alternativa all’sEMG.
Lorenzo: Per decenni l’EMG è stato preso come “oro colato” anche da figure abbastanza esperte quando si trattava di valutare la letteratura sull’attivazione muscolare per l’ipertrofia. Nonostante diversi scienziati si siano sempre dimostrati scettici nel ritenerlo un valido marker del “potenziale ipertrofico” di un esercizio, solo in anni recenti sono state pubblicate un paio di review che ben esprimevano queste critiche (Vigotsky et al, 2015; Vigotsky et al, 2017). Cosa ne pensi a riguardo?
Matteo: Credo che attualmente l’sEMG, considerando tutti i suoi limiti, sia ancora lo strumento di indagine più utile in quanto è quello che più ci permette di avvicinarci alle condizioni di attivazione durante l’esercizio. Teniamo bene presente che nel nostro ambito lo studio del fenomeno non sempre è possibile in situazioni cosiddette ‘da laboratorio’, pertanto l’adattamento alle condizioni sperimentali non ottimali porta spesso il ricercatore ad adottare soluzioni meno attendibili ma più efficaci.
In questo lo sviluppo tecnologico ha portato a realizzare strumentazioni con un livello di invasività minima e praticità elevatissimo. Basti vedere la miniaturizzazione delle sonde e i collegamenti wireless che ormai lasciano piena libertà di azione all’atleta in tutte le condizioni.
Rimango comunque dell’idea che l’attivazione muscolare ai fini ipertrofici sia solo una delle condizioni predisponenti questo fenomeno. Come ben sappiamo l’ipertrofia può essere scatenata solo in presenza di più fattori legati agli aspetti meccanici, metabolici e ormonali. È troppo riduttivo pensare che se c’è attivazione delle fibre allora questo sia la causa principale dell’ipertrofia. Dobbiamo purtroppo ridurre le nostre aspettative sull’interpretazione dei dati EMG esclusivamente alla conoscenza delle strategie motorie messe in atto durante un movimento o un esercizio.
Ormai da anni si sta tentando di ridimensionare i fenomeni biologici ad un livello più elevato in cui la multifattorialità deve essere tenuta in considerazione. Assisteremo nel prossimo futuro sempre più ad un approccio integrato alla conoscenza delle variabili biologici ed in particolare quelle legate agli adattamenti a stimoli ambientali (allenamento) in cui la semplice causa-effetto è risultata inefficace.
Lorenzo: Spesso una critica che viene fatta sul EMG (perlomeno quello in superficie) è che esistono un sacco di fattori confondenti, ad esempio: la sensibilità a interferenze elettriche, la fatica, il carico, il tipo di contrazione, l’andamento (tempo), la posizione degli elettrodi, il tipo di elettrodi, possono dare risultati imprecisi o falsarli. Possibile che i ricercatori non ne tengono conto?
Matteo: La ricerca scientifica sta vivendo una fase di sviluppo notevole non sempre accompagnata da regole che possano in qualche modo limitare la proliferazione di studi poco credibili.
Questo non vuol dire che si debba buttare tutto, ma non potendo limitare a monte questo problema la responsabilità ricade sull’utente finale che grazie alla facilità di accesso alle riviste scientifiche (non più solo per gli addetti ai lavori) andrebbe in qualche modo educato nel selezionare le informazioni e la loro provenienza. È una strada difficile ma dovrebbe essere tra gli obiettivi formativi soprattutto per chi intraprende un percorso universitario.
Lorenzo: Nonostante questi confounder, il design sperimentale non prevede la standardizzazione delle variabili in maniera da escluderli o minimizzarli? Ad esempio, se volessi confrontare il grado di attivazione di un muscolo tra due esercizi, è ovvio che il gruppo di soggetti sarà anche sottoposto alle stesse condizioni in entrambi i trattamenti, senza considerare le repliche pubblicate da altri gruppi. Sembra che invece molto spesso le critiche minimizzino questo dettaglio, o sbaglio?
Matteo: Diciamo che la risposta a questa domanda è insita nella precedente. La pubblicazione selvaggia di articoli crea questa condizione non solo nel settore delle scienze sportive ma in tutte le branche della scienza. Per quanto riguarda gli studi EMG esistono delle linee guida (ISEK, SENIAM) che indicano le modalità di progettazione sperimentale e le norme di comunicazione dei risultati da tenere in considerazione. Ovviamente non possiamo aspettarci che esista una standardizzazione rigida delle procedure visto che le condizioni e le strumentazioni impiegate sono molteplici.
Lorenzo: Da quanto mi è stato detto, l’sEMG è più affidabile quando misura contrazioni isometriche e non dinamiche, e in effetti una buona parte di questi studi prevede test isometrici, pur essendo che chi si allena in palestra (per l’ipertrofia) utilizza per almeno il 90% contrazioni dinamiche. Pensi che anche il tipo di contrazione sia un limite per estrapolare indicazioni utili per chi si allena per l’ipertrofia?
Matteo: Questo è il rovescio della medaglia. Se si vuole ridurre il numero di confounder ci si deve affidare a valutazioni eseguite in condizioni isometriche. Sicuramente la contrazione isometrica non può essere rappresentativa per chi utilizza i sovraccarichi a scopo ipertrofico.
Partiamo però dal presupposto che gli studi EMG nella maggior parte dei casi non considerano l’ipertrofia come obiettivo primario dell’esercizio, ma bensì cercano di identificare delle corrispondenze neuromuscolari che possano avere ricadute sul miglioramento delle performance sportive, nel recupero funzionale o nel controllo motorio.
Lorenzo: Considerati quindi i limiti di questa strumentazione, esistono delle nuove metodologie all’avanguardia che possano migliorare l’attendibilità delle misurazioni dell’attivazione muscolare a soppiantare l’sEMG?
Matteo: La comunità scientifica è d’accordo che l’evoluzione dell’sEMG sia rappresentata dalla EMG ad alta densità (HD sEMG). Questa metodica permette di studiare l’eccitazione muscolare grazie a sonde costituite da schiere o matrici di elettrodi. Il vantaggio è notevole soprattutto perché questo metodo permette di studiare maggiori aree muscolari identificando caratteristiche che i sistemi bipolari non permettono, come la velocità di conduzione e le zone di innervazione.
Quest’ultima caratteristica è di notevole interesse per chi si approccia a questa metodica basandosi sulle contrazioni di tipo dinamico. Infatti uno dei fattori maggiormente confondenti è lo spostamento della zona di innervazione sotto la cute che crea un artefatto di segnale in grado di invalidare la misura stessa. È opportuno che un corretto posizionamento degli elettrodi tenga conto di questa caratteristica anatomica. Aggiungo che l’enorme mole di dati che questo particolare mezzo di indagine muscolare permette di rilevare richiede capacità e conoscenze molto specifiche nel campo ingegneristico per poter ottenere informazioni utili.
Lorenzo: Secondo il tuo parere potremo continuare a prendere in considerazione gli studi sEMG per l’ipertrofia? Per chiudere, credo che tu abbia la responsabilità di comunicare al pubblico che forse spesso è meglio lasciare agli esperti l’interpretazione di certi dati.
Matteo: Credo che l’sEMG attualmente sia ancora la migliore modalità di studio del comportamento muscolare tenuto conto delle limitazioni e le raccomandazioni da seguire per minimizzare i bias sperimentali. A favore di questa affermazione la recente notizia sull’impianto di una protesi di braccio robotico basata su rilevazioni EMG dei muscoli residui, ci fa capire che come metodo ha una certa validità.
Per quanto riguarda le ricadute sugli effetti ipertrofici, sarebbe necessario realizzare studi longitudinali che tengano conto non solo dell’eccitazione muscolare che ogni esercizio è in grado di stimolare, ma anche delle condizioni metaboliche (fatica periferica) e ormonali che tali esercizi sono in grado di scatenare. È importante che siano strettamente controllate anche le cosiddette variabili di programma per far si che tutto sia riproducibile sia su campo che in replica sperimentale.
Resto comunque dell’opinione che la facilità con cui attualmente si possono trovare le informazioni sia un rischio che tutti corriamo a causa dell’erronea interpretazione che ne possiamo dedurre se non si possiedono gli strumenti idonei.
Lorenzo: Un ringraziamento sentito al professor Matteo Romanazzi per questa intervista, spero che anche questa volta il parere di un esperto possa far riflettere su certe tematiche, prevenendo le classiche conclusioni dicotomiche (bianco e nero) che spesso vengono tratte su argomenti di una certa complessità.
