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Muscoli della bassa schiena: anatomia funzionale dell’estensione toraco-lombare

Presento qui un breve articolo che vuole fare chiarezza sul gruppo di muscoli della bassa schiena. Questo perché effettivamente c’è molta confusione in merito, spesso non si ha una visione globale di quali sono e che ruoli hanno. In palestra per comodità si dice “alleno i lombari”, riferendosi a un complesso e indefinito gruppo di muscoli stimolati durante i movimenti di estensione dinamica o isometrica.

Questa comoda generalizzazione è scontata, dato che si tratta effettivamente di un vasto gruppo di muscoli profondi e superficiali, gran parte dei quali non si possono riconoscere dall’esterno al contrario dei classici muscoli superficiali stimolati in palestra. Ma tecnicamente non sarebbe neppure corretto dire “alleno il lombari” quando si intende sollecitare i muscoli della bassa schiena (o del core posteriore), perché alcuni muscoli lombari eseguono movimenti letteralmente opposti (cioè la flessione da parte del gruppo addominale), mentre altri non partecipano comunque al movimento di estensione toraco-lombare contro resistenza, come lo psoas.

Quindi voglio qui proporre uno spezzone di vecchio articolo sul hyperextension (HPX) che era pensato per essere pubblicato su Wikipedia a completare la serie dei vari articoli che già avevo pubblicato sugli esercizi in palestra. Essendo parte dell’articolo sul hyperextension si parla in particolare del movimento di estensione della porzione toraco-lombare, e non di altri movimenti come flessione, torsione o flessione laterale. Aggiungo inoltre un’ulteriore sezione dedicata a un particolare fenomeno poco noto che riguarda i muscoli della bassa schiena, con il commento aggiuntivo a riguardo di Paolo Evangelista estrapolato dal mio gruppo facebook  Biomeccanica applicata al resistance training.

Muscoli estensori toraco-lombari

I principali muscoli estensori lombari sono i cosiddetti erettori spinali, formati dal lunghissimo del torace, l’ileocostale toracico e lombare, e lo spinale del torace (1). Spesso gli erettori spinali vengono anche riconosciuti all’interno di un unico gruppo muscolare che prende il nome di muscolo sacrospinale.

In realtà gli estensori della bassa schiena dovrebbero essere distinti in: (2)

  • muscoli estensori della zona toracica, i principali sono l’ileocostale del torace (porzione toracica) e il lunghissimo del torace (porzione toracica);
  • muscoli estensori della zona lombare, i principali sono il lunghissimo del torace (porzione lombare), l’ileocostale del torace (porzione lombare) e il multifido lombare;

Entrambi questi gruppi attraversano la zona lombare, ma mentre gli estensori lombari originano direttamente da quest’area, i muscoli toracici originano appunto dal torace inserendosi in lunghi tendini a formare l’aponeurosi degli erettori spinali (3). I muscoli toracici, collocati più superficialmente, sono dotati di maggiore forza, mentre i muscoli lombari sono situati più in profondità (specie il multifido), e tendono ad avere più specificamente una funzione stabilizzatrice della spina.

Nella regione toracica l’ileocostale e il lunghissimo (componenti del muscolo sacrospinale) agiscono attorno alla cifosi toracica sollevando il torace ruotandolo posteriormente (estensione). Le vertebre lombari vengono ruotate posteriormente principalmente dai multifidi lombari, portando le loro superfici superiori ad inclinarsi verso l’alto per supportare il tronco durante il sollevamento (4). Altri muscoli minori coinvolti nell’estensione lombare sono gli interspinali lombari (5,6), il quadrato dei lombi e gli intrasversari (6). Il grande dorsale, sebbene riconosciuto secondariamente come muscolo estensore lombare (7), non ha dimostrato un’elevata attività durante l’esecuzione del hyperextension (8).

L’estensione del tronco da posizione flessa è caratterizzata da un’elevata attività dei muscoli della schiena (9). Tale incremento dell’attività muscolare è proporzionale al grado di flessione e al carico sollevato (10,11). Ciò significa che più il tratto toraco-lombare viene portato in flessione e/o più viene sovraccaricato, e più aumenta l’attivazione dei suoi estensori. Ciò nonostante, l’estrema flessione lombare (iperflessione) è controindicata, tra i vari motivi perché causa di un trasferimento del sovraccarico dai muscoli a legamenti e vertebre, esacerbando lo stress articolare. Questo fenomeno sarà approfondito qui di seguito.

Flexion-relaxation phenomenon (FRP) con l’intervento di Paolo Evangelista

Riguardo all’attività degli estensori del rachide toraco-lombare non può essere ignorato un importante fenomeno riconosciuto da tempo, chiamato “flexion-relaxation phenomenon (FRP)” o “flexion-relaxation effect (FRE)”, tradotto come fenomeno flessione-rilassamento degli erettori spinali. L’FRP spiega il fenomeno per cui quando la zona lombare si trova molto flessa (cioè appiattita) il carico sugli erettori spinali viene spostato in gran parte sulle varie strutture passive, quali i legamenti posteriori, i dischi vertebrali e la fascia toraco-lombare (12). Ovvero, dopo un certo grado di flessione lombare (qui non definito) gli erettori spinali si disattivano, e si perderebbe il vantaggio di una maggiore protezione della bassa schiena da parte di questi muscoli. Questo farebbe supporre che siano da evitare i movimenti dinamici di estensione lombare contro resistenza, come la variante del hyperextension dedicata specificamente a questi muscoli, la quale prevede appunto la flesso-estensione della cerniera lombare e non quella dell’articolazione dell’anca (13).

Esistono però alcuni problemi:

  • L’FRP è un fenomeno che si riferisce di solito agli erettori spinali della porzione bassa della schiena (oltre che cervicale), che non rappresentano tutti gli estensori toraco-lombari. Altri muscoli estensori lombari che non sono parte degli erettori spinali (come il multifido o il quadrato dei lombi), oppure alcuni degli stessi erettori spinali profondi, potrebbero comunque rimanere attivi anche in iperflessione (12);
  • Anche se molti degli erettori spinali vengono silenziati, questo non significa per forza che non forniscano forza mediante uno stretching passivo, conferendo comunque un certo effetto protettivo (12);
  • Un altro aspetto importante da considerare è che l’FRP è un fenomeno osservato quando la resistenza in estensione è molto bassa, cioè nel carico naturale, ma non negli esercizi contro resistenza, mentre quando viene aumentata la resistenza esterna aumenta anche l’attivazione di questi muscoli (12);
  • Questo può significare che sia l’uso di un carico significativamente superiore al peso del tronco, sia un contenimento del grado di flessione passiva toraco-lombare, potrebbero annullare o limitare l’FRP;

Ulteriori osservazioni sul fenomeno sono state fornite da Paolo Evangelista in un intervento nel nostro gruppo Facebook Biomeccanica applicata al resistance training, che ho voluto riproporre in questo articolo:

“L’argomento è ovviamente affascinante, e per certi aspetti anti-intuitivo. […] Vanno distinti due ambiti: il carico naturale su cui ci sono studi sul flexion relaxation effect (FRE) e il carico aumentato dove non sono stati fatti studi per il semplice motivo che si tratterebbe di far fare movimenti potenzialmente pericolosi. Non sto a dire che non ci sono studi su massimali di squat o stacco a schiena flessa.

L’FRE in pratica dimostrerebbe (il condizionale ovunque è d’obbligo) l’efficienza dell’organismo: a carico naturale è più efficiente scaricare le tensioni sui legamenti che utilizzare i muscoli (in persone sane ovviamente): i muscoli si disattivano dopo un certo grado di flessione, ed è l’elasticità dei legamenti, passivi, che tiene su la schiena.

Chi ha mal di schiena non ha silenziamento degli erettori spinali che rimangono in spasmo anche in flessione.

A senso l’effetto non è presente quando c’è un carico che non sia quello naturale… infatti nei vari studi sullo squat non è che c’è un silenziamento degli erettori, anche se magari le foto dei soggetti li fa vedere un po’ schienati.

Ora, dire che a carico naturale sia meglio tenere la schiena un po’ rettilinea è per me completamente azzardato. Non è che “si deve”, quanto “anche se uno vuole stare esteso tanto nel tempo perde la curvatura e questo non è un problema”. Ovviamente “non è un problema” va visto: se uno fa un lavoro usurante è chiaro che dovrà prendere degli accorgimenti.

In abbinamento ci sono studi che mostrano che sollevamenti di pesi leggeri per molte volte spostano l’enfasi dai quadricipiti ai femorali e lombari, cioè si passa da uno squat ad una specie di stacco (stoop).

Il corpo cerca cioè sempre una strategia energeticamente efficiente, ed infatti studi di medicina del lavoro fatti con il boccaglio per misurare l’ossigeno scambiato mostrano che sollevare stile squat costi energeticamente molto di più che sollevare stile stacco (casse dell’ordine della decina di kg, non 300 kg).

Perciò non è che nello stacco si verifica l’FRE o che abbia un valore per tirare di più… cioè è sempre il pericolo di questa roba “posturale”, estesa con teorie strane.

Un aspetto interessante è che in flessione si verifica l’FRE, cioè si silenziano gli erettori spinali, scaricando sui legamenti, ma si attiva il quadrato dei lombi, che è un muscolo stabilizzatore delle vertebre sul piano frontale, si tende per evitare il “buckling” cioè il collasso laterale delle vertebre (cioè non è che collassano, ma va a sgravare i legamenti spinali “dalle parti”)

Anche questo ha come interpretazione che è vero che si usano meno certi muscoli, ma se ne usa di più un altro, sempre per la stabilità della spina.

Muscoli coinvolti nell’ estensione del rachide toraco-lombare:

Muscolo lunghissimo del torace;*
Muscolo ileocostale dei lombi e del torace;*
Muscolo spinale del torace;*
– Muscolo multifido lombare;
– Muscolo quadrato dei lombi;
– Muscolo dentato posteriore inferiore;
– Muscoli interspinosi lombari;
– Muscolo grande dorsale;

* fasci che compongono il muscolo sacrospinale, riconosciuti anche come “erettori spinali”.

Riferimenti:

1. Delp et al. Architecture of the rectus abdominis, quadratus lumborum, and erector spinae. J Biomech. 2001 Mar;34(3):371-5.
2. De Ridder et al. Posterior muscle chain activity during various extension exercises: an observational study. BMC Musculoskelet Disord. 2013; 14: 204.
3. Macintosh JE, Bogduk N. The morphology of the lumbar erector spinae. Spine 1987, 12:658-668.
4. Bogduk N. Clinical Anatomy of the Lumbar Spine and Sacrum. Elsevier Health Sciences, 2005.
5. Palastanga N, Soames RW. Anatomy and Human Movement: Structure and function. Elsevier Health Sciences, 2011. pp. 428.
6. Sahrmann S. Diagnosis and Treatment of Movement Impairment Syndromes. Elsevier Health Sciences, 2013.
7. Bogduk et al. The morphology and biomechanics of latissimus dorsi. Clin Biomech (Bristol, Avon). 1998 Sep;13(6):377-385.
8. Callaghan et al. The relationship between lumbar spine load and muscle activity during extensor exercises. Phys Ther. 1998 Jan;78(1):8-18.
9. Donisch EW, Basmajian JV. Electromyography of deep back muscles in man. Am J Anat. 1972;133:25-36.
10. Andersson et al. Intradiskal pressure, intra-abdominal pressure and myoelectric back muscle activity related to posture and loading. Clin Orthop Relat Res. 1977 Nov-Dec;(129):156-64.
11. Andersson et al. Quantitative electromyographic studies of back muscle activity relatated to posture and loading. Orthop Clin North Am. 1977 Jan;8(1):85-96.
12. Colloca CJ, Hinrichs RN. The biomechanical and clinical significance of the lumbar erector spinae flexion-relaxation phenomenon: a review of literature. J Manipulative Physiol Ther. 2005, 28 (8): 623-631.
13. Schoenfeld BJ et al. Roman chair back extension is/is not a safe and effective exercise? Strength Cond J. Jun 2017. 39: 42-45.

 

 

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