2. Fisiologia dell’allenamento

2.1 Principi base dell'allenamento

Come detto al capitolo precedente, lo scopo dell’allenamento è quello di preparare il fisico dell’atleta a sopportare stress sempre maggiori ed aumentare progressivamente le performance nella specifica attività svolta, siano esse basate sulla forza fisica, sulla velocità, sulla destrezza, coordinamento o precisione dei movimenti, sull’equilibrio o quant’altro.

Negli ultimi decenni si è assistito ad una notevole evoluzione delle tecniche di allenamento, passando progressivamente da lavori basati essenzialmente sulla “quantità e durata” di allenamento a processi basati sulla “qualità e modalità” del lavoro, opportunamente pianificato e monitorato per ogni singolo atleta in base alle sue caratteristiche.

A partire dai primi anni ’60 si sono susseguiti molti studi medico scientifici sui fattori che determinano le prestazioni sportive (a partire da Selye ed altri autori), introducendo concetti come la “sindrome generale d’adattamento”, ovvero tutti quei meccanismi metabolici con cui l’individuo si “difende” e quindi si adatta all’azione dei fattori alterativi di stress, mettendo in luce ad esempio la risposta del sistema ormonale (produzione di corticoidi). L’attività muscolare è ad esempio uno “stress” che  provoca un periodo di shock molto breve e specifico su determinati elementi dell’organismo. A questo shock, finito il carico di allenamento, segue una fase di “contro shock” e di “resistenza” (risposta corticosurrenale) nella quale l’organismo mobilita le sue difese per mantenere integra la propria struttura funzionale. In questa fase le reazioni dell’organismo sorpassano il reale bisogno di compensazione (si parla quindi del fondamentale meccanismo della SUPERCOMPENSAZIONE).

L’allenamento sfrutta questi principi fisiologici dell’adattamento, con lo scopo di potenziare il sistema ormonale  che sta alla base del lavoro muscolare.

2.2 La supercompensazione

Nella figura a fianco, viene rappresentato il processo di supercompensazione (E= energia spesa o altro stress; asse delle ascisse: tempo), se la prima esposizione non è stata troppo severa e la durata della fase di riposo è stata sufficiente, la seconda esposizione trova l'organismo già predisposto e con un grado di adattamento superiore a quello di partenza, giacché l'organismo ripaga sempre il lavoro svolto con un livello di recupero maggiore di quanto speso.
Questo aumento di disponibilità energetica è definita supercompensazione. Ciò porta ad un successivo innalzamento della resistenza allo stimolo specifico rispetto a quella che aveva la prima volta, purché il tempo intercorso tra le due esposizioni non sia eccessivo e l'organismo ne conservi il “ricordo”. In questo caso, una nuova esposizione ben dosata anche se più intensa della precedente, farà aumentare ancora la capacità di risposta e si costituirà così per ripiani, un aumento della resistenza predisponendo il sistema ad impegni sempre più gravosi.
L'organismo, infatti, si adatta a tale successione di stress con precise reazioni specifiche che si esplicano ad esempio con l'ipertrofia (aumento della massa) muscolare, ipertrofia cardiaca, ecc., indispensabili nell'attività sportiva poiché sono la base della forza e della resistenza.
Nell'intervallo tra un'esposizione e la successiva si instaurano e si consolidano i fenomeni di adattamento; la regolarità all'esposizione determina il potenziamento del sistema per effetto di sommazione.
Una corretta organizzazione del lavoro muscolare, quindi, deve prevedere una razionale distribuzione ciclica del rapporto stimolo-adattamento affinché si possa esaltare al massimo l'effetto della supercompensazione.
Il collocamento dello stimolo (carico della seduta di lavoro) dedicato allo sviluppo della supercompensazione, deve essere perciò accuratamente studiato; in linea generale esso va inserito quando la supercompensazione precedente può essere considerata completamente avvenuta.

Naturalmente lo stimolo, per essere efficace, deve corrispondere ad un misurato sovraccarico, occorre cioè che l’impegno vada a sollecitare i vari sistemi dell’organismo ad un livello superiore rispetto a quello normale e che sia anche progressivo, cioè vada ad aumentare di volta in volta.

Per quanto riguarda l’adattamento, occorre considerare che le singole funzioni biologiche che sono alla base dei principali indirizzi allenanti, hanno precisi tempi di supercompensazione; tale dinamica è definita eterocronismo e la sua conoscenza è fondamentale per la programmazione dell'alternanza dei carichi di allenamento che deve essere impostata sui tempi specifici di ristabilimento parziale o totale delle varie funzioni biologiche (fosfocreatina, glicogeno, metabolismo delle proteine, enzimi ciclo Krebs).
 

2.3 L'organizzazione ciclica dello stimolo

Nell'attività sportiva lo stimolo è dato dal carico allenante del "contenuto della seduta di lavoro", ovvero dalla somma del carico di lavoro proposto per ogni singola esercitazione in ogni seduta di allenamento (definibile dalla scelta dalle esercitazioni - tipo e numero), dal carico di lavoro, dal numero di ripetizioni e dal numero delle serie nonché dai tempi di recupero e di pausa e dalla velocità di esecuzione.
Stabilito il "contenuto delle sedute di lavoro", è fondamentale impostare il giusto collocamento nel tempo, del carico allenante, il cui incremento tra le sedute di lavoro deve essere inserito quando è stata raggiunta la massima entità della supercompensazione sviluppata con l'allenamento precedente.
Ciò presuppone che i carichi di lavoro tra le sedute e tra i microcicli devono essere incrementati gradualmente e progressivamente, ma alternati da precise fasi di sfogo (nelle quali il carico deve diminuire) e fasi di riposo. E' in tali periodi che avviene l'adattamento organico (reazioni specifiche) e cioè l'insediamento ed il rafforzamento di quei meccanismi che ripagano il lavoro effettuato, accrescendo così le riserve funzionali e predisponendo il sistema biologico ad un impegno più gravoso.
Questo tipo di distribuzione dello stimolo-adattamento deve avvenire mediante un'organizzazione ciclica per garantire la ripetizione dello stimolo in tempi utili al fine di sfruttare la supercompensazione; tale organizzazione deve creare dei cicli di lavoro consequenziali articolati in cicli di breve e lunga durata che nel mondo dello sport è chiamata periodizzazione.

Un altro fattore che occorre tenere presente è che tipi di allenamento diversi possono anche andare in conflitto tra loro, interferendo nella realizzazione dell'adattamento. Se si vuole allenare contemporaneamente forza e resistenza, gli effetti saranno minori di quanto invece non si avrebbe se i due tipi di allenamento fossero effettuati da soli. L’organismo quindi reagisce meno efficacemente se sottoposto a stimoli diversi, come se le due tipologie di allenamento interferissero tra loro. Allenarsi per la resistenza può interferire con l'allenamento volto a incrementare velocità e potenza. Se le tipologie di allenamento vengono effettuate in periodi messi in serie tra loro (uno dopo l'altro) si può diminuire o annullare l'effetto dell'interferenza, però purtroppo si innesca l'effetto inverso, cioè il deallenamento di quella tipologia di stimolo che viene abbandonata a favore della nuova.

L'abilità dell’atleta e del preparatore consiste nel riuscire a scoprire qual è il limite per cui l'allenamento al fattore secondario non penalizza quello primario. Tale limite dipende ovviamente dalle caratteristiche dell'atleta, ma nel caso dell'amatore, anche dal tempo a disposizione e dalle sue capacità di recupero.

2.4 I Settori energetici

Analizziamo ora più in dettaglio i vari settori energetici, cioè quei diversi meccanismi che l’organismo umano sfrutta in relazione al tipo di sollecitazione a cui è sottoposto e che, come si è detto al capitolo precedente, possono interferire l’un l’altro a scapito delle prestazioni. Si parla spesso di zone FC (Frequenza cardiaca), d'aerobica, d'anaerobica, di soglie ecc....
È importante conoscere queste nozioni. Contrariamente ad un'automobile che utilizza un solo tipo di combustibile per muoversi, un atleta, secondo l'intensità dello sforzo, non utilizzerà sempre lo stesso combustibile per compiere il suo movimento (come non utilizza le stesse fibre muscolari per uno sforzo di resistenza ed uno di potenza massima).
Ciò vuole dire che, per una tranquilla uscita sulle piste domenicale, per una gara Sprint o una sulla lunga distanza, l'energia utilizzata non proviene dalla stessa fonte.

Questa nozione è molto importante poiché permette di comprendere perché occorre allenare i diversi settori energetici.
Utilizzando un paragone, il fondista possiede:
Un piccolo serbatoio di benzina super (anaerobico (fonti ATP-CP, anaerobico alattacido) per sorpassare.
Un serbatoio di benzina normale (aerobico - fonte glucidica - glicolisi) per le gare sprint ed i percorsi brevi.
Un grande serbatoio di gasolio (aerobico - fonte lipidica - lipolisi)per le lunghe distanze.

Un buon allenamento consiste nel lavorare in questi vari settori per farli evolvere e progredire secondo l'obiettivo ricercato, trovando i dovuti compromessi per evitare negativi fenomeni di interferenza nell’adattamento a stimoli diversi.
Non si lavora nello stesso modo se si prepara una gara sprint, una 10 km o una 50 km.

Tutto parte dal muscolo e dall'energia che esso è portato a consumare.
Indipendentemente dallo sforzo, la sola sostanza capace di far contrarre il muscolo è denominata ATP (adenosina tri-fosfato). È la decomposizione dell'ATP in ADP (adenosina difosfato) che libera il gruppo fosfato e l'energia necessaria per far muovere il muscolo.
Dopo alcuni secondi l'ATP decomposta deve essere ri-prodotta per rinnovare lo stock energetico perso. Occorre dunque re-sintetizzare velocemente la molecola ATP a partire dalla ADP e dal fosfato presente.

Il limite alle prestazioni deriva dalla velocità di ripristino dell’ATP per coprire le nuove esigenze di lavoro del muscolo e dal fatto che la resintesi dell’ATP avviene con formazione di acido lattico, che se si accumula nei muscoli, acidificando i fluidi organici (ambiente intracellulare, extracellulare e sangue); condizione questa che finisce per bloccare le vie metaboliche cellulari e che si manifesta come sensazione di fatica molto pesante e dolori muscolari (tipicamente si accompagna ad iperventilazione).
Come abbiamo detto, secondo l'intensità dello sforzo che dobbiamo svolgere, l'energia necessaria a contrarre i muscoli non proviene dalle stesse fonti.

Ci sono 2 grandi famiglie:
SETTORE ANAEROBICO: I meccanismi per fornire l'energia sono senza contributo d'ossigeno, questo settore corrisponde a uno sforzo molto violento. Infatti per questo tipo di sforzo l'organismo non ha il tempo "di mettere in marcia" il sistema aerobico.
Vi si trovano 2 sotto categorie:
ANAEROBICO ALATTACIDO: sforzo breve di meno di 10" (sprint 100 m, salto, sollevamento pesi)
ANAEROBIO LATTACIDO: sforzo di meno di 2 minuti per i migliori atleti (es: gara sprint, corsa 400 m).

SETTORE AEROBICO: Questo contributo per fornire energia ha bisogno d'ossigeno (fenomeno d'ossidazione).
Questo settore corrisponde ad uno sforzo meno intenso di quelli del settore anaerobico.
Si hanno anche qui 2 sotto categorie:
FONTE GLUCIDICA (glicolisi): Sforzo compreso tra 10 minuti e 2 ore.
FONTE LIPIDICA (lipolisi): Sforzo superiore a 2 ore.
Nota: nel settore aerobico le due fonti: glucidica e lipidica, non vanno intese come meccanismi biologici nettamente distinti in funzione della durata dello stimolo, compartecipano entrambi contemporaneamente a fornire energia, seppur in misura diversa a seconda della durata dello sforzo e dell’eventuale alimentazione nel corso della competizione.

Riassumendo i concetti esposti possiamo dire:

Riserva utilizzata                                              Durata Sforzo                         Respirazione
ANAEROBICO ALATTACIDO                   < 10s               Sprint                          Apnea
ANAEROBICO LATTACIDO                      < 2 min            Sprint lungo                 Affannata
AEROBICA GLICIDICA                              1-2 ore            Gara breve                  Fiato grosso
AEROBICA LIPIDICA                                 > 2 ore            Granfondo                   Normale

Tenuto conto che la riserva di Glucidi (zuccheri) nell’uomo è limitata, mentre molto più elevata è quella di Lipidi (grassi), risulta chiaro che nelle gare di lungo fondo (> 2 ore) diventa importante alimentarsi con regolarità durante il percorso per ricostruire le riserve di glucidi utilizzate.

Chiaramente negli sport di resistenza come lo sci di fondo, lo sforzo è fondamentalmente aerobico, (possiamo stimare per circa l’ 85% del totale metabolismo energetico). Il metabolismo anaerobico diventa importante in particolare nelle salite più ripide e nello sprint finale.

 L’allenamento per migliorare la capacità aerobica, deve attivare adattamenti funzionali quali:

- aumento del numero di mitocondri cellulari (per la sintesi dell’ATP) *,

- aumento del corredo enzimatico della via aerobica – aumento della capacità ossidativa dei muscoli *

- aumento della capacità di pompaggio del cuore (gittata cardiaca) *

- diminuzione della frequenza cardiaca ad ogni carico (ed a riposo)

- aumento del volume del plasma *

- riduzione della pressione arteriosa

- modificazione della composizione corporea riducendosi la quota di grassi *

Gli adattamenti evidenziati (*) sono connessi al progressivo miglioramento di un parametro molto noto agli atleti, il “VO2 max” (ml O2/min/ Kg) che misura la capacità massima di utilizzo dell’ossigeno da parte dell’atleta, di cui parleremo più avanti.  

Il tempo necessario per vedere dei miglioramenti nell’allenamento di tipo aerobico è dell’ordine dei 2 -3 mesi, mentre risultati più immediati sono visibili in allenamenti specifici di tipo anaerobico (sono sufficienti alcune settimane).

2.5 VO2 max 

Il parametro VO2 max, come detto, è la misura del massimo consumo di ossigeno che l’atleta è in grado di utilizzare, rappresenta quindi la “cilindrata” dello sportivo. La misura può essere eseguita mediante specifici test in laboratorio. Atleti d’elite hanno valori di VO2 max intorno ad 80 ml O2/min/kg, mentre un soggetto sedentario dispone di un VO2 max di 40 o 50 ml O2/min/kg.

I muscoli degli atleti fondisti d’elite sono caratterizzati da un’elevata attività degli enzimi ossidativi (elevata capacità di utilizzo dell’ossigeno da parte dei muscoli), le prestazioni sono in genere limitate dal sistema circolatorio centrale che non ha la capacità di fornire, ad una massa muscolare molto sviluppata, l’apporto di ossigeno necessario.

Il massimo consumo di ossigeno, per un atleta fondista, è determinato in modo notevole dall’utilizzo dei muscoli della parte superiore del corpo (tronco e braccia) rispetto a quello ottenibile con il solo uso delle gambe. Peraltro lo sviluppo della forza della parte superiore del corpo ha assunto negli anni ed in particolare nello skating, sempre maggior rilevanza per le prestazioni dell’atleta (in relazione al passo utilizzato, il contributo delle braccia e del tronco può raggiungere i 2/3 del totale delle forze propulsive).  Oggigiorno lo stato di forma della parte superiore del corpo ed il suo livello della potenza aerobica ed anaerobica sono considerati i migliori predittori delle performance di un atleta fondista.

Le competizioni di fondo vengono svolte ad intensità molto elevate e l’atleta evoluto mantiene costantemente un consumo di ossigeno compreso tra 80 ed il 90% del VO2 max per l’intera competizione. Oltre al VO2 max, è quindi importante la capacità di sostenere per lungo tempo un’alta percentuale di consumo del VO2 max, cioè un alto valore della soglia anaerobica, che negli atleti d’elite può raggiungere 80 – 90% del VO2 max, mentre in soggetti sedentari la stessa soglia si rileva al 50 – 60 % del VO2 max.

2.6 Range allenanti

Come si possono tradurre i vari settori energetici con l'intensità delle sedute di allenamento?
L'approccio più facile è di basarsi sulla frequenza cardiaca (FC). Quando si vuole qualificare un tipo di sforzo in occasione di una seduta d'allenamento, abbiamo bisogno di definire una scala di valori che fungerà da base di lavoro.
Per fare questo ci si basa sulla propria frequenza cardiaca massimale (% FCMAX), definiremo quindi le andature di base come:
Fondo: 65-75% della FCMAX
Fondo medio: 75-83% della FCMAX
Soglia aerobica: 83-85% della FCMAX
Soglia anaerobica:85-92% della FCMAX
Sprint: Oltre il 92%

Per chi non dispone di un cardiofrequenzimentro o comunque preferisce basarsi sulle sensazioni:
Fondo: 50-60% dello sforzo massimo
Fondo medio: 60-80% dello sforzo max.
Soglia aerobica: 80-85% dello sforzo max.
Soglia anaerobica: 85-90% dello sforzo massimo
Sprint: Oltre il 90% dello sforzo massimo

Come si valuta se ad esempio un ciclo di allenamento di fondo (anche detto di costruzione) ha prodotto effetti positivi? Oltre agli eventuali risultati cronometrici dei test di valutazione svolti periodicamente, ognuno può rilevare su se stesso alcuni fenomeni che denotano un miglioramento dello stato di forma:
- Il cuore ha una grande inerzia allo sforzo. Si ha difficoltà a fare salire i battiti durante lo sforzo.
- La FC a riposo (al mattino) si abbassa
- A parità di FC si affrontano gli stessi percorsi molto più rapidamente

- Si alza la FC alla Soglia Anaerobica, portandosi verso i valori massimi raggiungibili (90-92% della FCMAX).

A questo punto è il momento di pensare alle intensità (soglie aerobiche, anaerobiche, ripetute....) forza e velocità.

Segue -->  3. Pianificazione annuale                                                                    Torna all’indice