“Cross education”, ganancia de fuerza en el miembro no entrenado

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Se conoce como cross education al mecanismo mediante el cual se produce una ganancia de fuerza en la pierna no entrenada, entrenando la contralateral. Este fenómeno fue observado por primera vez en 1894 en un estudio en el que se empleaba la prensión manual como ejercicio (15). Este curioso fenómeno tiene una serie de características descritas por Lee y colaboradores en 2007 (12) que son:

 

  • Se da tanto en miembro inferior como superior
  • Aparece con contracciones concéntricas, excéntricas e isométricas
  • Es independiente del género y la edad
  • Se rige por los principios del entrenamiento
  • Es mayor la magnitud de transferencia de miembro dominante a no dominante que a la inversa.

Magnitud de transferencia de fuerza

Munn y colabores en 2003 publican un metanálisis (14) en el que se seleccionan estudios que cumplan los siguientes criterios:

  • Entrenamientos de más de 2 semanas.
  • Diseños aleatorizados con grupo control.
  • Entrenamientos que emplearan una carga igual o superior al 50% de la máxima fuerza voluntaria.

Finalmente, para la realización del metanálisis, seleccionaron 13 estudios que cumplían los criterios pautados. Los resultados una vez analizadas las diferentes investigaciones, presentan que ha existindo una ganancia de fuerza del 7.8% en el miembro no entrenado respecto a la fase previa al entrenamiento. Esto significa un 35% de la ganancia de la fuerza en la pierna entrenada. Para ejemplificar, si realizamos un entrenamiento en un grupo de personas y se produjo una ganancia de 10 kg en el test una repetición máxima (1RM) de la pierna entrenada, la pierna no entrenada ganaría 3,5 kg sin haber realizado entrenamiento alguno.

Posibles mecanismos

Existen una serie de hipótesis a cerca de la localización y naturaleza de las adaptaciones producidas durante el entrenamiento unilateral que se dan en este fenómeno, que todavía no han sido corroboradas. Entre otras, Ashlee M. y sus colaboradores(1) clasifican de la siguiente manera:

  • Mecanismos musculares: Se sabe a ciencia cierta que los programas de entrenamiento de la fuerza generan una serie de adaptaciones periféricas musculares tales como la hipertrofia, un aumento de la concentración de enzimas y de la composición de las proteínas contráctiles (7)Sin embargo, algunos estudios que han indagado en la composición de la musculatura contralateral a la entrenada no han encontrado diferencias morfológicas tras el entrenamiento (2,10). Además, con en el entrenamiento de la fuerza, en las primeras semanas se produce un aumento de la fuerza a expensas únicamente de adaptaciones nerviosas, sin presencia de alteraciones en la estructura muscular. Estas evidencias nos llevan a concluir que las adaptaciones que se dan en el fenómeno de cross education tienen lugar en el sistema nervioso, posiblemente e niveles espinales o corticales. Quizás con métodos más precisos de análisis de la composición muscular pudieran obtenerse resultados diferentes.
  • Mecanismo Espinales: Existen evidencias que sugieren que tras el entrenamiento resistido, se producen alteraciones en los circuitos espinales, pero la metodología de estudio actual nos impide conocer las vías espinales específicas que envuelven este mecanismo.El reflejo de Hoffman (reflejo-H) es un reflejo evocado mediante un impulso eléctrico empleado para analizar la eficacia de las vías neuronales aferentes Ia. Los estudios que han investigado sobre el efecto del entrenamiento de fuerza en el reflejo-H únicamente reportan información sobre el miembro entrenado, siendo limitada la bibliografía que comprueba el efecto sobre el miembro no entrenado. Caroll y colaboradores (2), entre otros (3,6) observaron que un incremento en el reflejo-H solo se produjo en el miembro entrenado durante contracciones voluntarias, sin observarse cambios en el miembro no entrenado, con lo que podemos hipotizar que las adaptaciones se producen a niveles superiores corticales.
  • Mecanismos corticales: Existe un término que se conoce como irradiación motora que se emplea para describir una actividad coricoespinal bilateral durante un movimiento unilateral, y se cree que está mediado por una serie de vías de comunicación entre ambas cortezas motoras primarias (M1). Este mecanismo podría ser uno de los candidatos para contribuir al la aparición del mecanismo de cross education. La actividad motoroa que se produce en el miembro no entrenado parece ser dependiente de magnitud directa del estímulo en el miembro entrenado, y se produce a mayor nivel cuando se emplean contracciones voluntarias en el miembro dominante. Se ha realizado un estudio en el que se comprobaba la inhibición interhemisférica empleando una técnica conocida como estimulación magnética transcraial (TMS) y se observó que tras un movimineto unilateral voluntario se reducía en un 31% esa inhibición (9). Esto corrobora esa interactuación entre ambos hemisferios durante el entrenamiento de uno de los hemilados. Además, en la decusación piramidal, entre un 10 y un 15 % de las neuronas continúan descendiendo por el mismo lado, lo que podría contribuir en alguna medida al fenómeno de cross education. También existe la hipótesis del aprendizaje, que se podría crear una copia eferente a partir de un movimiento unilateral, accesible a ambos miembros, beneficiándose así del entrenamiento. Como podemos comprobar, y sin profundizar mucho más, son numerosas las hipótesis barajadas a cerca de los posibles mecanismos de adaptación.

leg press unilateral

Aplicaciones

Una vez conocido el fenómeno e indagado a cerca de las hipótesis sobre las posibles adaptaciones nos preguntamos, a parte de ser algo interesante ¿qué beneficios podemos obtener? Pues bien, en el ámbito del deporte, un mundo en el que las lesiones están a la orden del día, emplear este método podría ser beneficioso:

  • Inmobilizaciones: La inmobilización de un miembro induce una reducción de la fuerza como resultado de una desadaptación a nivel neural y morfológico en algunos casos. La literatura referencia una reducción superior al 43% de actividad neural tras 3 semanas de inactividad del miembro (9). Además aparecen modificaciones en el mapa cortical con cortos períodos de inmobilización. Es lógico pensar que si las ise genera una desdaptación del sistema nervioso por esta incapacidad de uso, y entrenar un miembro aporta beneficios a nivel neural al miembro que no entrena, entrenar durante el período de inmobilización el lado sano ayudaría a reducir esa pérdida de funcionalidad. Pues bien, dos estudios realizados por Farthing y colaboradores (13-15) aplicaron la teoría del cross education en sujetos que estuvieron inmovilizados durante 3 semanas obtuvieron como resultados un mantenimiento de la fuerza y previnieron la atrofia muscular, mientras que en el grupo que tuvo la misma limitación motriz pero no realizó ningún entrenamiento con el miembro libre, se produjeron pérdidas significativas de fuerza y volumen muscular. Estos hallazgos ofrecen una alternativa significativa a la hora de afrontar la rehabilitación de un deportista de cara a retomar la competición lo más pronto posible y sin perder tanta capacidad funcional, acortando el tiempo de recuperación.
  • Accidente cerebrovascular: Tras un accidente cerebrovascular existe un detrimento de la fuerza provocado por los daños generados. Como norma general, suele haber un lado más afectado y otro menos afectado. Dragert y colaboradores en un estudio publicado en 2013 comprobaron con 19 participantes con debilidad muscular postinfarto crónica que ejercitando isométricamente la dorsiflexión del miembro menos afectado con contracciones isométricas máximas 3 veces por semana durante 6 semanas ganaron en torno a un 34% de la fuerza previa al entrenamiento, y el lado más afectado aproximadamente un 31%. Dentro de este grupo, 4 sujetos que no eran capaces de generar una fuerza mensurable en el miembro no entrenado, una vez finalizado el tratamiento consiguieron activar significativamente la dorsiflexión, constatado la existencia de este extraño fenómeno del cual todavía conocemos muy poco.

Indagar más a cerca de este fenómeno puede aportarnos diferentes estrategias para afrontar tratamientos en situaciones complejas, que pueden reducir el detrimento sobre el rendimiento y la salud de lesiones y patologías en cierta medida. Una vez más, la evidencia científica y el riguroso funcionamiento de trabajo que Mundo Entrenamiento defiende nos ofrece una temática interesante y muy práctica, que no es especialmente conocida.

Bibliografía

  1. Ashlee M. Hendy, Michael Spittle a, Dawson J. Kidgellb, (2012). Cross education and immobilisation: Mechanisms and implications for injury rehabilitation. Journal of Science and Medicine in Sport 15  94–101.
  2. Carroll TJ, Selvanayagam VS, Riek S, Semmler JG. (2011). Neural adaptations to strength training: moving beyond transcranial magnetic stimulation and reflex studies. Acta Physiol 202(2):119–140.
  3. Dragert K, Zehr EP.(2011). Bilateral neuromuscular plasticity from unilateral training of the ankle dorsiflexors. Exp Brain Res 208(2):217– 227.
  4. Dragert K, Zehr EP.(2013). High-intensity unilateral dorsiflexor resistance training results in bilateral neuromuscular plasticity after stroke. Exp. Brain Res.  225(1):93Y104.
  5. Farthing JP, Krentz JR, Magnus CRA.(2009). Strength training the free limb attenuates strength loss during unilateral immobilization. J Appl Physiol ;106(3):830–836.
  6. Fimland M, Helgerud J, Solstad G. (2009). Neural adaptations underlying cross-education after unilateral strength training. Eur J Appl Physiol ;107(6):723–730.
  7. Folland JP,Williams AG. (2007). The adaptations to strength training: morphological and neurological contributions to increased strength. Sports Med. 37(2):145–168.
  8. Hortobágyi T, Richardson SP, LomarevM. (2010). Interhemispheric plasticity in humans. Med Sci Sport Exer . Publish Ahead of Print.
  9. Hortobágyi T, Dempsey L, Fraser D.(2000) Changes in muscle strength, muscle fibre size and myofibrillar gene expression after immobilization and retraining in humans. J Physiol 524(1):293–304.
  10. Houston M, Froese E, Valeriote S. (1983). Muscle performance, morphology and metabolic capacity during strength training and detraining: a one leg model. Eur J Appl Physiol  51(1):25–35.
  11. Lagerquist O, Zehr EP, Docherty D. 2006). Increased spinal reflex excitability is not associated with neural plasticity underlying the cross-education effect. J Appl Physiol  100(1):83–90.
  12. Lee, M, and Carroll, TJ. (2007) Cross Education: Possible Mechanisms for the Contralateral Effects of Unilateral Resistance Training. Sports Medicine 37: 1-14.
  13. Magnus CRA, Barss TS, Lanovaz JL. (2010). Effects of cross-education on the muscle after a period of unilateral limb immobilization using a shoulder sling and swathe. J Appl Physiol. 109(6):1887–1894.
  14. Munn J, Herbert RD, and Gandevia SC. (2004). Contralateral effects of unilateral resistance training: a meta-analysis. J Appl Physiol 96: 1861– 1866.
  15. Scripture EW, Smith TL, and Brown EM. (1894). On the education of muscular control and power. Stud Yale Psychol Lab 2: 114–119.

 

 

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