Ciclo Alongamento-Encurtamento

Artigo falando sobre uma propriedade da unidade miotendínea chamada Ciclo Alongamento-Encurtamento. O ciclo alongamento-encurtamento se refere à ação de pré-alongamento ou contramovimento que é comumente observada em um salto, por exemplo.

Ao final do artigo, antes das referências, colocamos um infográfico adaptado que resume todas as informações.

Boa leitura.

 

Ciclo Alongamento-Encurtamento

Owen Walker

 

Conteúdo:

1. Resumo.
2. O que é o ciclo alongamento-encurtamento (CAE)?
3. Mecanismos do ciclo alongamento-encurtamento.
4. Atraso eletromecânico.
5. Conclusão.
6. Referências.

 

Resumo

O ciclo alongamento-encurtamento (CAE) se refere ao pré-alongamento ou ação de contramovimento que é comumente observada durante movimentos como saltar. Isso permite ao indivíduo produzir mais força e se mover mais rápido.

Embora haja controvérsia em relação aos mecanismos responsáveis pela melhora de desempenho observada a partir do uso do ciclo alongamento-encurtamento (CAE), é provável que seja uma combinação do estado ativo com o armazenamento de energia elástica dentro do tendão.

Devido aos efeitos negativos do atraso eletromecânico, é sugerido que os métodos de treinamento que melhoram a pré-atividade muscular, como o treinamento pliométrico e balístico, podem ser benéficos para melhorar o desempenho esportivo.

 

O que é Ciclo Alongamento-Encurtamento (CAE)?

Atletas demonstraram saltar 2-4 cm mais alto durante o salto com contramovimento (CM) do que durante o agachamento com salto. Isso simplesmente porque o salto com contramovimento incorpora uma ação de pré-alongamento na descida, quando comparado ao agachamento com salto – que inicia em uma posição estática, sem o uso do pré-alongamento (2).

(N.T: O vídeo abaixo mostra as diferenças entre os dois, ainda traz uma variação entre o salto com CM sem e com o uso dos braços).

Esse pré-alongamento, ou ação de contramovimento, é conhecido como ciclo alongamento-encurtamento (CAE) e é composto de 3 fases (3):

• Excêntrica.
• Amortecimento (isométrica).
• Concêntrica.

As imagens A-B mostram a fase excêntrica, a C o amortecimento e as imagens D-E representam a fase concêntrica do CAE.

O ciclo alongamento-encurtamento (CAE) é descrito como uma ação muscular cíclica rápida, onde o músculo passa por uma contração excêntrica, seguido por um período de transição até uma ação concêntrica (4). Esta ação muscular é às vezes referida como ação reversa dos músculos (5).

A ação do CAE é talvez melhor descrita como mecanismo de mola, onde comprimir a mola causa um rebote e, portanto, a mola salta do solo para alguma direção.

Aumentar a velocidade com que a mola é comprimida ou o quão forte ela for empurrada para baixo (quantidade de força aplicada) irá resultar em uma mola pulando mais alto ou mais longe. Isso é conhecido como “taxa de carga” (N.T: Rate of loading em inglês) e aumenta-la frequentemente irá significar que a mola irá mais alto ou mais longe.

Portanto, um salto que incorpora um contramovimento irá permitir a um atleta saltar mais alto ou mais longe do que um salto a partir de uma posição estática, em virtude de um aumento na “taxa de carga” (6, 7, 8).

O ciclo alongamento-encurtamento (CAE) não ocorre somente durante um único salto ou movimentos de rebote, mas durante qualquer forma de movimento humano quando um membro muda de direção.

Por exemplo, durante a caminhada, corrida, saltos, rotações ou até mesmo quando se baixa e depois eleva o braço. Na medida em que os membros estão continuamente mudando de direção, existe um constante uso do CAE nessas mudanças.

Como alguns movimentos são muito mais rápidos que outros (caminhada x corrida), existe grande diferença na velocidade do CAE. Consequentemente, o CAE foi separado em duas categorias, baseado na sua duração:

1. Ciclo alongamento-encurtamento Rápido: < 250 milissegundos (ms).
2. Ciclo alongamento-encurtamento Lento: > 250 milissegundos (ms).

A tabela a seguir fornece exemplos de exercícios comuns e sua classificação. Como mostrado, um salto em distância é tipicamente referido como um movimento com CAE rápido, já que o contato com o solo dura cerca de 140-170 ms (9). Enquanto que a marcha atlética, que tem um tempo de contato de 270-300 ms é comumente referida como um movimento com CAE lento (10).

Como medir a duração do ciclo alongamento-encurtamento em cada articulação contribuinte durante um exercício de salto é problemático, os pesquisadores frequentemente questionam a medida indireta do CAE de análise do tempo de contato com o solo.

Como resultado, os pesquisadores têm analisado a relação entre tempo de contato com o solo e tempo de acoplamento* (N.T: Coupling time). Fortes relações foram encontradas entre o tempo de acoplamento e tempo de contato com o solo variando de 270-2500ms (16, 17).

* Tempo de acoplamento é a fase de amortecimento/isométrica do ciclo alongamento-encurtamento que conecta a fase excêntrica e concêntrica – daí o termo “acoplamento”, algo que conecta duas fases. Em outras palavras, tempo de acoplamento é definido como a transição entre as fases excêntrica e concêntrica do ciclo alongamento-encurtamento (16).

No entanto, nenhuma relação foi observada em exercícios com tempos de contato com o solo de 400-800ms (17). Isso, portanto, questiona a confiabilidade de classificar exercícios de acordo com os tempos de contato com o solo de < ou > do que 250ms.

Por exemplo: Simplesmente classificar a marcha atlética como um movimento de CAE lento em virtude do tempo de contato com solo se situar entre 270-300ms. Embora isso seja uma prática comum, entender o problema de fazê-lo é importante.

Mecanismos do Ciclo Alongamento-Encurtamento (CAE)  

Existem numerosos mecanismos neurofisiológicos que contribuem para o CAE, alguns deles incluem: Armazenamento de energia elástica (18, 19, 20, 21), processos nervosos involuntários (22, 23), estado ativo (1, 24), características comprimento-tensão (25, 26), tensão pré-atividade (27, 28) e coordenação motora aumentada (1, 24).

A despeito dessa longa lista, é consenso que existem 3 mecanismos primários responsáveis pelos efeitos de aumento da performance do ciclo alongamento-encurtamento (CAE) (2).

Os 3 mecanismos são:

1. Armazenamento de energia elástica.
2. Modelo neurofisiológico.
3. Estado ativo.

 

Armazenamento de energia elástica

O conceito de energia elástica é similar ao de alongar uma tira de borracha. Quando a borracha é alongada, existe um acúmulo de energia armazenada que quando liberada faz com que a borracha rapidamente contraia de volta a sua forma original.

A quantidade de energia elástica armazenada (às vezes referida como “estiramento” ou “energia potencial”) potencialmente é igual à quantidade de força aplicada e a deformação induzida (5). Em outras palavras, a quantidade de força usada para alongar a borracha deveria ser equivalente à quantidade de força produzida pela borracha para retornar a seu estado original.

Em humanos, esse alongamento e armazenamento de energia elástica ocorre nos músculos e tendões durante o movimento. No entanto, devido às propriedades elásticas do tendão é consenso que ele é o local primário de armazenamento de energia elástica (29, 30). Ao contrário dos músculos, os tendões não podem contrair voluntariamente, como resultado, eles podem somente permanecer em seu estado de tensão.

Isso significa que o músculo precisa contrair e permanecer rígido antes de iniciar o ciclo alongamento-encurtamento durante o contato com o solo – processo conhecido como “pré-atividade muscular”. O músculo necessita permanecer contraído/rígido durante os primeiros dois processos do CAE (fases excêntricas e de amortecimento) a fim de transmitir a força isométrica ao tendão.

Isso causa uma deformação/alongamento do tendão e o desenvolvimento de energia elástica armazenada.

Durante a fase concêntrica do CAE (frequentemente referida como fase de aceleração positiva), o músculo é capaz de contrair concentricamente e fornecer força propulsiva adicional (2).

Falhar em enrijecer durante as fases excêntrica e de amortecimento significa que o efeito de aumento de performance será perdido. Isso demonstra a importância da rigidez muscular durante o CAE e sua capacidade em melhorar a performance. Também que atletas com maiores níveis de força muscular podem absorver mais força (isto é, maior taxa de carga) e, portanto, têm maior capacidade de usar o ciclo alongamento-encurtamento.

Muitas pesquisas demonstraram que atletas mais fortes têm uma capacidade maior de armazenar energia elástica em comparação a indivíduos mais fracos (31, 32, 33). Atletas de elite de esportes tanto de potência quanto de resistência também demonstraram possuir uma capacidade superior em armazenar energia elástica (31, 32).

Além disso, a utilização eficiente do ciclo alongamento-encurtamento (CAE) durante tiros de velocidade demonstrou recuperar 60% da energia mecânica total, sugerindo que os 40% restantes foram recuperados através de processos metabólicos (34, 35).

Na corrida de longa distância, maior capacidade no CAE também demonstrou aumentar a economia de corrida – sugerindo que os atletas com maior capacidade de CAE podem conservar mais energia durante a corrida (33, 36, 37). Isso indica a importância do CAE para liberação e conservação de energia.

No entanto, esse armazenamento de energia elástica no tendão não pode durar para sempre, foi demonstrado que tem uma meia vida de 850 milissegundos (ms) (38).

 

Modelo Neurofisiológico

Músculos e tendões contém receptores sensoriais conhecidos como proprioceptores, eles enviam informações ao cérebro a respeito de mudanças no comprimento, tensão nos músculos e ângulos articulares (39). Os proprioceptores dentro do músculo são conhecidos como fusos musculares, enquanto os localizados no tendão são chamados de órgão tendinoso de Golgi.

(N.T: Confira um material aprofundado a respeito das funções destes e muitos outros proprioceptores, com exemplos práticos de como tirar partido das funções proprioceptivas: Ebook Propriocepção Parte 1 , Ebook Propriocepção Parte 2).

Quando um músculo faz um alongamento forçado, os fusos musculares geram uma resposta de reflexo de estiramento, a fim de prevenir um alongamento excessivo e limitar a possibilidade de lesão. Acredita-se que o envolvimento dos fusos musculares cause um recrutamento aumentado de unidades motoras e/ou um efeito da taxa de codificação aumentado (40, 41).

(N.T: Uma unidade motora é composta de um neurônio motor e todas as fibras musculares por ele inervadas).

(N.T: “Efeito da taxa de codificação” é a tradução livre de “Rate coding effect”. Rate coding/taxa de codificação diz respeito a quão rápido as unidades motoras conseguem disparar potenciais de ação ou, em outras palavras: Segundo o autor, os fusos musculares podem fazer com que haja o envolvimento de mais unidades motoras e/ou influenciar para que haja maior velocidade no disparo de impulsos nervosos. Podemos usar como sinônimo de potencial de ação o termo impulso nervoso).

Uma excitação de uma ou ambas dessas respostas neurais levaria a um aumento na produção de força concêntrica, explicando, portanto, os efeitos do ciclo alongamento-encurtamento no aumento do desempenho.

O aumento na produção de força concêntrica, portanto, levaria a uma produção aumentada de potência durante movimentos esportivos (Ex.: Salto) e pode melhorar o desempenho. No entanto, muitos estudos relataram nenhum aumento na ativação muscular após uma atividade de pré-estiramento (Ex.: Salto com contramovimento) quando comparado a nenhum pré-estiramento (Ex.: Agachamento com salto) (26, 42, 43).

Isso sugere que a atividade de reflexo do fuso muscular não tem nenhum impacto na força aumentada pelo ciclo alongamento-encurtamento (CAE) (1).

Além disso, quando um músculo é alongado de maneira forçada, os órgãos tendinosos de Golgi (OTG) tomam parte em uma resposta de oposição ao fuso muscular. Seu papel é inibir (isto é, prevenir) a excitação dos fusos musculares durante o alongamento forçado, a fim de prevenir a possibilidade de lesão (5).

Embora essa pareça um troca bizarra entre o órgão tendinoso de Golgi (OTG) e o fuso muscular, os fusos se ativam quando a unidade músculo-tendão é alongada de maneira forçada, enquanto o OTG ativa quando o alongamento forçado se torna muito grande (39).

Devido à resposta inibitória do reflexo de estiramento por parte de OTG, acredita-se que ela pode contrabalançar a ação de contração dos fusos. Se for assim, isso significaria que o OTG inibe a rigidez muscular necessária durante o ciclo alongamento-encurtamento (CAE) e, portanto, reduz a produção de força concêntrica e performance subsequente (2).

De fato, uma pesquisa mostrou que os níveis de ativação muscular – e, portanto, a rigidez muscular – foram reduzidas durante as fases iniciais do CAE em indivíduos que não estavam acostumados a movimentos de CAE intenso.

É interessante, no entanto, que 4 meses de treinamento pliométrico demonstraram reduzir o efeito inibitório do OTG e aumentaram a pré-atividade muscular e a rigidez músculo-tendão (27). Como resultado, parece que meios de treinamento efetivos (Ex.: Pliometria) podem reduzir e até eliminar os efeitos negativos potenciais observados na ação do órgão tendinoso de Golgi (OTG).

(N.T: Abaixo um vídeo explicativo, em inglês, do Dr. David Behm, pesquisador bem conhecido no campo de respostas e adaptações neuromusculares, sobre o ciclo alongamento-encurtamento).

 

Estado Ativo

O estado ativo é o período de tempo em que a força pode ser desenvolvida durante as fases excêntrica e de amortecimento do CAE antes que ocorra qualquer ação concêntrica.

Por exemplo, durante o contramovimento ou ação de descida, o estado ativo é desenvolvido durante as fases excêntrica e de amortecimento. A crença fundamental é que exercícios que possuem fases excêntrica e de amortecimento mais longas irão permitir mais tempo para formação de pontes cruzadas, aumentando assim os momentos articulares e, portanto, melhorando a produção concêntrica de força.

Aumentar a quantidade de força e o tempo disponível para ser desenvolvida, tipicamente leva a um aumento concorrente no impulso (Impulso = Força x Tempo) (24, 44). Em outras palavras, aumentar a aplicação de força irá levar à melhoras na produção de potência e assim no desempenho esportivo.

(N.T: Porém, aumentar o tempo disponível para que mais força seja desenvolvida quase nunca é uma opção viável para a maioria dos esportes, onde existe uma pressão de tempo para que o movimento seja realizado. O movimento é ditado pelo tempo disponível para que as ações desportivas sejam realizadas, não existe um tempo extra, a fim de que maior força seja aplicada e se possa saltar mais alto ou mais longe.
Um exemplo é a imagem abaixo, onde o jogador de amarelo está prestes a executar um ataque. Os jogadores no bloqueio do time de vermelho não têm um tempo extra a fim de desenvolver mais força para poderem saltar mais alto, o tempo disponível para que o façam é ditado pela velocidade da jogada, se demorarem mais saltarão demasiado tarde).

Existe um consenso generalizado sugerindo que o estado ativo é o maior contribuinte dos efeitos de melhoria de desempenho observados no CAE, já que ele permite um maior acúmulo de força antes do encurtamento concêntrico (1, 2, 24, 44).

 

Atraso Eletromecânico    

O atraso eletromecânico (N.T: Electromechanical Delay em inglês) se refere ao atraso neural e fisiológico na produção de força mecânica. Isso simplesmente implica que os músculos não conseguem gerar e transmitir força instantaneamente para o sistema esquelético, existe um pequeno atraso.

Um atraso na produção de força mecânica, pode, portanto, levar a uma redução na performance (24).

(N.T: Em uma definição curta: A duração de tempo entre a ativação do músculo e a força exercida no osso. O tempo pode ser algo entre 20 e 100 milissegundos. Abaixo uma explicação mais detalhada, em inglês, do Dr. David Behm).

Atualmente existem numerosos componentes que têm sido sugeridos como contribuintes a esse atraso:

1. Taxa finita de aumento na estimulação muscular por parte do sistema nervoso central.
2. Propagação do potencial de ação na membrana muscular.
3. Restrições de tempo da liberação de cálcio e formação das pontes cruzadas.
4. Interação entre os filamentos contráteis e os componentes elásticos em série.
5. Região inferior do tendão (N.T: “Toe-region of the tendom” em inglês).

Como uma análise completa de todos esses fatores fisiológicos está além do escopo deste artigo e está disponível em muitos livros de fisiologia, somente a região inferior será explicada.

A região inferior do ciclo alongamento-encurtamento (CAE), explicada simplesmente como uma “folga dentro do tendão” está presente bem no início do CAE. Para simplificar o conceito, imagine um pedaço de corda sendo puxada em ambas extremidades a fim de ser esticada e criar tensão.

Essa “folga” antes da corda estar esticada é conhecida como “região inferior” (N.T: “Toe-region”). É reconhecido como essa folga dentro do tendão atrasa o tempo em que pode ser gerada a rigidez na unidade músculo-tendão e a força concêntrica – simplesmente o tempo que se leva para esticar a corda e criar tensão (45) (gráfico a seguir).

Assim, a região inferior reduz o tempo disponível para gerar força durante o ciclo alongamento-encurtamento e, portanto, reduz a produção de força concêntrica.

(N.T: Acima, a curva força-comprimento. Onde está denominado “Força do Tendão” seria mais apropriado denominar “Força NO Tendão”, ou seja, a força externa de tensão que está sendo aplicada ao tendão).

Devido aos efeitos negativos do atraso eletromecânico na produção de força mecânica, foi proposto que otimizar a pré-atividade muscular pode reduzir ou até conter os efeitos do atraso eletromecânico ao excitar o músculo e criar rigidez na unidade musculotendínea antes do início do ciclo alongamento-encurtamento (CAE) (2). Como resultado, os métodos de treinamento que melhoram a pré-atividade, como o balístico e a pliometria, podem ser benéficos para a otimização do CAE (27).

(N.T: Dois artigos foram publicados em meu blog, Limatreinamento, a respeito do conceito de “folga/slack” na unidade músculo-tendão, para os que quiserem aprofundar o tema: Slack Muscular, Slack Muscular e Treino em Alta Velocidade).

 

Conclusão

O ciclo alongamento-encurtamento (CAE). Também conhecido como ação reversa dos músculos, é um mecanismo similar a uma mola que demonstrou aumentar o desempenho tanto em esportes baseados em explosão, quanto em resistência.

Atletas bem treinados parecem possuir melhor capacidade de CAE do que indivíduos menos treinados ou destreinados e isso ressalta a necessidade de otimizar esta propriedade para aumentar a capacidade atlética.

A despeito da longa lista de mecanismos propostos que influenciam o CAE, o estado ativo é comumente visto como o contribuinte primário. O tempo para desenvolver força mecânica é afetado negativamente pelo atraso eletromecânico e, portanto, tentativas de maximizar a pré-atividade muscular através de métodos de treinamento específicos (Ex.: Pliometria) devem ser constantes.

 

 

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Artigo Original: Stretch Shortening Cycle