Caratteristiche muscolari dello sprinter

Fin dagli anni ’70 del secolo scorso sappiamo che le tipologia delle fibre muscolari è stabilita geneticamente e non può essere modificata dall’allenamento. Tuttavia un allenamento specifico è in grado di provocare ipertrofia selettiva delle differenti tipologie di fibre muscolari (1-2).
La percentuale di fibre di tipo II è stata correlata positivamente alle capacità di accelerazione e velocità massima e i muscoli estensori di sprinter sottoposti a movimenti rapidi e ripetitivi degli arti inferiori hanno fibre di tipo II più grandi rispetto a quelle di tipo I (3).

Occorre però fare attenzione in quanto, a parità di tipologia di stimolo, elevati volumi di allenamento comportano adattamenti anche nelle fibre di tipo I e non solo nelle fibre tipo II. In tal senso due allenamenti  di sprint al giorno per settimana sono sconsigliabili rispetto a soli 3 allenamenti giornalieri settimanali, in quanto attivano e fenotipizzano le fibre tipo I (4).
Poiché nel corso dell’allenamento di uno sprinter i guadagni di performance sono limitati, la scoperta di potenziali talenti potrebbe essere ottenuta rilevando in età giovanile la percentuali di fibre tipo II (2).
La dimensione degli arti inferiori negli sprinter sono correlate con la performance di sprint (5,6) e questo è valido anche per i muscoli del piede. L’aumento dello spessore muscolare in seguito ad un allenamento di forza è correlato a un aumento della performance di accelerazione (7,8,9).

Oltre alla sezione trasversa del muscolo in teoria anche la sua lunghezza influisce positivamente sulla rapidità di contrazione (7,10,12,13). Si tratta però di ipotesi biomeccaniche teoriche e gli studi in materia non giungono tutti alle stesse conclusioni.

In generale si ritiene che i maschi siano più veloci delle donne a causa della maggior massa muscolare (14) ma la questione è controversa (15).
La RM è il mezzo di indagine elettivo per la misurazione della massa muscolare, tuttavia spesso si procede con l’ecografia a causa del minor costo, della minor invasività e dell’opportunità di avere risultati immediati.

In definitiva grazie al corredo genetico di fibre tipo II gli sprinter sono in grado di esprime maggior RFD (Rate Force Development) e nel contempo miglior rilassamento post-contrazione (16).

Biomeccanica

La capacità di generare forze orizzontali all’inizio della prestazione è un elemento cruciale per le capacità di sprint (8-17-18-19-20) così come quella di minimizzare le forze frenanti. In tal senso giocano un ruolo fondamentale i muscoli estensori dell’anca (glutei e femorali) così come i flessori, sia nella fase di contatto che di oscillazione (21,22,23,24,25,26) sopportando 8 volte il peso del corpo (27).
La coordinazione tra gli estensori e tra estensori e flessori della coscia è considerata fondamentale soprattutto nei momenti di transizione tra fasi eccentriche e concentriche del movimento. Si presume che uno squilibrio coordinativo estensori/flessori possa essere alla base degli infortuni muscolari (28,29,30).

Bibliografia 

1. Komi PV, Viitasalo JHT, Havu M, Thorstensson A, Sjödin B, Karlsson J. Skeletal muscle fibres and muscle enzyme activities in monozygous and dizygous twins of both sexes. Acta Physiol Scand. 1977;100(4):385–92.
2. Mero A, Komi PV, Gregor RJ. Biomechanics of Sprint running: a review. Sports Med. 1992;13(6):376–92.
3. Mero A, Luhtanen P, Viitasalo JT, Komi PV. Relationships between the maximal running velocity, muscle fiber characteristics, force production and force relaxation of sprinters. Scand J Sport Sci. 1981;1:16–22.
4. Esbjörnsson M, Hellsten-Westing Y, Balsom PD, Sjödin B, Jansson E. Muscle fibre type changes with sprint training: effect of training pattern. Acta Physiol Scand. 1993;149(2):245–6.
5. Tanaka T, Suga T, Imai Y, Ueno H, Misaki J, Miyake Y, et al. Characteristics of lower leg and foot muscle thicknesses in sprinters: does greater foot muscles contribute to sprint performance? Eur J Sport Sci. 2019;19(4):442–50.
6. Montei A, Zamparoi P. Correlations between muscle-tendon parameters and acceleration ability in 20m sprints. PLoS One. 2019;14(3):e0213347.
7. Lieber RL. Skeletal muscle structure, function, and plasticity. Physiotherapy. 2011;89(9):P565.
8. Morin JB, Bourdin M, Edouard P, Peyrot N, Samozino P, Lacour JR. Mechanical determinants of 100-m sprint running performance. Eur J Appl Physiol. 2012;112(11):3921–30.
9. Cormie P, McGuigan MR, Newton RU. Developing maximal neuromuscular power. Sport Med. 2011;41(2):125–46.
10. Lieber RL. Skeletal muscle structure, function, and plasticity. Physiotherapy. 2011;89(9):P565.
11. Lee SSM, Piazza SJ. Built for speed: musculoskeletal structure and sprinting ability. J Exp Biol. 2009;212(Pt 22):3700–7.
12. Abe T, Fukashiro S, Harada Y, Kawamoto K. Relationship between sprint performance and muscle fascicle length in female sprinters. J Physiol Anthropol Appl Hum Sci. 2001;20(2):141–7
13. Haugen T, Tønnessen E, Seiler S. 9.58 and 10.49: nearing the citius end for 100 m? Int J Sports Physiol Perform. 2015;10(2):269–72.
14. Abe T, Dankel SJ, Buckner SL, Jessee MB, Mattocks KT, Mouser JG, et al. Differences in 100-m sprint performance and skeletal muscle mass between elite male and female sprinters. J Sports Med Phys Fitness. 2019;59(2):304–9.
15. Carrington CA, Fisher W, White MJ. The effects of athletic training and muscle contractile character on the pressor response to isometric exercise of the human triceps surae. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1999;80:337–43.
16. Hunter JP, Marshall RN, McNair PJ. Relationships between ground reaction force impulse and kinematics of sprint-running acceleration. J Appl Biomech. 2005;21(1):31–43.
17. Haugen T, McGhie D, Ettema G. Sprint running: from fundamental mechanics to practice—a review. Eur J Appl Physiol. 2019;119(6):1273–87.
18. Rabita G, Dorel S, Slawinski J, Sàez-de-Villarreal E, Couturier A, Samozino P, et al. Sprint mechanics in world-class athletes: a new insight into the limits of human locomotion. Scand J Med Sci Sport. 2015;25(5):583–94.
19. Nagahara R, Mizutani M, Matsuo A, Kanehisa H, Fukunaga T. Association of sprint performance with ground reaction forces during acceleration and maximal speed phases in a single sprint. J Appl Biomech. 2018;34(2):104–10
20. Otsuka M, Shim JK, Kurihara T, Yoshioka S, Nokata M, Isaka T. Effect of expertise on 3D force application during the starting block phase and subsequent steps in sprint running. J Appl Biomech. 2014;30(3):390–400
21. Schache AG, Dorn TW, Williams GP, Brown NAT, Pandy MG. Lower-limb muscular strategies for increasing running speed. J Orthop Sports Phys Ther. 2014;44(10):813–24.
22. Bartlett JL, Sumner B, Ellis RG, Kram R. Activity and functions of the human gluteal muscles in walking, running, sprinting, and climbing. Am J Phys Anthropol. 2014;153(1):124–31.
23. Kyröläinen H, Avela J, Komi PV. Changes in muscle activity with increasing running speed. J Sports Sci. 2005;23(10):1101–9.
24. Bezodis IN, Kerwin DG, Salo AIT. Lower-limb mechanics during the support phase of maximum-velocity sprint running. Med Sci Sports Exerc. 2008;40(4):707–15
25. Chumanov ES, Heiderscheit BC, Thelen DG. The effect of speed and influence of individual muscles on hamstring mechanics during the swing phase of sprinting. J Biomech. 2007;40(16):3555–62.
26. Morin JB, Gimenez P, Edouard P, Arnal P, Jiménez-Reyes P, Samozino P, et al. Sprint acceleration mechanics: the major role of hamstrings in horizontal force production. Front Physiol. 2015;6:404.
27. Panayi S. The need for lumbar-pelvic assessment in the resolution of chronic hamstring strain. J Bodyw Mov Ther. 2010;14(3):294–8.
28. Simonsen EB, Thomsen L, Klausen K. Activity of mono- and biarticular leg muscles during sprint running. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1985;54(5):524–32.
30. Sugiura Y, Sakuma K, Sakuraba K, Sato Y. Prevention of hamstring injuries in collegiate sprinters. Orthop J Sport Med. 2017;5(1):2325967116681524.

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In questo articolo Fabio Perissinotti, Allenatore Atletica CERESIO (2 livello FIDAL), Laurea in Scienza dello Sport, presenta una visione riassuntiva dello sprint in atletica, dalla biomeccanica alla metodologia di allenamento.

Come si compone uno sprint in atletica?

Da un punto di vista biomeccanico distinguiamo tre fasi:

• Accelerazione –> primi 10-20 metri
  La spinta è orizzontale, il busto inclinato e la frequenza degli appoggi crescente
• Velocità massima –> 40-60 metri (mediamente)
  Busto eretto, ampiezza del passimo massima (in relazione alla frequenza) e riuso di energia elastica (Stiffness)
• Mantenimento della massima velocità –> >60 metri
  Mantenimento dei parametri biomeccanici di sprint con l’obiettivo di decelerare il meno possibile

Come si allenano le varie fasi dello sprint?

Con tre categorie di esercitazioni: primaria, secondaria e terziaria. Ognuna di esse ha contenuti e obiettivi differenti ma sinergici al risultato finale: aumentare la performance di sprint.

Esercitazioni primarie

Migliorano lo sprint nella maniera più diretta, ovverro sprintando. Durante l’accelerazione si cura al dettaglio la tecnica che deve rimanere stabile a livello ritmico e coordinativo con l’aumentare della velocità. In questa categoria facciamo rientrare anche le andature o “speed drill”. In pratica:

• Accelerazioni –> 10-30 metri con partenze differenziate (sbilanciati, tre appoggi, ecc.)
  Recupero completo tra le ripetizioni (2′-3′ minuti, anche 4′ -5′ minuti per i 30 metri)
  Focalizzazione: postura inclinata.
• Massima velocità –> tratti di lanciato di 20-30 metri in rapporto 1:1 tra run-in e lanciato (fly).
  4-8 rep. con recupero completo 4′ minuti.
  Focalizzazione: postura eretta, appoggi brevissimi e braccia attive e coordinate
• Mantenimento della massima velocità (Speed Endurance) –> 60-120 metri o 2 x 30-40 con pausa breve. Recupero completo 5′-6′ minuti
• Drill tecniche: varie tipologie –> focus su lavoro di piede, ricerca attiva del terreno, ritmica, antenimento del core, utilizzo delle braccia. Lasciare le giuste pause per non trasformarle ini lavoro metabolico.

Normalmente, un lavoro primario, eseguito a massima intensità e buon volume, necessita di 48 ore di recupero.

Esercitazioni secondarie

Stimolo allenante in:

• Resistenza –>  migliora la forza di spinta orizzontale
• Assitenza (overspeed) –> migliorare ampiezza e tempi di appoggio

Il lavoro in resistenza si ottiene normalmente con zavorramento (slitte, attrezzature elettorniche speciali) o a mezzo delle salite. Aumentano i tempi di spinta e l’atleta dovrà impegnare più forza. Massimo 10-20 metri. Se possibile utilizzare metodi per profilare la perdita di velocità dell’atleta, che non dovrebbe superare il 10-30% rispetto allo sprint libero.

Esempio: 5 x 10-20 m / Rec. 3′

Il lavoro in overspeed si ottiene con discese leggere, attrezzature speciali o treadmill, e più recentemente scudi motorizzati. L’atleta è portato a aumentare il passo e diminuire i tempi di contatto. Attenzione perchè la tecnica di corsa non deve subire radicale modifica (aspecificità del gesto). L’overspeed non dovrebbe superare il 3-10% la velocità di corsa libera ed è riservato ad atleti già formati.

Esercitazioni terziarie

Ha lo scopo di sviluppare la forza nelle sue varie declinazioni: massima, esplosiva e stiffness reattiva. E’ una tipologia di allenamento indiretta ma fondamentale e decisiva per gli atleti. Dovrebbe essere introdotta con la corretta intensità e progressione didattica già in età giovanile.

• Forza massima: stacchi, squat, trap-bar
• Forza dinamico massima e esplosiva: stacchi, squat, trap-bar, esercizi della pesistica olimpica parziali, balzi, balzi zavorrati e con lancio di attrezzi
• Stiffness reattiva: plimetria nelle sue diverse declinazioni

Mantentenere sempre la massima velocità esecutiva ad ogni rep. e interrompere l’esercizio non appena la potenza scema sotto il 90%. Megli0 monitorare con acellerometri, ad ogni modo non si superano le 6-8 rep. e il recupero tra serie è completo (3′ minuti).

In generale non sono consiglaiti volumi di lavoro elevati, l’atleta di sprint non deve raggungere metabolica e occorre ricordare che le risorse di adattamento dell’atleta sono limitate e alcuni mezzi di allenamento non possono occupare troppo spazio rispetto ad altri.

Fabio Perissinotti

Letture di appprofondimento consigliate

• Mann RV, The Mechanics of Sprinting and Hurdling, 2024 Edition;
• Struder K., e al., Track and Field, Mayer&Maier, 2023;
• Di Mulo M., Mezzi e metodi di allenamento dello sprinter di alto livello, Centro Studi e Ricerche FIDAL, 2010;
• Vittori C., Le gare di velocità, Centro Studi e Ricerche FIDAL, 1995.

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