Potencia Muscular de Corta Duración durante el Crecimiento y la Maduración

Emmanuel Van Praagh1 y Eric Doré1

1Laboratory of Exercise Biology, Faculty of Sports, Blaise Pascal University, Clermont-Ferrand, Francia.

Artículo publicado en el journal Revista de Entrenamiento Deportivo, Volumen 28, Número 4 del año .

Resumen

Durante el crecimiento y la maduración, el estudio del ejercicio de alta intensidad y de muy corta duración no recibió la misma atención de los investigadores, como, por ejemplo, la función aeróbica. En las tareas anaeróbicas o eventos deportivos como el ciclismo de velocidad, saltos o carreras, el rendimiento de los niños es marcadamente menor que el de los adultos. Esto refleja parcialmente la menor habilidad de los niños para generar energía mecánica a partir de las fuentes de energía química durante la actividad intensa de corta duración. Durante muchos años, han sido hechos varios intentos de cuantificar la energía anaeróbica producida en los ejercicios de intensidad máxima, pero muchas suposiciones han tenido que ser hechas con respecto a la eficiencia mecánica, la producción y remoción de lactato, el espacio de dilución del lactato, entre otros. Durante la niñez y la adolescencia, las mediciones directas de la velocidad o capacidad de las vías anaeróbicas para la producción de energía presentan varias dificultades éticas y metodológicas. Así, en vez de medir el aporte de energía, los científicos del ejercicio pediátrico se han concentrado en la medición de la potencia muscular de corta duración (STMP) por medio de evaluaciones estandarizadas. Previamente, los investigadores han usado varios protocolos como evaluaciones de potencia de corta duración en ciclismo, evaluaciones de salto vertical y carreras de velocidad. Las evaluaciones en cicloergómetro son las más comunes. Sin embargo, no hay una evaluación ideal, y así es importante reconocer las limitaciones de cada evaluación. Han sido hechos progresos en la evaluación de la STMP instantánea en ciclismo a partir de una sola serie de ejercicio. Varios investigadores han reportado incrementos de la STMP con la edad y han sugerido que el último período de la pubertad puede acentuar la glucólisis anaeróbica. Ha sido demostrado que la STMP relacionada a la masa se incrementa dramáticamente durante la niñez y la adolescencia, mientras que el correspondiente incremento en el lactato sanguíneo pico es considerablemente menor. Los últimos resultados apoyan la hipótesis acerca de que las diferencias observadas entre los niños y los adolescentes durante las evaluaciones de STMP están más relacionadas a factores neuromusculares, y hormonales, y a la mejora de la coordinación motora, en vez de ser un indicador de una reducción del mecanismo glucolítico que produce lactato. La evidencia sugiere que la relación causal entre la habilidad para generar lactato durante el ejercicio y la maduración sexual es débil. A pesar de que la mayoría de las investigaciones se focalizan sobre la potencia muscular de corta duración, están garantizadas futuras investigaciones de la función anaeróbica. En la actualidad han sido hechos progresos espectaculares en el desarrollo de herramientas de biología molecular que pueden ser usadas en, por ejemplo, la disección genética de los fenotipos de rendimiento humano. Herramientas poderosas no invasivas como la resonancia magnética y la espectroscopia de resonancia magnética son usadas en la actualidad para determinar posibles diferencias en los componentes del fósforo entre los tipos de fibras rápidas y lentas. Indudablemente estas herramientas van a conducir a mayor información en el futuro cercano con respecto a las capacidades de STMP de los niños en crecimiento.

Palabras clave: maduración sexual, fisiología pediátrica, evaluaciones de campo, evaluaciones de laboratorio

POTENCIA MUSCULAR DE CORTA DURACIÓN (STMP)

La mayoría de la literatura científica pediátrica está dedicada al estudio de la producción de potencia máxima prolongada (1, 2), pero comparativamente poca atención ha sido dada al ejercicio de intensidad máxima que dura solo unos pocos segundos. Esto es sorprendente considerando que en casi todas las tareas diarias, los juegos en el campo o “deportes de aceleraciones múltiples” (3), como en los deportes con raqueta, los eventos con saltos, rugby, jockey sobre hielo, y en otros deportes de participación popular, el niño esta principalmente más involucrado en ejercicios de alta intensidad y de corta duración que en actividades de larga duración (4). La actividad de los niños es altamente transitoria (5). Bailey et al. (6) demostró que la duración media de las actividades de niños de 6 a 10 años es de 6 segundos para las actividades de media-baja intensidad y 3 segundos para las actividades de alta intensidad. Esta situación paradójica podría ser explicada por varias razones: Primero, en contraste con el criterio de potencia aeróbica máxima universalmente adoptado, hay una falta de un “gold standard” o “patrón oro” relevante de la potencia anaeróbica máxima (MAP). Segundo, cualquier intento para medir exactamente las respuestas fisiológicas en estado no estable esta llena de dificultades. Tercero, las técnicas altamente invasivas y el desagradable estrés en el estudio de niños sanos no puede estar éticamente justificado. Finalmente, aunque ha sido recientemente sugerido que la actividad física espontánea de corta duración tiene importantes efectos sobre el crecimiento y el desarrollo durante las niñez, por medio de la modulación de los agentes anabólicos a nivel celular (4), la mayoría de los científicos del ejercicio pediátrico consideran que la función anaeróbica está más relacionada al rendimiento y menos relacionada a la salud que la función aeróbica.

Definiciones

En la literatura, es usada terminología muy confusa para definir la función muscular anaeróbica. Aún en revistas científicas de alto nivel, conceptos bioquímicos, fisiológicos y mecánicos tales como: alactácido, lactácido, potencia o capacidad anaeróbica, capacidad de trabajo anaeróbica, potencia instantánea, potencia pico o media son algunas veces indiscriminadamente usados. La producción de potencia esta limitada por la tasa a la que la energía es aportada [producción de adenosín trifosfato (ATP)] para la contracción muscular (utilización de ATP), en otras palabras la tasa a la cual los miofilamentos pueden convertir la energía química en trabajo mecánico.

La potencia anaeróbica es el máximo ATP anaeróbico producido por segundo por todo el organismo, durante un tipo específico de ejercicio de corta duración y máxima intensidad (7). Sin embargo, hay importantes restricciones éticas y metodológicas para hacer mediciones directas de ya sea, la tasa o cantidad de energía obtenida por los procesos anaeróbicos durante ejercicios con todo el cuerpo en humanos intactos. Ya que la utilización de sustratos no puede ser precisamente medida durante ejercicios con todo el cuerpo de ultra corta duración (100 a 200 mseg), es más apropiado medir la energía mecánica producida.

La potencia muscular se refiere a la habilidad del sistema neuromuscular para producir el mayor impulso posible en un período de tiempo dado. En comparación con los adultos, los niños no son siempre capaces de ponerse ellos mismos bajo estrés, particularmente en condiciones de laboratorio. En esta revisión, la potencia muscular de corta duración (SMTP) o potencia pico esta definida como el mayor trabajo mecánico que puede ser producido durante ejercicios de hasta 30 segundos de duración. El período de tiempo depende de la fuerza o la carga contra la cual el individuo tiene que trabajar y la organización de la aceleración.

Los términos crecimiento y maduración son frecuentemente usados juntos, y a veces aún como sinónimos, pero cada uno se refiere a actividades biológicas específicas. Crecimiento se refiere al incremento del tamaño del cuerpo como un todo y sus partes. Maduración se refiere al tempo y al tiempo de progreso hacia un estado de maduración biológica (8). El período prenatal (desde la concepción al nacimiento) es un período de inmensos cambios que comienza con la transmisión genética y continúa a través de un número de variaciones celulares y estructurales. La niñez se refiere al período desde los 2 hasta los 12 años de edad; los primeros dos años de vida son llamados “infancia” y la niñez esta definida como el período a partir del segundo cumpleaños hasta el inicio de la pubertad. La adolescencia se refiere al período desde los 12 hasta los 18 años de edad. Este período ve el comienzo de los cambios físicos relacionados a uno de los mayores hitos en el desarrollo humano: la pubertad. Algunos de los cambios dramáticos asociados con la adolescencia son un crecimiento acelerado en altura y masa corporal, la aparición de características sexuales secundarias y la habilidad para reproducirse; y luego el alcance final de la adultez.

Consideraciones Fundamentales

La evaluación de la STMP o la producción de potencia pico trae aparejada algunos problemas metodológicos (para una revisión reciente ver Winter y MacLaren (9):

  • Ya que la potencia es el producto de la fuerza y la velocidad, la carga externa (la carga aplicada en el cicloergómetro o la masa corporal durante la carrera o saltos) debe igualar cuidadosamente la capacidad de los músculos activos, de modo que los mismos operen a su velocidad óptima (10). Claramente esto es difícil de alcanzar en algunos ejercicios de intensidad máxima tales como la carrera de sprint o los saltos verticales.
  • La producción de potencia disminuye rápidamente en función del tiempo. Así, si tiene que ser medida la STMP máxima, la duración de la evaluación debe ser tan corta como sea posible [desde milisegundos en un salto vertical (11) hasta 3 segundos en ciclismo de sprint (12)]. La evaluación de la potencia pico verdadera requiere mediciones de valores de fuerza y velocidad instantáneos. Esta condición es solo satisfecha en evaluaciones que usan una plataforma de fuerza para los protocolos de saltos (13), para los protocolos de ciclismo como el método de la carga inercial (12) o el método que mide la potencia, debido a tanto la carga de fricción como a la inercia de la rueda (14, 15). En otras evaluaciones de potencia (test de Wingate de 30 segundos, carrera en escalera o ciclismo en ergómetros cargados por fricción), las fuerzas y velocidades son promediadas en vez de ser valores instantáneos (16).
  • La glucólisis anaeróbica y la contribución aeróbica están limitadas durante ejercicios o evaluaciones de potencia instantánea. En contraste, usando el test de Wingate de 30 segundos en prepúberes y adolescentes, ha sido demostrado que la fracción aeróbica, en comparación con los hombres jóvenes, fue bastante alta (17, 18). La producción y remoción de lactato comienza durante los primeros segundos de un ejercicio supramáximo. En adultos, ha sido reportado que el metabolismo glucolítico esta aún involucrado en ejercicios que duran menos de 10 segundos (19, 20). De este modo, solo los ejercicios que duran unos pocos segundos pueden ser considerados como una estimación de la máxima tasa de ruptura de ATP in vivo (13).

EVALUACIÓN DE LA STMP DURANTE EL CRECIMIENTO Y LA MADURACIÓN

La evaluación de la producción externa de potencia por medio de evaluaciones estandarizadas para estimar el metabolismo anaeróbico es más fácil que intentar cuantificar el ATP producido usando técnicas sofisticadas y frecuentemente, altamente invasivas. La cantidad de energía obtenida a partir de los procesos anaeróbicos durante el ejercicio con todo el cuerpo aún no puede ser medida directamente. Sin embargo, aún si durante el ejercicio supramáximo (intensidad mayor que el máximo consumo de oxígeno (VO2 máx.), la producción mecánica resultante puede ser medida de manera precisa, la interpretación de las implicaciones fisiológicas de tales series de alta intensidad presentan algunas dificultades (21, 22).

Procedimientos y Aspectos Metodológicos

Actualmente, los científicos del ejercicio pediátrico han investigado varios protocolos como evaluaciones de potencia en ciclismo de corta duración (23, 26), evaluaciones de salto vertical (VJ) (11, 27) y evaluaciones de carrera (28, 29). Las evaluaciones en cicloergómetro son las más comunes. En el estudio de los adultos, han sido reportadas algunas dificultades metodológicas incluyendo el establecimiento de la carga óptima, aceleración y deceleración de la rueda, y control sobre la velocidad de la rueda (9, 14). Cuando no fue hecha ninguna cuenta para los cambios dinámicos en la velocidad angular de la rueda, la potencia pico fue subestimada en aproximadamente 30 a 50 % de las fuerzas normales aplicadas (30, 31). En niños, Chia et al. (32) reportaron valores de pico de potencia ajustados a la carga más altos (≈ 18 a 20 %) que para los valores no ajustados durante el test anaeróbico de Wingate de 30 segundos (WAnT), mientras que Doré et al. (33) observaron una potencia ajustada a la inercia un 20 a un 30% mayor en comparación con un test de fuerza-velocidad convencional (FVT). Solo un ergómetro de ciclismo (o un ergómetro de remo) permite mediciones precisas de la STMP independientemente de la masa corporal como la carga resistiva impuesta. Además, la potencia pico en ciclismo permite realizar mediciones de los datos de velocidad y fuerza óptimos del individuo. La medición de la STMP es protocolo dependiente (en contraste con la medición de la potencia aeróbica máxima, la cual es esencialmente protocolo independiente). Actualmente no están disponibles criterios objetivos que confirmen el máximo y así el investigador o el entrenador debe depender de la cooperación de buena voluntad del individuo. Vandwalle et al. (16) resumieron los problemas que son comunes en las evaluaciones de STMP, incluyendo:

  • Falta de una carga óptima cuando se calcula la producción de potencia.
  • Medición de la potencia cuando la potencia muscular ya no es máxima.
  • Medición de potencia media en vez de potencia pico.
  • Factores motivacionales en los participantes.
  • Falta de consideración de las limitaciones en los dispositivos en los que se realiza el ejercicio.

Evaluaciones de Ciclismo

La potencia externa de las piernas (o los brazos) puede ser evaluada en un cicloergómetro midiendo la velocidad de la biela (revoluciones/minuto) para una fuerza (N) de frenado dada o torque (N.m).

Ciclismo con los Brazos

Pocos datos están disponibles concerniendo a niños. Blimkie et al. (34) reportó la potencia anaeróbica pico y la potencia media de los brazos de niños y niñas adolescentes de 14 a 19 años. La potencia pico y la resistencia muscular local determinada durante el pedaleo con los brazos (protocolo de Wingate) se incrementó para los niños, pero no para las niñas durante el período de la adolescencia. Más recientemente, Nindl et al. (35) midieron la potencia anaeróbica del tren superior en atletas varones y mujeres adolescentes. El WAnT fue administrado para evaluar potencia pico y media. La potencia pico de los brazos, normalizada para la masa corporal, masa magra y área de sección cruzada, fue significativamente mayor en los niños que en las niñas.

Ciclismo con las Piernas

En la literatura pediátrica, varios métodos han sido descritos para la evaluación de la potencia de la piernas de corta duración y esto puede ser categorizado en 5 grupos: (i) el WAnT, el cual esta basado en el peso corporal (36, 37); (ii) FVT de aceleraciones múltiples, el cual requiere varias cargas resistivas separadas en un ergómetro frenado por fricción (37, 38); (iii) el método isoquinético, el cual controla la velocidad de pedaleo y mide el torque aplicado a la biela (24, 39); (iv) el método de rueda no frenada (40) o método de la carga inercial (12) y (v) el FVT ajustado por inercia (FTVi) que usa tanto carga de fricción e inercia de la rueda (14, 15). Se ha demostrado que solo los tres últimos métodos miden de manera precisa la potencia y la potencia pico (9, 12, 41).

Test Anaeróbico de Wingate

El test implica que el participante en estudio pedalee en un cicloergómetro a la máxima velocidad contra una fuerza de frenado constante durante 30 segundos (42, 43). Esta fuerza de frenado constante es predeterminada para producir potencia mecánica, equivalente a dos o tres veces la potencia metabólica obtenida durante una evaluación del VO2 máx. La potencia pico refleja la habilidad de los músculos de las piernas para producir potencia mecánica de corta duración, mientras que la potencia media o trabajo total representan la resistencia muscular local de las piernas. La fuerza resistiva externa fija podría no satisfacer las relaciones fuerza-velocidad de los músculos y así los valores STMP pueden probablemente ser desfavorablemente afectados (9). Además, debido al uso de un inicio en movimiento en el protocolo del test de Wingate, el “tiempo de inicio” no es controlado y de este modo se necesita energía para apoyar parcialmente la carga de fricción del sistema. Antes de que la monitorización sea introducida, esto resultó en una disminución, y en una proporción indefinida y variable de la STMP del individuo (44). Además, el test de ciclismo de 30 segundos necesita una fuerte motivación del niño, lo cual está lejos de la realidad. Este método parece ser más útil para establecer perfiles de fatiga. El WAnT ha sido examinado más extensivamente que cualquier otro test de rendimiento anaeróbico para varias poblaciones pediátricas (desentrenados, incapacitados, entrenados) y se encontró que es altamente válido y confiable. Los coeficientes de confiabilidad test-retest estuvieron en un rango desde 0.89 hasta 0.97 (42, 45). Están disponibles valores representativos en niños (43). Para mayor información concerniente al protocolo de WAnT, se aconseja al lector consultar revisiones recientes (36, 38).

Test de Fuerza-Velocidad (FVT)

Dickinson (46) identificó primero una relación lineal inversa entre la velocidad de pedaleo pico y la carga aplicada. En contraste a los estudios in vitro, en los cuales la relación entre la fuerza y la velocidad es exponencial (47) o hiperbólica (48), en ejercicios de ciclismo poliarticulares, han sido generalmente obtenidas relaciones lineales de fuerza-velocidad y parabólicas entre la potencia-fuerza en adultos (16), así como en niños (25). Recientemente, Bar-Or (36) revisó las ventajas del FVT. En el laboratorio del autor, fue encontrada una alta correlación (r=0.93, p<0.001) entre la potencia pico medida en niños durante el FVT, y aquella obtenida con el WAnT, sugiriendo que ambos tests miden el mismo factor (49). Williams (50) examinó la confiabilidad test-retest del FVT realizado por niños de 9 años de edad. Fue encontrada una correlación significativa (r=0.80, p<0.05) para la potencia pico. Las correlaciones entre otras variables dependientes estuvieron en un rango de r=0.58 hasta 0.86. El coeficiente de variación de la potencia pico fue de aproximadamente 12%. El procedimiento parece satisfacer las relaciones fuerza-velocidad musculares y produce valores STMP teóricamente válidos. Sin embargo, este procedimiento no produce perfiles de fatiga válidos (9). Además, el tiempo total de 30 minutos requerido para la realización (5 aceleraciones intercaladas con 3 minutos de recuperación) es bastante largo.

Método Isoquinético

En la medición de la producción de potencia humana, es esencial equiparar la carga externa con la capacidad de los músculos activos para operar a su velocidad óptima. Sargeant et al. (51) desarrollaron un ergómetro de ciclismo isoquinético, donde la velocidad es mantenida constante a través de todo el test. El nivel de fuerza pico esta inversamente y linealmente relacionado a la velocidad de la biela a través del rango estudiado. Este método fue introducido para medir la producción de potencia pico en una forma que satisfizo las relaciones fuerza-velocidad. Sin embargo, la versión conducida por motor es muy costosa y la adquisición de datos a partir de estos sistemas es exigente. Para superar este problema fue ideado un nuevo cicloergómetro, innovador y relativamente barato (39). Estudiando a 13 niños (14.7 años de edad) y 12 adultos (28.8 años de edad), los autores encontraron, como era esperado, una mayor potencia pico en los adultos. Sin embargo, no fueron observadas diferencias significativas en la velocidad óptima a la máxima potencia para los adultos y los niños. Doré et al. (52), que investigaron niños (n=506) desde 7 a 18 años de edad en un ergómetro no isoquinético, encontraron que la edad es una variable significativa de explicación de la velocidad óptima en una regresión múltiple. Aunque significativa, la edad solo explicó el 1.3% de una varianza total de 43.3%, el resto fue explicado por la talla.

Método de Carga Inercial

Hill (53) usó una rueda de inercia para medir la producción de potencia humana. Subsecuentemente, este método (usando una rueda no frenada), ha sido aplicado al ciclismo (40). Recientemente, el método fue usado en varones de 8 a 20 años (54). Los valores absolutos promedio en un grupo de 8 a 12 años y de 12 a 20 años de edad, fueron de 417 y 1060 W, respectivamente. Los autores reportaron que el método de la carga inercial provee mediciones válidas de torque y determina confiablemente las relaciones promedios e instantáneas de ciclismo de torque-velocidad y potencia-velocidad, a través de un rango de velocidades de pedaleo a partir de una sola serie de ejercicio.

FVT ajustada por la Inercia

La fuerza de frenado óptima (resistencia) debería permitir alcanzar el valor más alto posible para la potencia pico de ciclismo. La identificación de una fuerza de frenado apropiada es difícil durante el crecimiento y la maduración, debido a los cambios en la composición corporal. Además, una fuerza de frenado ideal al inicio de un ejercicio SMTP no es ideal al final de la evaluación. La fatiga disminuye la velocidad de pedaleo y así la producción de potencia (21). Pocos estudios han investigado la resistencia óptima requerida para los niños (49, 55, 56). Además, estos estudios no han incorporado la fuerza requerida para acelerar la rueda del aparato de ciclismo (fuerza inercial). La potencia máxima reportada ha sido indudablemente subestimada (14, 15). De manera contraria a los protocolos previos, la fuerza externa total impuesta (fuerza de frenado más fuerza inercial) no es constante durante la aceleración de la rueda. De este modo, han sido reportadas recientes mediciones concomitantes de fuerza, velocidad y potencia durante la fase de aceleración del ciclismo de sprint. En niños, Doré et al. (52) demostraron que la potencia máxima en ciclismo (incluida la inercia), medida durante una aceleración máxima, fue independiente de la fuerza de frenado aplicada. Este nuevo protocolo de evaluación permite la medición de la potencia máxima y velocidad óptima a partir de solo un sprint y no requiere que sean vencidas grandes cargas. El presente método es menos afectado por factores de fatiga y motivación y también consume menos tiempo que los procedimientos de evaluación actuales (excepto el método de la carga inercial). La potencia instantánea absoluta tuvo un rango desde 257 hasta 534 W y 278 y 574 W en niñas y niños, respectivamente de un grupo de 8 a 12 años, en un grupo de 19.5 años de edad la misma fue de 821 y 1323 W en mujeres y hombres jóvenes, respectivamente. En nuestro laboratorio, nosotros investigamos recientemente (datos no publicados) la confiabilidad del FTVi en 27 niños y niñas prepúberes, y 27 mujeres y hombres adultos jóvenes. Se encontró que el FVTi fue altamente confiable en ambos sexos (coeficiente de variación de 3%).

Conclusión

Entre los factores que pueden afectar la interpretación de las evaluaciones de potencia en el cicloergómetro durante el crecimiento, debemos considerar: la naturaleza y extensión de la entrada en calor pre-test; la duración del test; la carga resistiva aplicada; el uso de un inicio en movimiento versus un inicio estático; si los cálculos de la potencia resultante están ajustados o no, para explicar los efectos de la inercia y/o la carga.

Evaluaciones de Saltabilidad

Evaluaciones de Campo

Sargent (57) desarrolló el test de VJ para medir la potencia máxima de las piernas en adultos. Los participantes deben saltar verticalmente tan alto como puedan. En el punto más alto del salto, el examinado marca el tablero de medición con tiza. La habilidad del individuo para ejercer la potencia de las piernas es derivada de la altura del salto. El mejor valor de tres saltos es generalmente tomado como el valor del test. El VJ ha sido aceptado como una medición válida1 de la potencia de piernas y han sido derivados varios protocolos de VJ a partir del test de Sargent [e.g. test de saltar y alcanzar, test de Abalakow; para una revisión ver Kirby (59)]. Los coeficientes de objetividad y confiabilidad son altos. Los coeficientes de confiabilidad de 0.91 a 0.93 sugieren una alta consistencia intra-individuo (60). No fue reportado ningún índice de confiabilidad test-retest en poblaciones pediátricas. La validez del test, en comparación con la suma de cuatro eventos de potencia realizados en el campo y bajo techo, es algo baja (r=0.78) (61). El test no implica una alta habilidad motora y puede ser fácilmente aprendido por los niños. Las normas están disponibles (62). Un punto débil importante es la falta de estandarización en la administración del test. Por ejemplo, un contramovimiento incrementa el rendimiento del VJ en aproximadamente 7%, probablemente debido a la participación más relevante de la elasticidad muscular. Además, una elevación más rápida de los brazos también mejora la altura de un VJ (63).

Evaluaciones de Laboratorio

Los instrumentos sofisticados (plataforma de fuerza más análisis computacional) permiten el registro de las fuerza de reacción del suelo, y de la aceleración del centro de gravedad del cuerpo. La producción de potencia pico1 es calculada a partir del producto de la fuerza instantánea ejercida por el individuo en la plataforma de fuerza y la aceleración del centro de gravedad del cuerpo. El uso de la técnica de la plataforma de fuerza mejora la validez del test. En el estudio de niños, Davies y Young (27) encontraron una alta correlación (r=0.92) entre la altura del VJ y los datos obtenidos en la plataforma de fuerza. Recientemente, Ferreti et al. (11) midieron la potencia máxima de las piernas en niños de 8 a 13 años de edad. Ellos usaron el método descrito por Davies y Reñiré (64). Sin embargo, el salto empezó a partir de una posición de sentadilla, para minimizar los contramovimientos. La velocidad fue obtenida por integración del tiempo de la aceleración instantánea, la cual es igual al índice fuerza/masa del individuo.

Evaluaciones de Carreras de Velocidad

Aceleraciones de 30 a 50 m

Históricamente, en Estados Unidos, Europa y en la mayoría de los otros países, los profesores de educación física y entrenadores han usado una carrera de 30 a 50 m como medición de la velocidad de carrera. El test es fácil de administrar, puede ser hecho bajo techo o al aire libre, y las poblaciones pediátricas pueden ser evaluadas en un tiempo corto. Esta evaluación simple permite que los individuos sean categorizados como: lentos, medio-lentos, y rápidos. Sin embargo, la misma no puede ser considerada como una evaluación de potencia “real”, de acuerdo de Wilkie (65), ya que el componente de fuerza no es medido. Generalmente, la validez lógica es aceptada para esta evaluación (66). En el laboratorio del autor, nosotros comparamos la potencia pico (W/kg) medida por el FVT en ciclismo con una carrera de 30 m en un grupo de niños y niñas de 7 a 12 años de edad. Con los grupos juntos, la correlación fue bastante alta (r=0.80, p<0.001), aunque la misma fue significativamente menor cuando fueron analizados los resultados de solo las niñas (49). La mayor masa grasa en las niñas puede explicar parcialmente su desventaja en la velocidad de carrera a tal edad. Han sido reportados coeficientes de confiabilidad de 0.66 y 0.94 (solo para los niños). Los efectos de aprendizaje para esta evaluación no parecen haber sido investigados.

Carrera de 30 segundos

En este test, los niños corren yendo y viniendo (20 m en cada vuelta). La velocidad promedio es calculada a partir de la distancia cubierta en 30 segundos. No pudieron ser observadas diferencias significativas en el lactato sanguíneo pico en el test de Wingate de 30 segundos y el test de carrera de 30 segundos, sugiriendo que el test de campo constituyo un esfuerzo bastante intenso para niños y niñas de 12 años de edad. La reproducibilidad de este test no ha sido todavía investigada.

Evaluaciones de Laboratorio

Saltos en Escaleras

Margaria et al. (68) fueron los primeros que midieron la potencia de corta duración durante una carrera hacia arriba (primera evaluación de potencia cuantitativa en niños). Niños y niñas desentrenados de 10 a 15 años fueron investigados. Ellos midieron el componente vertical de la velocidad constante máxima, haciendo que el individuo corriera por una escalera durante 4 a 5 segundos. La masa corporal (kilogramos) del individuo representa la fuerza externa. Para medir la producción de potencia, el tiempo registrado fue de aproximadamente 400 a 500 mseg. Fueron encontradas diferencias de sexo estadísticamente significativas (p<0.05) en la MAP absoluta, entre varones y mujeres a edades de 11 y 15 años. No fueron observadas diferencias significativas por el género cuando la MAP fue expresada relativa a la masa corporal. Fue concluido que los cambios psicomotores, biomecánicos, y/o bioquímicos que ocurren en los niños de esas edades contribuyen a los incrementos lineales en la MAP absoluta hasta aproximadamente los 13 años de edad. Después de esas edades los valores de los niños continúan incrementándose, mientras que los de las niñas se estabilizan (69). A pesar de las afirmaciones hechas por Margaria et al. (68) los resultados del test pueden ser influenciados por factores como la habilidad de subir a la velocidad máxima, patrones de zancada, y masa corporal. En niños, debido al riesgo de lesión para tomar dos escalones al mismo tiempo, el evaluador debería considerar la carrera de 30 m como una alternativa (ver la sección Evaluaciones de Campo). La variación intra-individuo del test es bastante grande (cerca de 15 %) en comparación con mediciones de ciclismo o de plataforma de fuerza (aproximadamente 4 y 7 %, respectivamente) (70). Para información adicional se remite al lector a ver también revisiones recientes (36, 71).

Aceleración en la Carrera de Velocidad

Los efectos de diferentes regimenes de entrenamiento sobre la potencia anaeróbica y la posible transferencia entre los diferentes tipos de entrenamiento ha sido examinada por Nielsen et al. (72). Un total de 249 mujeres de 7 a 19 años, participaron en el experimento de entrenamiento. Cada niña realizó una salida de pie y corrió 10 m lo más rápido posible. La velocidad de carrera fue medida por medio de tres sistemas de fotocélulas ajustables situadas a la altura de la cadera. Las aceleraciones fueron calculadas usando los registros de tiempo a partir de las células colocadas a 0.2 y 4 m a partir de la línea de salida. En este estudio, los tiempos de contracción reales fueron muy cortos (200 a 300 mseg) en ambos VJ y los pasos rápidos durante el inicio de la carrera. La aceleración en la carrera es independiente de la talla en las niñas, pero no en los varones prepúberes (73). Excepto para las series de aceleración, todos los tipos de entrenamiento mejoraron el rendimiento.

Carrera en Cintaergómetro con Motor

En un estudio longitudinal, Patterson y Cunningham (74) midieron a 19 varones a través de 5 años (edad media 10.8 a 14.9 años). Ellos realizaron una carrera en cintaergómetro para estimar la “capacidad anaeróbica”. Los niños corrieron a un 20 % de graduación a velocidades de entre 7.8 km/h (en edades de 10 a 11 años) hasta 11.9 km/h (en edades de 14 a 15 años). El tiempo hasta el agotamiento en la cintaergómetro (el cual estuvo entre 80 y 100 segundos de acuerdo a los diferentes grupos de edades), los niveles de lactato sanguíneo post-ejercicio y la deuda de O2, sirvieron como índices de “capacidad anaeróbica”. Una desventaja de este método es que nosotros solo podemos medir el rendimiento de resistencia “anaeróbica”. Solo la velocidad es registrada, pero el componente de fuerza no puede ser medido, así la potencia no puede ser calculada. Los coeficientes de confiabilidad de la evaluación estuvieron entre una r=0.76 a la edad de 10 años, y r=0.84 a la edad de 15 años.

Carrera horizontal en Cintaergómetro sin Motor

Realizar una evaluación en un cicloergómetro es ideal para los ciclistas, pero tiene menos valor práctico para los corredores o deportistas de deportes de equipo (75). Han sido usados varios métodos para estudiar la mecánica de la carrera. Las plataformas de fuerza han sido aplicadas desde el comienzo del siglo 20 [“trottoir dynamographique” de Amar (76)], para estudiar las fuerzas de reacción del suelo. Los análisis de video son convenientes para registrar los desplazamientos. En adultos, han sido hechos intentos para medir la velocidad y la producción de potencia máxima durante la carrera máxima de corta duración en una cintaergómetro sin motor (77). La misma metodología fue usada en nuestro laboratorio, con el objeto de examinar la producción de potencia de corta duración (<10 segundos) en niños desentrenados y entrenados (78). Fargeas et al. (79) estudiaron la carrera longitudinal y la potencia de ciclismo de 38 niñas y niños de 8 a 14 años de edad. Los individuos desarrollaron velocidades máximas mientras estaban sujetados por una correa en la cadera. La correa que está unida a una barra horizontal, esta conectada a un potenciómetro (desplazamiento vertical) y a una celda de torsión (fuerza de tracción horizontal). Un motor de torque constante estaba instalado en la rueda posterior de la cinta, el mismo no es usado para conducir a la misma, pero si para compensar la fricción de la correa o para simular cargas diferentes. Las señales del potenciómetro, el transductor y de la cintaergómetro (velocidad de la cinta) permitieron que sea calculada la potencia mecánica (potencia potencial más cinética). Esta evaluación parece ser prometedora para la medición de la potencia muscular de un individuo en la carrera (80). Fargeas et al. (28) estudiaron la validez de la evaluación, comparando a esta última con un FVT (r=0.94). Se encontró que la potencia de ciclismo durante el FVT fue significativamente más alta (p<0.001) que la potencia de carrera en la cintaergómetro. No fueron observados efectos de aprendizaje durante el FVT, pero fue observado un efecto de aprendizaje significativo (p<0.05) (test-retest) durante la carrera en la cintaergométrica (28). Hallazgos similares fueron reportados por Sutton et al. (29), que estudió a niños y niñas de 11 años de edad (n=19).

Conclusión

Hay una falda de métodos validos, confiables y estandarizados para evaluar la STMP en niños y adolescentes. Están disponibles una variedad de protocolos para medir la STMP, la mayoría de los cuales están basados en ergometría de ciclismo. Entre estos últimos, el FVTi es prometedor ya que el mismo permite la medición de la potencia pico y la velocidad opcional a partir de solo un sprint y no requiere que sean vencidas grandes cargas. Fue encontrado que esta evaluación es altamente confiable en personas jóvenes. Sin embargo, todos los test de STMP tienen limitaciones metodológicas. Por ejemplo, estos tests dependen de la motivación del individuo, además no hay criterios psicológicos que puedan ser usados para establecer un punto final objetivo.

STMP DURANTE EL CRECIMIENTO Y LA MADURACIÓN

Revisión de Hallazgos Relevantes

Los valores representativos de potencia en ciclismo, saltos y carrera en función de la edad y el sexo son respectivamente presentados en las Tablas 1, 2 y 3.

Escala de Potencia en Jóvenes

Wildie (10) sostuvo que el límite teórico de la producción de potencia de un campeón olímpico especializado de eventos cortos (velocista, saltador, lanzador) debería ser ≈ 4400 W. Para un individuo característico (70 kg de masa corporal), este valor representa una producción de potencia relativa teórica de ≈ 60 W/kg. Más recientemente, Grassi et al. (88) reportaron gráficos de atletas de potencia de 20 años que eran capaces de alcanzar más de 6500 W durante una evaluación de VJ en una plataforma de fuerza. De nuevo para un individuo característico, esto significa un valor real de ≈ 90 W/kg. La escala de potencia para jóvenes (ver tabla 4) muestra un incremento desde aproximadamente 150 W a la edad de 7 años hasta 6500 W para un atleta de potencia de 20 años altamente entrenado (incremento de ≈40 veces). Sin embargo, cuando ser corrige los valores para la masa corporal, la STMP máxima (≈ 30 W/kg) del niño característico es aproximadamente el 30% de los valores de los atletas de potencia. Estos datos coinciden con las observaciones hechas en 1984 por Davies y Young (27). Esto también indica que la STMP no esta solo relacionada a la edad y al sexo, sino también depende de la duración del ejercicio, el grupo muscular implicado, y el ergómetro (ajustado a la inercia o no) usado.

Conclusión

Las características de STMP están menos documentadas que las de la potencia aeróbica, y los datos para niñas son particularmente escasos. Si es expresada en valores absolutos o por kilogramo de masa corporal, la potencia en ciclismo, salto y carrera es menor en niños que en adolescentes y adultos. Los niños tienen consistentemente valores de STMP absolutos promedio más altos (Watts) que las niñas entre los 13 y los 21 años de edad. Las diferencias en la STMP relacionadas al sexo (W/kg) ocurren tan pronto como a la edad de 10 a 11 años. Los valores de STMP relacionados a la masa continúan incrementándose a través de toda la niñez hasta la adultez joven en los niños y hasta la pubertad en las niñas. La escala de potencia de los jóvenes muestra que, cuando se la corrige para la masa corporal, la potencia pico del niño característico representa ≈ 30% de los valores de los atletas de potencia varones de 20 años de edad.


Tabla 1. Valores representativos de la potencia de ciclismo de las piernas de niños y niñas. M= mujeres; FVT= test de fuerza velocidad; V= varones; NSAC= niños normales de edad escolar; PP= potencia pico; relPP= potencia pico relativa, corregida por kilogramo de masa corporal; WAnT= test anaeróbico de Wingate.

DETERMINANTES DE LA STMP DURANTE EL CRECIMIENTO Y LA MADURACIÓN

Genética

Esta bien reconocido que los factores de edad, sexo, morfológicos y metabólicos son importantes determinantes del rendimiento anaeróbico máximo. Sin embargo, tampoco hay ninguna duda de que existe una variación humana considerable en la habilidad para realizar una actividad máxima a través de un período de tiempo corto. A pesar de los recientes progresos en el entendimiento, no esta claro si los factores ambientales o genéticos contribuyen más a las diferencias observadas en el fenotipo de rendimiento anaeróbico de corta duración. Además, han sido reportados resultados conflictivos con respecto al efecto genético total sobre la potencia de corta duración. Los valores estuvieron entre, casi cero a casi 100 % de la varianza. En la literatura, solo han sido reportados dos tipos de estudios: (i) comparación del fenotipo en fratrias de hermanos y hermanas (adoptados y relacionados por sangre); (ii) el estudio clásico en gemelos. Simoneau et al. (89) investigaron un total de 328 individuos que pertenecían a fratrias adoptadas; fratrias biológicas de hermanos y hermanas; fratrias de gemelos dicigóticos y fratrias monocigóticas fueron evaluadas para ciclismo supramáximo durante 10 segundos. Los niños adoptados que vivían juntos no exhibieron similitudes en la potencia de ciclismo de corta duración (coeficiente intraclase: r=0.0). Fueron encontradas similitudes significativas en el rendimiento de corta duración en pares de hermanos y hermanas que vivían juntos (r=0.46). En un estudio acerca de la comparación de hermanos en carrera de sprint (carrera de 32 m), Malina y Mueller (90) no encontraron diferencias entre las correlaciones entre hermanos en la carrera, pero fueron encontradas mayores similitudes entre hermanos que entre hermanas. Las correlaciones intraclase entre hermanos biológicos y gemelos dicigóticos (r=0.58) fueron bastante similares, sugiriendo que el incremento de la similitud ambiental no se traslada a un incremento del parecido fenotípico para el rendimiento de corta duración (91). Para fratrias monocigóticas, el valor R igualó 0.80. Los últimos resultados fueron bastante similares a aquellos obtenidos por Komi et al. (92). Simoneau y Bouchard (91) concluyeron que existe considerable variación en la habilidad para realizar potencia de corta duración. Esta heterogeneidad puede ser atribuida en gran medida a factores genéticos. Considerando el pequeño cuerpo de conocimientos disponible, se sugiere que los factores genéticos explican aproximadamente el 50 % de la varianza total en el fenotipo de rendimiento anaeróbico de corta duración [para más información ver Bouchard et al. (93)].

Estructura Muscular

Debido a los problemas asociados con la medición directa de la producción de energía anaeróbica durante el crecimiento y el desarrollo, la atención ha sido focalizada en la medición de la producción mecánica atribuida (predominantemente) a las fuentes de energía anaeróbica (94). Uno debe tener en cuenta, que aunque uno puede estar midiendo la producción de potencia de los músculos de las piernas o los brazos, el músculo va a estar sometido a las leyes fundamentales de la mecánica muscular. El énfasis esta puesto en la producción de STMP, de este modo, esta sección revisa las diferencias en la edad y el sexo en la estructura y función del músculo esquelético, y sus relaciones con la potencia mecánica externa. Para revisiones más extensas de la estructura y función muscular durante el crecimiento se remite al lector a Sale y Spriet (95), Blimkie y Sale (96) y Van Praagh (97).

Desde el Nacimiento hasta la Niñez

Número y Área de las Fibras Musculares

Frecuentemente se considera que el crecimiento muscular postnatal ocurre debido principalmente a la hipertrofia muscular, en contraste con el crecimiento muscular prenatal el cual esta caracterizado como el período de hiperplasia de las fibras musculares (98). El área de las fibras se incrementa de 15 a 20 veces desde el nacimiento hasta la niñez, adolescencia y adultez joven, con hasta la mitad del incremento a la edad de 5 años (99, 100).

Tipos de Fibras Musculares

El tejido muscular alcanza una diferenciación remarcable y tiene una gran capacidad de crecimiento. Generalmente se piensa que la composición de fibras es determinada genéticamente y no está afectada por la edad y el entrenamiento. En animales, sin embargo, han sido demostrados cambios en la composición de fibras después de la denervación, innervación cruzada y estimulación nerviosa (101). En el nacimiento, hay una relativamente gran proporción (de 10 a 20 %) de fibras IIc no diferenciadas. El porcentaje de fibras tipo I se incrementa rápidamente después del nacimiento, mientras que el número de fibras IIc disminuye (99, 102). A la edad de 1 año, el porcentaje adulto de fibras tipo I ha sido casi alcanzado. La diferenciación del tipo de fibras musculares parece totalmente completada algunos años después del nacimiento. Bell et al. (70) demostraron que a la edad de 6 años, el perfil histoquímico es similar a aquel de los adultos jóvenes. Parece que hay pequeñas diferencias de sexo en la distribución de las fibras musculares en la infancia y la niñez, sin embargo, hay evidencia acerca de que los niños tienen porcentajes más altos de fibras tipo I que los adultos (100, 103). La distribución del porcentaje de fibras tipo II es menor en la niñez temprana en comparación con la adultez (99) y alcanza las proporciones de los adultos durante la adolescencia avanzada (104, 105). Algunos autores (103, 106), pero no todos (70) han reportado un mayor predominio de fibras tipo IIa que de IIb durante la niñez y adolescencia.

Conclusión

Las proporciones de fibras tipo I y IIc son altas durante el inicio y la mitad del transcurso de la niñez en comparación con la adultez (70, 99, 107, 108). Cualquier variación clara asociada al sexo es observada en la distribución de fibras tipo I durante el transcurso de la niñez, y el porcentaje de distribución de las fibras tipo II es menor en el inicio y la mitad de la niñez. En la mayoría de los estudios, fue encontrado que hay un gran predominio de fibras tipo IIa frente a las IIb durante la niñez y la adolescencia. No ha sido reportada ninguna evidencia clara de una variación asociada a la edad o al sexo en las proporciones de fibras tipo IIa y IIb más allá del año de edad.

De Adolescente a Adulto Joven

Tipos de Fibras Musculares


Tabla 2. Valores representativos del rendimiento en saltos de potencia y altura de salto en niños y niñas. a= los datos están extrapolados de gráficos. M= mujeres; V= varones; NSAC= niños normales de edad escolar; PP= potencia pico; relPP= potencia pico relativa corregida por kilogramo de masa corporal; Altura SJ= altura del salto desde sentadilla; Vmáx.= máxima velocidad de contracción.


Tabla 3. Valores representativos de la potencia de carrera en niños y niñas. M= mujeres; V= varones; NMT= cintaergómetro sin motor; NSAC= niños normales de edad escolar; PP= potencia pico; relPP= potencia pico relativa corregida para la masa corporal.

Sin embargo, los datos reportados por Jansson (103) no apoyan estos hallazgos. Este autor revisó varios estudios, y reportó un modelo de forma de U invertida en varones desde el nacimiento hasta la edad de 35 años. Esto significa que hay un incremento significativo en el porcentaje de fibras tipo I desde el nacimiento hasta los 9 años, pero después el porcentaje de fibras tipo I parece disminuir y es significativamente menor a la edad de 19 años en comparación con el grupo de 9 años de edad. No pudo ser demostrada ninguna relación clara entre el porcentaje de fibras tipo I y la edad en las mujeres. Como en los varones, la proporción de fibras tipo I en el grupo de 5 a 9 años fue de magnitud similar a aquella del grupo de 1 a 4 años de edad. Después, el porcentaje de fibras tipo I parece decrecer. Aunque los varones adolescentes presentaron un porcentaje de fibras tipo I más alto que las mujeres (106, 109, 110), las mujeres tienen un mayor porcentaje de fibras tipo I que los hombres en el grupo de 20 a 29 años (103). Las fibras tipo II alcanzan las proporciones adultas durante el final de la adolescencia (104, 105, 110). La mayoría de los estudios (106, 109, 110) ha reportado mayores porcentajes de fibras tipo II en mujeres adolescentes que en hombres (Tabla 5). Du Plessis et al. (109) reportaron porcentajes de fibras tipo II significativamente diferentes en adolescentes mujeres (46%) en comparación con hombres (34%), pero ninguna diferencia significativa entre mujeres entrenadas y niñas desentrenadas o hombres entrenados y niños desentrenados.



Tabla 4. Escala de potencia de jóvenes en función de la edad, sexo y tipo de ejercicio.

Área de las Fibras Musculares

El tamaño de las fibras musculares se incrementa linealmente con la edad desde el nacimiento hasta la adolescencia, después de la cual son alcanzados los valores adultos (Tabla 4) (111). En los varones, algunos estudios transversales sugieren que el área promedio de las fibras se incrementa hasta la edad de 25 años (100), mientras que los datos longitudinales de Glenmark et al. (112) reportaron que el tamaño pico de las fibras se estabilizó a la edad de 16 años tanto en varones como en mujeres. También parece que el área de las fibras musculares difiere de acuerdo al músculo estudiado. Para adolescentes mujeres, ha sido reportado que el área de las fibras musculares del vasto lateral y el gastrocnemio es ligeramente menor que en los varones adolescentes (104, 113), pero es similar a los valores de las mujeres adultas jóvenes. Ha sido reportado que el área de las fibras musculares del vasto lateral se incrementa desde la adolescencia hasta la adultez en los varones (104, 114).

Conclusión

En los varones, el incremento del porcentaje de fibras tipo I entre el nacimiento y los 7 años, podría probablemente ser explicado por la transformación de las fibras debido al incremento de la actividad física cuando se aprende a caminar y a correr (113, 115). El porcentaje de fibras tipo I disminuye entre la edad de 10 y 35 años (103). Entre las posibles explicaciones hay apoyo de los experimentos acerca de que: (i) el incremento de la testosterona puede disminuir el porcentaje de fibras tipo I (103, 116, 117) y (ii) a pesar de un incremento de la masa muscular, la disminución del porcentaje de fibras tipo I puede ser causado por una reducción del nivel de activación muscular en el individuo desentrenado (110). En mujeres, no hay cambios en el porcentaje de fibras tipo I desde la adolescencia hasta la adultez joven (114). No es conocido el porque los cambios en la distribución del tipo de fibras son más pronunciados en los varones que en las mujeres (103). No esta claro si esta diferencia relacionada al sexo es causada por la exposición divergente a las hormonas sexuales o a diferencias en los mecanismos de activación de la musculatura o a otros factores. Hay una diferencia sexual en el transcurso de tiempo para el crecimiento muscular: los varones alcanzan su pico de masa muscular más tarde (cerca de la edad de 30 años) que las mujeres (antes de la edad de 20 años). De este modo, entre la adolescencia y la adultez, la masa muscular se incrementa en los varones mientras que permanece sin cambios en las mujeres. El apoyo para este enfoque fue demostrado por una diferencia sexual en la STMP que se incrementó marcadamente entre los 13 y los 21 años de edad (22).

Tamaño Muscular

Tamaño de las Fibras

Las fibras musculares sufren extraordinarios incrementos en su tamaño durante la niñez. Hay una fuerte relación entre el área de la fibra y el diámetro durante la gestación y la infancia temprana. El diámetro de las fibras se incrementa en cerca del 75% desde el nacimiento hasta la edad de 1 año. Los diámetros de las fibras son 30 y 50 % de los valores del adulto a la edad de 1 y 5 años, respectivamente (99). No hay aparentemente ninguna variación asociada al sexo durante la infancia y la niñez temprana (118). Durante la niñez temprana hasta la adolescencia este incremento continúa a una magnitud de cerca de 3.5 veces en las niñas y 4.5 veces en los niños (99, 115). Ha sido reportado que el área de la fibras del tren inferior se incrementa cerca de 20 veces, mientras que el área de las fibras musculares del tren superior se incrementa en cerca de 7 a 12 veces en el mismo período (111). En las niñas, los diámetros de las fibras alcanzan su pico durante la adolescencia, mientras que los niños alcanzan su tamaño pico solo durante la adultez temprana (115). Se sabe que la inactividad física o el entrenamiento son importantes determinantes del tamaño de las fibras. Lundberg (119) reportó que los niños con un desarrollo motor disociado constitucional sin signos de desorden del sistema nervioso central, tienen diámetros medios menores de las fibras tipo I y especialmente de las fibras tipo II, cuando se los compara con controles. En el estudio de Jansson y Hedberg (106) varones adolescentes tenían áreas de fibras promedio mayores que las mujeres. Los autores sugirieron un efecto combinado del entrenamiento de la fuerza y un crecimiento muscular mayor genéticamente determinado durante la pubertad para los niños. Además los varones exhibieron un mayor incremento de tamaño en las fibras tipo II, y más fibras específicas tipo IIb, que las mujeres (106, 112). Simoneau et al. (120) presentaron los mismos tipos de diferencias sexuales en jóvenes de 25 años.

Área de Sección Transversal Muscular

La relación entre el área de sección transversal (MCSA) y la producción de fuerza ha sido descrita para músculos asilados de animales (101), para varios músculos esqueléticos humanos, tanto para contracciones voluntarias máximas (121) como para contracciones evocadas eléctricamente. Aunque los incrementos en la fuerza muscular están relacionados de cerca de los cambios en la MCSA, hay numerosos casos donde los incrementos en la fuerza ocurren sin ningún incremento en la masa muscular. Esto puede ser explicado por un incremento en su capacidad de reclutar y activar más unidades motoras. En los niños, han sido recientemente revisadas las correlaciones entre MCSA (determinada por antropometría, ultrasonido, o tomografía computada) y la fuerza voluntaria máxima (96). Las mismas son generalmente de moderadas a fuertes en ambos sexos, a través de una variedad de grupos musculares. En los varones, la MCSA se incrementa exponencialmente hasta los 17 años y luego alcanza una meseta a partir de la edad de 20 años. Las mujeres muestran menores incrementos en la MCSA que los hombres durante un período de edad desde los 13 a los 17 años (123). Con el avance de la edad, las diferencias relacionadas al sexo se vuelven más marcadas en los miembros superiores que en los inferiores. Después de la adolescencia, las niñas tienen solo el 50 % del tamaño muscular del tren superior de los varones, pero cerca del 70% del tamaño muscular del tren superior (95, 123). Sin embargo, cuando la fuerza absoluta es normalizada para la MCSA, las diferencias asociadas a la edad y al sexo en la fuerza muscular desaparecen (104, 123). Blimkie y Sale (96) concluyeron que la MCSA, en vez de la edad y el sexo per se, es el factor más importante que influencia la fuerza muscular durante el crecimiento. La influencia del tamaño muscular en la STMP durante el crecimiento también ha sido investigada por Ferretti et al. (11). Ellos estudiaron los cambios en la potencia pico de salto (plataforma de fuerza) en niños (n=13) de 8 a 13 años de edad, los cuales fueron comparados con adultos sedentarios (n=10) de 20 a 35 años de edad. Como era esperado, los valores pico fueron un 65% menor en los niños. Sin embargo, fue encontrado que la MCSA (por medio de antropometría) es un 45% menor en los niños que en los adultos. Los valores menores encontrados en los niños no estuvieron asociados con menores [ATP] en el músculo. Además, los menores valores pico no parecen estar relacionados a una menor velocidad de hidrólisis del ATP, ya que ha sido hallado que la máxima velocidad de contracción es comparable en niños y adultos (124). Los autores sugirieron que parte de las diferencias inesperadas en la potencia de salto pico entre los niños y los adultos pueden estar asociadas con cambios hormonales que ocurren durante la pubertad. Ellos hipotetizaron que antes de la pubertad, el incremento en la fuerza muscular con el crecimiento ocurre en paralelo con los incrementos en la MCSA (125), mientras que el incremento en la fuerza es mayor que aquel en la MCSA después de la pubertad, probablemente debido a la hipertrofia selectiva de las fibras tipo II, inducida por la secreción de testosterona (112, 117). Además, otros factores independientes del tamaño como el control motor neural podrían ser diferentes (126).

Conclusión

Los niños tienen una menor MCSA en comparación con los adultos. Las diferencias sexuales en el tamaño muscular son pequeñas hasta la mitad de la pubertad. Después de la adolescencia, las mujeres tienen solo 50% del tamaño muscular del tren superior, pero 70% del tamaño muscular del tren inferior que los varones. Cuando la fuerza muscular es normalizada para la MCSA, las diferencias asociadas a la edad y al sexo en la fuerza muscular son significativamente reducidas.

Masa Muscular

El mayor incremento relativo en las proteínas miofibrilares durante la maduración refleja probablemente el estado de desarrollo y la necesidad de mejorar la actividad muscular (127). Es frecuentemente hipotetizado que el crecimiento y la maduración pueden explicar las diferencias entre los niños y los adultos. Sin embargo, Doré et al. (33) reportaron que la fuerza óptima monitoreada en un ciclo ergómetro, aún normalizada para la masa corporal fue menor en los niños que en los adultos. Ellos observaron que el índice volumen de las piernas/masa corporal fue significativamente mayor en los adultos que en los niños (0.19 vs 0.16, respectivamente, p<0.001). Esta observación es consistente con los datos que demuestran un incremento de la masa muscular corregida para la masa corporal total de aproximadamente 42 a 54% en varones de 5 a 18 años (desde 7.5 a 37 kg, un incremento de aproximadamente 5 veces). Los valores comparativos de la mujeres estuvieron entre 40 y 42.5% de la masa corporal en el mismo rango de edad (desde 7 a 24 kg, un incremento de aproximadamente 3 veces) (13). Después de los 6 a 7 años de edad, los niños tienen una mayor cantidad absoluta y relativa (kilogramo de músculo por kilogramo de masa corporal) que la niñas (128). Estos patrones de desarrollo de masa muscular explican en gran medida las variaciones asociadas a la edad y al sexo en la fuerza durante la niñez y la adolescencia (13). En la mayoría de los estudios (36, 52, 129, 130), pero no en todos (39), los valores de STMP relacionados a la masa corporal son menores en los adolescentes que en los adultos. Sin embargo, la masa corporal total como un índice estándar para actividades donde no hay que transportar el peso corporal como el ciclismo y el remo, parece irrelevante (21). Además, debe ser considerado el interés reciente en el ajuste alométrico, el cual intenta dispersar el efecto confuso de la masa corporal (ver sección Ajuste o Interacción Tamaño-Función).


Tabla 5. Cambios de tipos de fibras musculares (vasto lateral) desde la adolescencia hasta la adultez joven (media±DS). M= mujeres; V= varones; DS= desvío estándar.


Tabla 6. Cambios en el área (μm2) de los tipos de fibras musculares (vasto lateral) desde la adolescencia hasta la adultez joven (media±DS). M= mujeres; V= varones; DS= desvío estándar.

Metabolismo Muscular

Metabolismo Muscular en Reposo y Post-ejercicio

El entendimiento de la energética muscular en los niños ha mejorado con los estudios que implican biopsia muscular. En la mayoría de los estudios revisados (el período de biopsia muscular: 1970 a 1985), el tejido muscular fue obtenido durante una intervención quirúrgica (operaciones traumatológicas o ortopédicas). Los primeros estudios que usaron la técnica de biopsia por aguja (32) en poblaciones pediátricas fueron hechos en Estados Unidos (118) y Suecia (133). En niños de 11 a 16 años, Eriksson (134) revisó varios estudios los cuales reportaron diferentes metabolitos musculares durante el ejercicio máximo a aproximadamente 200 W (Tabla 7). Aunque los resultados reportados son engañosos, mientras que los cambios bioquímicos fueron examinados luego de ejercicio intenso, pero no supramáximo, sus estudios han sido un paso muy importante en nuestro escaso entendimiento de la energética muscular durante el proceso de crecimiento. Sus datos reportados obtenidos a partir de individuos en reposo, fueron recientemente confirmados por un estudio con espectroscopia por resonancia magnética nuclear de fósforo 31 (NMRS-31P) en niños de 8 a 13 años (11).

Todos los estudios previamente mencionados usaron el músculo vasto lateral para la medición de los sustratos musculares, así como para la actividad enzimática. Esto es importante porque esta bien establecido que hay una diferencia metabólica cualitativa entre los músculos de los brazos y las piernas en niños sanos (134). Los resultados son, en parte, contradictorios y están basados en un bajo número de observaciones. Además, todos los estudios reportados no involucraron ejercicios supramáximos, pero si ejercicios casi máximos. Con respecto a los presentes datos de biopsias musculares y cuando tiene que ser interpretado el funcionamiento característico bajo en lactato, luego del ejercicio de intensidad máxima en niños prepúberes, parece necesario considerar otros factores metabólicos más que solo las actividades de las enzimas musculares en reposo y post-ejercicio.

Metabolismo Muscular durante el Ejercicio y la Recuperación

Las diferencias en la respuesta adaptativa al ejercicio de SMTP podrían estar relacionadas al crecimiento y la maduración de las vías metabólicas musculares o al entrenamiento, pero debido a limitaciones metodológicas y éticas poco es conocido acerca de los mecanismos fundamentales. En el pasado, un problema fue la falta de métodos no invasivos para el estudio del metabolismo muscular. El uso de NMRS-31P proporcionó medios para la monitorización del fosfato inorgánico intracelular (Pi), fosfocreatina (PCr), y pH, que se toleran bien y son no invasivos. La NMRS-31P probó ser una técnica única para investigar el metabolismo muscular durante el ejercicio en niños (Tabla 8) (137).

Valores de los Niños/Adultos y Sexo

En varones y mujeres de 7 a 15 años, los valores finales de pH durante una flexión plantar estuvieron entre 6.93 y 6.66 (diferencia de 27 unidades). Los valores comparativos en varones adultos jóvenes estuvieron entre 6.68 y 6.65 (diferencia de 13 unidades). Zanconato et al. (138) observó una disminución de 0.11 unidades entre niños desentrenados y adultos que realizaron el mismo ejercicio al mismo nivel de intensidad. Kuno et al. (140) no observaron diferencias significativas entre los niños entrenados y los controles con respecto al Pi / PCr y pH hasta la extenuación. Petersen et al. (142) reportaron una disminución de 0.33 unidades de pH entre niñas entrenadas pre y postpúberes.

Fatiga inducida por el Ejercicio de STMP

Lactato Post-ejercicio

Esta bien aceptado que la menor respuesta glucolítca al ejercicio máximo y supramáximo durante la niñez en comparación con la adultez joven está manifestada por menores concentraciones de lactato sanguíneo y muscular postejercicio (18, 129, 143). Por ejemplo, Hebestreit et al. (18) reportaron que después de un test de Wingate de 30 segundos, las concentraciones de lactato sanguíneo postejercicio fueron de 5.7 y 14.2 mmol/L en niños prepúberes y hombres, respectivamente. Sin embargo, el lactato sanguíneo refleja todos aquellos procesos por los cuales el lactato es producido y removido (144). De este modo, la concentración de lactato sanguíneo proporciona solo una indicación cualitativa del grado de estrés colocado sobre el metabolismo anaeróbico por una serie particular de ejercicio, en vez de proporcionar una medición cuantitativa de la glucólisis. No puede ser asumido, de este modo, que la concentración de lactato sanguíneo post-ejercicio de los niños es simplemente el resultado de una menor producción intramuscular de lactato. Ha habido una hipótesis por bastante tiempo, acerca de que el incremento de la capacidad glucolítica es de alguna manera dependiente de los cambios hormonales que ocurren durante la maduración. En los niños, varios estudios observaron correlaciones significativas entre el lactato post-ejercicio y los niveles de testosterona (17, 129). Sin embargo, los niveles de testosterona están altamente correlacionados con la talla y la masa corporal y de este modo las mismas deberían eliminarse (ajustarse) (ver sección Ajuste e Interacción Tamaño-Función) cuando son establecidas correlaciones entre la testosterona y la capacidad glucolítica o rendimiento anaeróbico. En estudios recientes, los cuales separaron la influencia del tamaño corporal, no fue encontrada ninguna correlación significativa entre los niveles de testosterona de la saliva y el lactato post-ejercicio luego de una evaluación máxima o supramáxima (145, 146). La opinión acerca de la validez del lactato sanguíneo máximo como una estimación de la capacidad anaeróbica (láctica) está todavía bajo debate (75, 147). Además, un número de enfoques metodológicos con respecto a la determinación del lactato pueden influenciar significativamente los niveles sanguíneos. En las investigaciones del ejercicio pediátrico, estos problemas fueron recientemente revisados (148).

Balance Ácido-Base

Algunos viejos reportes sugirieron que el menor rendimiento anaeróbico de los niños es debido a la menor habilidad para alcanzar un nivel de acidosis máxima (149, 150). Más recientemente, ha sido observado que después de un ejercicio supramáximo de 30 segundos, el pH sanguíneo venoso solo alcanzó 7.32 en niños de 10 años de edad en comparación con 7.18 con adultos de 25 años de edad (18). A pesar de una menor dependencia sobre las vías energéticas glucolíticas en los niños, estos estudios previos demostraron que el pH sanguíneo fue ligeramente modificado, mientras que la concentración de lactato puede incrementarse en los niños (151). De acuerdo a estos datos, la relación entre la concentración de lactato y el pH puede ser diferente entre los niños y los adultos jóvenes. Ratel et al. (152) investigaron el balance ácido-base durante varios sprints de ciclismo supramáximo, separados por cortos intervalos de recuperación en niños y hombres. Después de 10 sprints, el lactato sanguíneo, pH sanguíneo y exceso de base fueron significativamente menores en los niños prepúberes en comparación con los adultos jóvenes. Ellos concluyeron que los niños, en comparación con los adultos regulan mejor su concentración sanguínea de H+ y sugirieron que regulación ventilatoria, relacionada al cambio en el balance ácido-base inducida por la acidosis láctica, es mayor en comparación con los hombres, especialmente durante los intervalos de descanso iniciales.

Conclusión

Durante el ejercicio de STMP, la cinética de los fosfatos de alta energía musculares es diferente en los niños y los adultos (138, 140). Los niños y adolescentes tienen una menor capacidad glucolítica que los adultos, pero en contraste con el músculo adulto, esto esta asociado con una muy rápida velocidad de resíntesis de PCr y a una mayor capacidad oxidativa (141). Durante ejercicios de STMP, repetidos por cortos intervalos de recuperación, los niños regulan su concentración sanguínea de H+ mejor que los adultos, lo que se da, debido probablemente a una regulación ventilatoria más eficiente, especialmente durante los intervalos de descanso iniciales (152).


Tabla 7. Metabolismo muscular en reposo y post-ejercicio. a= en comparación con valores de adultos; b= en 1980, Eriksson revisó varios estudios reportados en 1971, 1972, 1973, 1974; M= mujeres; V= varones; NSAC= niños sanos de edad escolar; T= entrenamiento; = valores comparables con los de los adultos; ↓ indica menores valores en comparación con los adultos; ↑ indica un incremento en el metabolismo muscular con el entrenamiento.


Tabla 8. Estudios por espectroscopia por resonancia magnética nuclear de fósforo 31 (NMRS-31P) durante el crecimiento y la maduración. ATP= adenosín trifosfato; AU= unidades arbitrarias; M= mujeres; V= varones; NSAC= niños normales en edad escolar; PCr: fosfocreatina; Pi/PCr= índice fosfato inorgánico fosfocreatina; T= entrenado; UT= desentrenado.

Sistema Neuromuscular

Factores Neuromusculares

Si los incrementos en la fuerza muscular durante la pubertad son causados por la hipertrofia muscular permanece como tema de debate (96). Sin embargo, esta adaptación morfológica es pequeña en comparación con los datos de adultos. De este modo, otros factores además de los cambios en el tamaño muscular deben ser tenidos en cuenta. Entre los cambios de desarrollo neurológicos que podrían influenciar la fuerza muscular están: el proceso de mielinización (153); el incremento de la coordinación de los músculos sinergistas y antagonistas; el incremento de la habilidad para activar completamente los músculos (154). Solo la última hipótesis ha sido evaluada. Usando la técnica de contracción interpolada y estudiando a dos grupos de niños de 10 a 16 años, Belanger y McComas (155) reportaron que durante un esfuerzo isométrico no hubo diferencias significativas por la edad en el porcentaje de activación de las unidades motoras (MUA) de los flexores del codo. Sin embargo, hubo una diferencia substancial por la edad en el grado de MUA de los extensores de la rodilla (154). Parece probable que parte de la ganancia de fuerza muscular puede ser atribuida a la mejora de la coordinación motora. La mejora de la coordinación de movimiento es probablemente un contribuyente más importante a las ganancias de fuerza muscular en ejercicios multiarticulares más complejos (VJ, ciclismo con los brazos o con las piernas, carrera de velocidad, etc.). Es durante la pubertad que el sistema piramidal alcanza una maduración funcional completa y el individuo se vuelve capaz de desarrollar los movimientos de coordinación fina basados en la integración de la actividad nerviosa a partir de varios niveles del sistema nerviosos central y el impacto a partir de todos los receptores periféricos (156). Davies (122) sostuvo que la medición objetiva de la habilidad de un músculo de generar fuerza debería ser independiente de la motivación del individuo. El uso, de este modo, contracciones evocadas eléctricamente y tensión tetánica a voltajes supramáximos para medir las propiedades contráctiles del músculo tríceps sural en niños y niñas prepúberes. La fuerza muscular fue igual en niños y niñas de 9-11 años de edad, pero se incrementó con la edad. Los adolescentes fueron significativamente más fuertes que los prepúberes, pero más débiles que los adultos. Sin embargo, si era hecha una estandarización para la MCSA, las diferencias en la fuerza muscular entre los sexos y con respecto a la edad desaparecían. Fue sugerido que los cambios en la fuerza muscular a medida que los niños crecían no eran causados por alteraciones del desarrollo en el mecanismo contráctil, pero parecían ser una función de la masa muscular, y reflejan la diferente extensión a la cual los músculos desarrollan hipertrofia con respecto a la edad y al género. Esto apoya la conclusión acerca de que las diferencias en la fuerza muscular entre niñas y niños están relacionadas a diferencias en la composición corporal, distribución de tipo de fibras y estimulación hormonal, en vez de a influencias relacionadas al género sobre las propiedades contráctiles de los músculos.

Longitud de las Miofibrillas

Recientemente, ha sido sostenido que las diferencias en la STMP entre adolescentes y adultos pueden ser explicadas, no solamente por las diferencias en el tamaño corporal y la masa muscular (94). Estudios en animales, sugieren que este podría no ser la causa (157). Cuando fue completada la diferenciación de las fibras musculares en ratas jóvenes, pero la longitud de las fibras se incrementaba todavía rápidamente, la potencia y fuerza específica fueron aproximadamente 30% menores que en las ratas jóvenes maduras, cuya longitud muscular había dejado de cambiar. Fisiológicamente, la fuerza isométrica máxima que puede generar un músculo bajo cualquier condición va a depender del número de sarcómeros en paralelo. Similarmente, la máxima velocidad de contracción de un músculo va a depender solo del número de sarcómeros en serie. Así la potencia, la cual es el resultado de la fuerza y la velocidad va a depender del número total de sarcómeros, en paralelo y en serie. A medida que las fibras musculares aumentan en longitud, el crecimiento ocurre como consecuencia de un incremento del número de sarcómeros, que parecen ser adicionados al final de las miofibrillas. Goldspink (158) ha indicado, que los sarcómeros extra son importantes, ya que las miofibrillas son capaces de desarrollar más fuerza como resultado de tener un mayor número de puentes cruzados por sarcómero. La adaptación en el número de sarcómeros para los animales en crecimiento es significativo fisiológicamente, ya que el grado de fuerza muscular depende del grado de superposición entre los filamentos gruesos y finos. La longitud óptima del sarcómero es aquella que permite la máxima interacción entre los puentes cruzados de miosina y los filamentos de actina. Ya que la longitud de los filamentos gruesos y finos es fija, el único mecanismo por el cual la fibra muscular puede ajustar su longitud de sarcómero es mediante la regulación del número de sarcómeros extremo a extremo. Parece probable, entonces, que cada músculo pueda sentir cuando su producción mecánica disminuye y adicionar o remover sarcómeros para mantener la máxima superposición funcional de los filamentos gruesos y finos.

Propiedades Contráctiles

Las fibras tipo IIb en el cuadriceps adulto tienen una velocidad de acortamiento máxima 10 veces mayor que las fibras tipo I. Las fibras tipo IIa fueron solo 3 veces más rápidas que las fibras tipo I (159). Podría esperarse que las diferencias a este nivel en la velocidad de acortamiento, influenciaran las relaciones de fuerza y potencia dependientes de la velocidad. Si estas características contráctiles son presentadas en todas las etapas de la maduración, entonces el incremento en la distribución de fibras tipo II podría dar una ventaja a los niños de mayor edad, en vez de a los más chicos, en el rendimiento de alta intensidad y corta duración. Debido a sus áreas de fibras tipo IIb significativamente mayores, los niños parecen tener una ventaja potencial en comparación con las niñas, durante el período de la adolescencia. Ha sido hallado que la máxima velocidad de contracción es la misma en niños y adultos (124). Recientes investigaciones han demostrado que una serie compleja de genes esta controlando la expresión de las propiedades contráctiles y que estas están relacionadas de cerca a aquellas propiedades metabólicas determinantes. De las proteínas contráctiles, la isoforma de la miosina pesada (MHC) que es expresada, parece ser el principal determinante de la máxima velocidad de acortamiento de la fibra muscular: y por lo tanto de la potencia. Para las contracciones rápidas e intensas son necesarias las isoformas rápidas de las proteínas contráctiles, donde la MHC parece ser la proteína crítica. Así, para ser exitoso en eventos explosivos, son imperativas altas cantidades de MHC rápida [IIa/IIx (b)]. Esto es también encontrado en los músculos de velocistas. Saltin (16) reportó que corredores de África del Este y del Oeste tienen una diferente composición de fibras musculares [África del Este 70% de fibras de contracción lenta (corredores de distancia) vs. 25 % en África del Oeste (velocistas)]. Más sorprendentemente, jóvenes de las dos regiones tenían composiciones similares de tipos de fibras que los adultos, apoyando la idea acerca de que hay un fuerte componente genético en las características contráctiles del músculo esquelético humano.

Género

Influencias Hormonales

Los cambios relacionados a la edad y al género en la masa y fuerza muscular han sido atribuidos en gran parte a las influencias hormonales (162). Se cree que la testosterona es el más activo estimulador de los procesos anaeróbicos en los músculos. Sin embargo, se sabe que la hormona del crecimiento, las hormonas tiroideas, las somatomedinas y la insulina son importantes efectores en el crecimiento muscular (163). En los niños, la testosterona se incrementa aproximadamente 4 veces durante la pubertad y luego se incrementa en otras 20 veces entre la mitad y el final de la pubertad. En las niñas, la testosterona ser incrementos solo 4 veces entre al comienzo y el final de la pubertad (96). Si la testosterona y otras hormonas androgénicas son responsables del dramático incremento en la masa y fuerza muscular en los niños durante la pubertad, debería ser esperado que los niños que maduran antes exhibieran mayor fuerza muscular que los niños que maduran tardíamente durante la pubertad. Este parece ser el caso de la fuerza muscular estática (164). Ferretti et al. (11) hipotetizaron que la diferencia no explicada de la edad y el sexo en la potencia pico de corta duración puede estar asociada con cambios hormonales durante la pubertad. La secreción de la hormona del crecimiento se incrementa durante la pubertad junto con marcados incrementos de la testosterona en los varones y del estradiol en las mujeres (165). Fue especulado que los efectos anabólicos de la actividad física, inducidos por el ejercicio, podrían ser mediados, al menos parcialmente, por un incremento en la producción del factor-1 de crecimiento insulínico muscular (IGF-1), que parece ser independiente de la hormona del crecimiento [para revisión ver Cooper (4)]. Un reciente estudio longitudinal (117) demostró que la IGF-1 circulante se incrementa durante los años antes y después del pico de crecimiento en altura (PHV) y tiende a preceder el incremento en las hormonas sexuales. No hubo, sin embargo, diferencias entre los sexos. El estudio posterior (117) también reportó que los niveles de testosterona [T] circulante comenzaban a subir 1 año antes del PHV y luego se incrementaban de manera constante, alcanzando los niveles adultos cerca de 3 años después del PHV. Los datos mostraron que, para las niñas, la fuerza del músculo cuadriceps es proporcional a la talla y a la masa corporal total, mientras que para los niños el incremento de los niveles de [T] debería ser considerado como un factor adicional en su mejora de la fuerza muscular. Hay varios estudios en humanos, incluyendo algunos en niñas prepúberes y varones y mujeres adolescentes, que demostraron que la IGF-1 circulante esta correlacionada con el grado de aptitud física (166-168). La respuesta de la IGF-1 al entrenamiento fue investigada en un programa intenso de entrenamiento de la resistencia aeróbica de 5 semanas en varones (167) y mujeres adolescentes (168). La IGF-1 se incrementó en los controles, pero disminuyó significativamente en el grupo entrenado. No hay datos disponibles con respecto a la respuesta de la IGF-1 al SMTP o al entrenamiento de la fuerza durante la niñez, aunque el entrenamiento de fuerza no parece incrementar la IGF-1 circulante en adultos bien entrenados (169).

Características de Fuerza y Potencia

Por definición, la potencia desarrollada por una contracción muscular es igual a la producción de fuerza y velocidad. De este modo, en esta sección, vamos a revisar brevemente las principales diferencias sexuales en la fuerza y potencia muscular, las cuales son esenciales para la ejecución de una variedad de tareas diarias y (o) actividades deportivas.

Fuerza Isométrica y Concéntrica de baja Velocidad

La fuerza estática o isométrica es la máxima fuerza voluntaria producida contra una resistencia externa inmovible, sin un cambio de la longitud del músculo. Esta bien documentado que las características de fuerza siguen el tipo general de curva de crecimiento que es observada para la mayoría de las dimensiones externas del cuerpo (164). Si es medida la fuerza isométrica o concéntrica, el patrón es el mismo. Los niños y las niñas incrementan su fuerza muscular linealmente a partir de la niñez temprana (aproximadamente 5 a 7 años) hasta aproximadamente la edad de 13 a 15 años. Luego, hay una remarcada aceleración en la ganancia de fuerza hasta el final de la adolescencia en los niños, mientras que no hay evidencia clara de una aceleración en las niñas. El índice de fuerza/masa corporal no se incrementa mucho durante esta edad debido a que tanto la masa corporal como la fuerza absoluta se están incrementando. Los niños logran incrementos de cerca del 20 a 60 % para la extensión de rodilla y flexión de codos, respectivamente. Las niñas logran incrementos de cerca de un 35 % en la extensión de rodillas, pero experimentan una disminución de cerca de 15% en la flexión del codo (95, 170). La tendencia general es que el índice niña-niño sea menor para los grupos musculares del tren superior (cerca de 0.5 a 0.6) que para los del tren inferior (cerca de 0.65 a 0.75) y menor fuerza absoluta que para el índice fuerza/masa corporal. Para estudios recientes el lector es remitido a Froberg y Lammert (171) y Beunen y Thomas (164).

Fuerza Concéntrica de Alta Velocidad

Los dinamómetros isoquinéticos permiten la evaluación de la función muscular y de las articulaciones bajo condiciones de velocidad angular constante de las articulaciones. Debe ser señalado que la velocidad angular isoquinética se refiere a la velocidad del brazo de palanca del dinamómetro y al segmento corporal y no al acortamiento lineal o a la velocidad de estiramiento muscular del músculo (s) implicado. Pocos estudios han examinado la fuerza concéntrica de alta velocidad en niños. Miyashita y Kanehisa (172) midieron la fuerza de extensión de la rodilla de alta velocidad (210°/seg), en niños y niñas de 13 a 17 años de edad. Las influencias de la edad y el género sobre la fuerza mostraron una tendencia similar a aquella descrita previamente para la fuerza isométrica. El índice mujer-varón para la fuerza concéntrica de alta velocidad disminuyo desde 0.82 a la edad de 13 años hasta 0.62 a los 17 años. Casi no están disponibles datos sobre la fuerza excéntrica. La evaluación excéntrica en niños es, difícil debido al control de movimiento requerido. Gaul (173) y Baltzopoulos y Kellis (174) reportaron una extensa revisión de protocolos de medición isoquinética para la evaluación de la fuerza muscular en poblaciones pediátricas.

Potencia Muscular de Corta duración

Durante el crecimiento y la maduración, las tareas diarias o las actividades deportivas implican una mayor manifestación de la STMP que la fuerza muscular estática o la fuerza muscular isoquinética. Aunque los datos de STMP de los niños fueron reportados en la mitad de los sesenta (68), hay todavía una falta de estudios que investiguen grandes poblaciones. Hay fuertes evidencias acerca de que la STMP se incrementa en valores absolutos y relativos desde al mitad de la infancia hasta la adolescencia (36, 97, 175). Aunque la potencia pico absoluta se incrementa con la edad, las diferencias entre los grupos de edades en potencia pico por unidad de masa corporal se reducen enormemente. Recientemente, Doré et al. (52, 82) reportaron datos de potencia de ciclismo de corta duración, que incluyeron mujeres jóvenes (n=535) y varones jóvenes (n=510), de 7 a 20 años de edad. En el rango de 13 a 17 años, el índice mujer-varón disminuyó desde 0.89 hasta 0.74 para la potencia instantánea. Estos resultados son bastante comparables con los valores isométricos (170) e isoquinéticos (172) previamente discutidos (ver sección Características de Fuerza y Potencia).

Entrenamiento

La menor STMP del atleta adolescente en comparación con el atleta adulto ha sido atribuida a las propiedades intrínsecas de los músculos que no están en realidad completamente estudiadas (94). Katch (176) sugirió que hay algún período crítico en la vida de los niños (“punto disparador”) que coincide con la pubertad en la mayoría de los niños (pero puede ocurrir antes algunas veces), antes del cual los efectos de acondicionamiento físico van a ser mínimos, o no ocurrirán en absoluto. La entrenabilidad de la fuerza y la STMP se incrementan marcadamente durante la pubertad (96). Una de las explicaciones más plausibles para esta observación de la hipóteisis del “disparador” es aquella que relaciona el incremento de la STMP en la adolescencia con los cambios hormonales y del crecimiento y maduración substanciales del sistema neuromuscular. En los niños y adolescentes, ha sido reportado muy poco con respecto a la influencia de la actividad física y el entrenamiento sobre la energética muscular durante los ejercicios de STMP. En varones adolescentes, no fueron encontradas diferencias significativas entre varones entrenados (corredores de velocidad y patinadores de velocidad) y varones controles con respecto al índice Pi/PCr y pH en el agotamiento (139, 140). A partir de este estudio, fue concluido que los adolescentes entrenados o desentrenados, tienen una menor capacidad glucolítica durante los ejercicios de STMP que los adultos. Aunque fueron usados diferentes protocolos y metodologías, los últimos hallazgos contradicen los datos reportados por Eriksson et al. (177) que observaron que niños de 11 a 13 años de edad en comparación con adultos, tenían un perfil de metabolismo glucolítico bastante similar como resultado del entrenamiento.

Algunos estudios han considerado diferencias de edad cronológica o de estado de entrenamiento de los participantes (140, 141), sin embargo, solo una investigación ha estudiado la influencia de la maduración durante el período puberal sobre el metabolismo muscular. Fueron examinados nadadoras prepúberes y púberes (142). Los autores no observaron diferencias significativas en el pH o el índice Pi/PCr, luego de un ejercicio supramáximo (140 % de la capacidad de trabajo máxima), en nadadoras prepúberes en comparación con un grupo púber. Ellos sugirieron que el metabolismo glucolítico en niños físicamente activos no depende de la maduración. Además, cuando son interpretados los datos de la espectroscopia por resonancia magnética, deben ser consideradas las diferencias de tamaño muscular. Ha sido bien documentado que el entrenamiento de resistencia cambia los índices histoquímicos y morfológicos de la fibra muscular. Los estudios transversales y longitudinales del entrenamiento de resistencia en humanos y animales han sugerido un incremento en las fibras tipo I. Hay solo unos pocos reportes en la literatura que tratan el efecto del entrenamiento de STMP sobre la composición de tipos de fibras. En humanos, como resultado del entrenamiento de velocidad, ha sido reportada una disminución de las fibras tipo I para beneficio de las fibras tipo II en el vasto lateral (178). En ratas en crecimiento, ha sido descrita tal transición en el tipo de fibras en el soleo de los animales sujetos a ejercicios de saltabilidad (179) y la región profunda del recto femoral, después de entrenamiento de la fuerza de alta intensidad (180). En niños, un estudio reciente presentado por Diallo et al. (86) mostró que el entrenamiento pliométrico de corta duración en niños de 12 años de edad incremento significativamente sus diferentes rendimientos de salto. Sin embargo, estos datos son difíciles de interpretar. No fue observada hipertrofia muscular a tal edad, de este modo fue especulado que el incremento en el rendimiento fue debido a factores neurales (154). Por ejemplo, estudios recientes (181-183) proporcionaron evidencia directa acerca de que la fuerza inducida por el entrenamiento durante la pubertad ocurre, al menos en parte, debido a incrementos de la activación neuromuscular. Así, con respecto a los datos conflictivos en la literatura parece difícil establecer alguna conclusión definitiva. Además, parece irracional extrapolar esto hallazgos (frecuentemente realizados sobre animales jóvenes o humanos adultos) a los niños [para una revisión ver Naughton et al. (84)].

AJUSTE O INTERACCIÓN TAMAÑO-FUNCIÓN

El proceso de crecimiento y maduración está asociado con cambios dramáticos en el tamaño corporal. Entre las edades de 8 y 18 años, la masa corporal de una niña característica aumenta aproximadamente 145 % y en un niño promedio aumenta un 165 %. De manera paralela con estos cambios morfológicos, los cambios absolutos en la STMP se incrementan en cerca de 160 % en las niñas y un 180 % en los niños. Un problema importante es, de este modo, el ajuste de la STMP para las diferencias en el tamaño corporal (185).

De acuerdo a Winter y Nevill (186) el ajuste tiene cuatro usos:

  • Comparar un individuo contra estándares para propósitos de evaluación.
  • Comparar grupos.
  • En estudios longitudinales que investiguen los efectos del crecimiento o el entrenamiento.
  • Explorar posibles relaciones entre las características fisiológicas y de rendimiento.

Índices Estándar

La técnica de ajuste más comúnmente usada es llamada índice estándar (187) en la cual una variable fisiológica o de rendimiento es dividida por una característica antropométrica como la masa corporal.

La STMP esta altamente correlacionada con el tamaño corporal (36, 49) y es muy frecuentemente expresada como índice con la masa corporal (W/kg) para hacer comparaciones más fáciles entre los individuos de diferentes tamaños. Para examinar diferencias de varones-mujeres durante el crecimiento, algunos estudios han expresado las variables de STMP en relación a la masa magra (LBM) o al volumen magro de las piernas (49, 188, 189) o al volumen magro de los brazos (134). En los niños, la STMP expresada relativa a la LBM, mostró cambios similares a aquellos observados para la masa corporal. Fue demostrado que la LBM explica el 88 % de la varianza de la STMP. Sin embargo, la expresión de la STMP en relación al volumen magro del muslo, incremento substancialmente la diferencia entre sexos (49). Como ha sido indicado por algunos recientes estudios (190, 192) y estudios previos de Tanner (187) el índice estándar simple remueve inadecuadamente la influencia del tamaño corporal. El índice estándar es válido solo donde el coeficiente de variación (V) para la variable de tamaño corporal (X) dividida por la V para la variable de rendimiento (Y), iguala el coeficiente de correlación momento-producto de Pearson entre las dos variables. Si no se satisface esta condición, es introducida una distorsión. Esto va a hacer que la gente liviana tenga ventaja mientras que la gente pesada desventaja.

Modelo Alométrico

Las diferencias en el tamaño de los individuos pueden ser ajustadas usando alometría (192). El crecimiento y la maduración están acompañados por diferentes cambios de los segmentos del cuerpo. Estos cambios son llamados alométricos (del griego allos, que significa otro). Para la comparación del rendimiento en ejercicio en diferentes grupos de participantes, los parámetros a y b en la relación alométrica y=a.xb pueden ser determinado, permitiendo la identificación del exponente de tamaño corporal que aproximadamente normaliza la medición de rendimiento en cuestión (191). Los argumentos teóricos sugerirían un exponente de masa de 0.67 para la SMTP (185). En actividades en las que no se traslada el peso corporal como el ciclismo o el remo, tiene poco sentido estandarizar la STMP para la masa corporal (21). Si uno esta interesado en la calidad intrínseca de los músculos que son ejercitados, es importante tener una medición que refleje las dimensiones de los músculos activos (193). Durante el ejercicio de ciclismo, algunos autores de este modo han usado el volumen magro de las piernas para la normalización de los datos en vez de la masa corporal total (24, 49, 52). Doré et al. (52) estudió la potencia de ciclismo de corta duración en varones (n=506) de 7.5 a 18.5 años de edad, cuando la longitud de la piernas fue incorporada con el volumen magro de las piernas en un modelo alométrico, luego el exponente del volumen magro de las piernas fue de 0.70, esto es, cerca del valor teórico de 0.67. Han sido reportados resultados similares para adultos durante carrera de velocidad (192).

RESUMEN Y CONCLUSIÓN

Considerando que los jóvenes están espontáneamente más involucrados en actividades de corta duración que en ejercicios de resistencia, la STMP es un aspecto fundamental de la capacidad física del niño. Hay un acuerdo general acerca de que la STMP aumenta durante el crecimiento y la maduración y que es significativamente mayor en los niños que las niñas, durante y después del período de crecimiento de la adolescencia. Han sido hechos varios intentos para cuantificar la energía anaeróbica producida en ejercicios de corta duración. Realizar mediciones directas de la velocidad o capacidad de las vías anaeróbicas para la producción de energía en niños sanos presenta varios impedimentos éticos y metodológicos. De este modo, en vez de medir el aporte de energía, los investigadores se han concentrado sobre la medición de fuerza o STMP por medio de evaluaciones estandarizadas. Las evaluaciones de cicloergómetro son las más comunes y permiten mediciones precisas de STMP independientemente de la masa corporal como carga resistiva impuesta. Sin embargo, uno debe tener en cuenta que la evaluación de STMP depende del protocolo usado. No están todavía disponibles criterios objetivos de ejercicio máximo para la STMP, y de este modo, el investigador debe depender de la motivación y la cooperación de buena voluntad del niño.

La STMP y el rendimiento anaeróbico son características cuantitativas influenciadas por varios factores como la edad, género y entrenamiento. Sin embargo, la STMP es también determinada por variables biológicas y mecánicas innatas. Aunque las diferencias relacionadas a la edad y al sexo en la respuesta adaptativa a la STMP podrían están relacionadas a la maduración de las vías metabólicas musculares, poco es conocido acerca de los mecanismos fundamentales. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que las diferencias encontradas entre los niños y los adultos jóvenes durante las evaluaciones de STMP están especialmente atribuidas a factores dependientes del tamaño (e.g., tamaño muscular) y a factores independientes del tamaño (e.g., factores genéticos, hormonales). Los factores genéticos explican aproximadamente el 50 % de la varianza total del fenotipo de STMP. El incremento en la distribución de fibras tipo II en ambos sexos, el cual se incrementa con la edad, podría otorgar una ventaja a los niños de mayor edad en comparación con los más chicos, en actividades de fuerza y potencia de alta intensidad. Debido a sus áreas significativamente mayores de fibras tipo IIb, los niños parecen tener una ventaja potencial en comparación con las niñas durante el período de la adolescencia. Las diferencias de género en la STMP están frecuentemente relacionadas a diferencias hormonales entre los sexos, las cuales se desarrollan durante la pubertad. Datos recientes demuestran que el incremento de la fuerza muscular en las niñas es proporcional a factores dependientes del tamaño (talla y masa corporal), mientras que para los niños el incremento de la fuerza es debido, no solamente a incrementos concomitantes en la talla y la masa corporal, sino también a incrementos de los niveles de testosterona. De manera contraria a los estudios de entrenamiento de la fuerza, hay muy pocos estudios sobre entrenamiento de la STMP que impliquen diferentes estadías puberales. Ha sido sugerido que la menor STMP del atleta adolescente ocurre debido a “propiedades intrínsecas” de los músculos, que no son todavía completamente entendidas. Es esperado que el uso de herramientas de la biología molecular en la ciencia del ejercicio pediátrico van a darnos más conocimientos. Una de los posibles caminos a ser investigados podría ser el efecto de los factores de crecimiento local en la determinación de la masa muscular (194) y su relación con la STMP durante el crecimiento. En esta área particular de la ciencia pediátrica, ha habido mucha investigación aplicada relevante, pero hay una necesidad de más investigaciones fundamentales para obtener mayores conocimientos con respecto a los mecanismos subyacnetes implicados en la función anaeróbica de los niños incapacitados, sanos o entrenados.

Correspondencia y reimpresiones

Emmanuel Van Praagh, Laboratory of Exercise Biology (BAPS), UFRSTAPS, Université Blaise Pascal, BP 104, 63172 Aubiere, France. Correo electrónico: emmanuel.vanpraagh@wanadoo.fr


1Winter y MacLaren (9) establecieron recientemente que la producción de potencia es “solo una medición del ejercicio de intensidad máxima”. En las actividades explosivas como los saltos, el uso de potencia es engañoso (58). La velocidad vertical en los saltos esta determinada por el impulso (fuerza x tiempo). Consecuentemente, es la capacidad de generación de impulso del músculo la cual es la determinante del rendimiento efectivo (9).

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Cita Original

Emmanuel Van Praagh y Eric Doré. Short-Term Muscle Power During Growth and Maduration. Sports Med, 32 (11), 701-728, 2002.

Cita en Rev Entren Deport

Emmanuel Van Praagh y Eric Doré (2014). Potencia Muscular de Corta Duración durante el Crecimiento y la Maduración. Rev Entren Deport. 28 (4).
https://g-se.com/potencia-muscular-de-corta-duracion-durante-el-crecimiento-y-la-maduracion-250-sa-H57cfb2711e4e1

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