NOVAS TENDENCIAS NA CIÊNCIA DE TREINO:
O USO DE VIBRAÇÕES PARA MELHORAR A
PERFORMANCE
de Carmelo Bosco, Marco Cardinale, Olga Tsarpela and Elio Locatelli
Introdução
As respostas adaptativas do corpo humano ao treino de estímulos têm sido investigadas a fundo ao longo dos últimos anos. Graças à investigação levada a cabo em diferentes partes do mundo, sabemos que a adaptação ao estímulo de treino está relacionada com a modificação provocada pela repetição de exercícios diários, os quais são específicos aos movimentos executados (Edington e Edgerton, 1976). Estas adaptações estão relacionadas com o facto do músculo-esquelético humano ser um tecido especializado, que modifica a sua capacidade funcional global em resposta ao exercício regular com pesos elevados (McDonagh e Davies, 1984).
Todas as descobertas acima mencionadas sugerem que o exercício de resistência pode ser um meio eficaz de melhorar a performance muscular. Neste contexto, deve-se ter em conta que as alterações dentro do próprio músculo constituem a adaptação mais importante para o treino de resistência (Sale, 1988; Behm, 1995).
Na realidade, os resultados do treino de força têm mostrado ser mediadas por factores
neurogénicos e miogénicos (Moritani and De Vries, 1979). Tem sido mostrado que as adaptações neurais são as primeiras a ocorrer no músculo, permitindo ganhos na força e potência muscular nas primeiras fases de um programa de exercícios de resistência na ausência de um aumento da área transversal do músculo (Behm, 1995; Costill et al. 1979). Foi também demonstrado que as adaptações específicas ocorrem de acordo com o programa de treino implementado (Sale e McDougall, 1981).
O treino de força pode consequentemente ser considerado como um estímulo de treino, que produz adaptações específicas dos músculos-esqueléticos, baseados no protocolo, utilizado para treinar. Vários autores têm sublinhado a especificidade do efeito do treino derivado do treino de força (Sale, 1988; Behm, 1995; Morrisey et al. 1995; Bandy et al. 1990) e o efeito específico na velocidade tem sido realçado como o resultado mais interessante dos programas de exercício de resistência. Contudo, mesmo que os mecanismos subjacentes a este efeito específico na
velocidade não tenham sido claramente definidos, tem sido dada mais importância às adaptações neurais tal como à coordenação melhorada, à activação melhorada dos principais músculos motores (Moritani e De Vries, 1979), o recrutamento e a sincronização.
O objectivo da maior parte dos programas de treino de resistência para atletas profissionais é melhorar o output de potência mecânica para um dado movimento, ou melhorar a velocidade. Ao pensar num soco de boxe, um lançamento de andebol, um remate de voleibol, ou uma pancada de golfe, estes movimentos envolvem uma sincronização exacta de vários grupos de músculos e são caracterizados por muitas variáveis coordenativas. Contudo, jogadores de boxe, andebol, voleibol e golfe submetem-se a sessões de treino de força com o objectivo de melhorar o seu nível de performance. Qualquer ideia aplicada ao desenvolvimento de um plano de treino para tais disciplinas desportivas deve consequentemente estar relacionada com a especificidade de cada padrão de movimento envolvido.
Um bom plano de treino deve ser desenvolvido com alguns exercícios gerais para melhorar a força muscular e alguns exercícios específicos para melhorar a potência muscular e velocidade. A base mecânica do treino de força é portanto muito simples: sobrecarregar o sistema biológico de modo a provocar adaptações específicas. Uma vez que o meio do nosso sistema biológico é caracterizado pelo facto de estarmos todos sujeitos à acção da gravidade que proporciona a maior parte dos estímulos mecânicos responsáveis pela estrutura muscular na vida
quotidiana e treino, necessitamos de alterar o sistema biológico aumentando a carga
gravitacional de modo a aumentar a força. Deve ser tido em conta que os programas específicos para o treino de força e potência explosiva empregam exercícios realizados com variações rápidas e súbitas da aceleração gravitacional (Bosco, 1992).
Para dar um exemplo, a simulação de hiper gravidade (usando roupas com pesos adicionais) tem sido utilizada para melhorar a potência muscular explosiva (Bosco et al. 1984; Bosco 1985). A sobrecarga ou a simulação de hiper gravidade não são os únicos meios de alterar as condições gravitacionais. De facto, as vibrações mecânicas aplicadas ao corpo podem produzir alterações nas condições gravitacionais e provocar respostas específicas. Os estudos
conduzidos pelo nosso grupo tinham o objectivo de investigar os efeitos das vibrações aplicadas ao corpo inteiro ou parte dele em termos de respostas hormonais, potência explosiva, performance neuromuscular e força. Este artigo visa apresentar as últimas descobertas na vibração e algumas considerações para o seu uso em cenários desportivos.
Os efeitos das vibrações na performance humana
O primeiro estudo levado a cabo pelo nosso grupo foi conduzido para estudar os efeitos da vibração de corpo inteiro na potência mecânica dos membros inferiores. Para este propósito, catorze indivíduos activos envolvidos em treinos desportivos colectivos participaram
voluntariamente na experiência. Depois de terem sido atribuídos aleatoriamente ou ao grupo experimental ou ao grupo de controlo, foram testados num Ergojump (MAGICA, Roma, Itália) para avaliar a capacidade de impulsão vertical. O grupo de tratamento submeteu-se a vibrações de corpo inteiro a uma frequência de 26 Hz (deslocação = 10mm, aceleração = 54 mos-1) durante 5 repetições com a duração de 90 seg cada e separadas por um intervalo de 40 segundos. Este procedimento continuou durante 10 dias, sendo a duração das séries de vibração aumentada 5 segundos em cada dia consecutivo num total de 2 min por conjunto.
Ao fim de um período de 10 dias os participantes foram novamente testados. Os resultados mostraram uma melhoria notável e significativa (p<.05) da altura e potência mecânica do melhor salto durante o teste de saltos contínuos durante os 5 seg (5sCJ) (teste Bosco-Vittori, ver Bosco, 1992b). A altura média de ascensão do centro de gravidade no 5sCJ também foi significativamente melhorada (p<.01). Como era esperado, não foram observadas alterações no grupo de controlo (ver Figuras 1 e 2).
Tendo em conta o facto de que o teste 5sCJ é um protocolo de experimentação caracterizado por um ciclo alongamento-contracção (SSC), um pequeno deslocamento angular e uma rápida velocidade de
alongamento, pode-se considerar que uma vez que os músculos extensores das pernas experimentam um rápido alongamento isto pode originar um input fusimor gamma-dinâmico que melhoraria descargas aferentes primárias. Tendo isto em conta, foi debatido que o mecanismo biológico produzido por vibrações foi semelhante ao efeito produzido pelo treino de potência explosiva (Bosco e tal.1998).
Após a experiência referida, foi conduzido outro estudo para observar o comportamento do músculo-esquelético humano depois da aplicação em uma sessão de 10 minutos do tratamento de vibração de corpo inteiro. Neste caso, os sujeitos de estudo foram seis jogadoras de voleibol profissionais.
Elas foram testadas antes e depois do tratamento enquanto realizavam um exercício de força dinâmica máxima das pernas numa prensa com pesos adicionais de (70, 90, 110 e 130 kg respectivamente) sensor mecânico (Muscle Lab. Ergotest, Langesund Noruega) capaz de calcular a velocidade média, a potência média e a força média correspondente às deslocações dos pesos (para detalhes ver Bosco et al. 1995).
Depois do teste de controlo, uma perna foi aleatoriamente escolhida para o tratamento experimental que consistia em vibrações e a outra para o controlo.
Os resultados mostraram uma alteração das relações V-F e P-F depois do TV com a duração de apenas 10 min (ver Figura3; Bosco et al. 1999a). Na realidade, ambas as relações se
deslocaram para a direita indicando uma clara melhoria da performance que foi anteriormente observada apenas passado várias semanas de treino de resistência (i.e. Coyle et al. 1981; Hakkinen e Komi, 1985).
As descobertas acima mencionadas estão todas relacionadas com a eficácia das vibrações no melhoramento da performance nos músculos dos membros inferiores.
Verificou-se também que as vibrações aplicadas aos membros superiores produzem uma melhoria da performance neuromuscular. Na realidade, um estudo realizado com 12 jogadores de boxe mostrou que as vibrações aplicadas ao braço provocaram um aumento na potência mecânica média (Ver Figura 4) durante uma rosca bíceps máxima com uma carga adicional de 5% da massa corporal. Neste estudo, em que o tratamento consistia em cinco repetições de vibrações com a duração de 1 min cada, a uma frequência de 30 Hz, e um intervalo de 1 min foram recolhidos EMGrms durante o teste de rosca bíceps e durante os tratamentos. Os resultados mostraram um decréscimo significativo na razão do EMGjPotência a seguir ao tratamento, sugerindo um aumento na eficácia neural do sistema neuromuscular (ver Figura 5). Além disso, os EMGrms registados durante cada conjunto do tratamento de vibração atingiram valores superiores a 200% dos valores iniciais.
As respostas hormonais às vibrações foram estudadas em jogadores de andebol que se submeteram a 7 repetições de 1 min. cada e um teste na performance de impulsão vertical. Neste estudo, seis jogadores da equipa nacional italiana foram testados antes e depois do tratamento de vibração de corpo inteiro de 7 min. no que diz respeito à concentração de Testosterona (1), e Cortisol (C) no sangue, hormona do crescimento (HC) e performances de impulsão vertical. Os resultados mostraram decréscimos significativos na capacidade de impulsão vertical, na T. e no C. sugerindo que o tratamento de 7 min. representou uma carga estressante que levou a uma resposta de sub-desempenho aguda (Bosco et al. 1999b). Estes resultados foram semelhantes à resposta obtida através de uma única sessão de exercícios de resistência intensos. Neste contexto deve-se ter em conta que alguns autores mostraram um aumento na T sérica (i.e. Weiss et al. 1983) depois de exercícios de força intensos enquanto outros apresentaram uma perda relativa de força e um decréscimo hormonal durante uma sessão de exercícios aguda (i.e. Hakkinen and Pakarinen, 1985; Bosco et al.,na impressa).
Para clarificar mais aprofundadamente a resposta hormonal, foi levado a cabo um outro estudo com o objectivo de avaliar um protocolo de administração do tratamento de vibração diferente. Neste estudo, foram expostos catorze participantes masculinos a um tratamento de vibração de 10 repetições de 60 seg. com um intervalo de 60 seg. entre cada vibração (depois de 5 repetições havia um intervalo para descansar de 6 min.). As medições realizadas antes e depois do tratamento foram: capacidade de impulsão vertical, força dinâmica máxima das pernas numa prensa com uma carga adicional de 1600/0 da massa corporal do participante, EMGrms do vasto medial e lateral registados durante as medições na prensa e amostras de sangue para determinar a concentração de T, C, e HC no sangue. Os resultados mostraram uma melhoria da performance de impulsão t>f (+40/0, p<.001), uma marcada e significativa melhoria do output de potência mecânica aquando da realização de exercícios na prensa, uma redução da actividade EMG ligada a um aumento da eficiência neuromuscular através de um decréscimo na razão EMG/P. Foram também encontrados aumentos significativos no T sérico (+7%, p<.03) e HC (+4600/0, p<.014), juntamente com uma redução significativa na
concentração de C.
Todas as descobertas acima mencionadas sugerem que as vibrações são sem sombra de dúvida um meio útil para melhorar a performance neuromuscular e para provocar respostas
hormonais específicas. Contudo, é importante sublinhar que estas respostas são muito semelhantes às do treino de força como relatado na literatura. Por consequência, pode-se salientar o facto das vibrações representarem uma alternativa válida ao treino de força ou ser implementada num programa de treino de força para um aumento adicional da performance humana.
As bases científicas das vibrações
A facilitação da excitabilidade do reflexo espinal tem sido provocada através da vibração dos músculos quadrícipes (Burke et al., 1996). Lebedev e Peliakov (1991) sugeriram também a possibilidade das vibrações poderem provocar um fluxo excitatório através de ligações do fuso muscular e ligações dos motoneurónios no fluxo motoneurónio global.
Tem sido demonstrado que a vibração leva os motoneurónios alpha através de um loop neural produzindo força sem reduzir a actividade motora (Rothmuller e Cafarelli, 1995).
Embora tenha sido sugerido que o reflexo vibratório, bem como o reflexo do tendão patelar, opera predominantemente ou exclusivamente nos motoneurónios alpha e não usa as mesmas vias eferentes com origem no córtex, que as contracções voluntárias utilizam (Burke et al. 1976) não se pode excluir que os tratamentos de vibração também podem afectar os
movimentos voluntários. Estas sugestões são apoiadas pelas presentes descobertas.
Na realidade, a EMG gravada nos bíceps brachii do grupo experimental do estudo realizado com os jogadores de boxe mostrou uma melhoria significativa (P<O.OOl) da actividade neural durante o período de tratamento, comparada com as condições normais (Bosco et al. 1999a).
Foi mostrado que a activação dos receptores dos fusos musculares induzida pela vibração não só afecta o músculo no qual a vibração é aplicada, como afecta os músculos circundantes (Kasai et al. 1992). A aplicação de vibração mecânica (10-200 Hz), no tendão ou no músculo abdominal pode provocar uma contracção reflexa (Hagbarth e Eklund, 1965). Esta resposta tem sido
designada "reflexo de vibração tónico" (1VR). Não se sabe se pode ser provocado por um tratamento de vibração baixa (30 Hz), mesmo que tenha sido sugerido que ocorre durante a vibração de corpo inteiro a frequências que vão de 1 a 30Hz (Seidel, 1988).
Foi referido (Bosco et al. 1998) que a melhoria da performance muscular após um curto período de treino de vibração é semelhante à que ocorre depois de várias semanas de um treino de resistência intenso (e.g. Coyle et al. 1981, Hakkinen e Komi 1985). Na realidade, a melhoria das funções musculares após o treino de resistência tem sido atribuída à melhoria do
comportamento neuromuscular causada pelo aumento da actividade do neurónio motor superior (Milner-Brownet al., 1975). A melhoria das performances musculares provocadas pelo TV sugere que ocorreu uma adaptação neural em resposta aos tratamentos de vibração. Neste contexto, a duração dos estímulos parece ser tanto relevante como importante. A resposta adaptativa do músculo-esquelético humano às condições de hiper gravidade (1.1 g). aplicadas durante apenas três semanas causou uma melhoria considerável no comportamento do músculo extensor da perna (Bosco.1985). Deste modo, é provável que tanto a adaptação neural e a duração dos estímulos pareçam desempenhar um papel importante na melhoria das performances musculares (e.g. Bosco, 1985).
Durante o TV utilizado na investigação realizada com os jogadores de boxe, os flexores do cotovelo foram estimulados numa duração total de 300 segundos. A duração do tratamento foi semelhante à pretendida para a realização da flexão do cotovelo com 600 repetições com uma carga semelhante a 50/0 da massa corporal do participante. Regra geral, esta quantidade de repetições seria distribuída por 3 sessões semanais com 50 repetições de cada vez, sendo necessário um mês para o concluir. Os maiores aumentos iniciais verificados na força muscular durante as primeiras semanas de treino de força intenso podem ser explicados através de aumentos na activação neural máxima (e.g. Moritani e De Vries, 1979).
Não é tão simples explicar como ocorre o aumento do output neural como explicar o mecanismo intrínseco à adaptação neural. Além disso, a excitação líquida dos motoneurónios motores primários pode resultar de um maior input excitatório, um reduzido input inibitório ou ambos (e.g. Sale, 1988). Após o período de TV verificou-se que a actividade EMG é igual ou mais baixa do que a comparada às condições do pré-tratamento mesmo que tenha ocorrido um aumento do input neural para o músculo durante o período de vibração. A este respeito a diminuição da razão entre o EMG e a potência mecânica (EMG/P) demonstrou que o TV provocou um aumento da eficácia neuromuscular dos músculos envolvidos no tratamento de vibração.
Tem vindo a ser mostrado que a capacidade de impulsão vertical aumenta na sequência de tratamento de vibração (Boscoet al. 1998; Bosco et al. Na imprensa). Estas melhorias têm sido atribuídas a um aperfeiçoamento da actividade neural nos músculos extensores da perna, juntamente com uma melhoria do feedback dos proprioceptores. Durante as vibrações, o comprimento dos músculos-esqueléticos altera-se ligeiramente. A facilitação da excitabilidade dos reflexos espinhais mostrou ser provocada pelas vibrações aplicadas aos músculos
quadrícipes (Burke et al. 1996).
Mais uma vez, a influência das vibrações nos impulsos neurais do loop Ia pode desempenhar um papel fundamental no melhoramento da performance de impulsão a seguir aos tratamentos de vibração. Mesmo não sendo possível explicar totalmente as respostas adaptativas da performance neuromuscular como medido pelos testes de impulsão vertical, é importante considerar que a eficácia dos estímulos pode ser tanto relevante como importante.
A resposta adaptativa do músculo-esquelético humano às condições de hiper gravidade simuladas (1.1g), aplicadas durante somente três semanas, causou uma drástica melhoria das funções neuromusculares dos músculos extensores da perna (Bosco. 1985).
O uso regular de força centrífuga (2 g) durante 3 meses iniciou a conversão do tipo de fibra muscular (Martin e Romond, 1975). Nas experiências realizadas, a extensão total do período de aplicação da VCI não foi muito longa (de 7 minutos a 100 minutos), mas o distúrbio do campo gravitacional foi relativamente consistente (5.4 g). Só pode ser alcançada uma extensão e intensidade equivalente dos estímulos de treino (100 minutos) realizando 200 saltos em profundidade de 60 cm, duas vezes por semana durante 12 meses. Na realidade, o tempo gasto para cada salto em profundidade é de menos de 200 ms, e a aceleração desenvolvida pode raramente atingir os 3.0 g (Bosco. 1992). Isto significa estimular os músculos 2 min por semana num total anual de 108 minutos. Resumindo, as vibrações podem estimular o sistema biológico dos atletas da mesma maneira que o treino de força e o treino explosivo e esta estimulação pode ser aplicada num período de tempo mais curto comparado com o tempo necessário para realizar sessões de treino tradicionais.
Isto abre uma nova porta na ciência desportiva e dá novas possibilidades aos treinadores e cientistas para estudarem a melhoria da performance humana.
Conclusão
O uso de vibrações num cenário desportivo oferece novas possibilidades para a ciência do treino. A eficácia do treino de resistência tem sido demonstrada devido à possibilidade de melhorar a performance neuromuscular, o output de potência, a força e perfil hormonal. Contudo, o tempo necessário para a ocorrência destas adaptações é relativamente longo comparado às possibilidades oferecidas pelos tratamentos de vibração. No entanto, deve ser reconhecido que as vibrações necessitam de ser vistas não como uma ferramenta de substituição do exercício de resistência mas como um meio adicional válido para ser implementado numa rotina de treino juntamente com todas as outras metodologias tradicionais utilizadas actualmente. É necessária a realização de novos estudos para analisar as respostas crónicas, diferentes protocolos de tratamento e os efeitos da associação das vibrações com os meios de treino convencionais para melhorar o conhecimento nesta interessante e emocionante ferramenta da ciência desportiva.
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