2.10: Actividad Muscular Voluntaria

El movimiento de partes del cuerpo se logra a través de un sistema de palancas compuestas por músculos esqueléticos y huesos. En una palanca, el músculo adherido al hueso proporciona el esfuerzo o fuerza que mueve el hueso. A medida que el músculo se contrae y se relaja, flexiona o se extiende, el hueso gira alrededor de una articulación en el sistema esquelético. En relación con los músculos, los huesos y la parte del cuerpo que se mueve, la articulación es el punto fijo que funciona como punto de apoyo (punto de rotación) para la palanca. La parte del cuerpo que se mueve es la carga sobre la palanca. Todas las palancas, incluidas las del cuerpo, pueden clasificarse en una de tres clases, las cuales se basan en la posición del fulcro en relación con las posiciones del esfuerzo y la carga (Figura 1).

Figura 1: .Tipos de palancas y sus contrapartes en el cuerpo humano. La inserción del músculo en el hueso del antebrazo coloca el esfuerzo entre el codo (fulcro) y la mano (carga). Licencia Image CC Atribución 4.0. Proporcionado por OpenStax Anatomy & Physiology CC-BY-4.0.

Los músculos se clasifican en grupos funcionales dependiendo de cómo contribuyen al movimiento articular. Los músculos agonistas también se denominan “motores principales”. El agonista proporciona la mayor fuerza para completar el movimiento en una articulación. Los músculos antagonistas son aquellos cuya acción se opone al movimiento del agonista. Es decir, normalmente cuando el músculo agonista se contrae, el músculo antagonista debe relajarse para permitir el movimiento. Por ejemplo, durante la flexión del codo, los bíceps son el agonista y los tríceps son los antagonistas. La actividad muscular antagónica se puede ver como una tendencia creciente de EMG y menguando al registrar los bíceps y tríceps mientras flexiona o extiende el brazo. Los músculos clasificados como sinergistas estabilizan una articulación cuando se está moviendo. Durante la flexión del codo, los músculos sinérgicos incluyen los braquioradiales y braquiales: estos ayudan al bíceps y estabilizan la articulación del codo.

Movimiento Muscular Voluntario y Actividad EMG

En este punto del curso, hemos creado y analizado varios electromiogramas (EMG). Esta semana, los EMG registrarán los impulsos eléctricos de los músculos durante la contracción muscular voluntaria sostenida durante un combate de lucha de brazos para ayudarnos a entender cómo funciona el movimiento del brazo. A diferencia de los EMG suaves y ondulados que se ven para los reflejos de estiramiento y la estimulación nerviosa directa, los EMG registrados durante la mayoría de las contracciones musculares voluntarias se visualizan como ráfagas de señales similares a picos donde la duración de la explosión es proporcional a la duración de la activación muscular. Durante la contracción muscular voluntaria, como vemos en la lucha libre de brazos, cientos o miles de unidades motoras disparan al mismo tiempo. Adicionalmente, la frecuencia de disparo de fibra muscular es mayor en el movimiento voluntario que en los reflejos. Debido a esto, se vuelve muy difícil cuantificar la cantidad de actividad eléctrica en un músculo a menos que los datos brutos de EMG se transformen matemáticamente. Más comúnmente, los datos EMG sin procesar se transforman utilizando la integración de los valores absolutos de las amplitudes de todos los picos EMG individuales. A esto se le llama la integral absoluta. El área bajo la curva de la integral absoluta del EMG es linealmente proporcional a la fuerza de la contracción muscular voluntaria.

Los aumentos en la fuerza producida por un músculo se deben a dos fenómenos fisiológicos: reclutamiento y suma. Durante el reclutamiento, aumentar la amplitud del estímulo en el músculo dará como resultado que más unidades motoras respondan al estímulo, aumentando así la tensión en todo un músculo. Durante la suma, las fibras musculares se vuelven incapaces de relajarse debido al aumento de la frecuencia del estímulo. Ambos fenómenos dan como resultado el aumento de la fuerza y duración de la contracción de un músculo y contribuyen a mantener fuertes contracciones musculares a lo largo del tiempo.

Conceptos básicos de Arm

La idea básica de la lucha libre de brazos es fijar el brazo de un oponente a la mesa. Las reglas generales de la lucha libre de brazos son simples:

• Comienza el partido sentado cuadrado a la mesa
• Mantén ambos pies en el suelo sin reforzar tus pies o piernas contra ningún objeto sólido
• Los codos deben estar doblados y contra la superficie de lucha libre, como una mesa de laboratorio o un taburete de laboratorio
• Agarra la mano del oponente
• No toques tu cuerpo a tu mano
• Al comando “Start Wrestling” inicia el Arm Wrestling Match
• Permanecer sentado durante todo el partido
• Para ganar, un concursante debe hacer que la mano o los dedos de su oponente toquen la superficie de la mesa
• Una vez completado el combate, los Luchadores deben permanecer en la posición “Finalizado” para medir los ángulos de la articulación del codo

A medida que los concursantes de lucha libre de brazos inician la competencia, se generan potenciales de acción muscular para mantener activos sus músculos y mover sus antebrazos para fijar al oponente a la mesa. Los músculos que estén más activos en un EMG dependerán de si el concursante está ganando, ganando la ventaja empujando el brazo de su oponente a la mesa, o perdiendo, estando en desventaja cuando su propio brazo empujó hacia la mesa.

Mecánica de una Lucha de Brazo

La lucha de brazos implica el uso primario de cuatro músculos: el Bíceps braquial, Pronator teres, Pectoralis major y Flexor carpi ulnaris. También se utilizan otros músculos como el deltoides, Latissimus dorsii y Tríceps brachii. Generalmente se piensa que los músculos del antebrazo son los más importantes con la parte superior del brazo y el pecho proporcionando fuerza adicional.

Hay dos factores involucrados en ganar un combate de lucha libre de brazos: la aptitud muscular y la técnica de lucha libre de brazos. En este laboratorio, exploraremos las respuestas EMG a la lucha de brazos para dos músculos: el pronador teres y el músculo bíceps braquial. Usando los datos de EMG, es posible que puedas diferenciar si la técnica o la masa muscular fueron más importantes para el resultado de tus coincidencias.

Movimientos durante un partido: pronación y supinación

El pronador teres pronona la muñeca y la palma cruzando el cúbito y el radio. Cuando ganes un combate de lucha libre de brazos, tu muñeca y palma estarán completamente pronadas a medida que metas la mano de tu oponente a la mesa. Cuando pierdes un combate de lucha libre de brazos, tu muñeca y palma quedarán completamente supinadas (el dorso de la mano estará plano sobre la mesa en la posición “clavada”). Una vez que el brazo está supinado, se vuelve más difícil volver a empujar hacia la posición neutra.

Las cabezas del bíceps braquial, principalmente conocidas por flexionar el codo, ejercen fuerza durante la supinación y actúan como supinadores accesorios. Puedes sentir esto si pones tu mano sobre tus bíceps y pronas y supinas tu palma con el codo sobre la mesa: los bíceps se flexionan en la posición supinada. Durante la pronación y supinación, los bíceps braquios y pronator teres se comportan de manera antagónica.

Movimientos Durante un Partido: Flexión del Codo

Mantener el brazo cerca del cuerpo y la flexión del codo apretada durante la lucha con el brazo es una técnica comúnmente enseñada para ayudar a ganar un partido. Esto se debe en parte a que el poder del músculo bíceps braquial se puede aprovechar más fácilmente para forzar el brazo del oponente hacia abajo sobre la mesa en esta posición. Una vez que se extienden los bíceps del oponente, tienen que trabajar mucho más duro para ganar el partido. En el caso de la flexión del codo, tanto el pronador teres como el bíceps braquial actuarán como flexores de codo bajo resistencia; es decir, actúan sinérgicamente para mantener el codo doblado.

En general, la técnica adecuada de lucha con el brazo implica mantener el brazo en un ángulo agudo y nunca permitir que el brazo se extienda más allá de los 90 grados. Esta postura permite al luchador de brazos mantener más fácilmente el brazo cerca del tronco y capitaliza la fuerza de múltiples músculos y ligamentos. Una vez que el brazo del oponente se extiende más allá de los 90 grados, será muy difícil para ellos retroceder a una posición neutral.

En este laboratorio, comparará el tamaño de la parte superior e inferior del brazo, los EMG y el ángulo del húmero y el radio/cúbito para determinar:

• Esfuerzo muscular relativo en los pronadores teres y bíceps braquios durante la resistencia en un combate de lucha de brazos.
• Ya sea el tamaño muscular, la técnica, o ambos llevan a ganar un partido entre dos oponentes.

Alumnos participan en la lucha libre de brazos para observar y medir la actividad de EMG mientras gana y pierde. Se colocarán electrodos en los músculos del Bíceps braquial (parte superior del brazo) y Pronator teres (antebrazo) para observar la acción muscular ya que se utilizan diferentes fuerzas para fijar al oponente a la mesa. Las instrucciones detalladas sobre la colocación del electrodo se encuentran en la parte de configuración del laboratorio de esta semana.

Métodos de Laboratorio

• Registro EMG de movimiento muscular voluntario
• Registrar EMG de movimiento muscular voluntario bajo estrés

Iniciar el Software

1. Encienda la unidad iWorx.
2. Abra el archivo de configuración de la Semana 9 haciendo clic en él en el P-Drive.

Configuración del cable EMG

1.) Localice los músculos del antebrazo y la parte superior del brazo sobre los cuales se colocarán los electrodos de grabación. Los músculos se pueden ubicar flexionando o extendiendo la mano y señalando las áreas del antebrazo donde los músculos están tensos durante estas posiciones de la mano:

• Un par de electrodos de grabación se colocarán sobre el músculo Pronator teres en la superficie anterior del antebrazo. El par de electrodos deben colocarse uno al lado del otro, con 2-4 centímetros entre ellos, sobre la longitud del músculo a medida que cruza el antebrazo interno (Figura HM-7-S2). Figura HM-7-S2: Ubicación del músculo pronador teres.
• Se colocará un segundo par de electrodos sobre el Bíceps braquial en la parte superior del brazo. El primer electrodo de este par se colocará a unos 4 centímetros por encima del codo. El segundo electrodo de este par se colocará a unos 2-4 centímetros por encima del primero, hacia el hombro.
• Un quinto electrodo, utilizado como suelo, se coloca en la parte inferior del abdomen, justo por encima de la cintura, en el mismo lado.

Figura 1. Diagrama de colocación de electrodos y foto para movimiento voluntario del brazo. Anote el electrodo de tierra (verde) en el interior de la camisa. Los electrodos se colocan en el brazo dominante, solamente.

2.) Use un hisopo con alcohol para limpiar y fregar las áreas donde se colocarán los electrodos (Figura HM-7-S4). Deje que las áreas se sequen antes de colocar los electrodos.

3.) Retire el disco de plástico de un electrodo desechable y aplíquelo en una de las áreas fregadas. Adjuntar un electrodo a cada una de las otras áreas.

4.) Enganche los cables conductores de grabación en los electrodos, de modo que:

• EL cable ROJO “+1” se une al electrodo en el antebrazo anterior en el pronador teres, cerca del borde lateral del brazo hacia el pulgar.
• EL cable NEGRO “-1” está unido al electrodo en el antebrazo anterior en el pronador teres, más cercano a la mitad del antebrazo, cerca del codo.
• EL cable BLANCO “+2” está unido al electrodo en la parte superior anterior del brazo en el Bíceps braquial, cerca del codo.
• EL cable MARRÓN “-2” está unido al electrodo en la parte superior anterior del brazo en el Bíceps braquial, por encima del electrodo +2.
• EL cable VERDE “C” (el suelo) está unido al electrodo en la parte inferior del abdomen.

Ejercicio 1: EMG durante la lucha simulada de brazos

Objetivo: Estudiar la actividad EMG en músculos que funcionan mientras simulan ganar o perder durante la lucha con el brazo.

Nota: Solo uno de los participantes tendrá los electrodos adheridos a su brazo a la vez. Cada alumno deberá participar como materia en los Ejercicios 1 y 2. Puedes compartir datos de la actividad “entre tablas” (Ejercicio 3).

Procedimiento

1. Haga clic en Grabar y pruebe los electrodos mediante:
   1. Haciendo un puño apretado y buscando los picos EMG correspondientes en la pantalla superior de Pronator teres
   2. Hacer un rizo de bíceps y verificar el EMG de bíceps en la pantalla inferior del bíceps braquial

2. Escriba Neutral en el cuadro Marcar a la derecha del botón Marcar. Haga clic en el botón Marcar para etiquetar la grabación. Instruir al sujeto para que coloque su brazo en la posición neutral, mientras agarra la mano del oponente.
3. Mientras el brazo del sujeto está en la posición neutral, escriba Ganar en la casilla Marca. Cuando el sujeto empuja el brazo de su oponente hacia la mesa, haga clic en el botón Marcar para etiquetar la grabación.
4. Mientras el brazo del sujeto está en esta posición, escriba Neutral en el cuadro Marca. Cuando el sujeto devuelva su brazo a la posición neutral, haga clic en el botón Marcar para etiquetar la grabación.
5. Mientras el brazo del sujeto vuelve a estar en la posición neutra, escribe Perdiendo en el cuadro Marca. Cuando el oponente empuja el brazo del sujeto hacia la mesa, haz clic en el botón Marcar para etiquetar la grabación.
6. Haga clic en el botón Detener.
7. Seleccione Guardar como en el menú Archivo, escriba un nombre para el archivo. Elija un destino en la computadora en el que guardar el archivo, como la carpeta de su grupo de laboratorio. Designe el tipo de archivo como *.iwxdata. Haga clic en el botón Guardar para guardar el archivo de datos.

Figura 2. Grabaciones de los músculos Pronator teres (arriba) y Biceps braquii (abajo) del brazo durante la lucha simulada del brazo.

Análisis de datos

1. Desplázate por la grabación y encuentra la sección de datos grabados mientras el sujeto simulaba la lucha libre de brazos.
2. Haga clic en el icono de la ventana Análisis en la barra de herramientas LabScribe.
3. Mira la Tabla de Funciones. Las funciones matemáticas, Abs. Int. y T2-T1 deben aparecer en esta tabla.
4. Un bs olute Int egral es la medida del área total bajo la curva EMG y es linealmente proporcional a la fuerza de contracción muscular. T2-T1 es el tiempo medido en la misma región que Abs. Int. en este experimento.

5. Usa el ratón para hacer clic y arrastrar los cursores dobles hasta el inicio y desplazamiento de la ráfaga EMG WINNING (incluyendo los EMG de pronador y bíceps) durante el primer ciclo “ganador” (Methods figura 3).

Figura 3. Se colocan cursores para medir la actividad EMG que tiene lugar simultáneamente en ambos músculos mientras se “gana” en la lucha con el brazo. Nota — sólo se muestra un ciclo de “ganar, perder”.

6. Registre los valores de T2-T1 y Abs Int para cada músculo en su tabla de datos.

7. Usa el ratón para mover los cursores para iniciar y compensar el estallido de EMG PERDIENTE (mientras el sujeto estaba “perdiendo” en la lucha con el brazo). Registrar los valores para Abs. Int y T2-T1 de ambos músculos mientras “pierde”.

Ejercicio 2: EMG durante un combate de lucha con brazos

Objetivo: Estudiar la actividad EMG en músculos que trabajan mientras ganan o pierden durante un combate real de lucha con el brazo.

Solo uno de los participantes tendrá los electrodos adheridos a su brazo a la vez.

¿Cuáles son las reglas para Arm Wrestling?

• Empezar cuadrado a la mesa.
• Mantenga ambos pies en el suelo sin reforzar el pie o las piernas contra cualquier objeto sólido.
• Los codos deben estar doblados y contra la superficie de lucha (mesa).
• Agarra la mano del oponente.
• No toques tu cuerpo a tu mano.
• Al comando “Start Wrestling” inicia el Arm Wrestling Match.
• Permanecer en la posición sentada durante todo el partido.
• Una vez completado el combate, los Luchadores deben permanecer en la posición “Finalizado” para medir los ángulos de los brazos tanto en el Ganador como en el Perdedor

Nota: al final del partido, pide a los oponentes que mantengan sus posiciones relativas de ganancia/perdedora para medir el ángulo del brazo con el goniómetro.

Para comenzar: registrar la circunferencia de la parte superior del brazo (bíceps) y antebrazo (pronador) para cada oponente usando una cinta métrica y envolviéndola alrededor de la zona más amplia del brazo.

Procedimiento

1. Utilice la misma configuración experimental utilizada en el Ejercicio 1.
2. Instruir al sujeto para que apoye su antebrazo, con los electrodos, sobre una superficie plana.
3. Haga que los participantes se crucen las manos y se preparen para la lucha de brazos.

Nota: La persona que opera la computadora necesita saber cuándo el brazo del sujeto se mueve de una posición ganadora a una posición perdedora y retrocede de nuevo. Un estudiante debe actuar como el “spotter” y gritar “Ganar o Perder”. El operador de la computadora puede simplemente escribir W o L para indicar. Esto puede ocurrir con relativa rapidez, y algunos partidos pueden terminar en menos de un minuto.

4. Haga clic en Grabar. Instruya a los sujetos para que comiencen la lucha de brazos en cualquier momento después de que se haya hecho clic en el botón Marcar la grabación “Start Wrestling”.
5. Registra la actividad EMG desde los músculos del brazo mientras el sujeto está ganando o perdiendo durante el combate de lucha con el brazo. Marcar la grabación apropiadamente cuando el brazo del sujeto cambie de posición ganadora o perdedora (Métodos Figura 4).
6. El partido termina cuando el sujeto o fija el brazo de su oponente a la mesa o es clavado por su oponente.
7. Cuando termine la coincidencia, haga clic en Detener para detener la grabación. Mientras los oponentes permanecen en su posición de ganancia/perdedora, miden el ángulo que hacen el antebrazo y la parte superior del brazo con el goniómetro.
8. Seleccione Guardar en el menú Archivo.

Figura 4. Grabación de un combate real de lucha de brazos entre oponentes igualados por igual.

Análisis de datos

1. Desplázate por la grabación y encuentra la sección de datos grabados mientras el sujeto estaba luchando con el brazo de su oponente.
2. Utilice los mismos procedimientos utilizados en el Ejercicio 1 para medir y registrar los Abs. Int y T2- T1 de cada músculo mientras gana o pierde el partido.
3. Registre los valores en las TABLAS 1 y 2 de su Informe de Laboratorio.
4. Seleccione Guardar en el menú Archivo.

Ejercicio 3: Ganar a los luchadores de brazos “Smack Down Match” entre mesas

Ahora un luchador de brazo ganador de cada mesa luchará con otra mesa. Debido a preocupaciones de mantenimiento del equipo, para este ejercicio, solo uno de los luchadores de brazos de las dos mesas necesita estar conectado a electrodos. Las dos tablas deben compartir los datos para el luchador cuyos datos se registran.

Para comenzar: registra la circunferencia de la parte superior del brazo y el antebrazo para cada oponente usando una cinta métrica y envolviéndola alrededor del área más amplia del brazo. Cuando termine el partido, asegúrese de que cada oponente mantenga su posición de brazo ganador o perdedor para registrar el ángulo de los brazos.

Use las mismas instrucciones del Ejercicio 2.

Durante el partido, los observadores deben decirle al operador de la computadora si el oponente registrado está Ganando o Perdiendo para que pueda marcarse en los datos.

• Registre los valores de EMG Ganador y Perdedor para un luchador, y registre los tamaños de los brazos y los ángulos finales del codo de ambos participantes para este experimento (nuevamente, las tablas deberían compartir sus datos).
• Registrar los datos en las Tablas 1 y 3 (ENTRE TABLAS).
• Una vez que el partido esté completo, mida los Abs. Int. y el T2-T1 para ambos músculos y reportar estos datos en el Informe de Laboratorio.