Effetti degli esercizi sull'attivazione degli hamstring

Le lesioni muscolari degli hamstring (HSI) sono un infortunio frequente nei soggetti che praticano sport basati sulla corsa. Più dell’80% delle HSI interessano il capo lungo del bicipite femorale (BF_LongHead), soprattutto nella fase terminale di swing. Durante la corsa ad alta velocità, il BF_LongHead raggiunge la sua massima lunghezza sviluppando la sua forza massima nel decelerare eccentricamente la gamba e permettere l’appoggio del tallone. La debolezza dei muscoli hamstring rappresenta un fattore di rischio. Interventi mirati ad aumentare la forza, in particolare la forza eccentrica, permetterebbero di ridurre le lesioni degli HSI in diversi sport.

L’obiettivo di questo studio è stato determinare l’attivazione del BF_LongHead in differenti esercizi.

Una conoscenza approfondita dei modelli di attivazione muscolare degli hamstring può consentire l’esecuzione di esercizi specifici per il programma riabilitativo o preventivo 

La prima parte dello studio ha valutato con elettromiografia di superficie (sEMG) l’ampiezza e il rapporto di attivazione tra il bicipite femorale (BF) e gli hamstring della porzione mediale (MH) durante 10 esercizi frequentemente utilizzati. Nella seconda parte, attraverso la risonanza magnetica funzionale (fMRI), è stata studiata l’attività metabolica nei due esercizi che mostravano alla sEMG una attivazione più o meno selettiva del BF.

L’ipotesi era che i modelli di attivazione muscolare dei muscoli posteriori della coscia sarebbero stati diversi tra i vari esercizi e che l’attivazione più selettiva del BF_LongHead si sarebbe verificata durante esercizi di estensione dell’anca.

Gli esercizi a sinistra e sopra la linea a 45° hanno mostrato un’attivazione superiore del BF rispetto ai MH e quelli a destra e sotto la linea un’attivazione maggiore dei MH rispetto al BF.

bKB, unilateral bent-knee bridge; GHR, glute-ham raise; HE, 45° hip extension; HH, hip hinge; L, lunge; LC, leg curl; nEMG, normalised electromyography; NHE, Nordic hamstring exercise; SDL, bilateral stiff-leg deadlift; SKB, unilateral straight knee bridge; USDL, unilateral stiff-leg deadlift.

Livelli di attivazione muscolare degli hamstring
L’attività muscolare media del BF variava dal 21,4% (lunge) al 99,3% (unilateral straight-knee bridge) durante la fase concentrica e dal 10,7% (hip hinge) al 71,9% (Nordic) durante la fase eccentrica. L’attività muscolare dei MH variava dal 18,1% (lunge) al 120,7% (leg curl) durante la fase concentrica e dall’11,6% (hip hinge) al 101,8% (Nordic) durante la fase eccentrica.

Rapporto di attivazione concentrica tra il bicipite femorale e gli  hamstring della porzione mediale mediale (BF:MH) 
Il rapporto BF/MH durante la contrazione concentrica è stato significativamente maggiore durante il lunge rispetto a leg curl e a bent knee bridge. Allo stesso modo il rapporto BF/BH è stato maggiore in hip extension a 45° rispetto a leg curl e a bent knee bridge.

Rapporto di attivazione eccentrica tra il bicipite femorale e gli  hamstring della porzione mediale mediale (BF:MH)
Il rapporto BF/MH durante la contrazione eccentrica è stato significativamente maggiore durante hip extension a 45° rispetto a Nordic, a bent-knee bridge, a leg curl e a glute-ham raise, evidenziando un lavoro maggiore da parte del BF.

Nella seconda parte dello studio, attraverso la fMRI è stato possibile studiare l’attivazione muscolare degli hamstring durante gli esercizi di hip extension a 45° e di nordic hamstring.

Il nordic hamstring attiva prevalentemente il semitendinoso, questo indicherebbe che non è ottimale per la prevenzione degli infortuni legati alla corsa, che interessano prevalentemente il BF_LongHead. Probabilmente i benefici in termini di prevenzione dati dall’eseguire il nordic hamstring  dipendono da un rinforzo del ST. Tuttavia l’sEMG, nonostante la relativa attivazione selettiva del ST, ha mostrato che il BF era fortemente attivo durante la fase eccentrica, più che in ogni altro esercizio. La sola azione eccentrica del muscolo in un programma di allenamento è sufficiente a rendere gli hamstring più resistenti a eventuali infortuni. Questi benefici protettivi potrebbero essere dovuti all’allungamento dei fascicoli del BFLongHead, rendendo il muscolo più forte a lunghezze maggiori.

La fase eccentrica di hip extension a 45° ha mostrato il rapporto BF/MH maggiore, evidenziando un lavoro maggiore da parte del BF. Nordic Hamstring e bent-knee bridge il rapporto minore, cioè un lavoro prevalentemente dei MH

La fase eccentrica degli esercizi orientati all’anca (straight-knee bridge, unilateral and bilateral stiff-leg deadlift and hip hinge) ha mostrato un rapporto BF/MH alla valutazione sEMG in favore del BF. Al contrario, la fase eccentrica degli esercizi che comportavano un significativo movimento del ginocchio (leg curl, glute-ham raise, bent knee bridge and Nordic) presentavano una attivazione maggiore dei MH. Questi dati suggeriscono che le strategie di attivazione degli hamstring dipendono in parte dalle articolazioni coinvolte in ogni movimento.

Durante la contrazione concentrica, l’attivazione del BF più selettiva è stata osservata in lunge, che però mostrava anche l’attivazione sEMG più bassa di qualsiasi altro esercizio. Questo potrebbe renderlo uno stimolo non ottimale per migliorarne la forza o l’ipertrofia. L’esercizio meno selettivo per il BF durante la contrazione concentrica era leg curl, che meccanicamente imita la posizione articolare e la lunghezza  muscolo-tendine degli hamstring in Nordic. 

Concludendo, il BF_LongHead subisce un accorciamento significativamente maggiore durante l’estensione dell’anca rispetto alla flessione del ginocchio. Al contrario il semitendinoso, rispetto al BF_LongHead e al semimembranoso, ha un reclutamento migliore durante i movimenti del ginocchio, come negli esercizi Nordic e leg curl. Conoscere questi fattori permetterebbe di scegliere gli esercizi migliori per la riabilitazione e la prevenzione delle lesioni muscolari degli hamstring.

Bourne MN, Williams MD, Opar DA, Al Najjar A, Kerr GK, Shield AJ. Impact of exercise selection on hamstring muscle activation. Br J Sports Med. 2017;51(13):1021–1028.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27467123/

Emanuele Tortoli

Fisioterapista, MSc, SPT