ELECTROMIOGRAFÍA (EMG) – POSIBILIDADES Y LIMITACIONES

En el pasado artículo hablamos del “sector” de la electromiografía de superficie (sEMG) en el ámbito deportivo, tanto orientado al rendimiento como a la rehabilitación. La palabra “sector” no define exactamente la situación, ya que hay poca competencia de productos en el mercado. El más desarrollado es Mbody de Myontec, que hemos podido probar en el blog zitaSport. 

Si ya has leído el artículo: MBODY – ANÁLISIS DEL MERCADO DE LA ELECTROMIOGRAFÍA APLICADA AL DEPORTE, en esta ocasión nos vamos al lado más teórico de la electromiografía, a la vertiente científica de la mano de Pedro Valenzuela. Un lujo.

Cuando el reto al que nos enfrentamos es demasiado grande, lo mejor es estructurarlo en partes más pequeñas para poder abordarlo. Mbody es EMG, electromiogtafía, y no existe en el mercado nada parecido, con lo que la teoría nos queda grande en el blog zitaSport. Debemos ser humildes y reconocer nuestras limitaciones. Sin embargo, somos gente de recursos y creemos que para llegar lejos hay que trabajar en equipo. Por este motivo, hemos pedido ayuda a nuestros amigos de FISSAC (www.fissac.com), tres fisiólogos de lo más prometedor del panorama nacional y, sobretodo, personas con las que es un placer colaborar. El encargado de este artículo es Pedro L. Valenzuela Tallón. Sirvan estas líneas para mostrar nuestro agradecimiento al equipo FISSAC.

INTRODUCCIÓN

Viendo los grandes avances en el campo de la tecnología denominada wearable, no era de extrañar que surgiese en el mercado un gadget con el potencial de Mbody. En los últimos años hemos visto cómo aparecían sensores que miden el nivel de oxigenación de los músculos, estiman con bastante fiabilidad los niveles de glucosa sanguínea y lactato, calculan el nivel de hidratación…y entre esta oferta no podía faltar un sensor que midiese el nivel de actividad neuromuscular a través de electromiografía de superficie (EMG).

Pero, ¿Qué es exactamente lo que mide la EMG? Veámoslo de forma resumida:

EMG ¿QUÉ MIDE?

Cuando el sistema nervioso produce una señal, ésta se transmite a lo largo del axón neuronal y se liberan neurotransmisores (acetilcolina) que estimulan un traspaso de iones a través de la membrana celular. Este traspaso de iones a través de la membrana altera el equilibrio iónico en el que se encuentra la célula en reposo, produciéndose una despolarización de la membrana extracelular que se propagará a lo largo de la célula hasta producir la contracción muscular. La EMG mide estos cambios en el potencial de membrana.

Ahhhh, entonces ¿La EMG es una medición similar a medir la fuerza?

ELECTROMIOGRAFÍA Y FUERZA

Es importante remarcar que la EMG no mide la fuerza ni mantiene una relación lineal con ella.  La fuerza depende, además de la estimulación nerviosa y la activación muscular, de factores periféricos. Cuando la célula se despolariza (y como hemos dicho, esto es lo que mide la EMG) el impulso se transmite a través de las membranas celulares internas hasta llegar a la membrana del retículo sarcoplásmico, desde el cual se libera calcio que se desplazará hasta el sarcómero permitiendo la contracción muscular. La fuerza por tanto dependerá, además de del nivel de despolarización, de otros factores intrínsecos que afectan a la producción de fuerza, como la correcta cinética del calcio a nivel intracelular, el contenido en proteína miofibrilar del sarcómero, el momento de fuerza de los filamentos de actina y miosina, el tipo de fibra, la disponibilidad energética, el ángulo de peneación del músculo…

Por lo tanto, y aunque para un mismo sujeto, un mismo músculo y misma colocación de los electrodos a más fuerza se puede observar generalmente una mayor activación muscular, no se puede analizar de forma cuantitativa la diferencia de fuerza a través del análisis de la activación.

Entonces, ¿Para qué sirve la EMG?

EMG ¿PARA QUE SIRVE?

 

1.- Valoración de la activación de un mismo grupo muscular ante diferentes estímulos

Pese a que como hemos dicho no se puede establecer de forma cuantitativa cuánta fuerza se está ejerciendo a través de la EMG, esta técnica sí nos permite -de nuevo para un mismo sujeto, mismo músculo y misma situación de los electrodos- decir de forma cualitativa si un ejercicio requiere para ese grupo muscular una mayor activación. De esta forma podremos decidir por ejemplo qué ejercicio supone una mayor activación del glúteo o qué forma de sentarse y qué material de oficina permite una menor activación del trapecio si nuestro objetivo es la ergonomía.

2.- Valoración del timing de activación

Además, la EMG no sólo permite ver si se activa o no un músculo sino también durante cuánto tiempo se activa. De esta forma podremos estudiar si el patrón de reclutamiento es el adecuado durante una acción motriz como andar o pedalear. Así, por ejemplo en el caso del ciclismo, podremos establecer si la musculatura isquiotibial tiene un exceso de activación durante la parte descendente o concéntrica del pedaleo, en la que son los cuádriceps los que deben estar activados y generar toda la fuerza, manteniéndose los isquiotibiales relajados para permitir el movimiento fluido de los antagonistas. De igual forma, podremos establecer durante otros patrones como la marcha si el reclutamiento de los distintos grupos musculares se da en el orden correcto o si hay alguna musculatura sobre o infra-activada en todo el movimiento o en algún momento concreto.

3.- Valoración de la fatiga neuromuscular

Ante una intensidad creciente de ejercicio (como durante una prueba incremental) primero se activan las unidades motoras más pequeñas y progresivamente se van reclutando unidades motoras de mayor tamaño (denominado principio de Henneman). Así, al aumentar la intensidad hay un momento en el que la amplitud de la señal se dispara, mostrando una activación de unidades motoras mayores y el reclutamiento de fibras musculares tipo II. Bajo este principio la EMG ha sido validada como técnica para determinar el umbral anaeróbico.

Además, como hemos dicho la EMG registra la despolarización y repolarización de la célula, que depende del correcto funcionamiento de los mecanismos de traspaso de iones a través de la membrana. En condiciones de fatiga los mecanismos de transporte de la membrana celular pueden perder eficiencia y el proceso de repolarización (o recuperación) se ve empeorado, por lo que la frecuencia de la señal (despolarización/repolarización) se ve disminuida. El análisis de la EMG no sólo nos permite ver la amplitud de la señal sino que nos permite conocer qué frecuencia tienen los estímulos que la componen. Así, se puede observar como en condiciones de fatiga para un mismo ejercicio la frecuencia de la señal (la capacidad de despolarización/repolarización) disminuye.

En consecuencia, una aplicación de la electromiografía es determinar en parte si los mecanismos responsables de fatiga son centrales (fatiga del sistema nervioso) o periféricos (fatiga a nivel muscular). Por ejemplo, en estudios en ultra-resistencia se ha observado que la capacidad para generar fuerza de forma voluntaria tras el ejercicio está disminuida y que esta fatiga está acompañada por una disminución de la señal electromiográfica. Sin embargo, la capacidad de contracción muscular cuando ésta era evocada mediante electro-estimulación no sufría alteraciones. Por lo tanto, en este caso el sistema muscular es capaz de generar fuerza pero el sistema nervioso está fatigado. Por otro lado, si se encuentra una señal electromiográfica con las mismas propiedades (intensidad y frecuencia) pero menor capacidad de generar fuerza, la fatiga podría deberse en mayor parte a factores periféricos como daño muscular, falta de aporte energético, acumulación de metabolitos, etc.

Por último, al contrario que la fuerza que mide la resultante de la acción de un conjunto de músculos, la EMG nos permite conocer qué músculo en concreto es el que está sufriendo fatiga y está generando esa disminución del rendimiento.

EMG: LIMITACIONES

Se ha propuesto que un desequilibrio de fuerza bilateral (entre un grupo muscular derecho e izquierdo) y unilateral (entre agonistas y antagonistas) se relaciona con una mayor posibilidad de lesión ¿Y qué pasa con el nivel de activación? ¿Mismos niveles de fuerza con distintos niveles de activación son preocupantes? Antes de tratar este tema de comparación entre grupos musculares de una persona o entre distintas personas es necesario explicar algunos puntos importantes en torno a la EMG.

Como hemos dicho anteriormente, porque dos músculos tengan el mismo nivel de activación no tienen por qué tener la misma fuerza, y porque tengan la misma fuerza no tienen por qué tener el mismo nivel de activación. Esto es así primero porque la fuerza, además de depender de la despolarización celular, depende de la capacidad de contracción del músculo. Pero no sólo eso, sino que un mismo músculo registrado en dos días distintos puede dar valores de fuerza muy variables para un mismo nivel de activación, ya que la señal electromiográfica que registramos no es más que la cantidad de señal eléctrica que llega al electrodo, y ésta es dependiente de numerosas variables.

La señal de EMG depende en gran parte de la posición de los electrodos, ya que se obtienen valores diferentes dependiendo de si se encuentran más cerca de la unión miotendinosa (menor activación registrada) o más cerca de la zona de inervación (mayor activación). Además, la señal eléctrica registrada es la resultante de todas las señales eléctricas en torno al electrodo. Por ello, cuando queremos realizar un registro del vasto externo podemos estar recibiendo también señal eléctrica de otros músculos colindantes (interferencia denominada cross-talk). Por otro lado, no sólo es importante la colocación del electrodo en el vientre muscular sino que además la señal se puede ver alterada por el ruido ambiente, la impedancia de la piel, la cantidad de grasa corporal, el nivel de hidratación… Por ello, es esencial una estricta colocación de los electrodos de forma homogénea para un mismo sujeto y entre los diferentes sujetos, además de limpiar bien la piel, aplicar un gel conductor, etc.

MBODY: CARACTERÍSTICAS

En el caso del pantalón Mbody, el producto está pensado para que todas estas preocupaciones técnicas queden minimizadas. Sin duda, hay que intentar colocar el pantalón conforme indican las instrucciones para que la medición sea lo más fiable posible: evitar las arrugas y colocarlo habitualmente de la misma forma (altura en la cintura, bajo en el muslo, etc.).

Aunque las instrucciones recomiendan humedecerlo, no es estrictamente necesario. No obstante, elijamos la opción que elijamos, lo mejor es repetir siempre la misma opción.

Efectivamente, el pantalón no diferencia entre los diferentes vastos del cuádriceps ni los diferentes músculos de la parte posterior del muslo ya que se trata de electromiografía de superficie, denominada normalmente: sEMG. Además de este tipo de EMG, existe una electromiografía médica en la que los electrodos son colocados mediante agujas (electrodos intramusculares) buscando músculos o zonas musculares concretas. Lo interesante de Mbody es que se trata de sEMG (electromiografía superficial = surface electromyography) que cualquier “usuario final” puede utilizar sin necesitar conocimientos médicos. Evidentemente, la precisión de los datos no es médica, pero la información continua siendo muy valiosa para el entrenador pues analiza al deportista desde un punto de vista (la activación muscular) que hasta ahora no se ha podido observar de manera sencilla y económica en el deporte.

MEDICIÓN DE LA EMG

En el ámbito médico, pese a la estricta colocación de los electrodos, debido a la variabilidad de la señal electromiográfica no ya entre distintos sujetos sino para un mismo sujeto, una estrategia ampliamente aceptada es la normalización de la actividad muscular. De esta forma, como los valores absolutos (en microvoltios) de la señal no son comparables, lo que se hace es relacionar la señal obtenida con la máxima producida por el sujeto. Para ello normalmente se mide la actividad muscular de la persona durante una contracción voluntaria máxima isométrica, y se expresa la actividad muscular que se quiera analizar como un porcentaje de ese valor (% de la máxima contracción voluntaria, MCV).

Por lo tanto, y atendiendo a todo lo anterior, hay que ser cautos al determinar una asimetría bilateral, por ejemplo del cuádriceps de ambas piernas, comparando la actividad eléctrica en valores absolutos ya que la conductividad del tejido puede ser diferente y alterar la señal. Por ello, además de colocar los electrodos de forma muy estricta, la forma de compararlos podría ser a través de su valor relativo a la MVC (o normalizado). Aun así, ¿qué pasa si la máxima actividad voluntaria del cuádriceps derecho es menor que la del cuádriceps izquierdo? Un mismo valor relativo puede estar suponiendo un valor absoluto mucho mayor. Además, si medimos de forma general el cuádriceps no podemos discernir si es el vasto externo o el recto femoral el que está siendo principalmente activado. Y por último, hay que ser conscientes de que, por ejemplo en el caso del ciclismo, una persona puede ejercer los mismos vatios con ambas piernas pero presentar niveles de activación distintos o viceversa. Habrá que decidir el nivel de importancia de cada desequilibrio y la forma de trabajarlo.

De forma similar, la comparación entre distintos grupos musculares atendiendo a los valores absolutos de activación es errónea. La comparación deberá hacerse en valores relativos y aun así presentará numerosas limitaciones. Por ejemplo, un desequilibrio en la fuerza de isquiotibiales y cuádriceps se ha mostrado como un factor de riesgo de lesión. La medición de la actividad relativa de ambos grupos nos puede aportar datos interesantes, pero la ausencia de relación entre fuerza y actividad muscular y las limitaciones de la EMG para comparar entre distintos grupos musculares harán que las conclusiones deban ser tomadas con precaución.

CONCLUSIONES

En definitiva, la EMG es una técnica con gran potencial para elegir qué ejercicio realizar para estimular el grupo muscular que se desea trabajar, para evaluar mejoras en el nivel de activación tras un entrenamiento, para analizar si el timing de activación durante una acción motriz es el adecuado o incluso para determinar el umbral de fatiga durante el ejercicio. Además, puede ser útil para establecer posibles diferencias en el nivel de activación de distintos grupos musculares ante un ejercicio, pero hay que tener en cuenta las limitaciones en el registro de la señal electromiográfica y la falta de asociación entre fuerza y actividad eléctrica.

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