Analisi delle caratteristiche delle unità motorie durante contrazioni isometriche del quadricipite in velocisti e soggetti sedentari

Introduction. Muscle force production is the result of the interaction between the nervous and muscular systems, mediated by the activity of motor units. In speed-based sports such as sprinting, the ability to generate force within extremely short time frames depends not only on the morphological properties of the muscle, but also on the efficiency of neural recruitment mechanisms. This study aimed to investigate differences in neuromuscular control between sprinters and sedentary individuals, with particular focus on motor unit recruitment and discharge rate during submaximal isometric contractions. Materials and Methods. Two groups of participants were recruited: sprinters (SPRINT) and sedentary individuals (CTRL). Each participant performed submaximal isometric contractions of the quadriceps at different intensities (15–70% MVT). Neuromuscular activity of the vastus lateralis and vastus medialis was recorded using high-density electromyography (HDsEMG) and analyzed to identify motor units and quantify their recruitment thresholds and discharge rates. Results. The groups were comparable in age, height, and subcutaneous adipose tissue thickness, with a significant difference in body mass, which was higher in sprinters (p = 0.012). All neuromuscular parameters were significantly affected by ramp intensity, confirming a modulation of neural drive consistent with motor control principles. The inverse relationship between recruitment threshold and discharge rate supported the “onion skin” model. Despite the greater absolute force produced by sprinters, recruitment and discharge strategies during submaximal tasks did not show notable differences compared to sedentary individuals. Conclusions. This study showed that, although sprinters express higher maximal force, their neural strategies of motor unit recruitment and discharge during submaximal tasks are similar to those of sedentary individuals. This suggests that performance differences are mainly attributable to morphological adaptations, while the fundamental principles of motor control remain unchanged. The use of more specific tasks, such as Rate of Force Development analysis, may reveal neural differences not detectable during submaximal contractions, clarifying whether explosive training modifies recruitment strategies typical of speed athletes.

Introduzione. L’espressione della forza muscolare è il risultato dell’interazione tra sistema nervoso e apparato muscolare, mediata dall’attività delle unità motorie. Negli sport di velocità, come lo sprint, la capacità di produrre forza in tempi estremamente ridotti dipende non solo dalle caratteristiche morfologiche del muscolo, ma anche dall’efficienza dei meccanismi neurali di reclutamento. Il presente studio si propone di indagare le differenze nel controllo neuromuscolare tra velocisti e soggetti sedentari, con particolare attenzione ai processi di reclutamento e frequenza di scarica delle unità motorie durante contrazioni isometriche sub-massimali. Materiali e metodi. Sono stati reclutati due gruppi di partecipanti: velocisti (SPRINT) e soggetti sedentari (CTRL). Ciascun partecipante ha eseguito contrazioni isometriche sub-massimali del muscolo quadricipite a diverse intensità (15–70% MVT). L’attività neuromuscolare del vasto laterale e mediale è stata registrata tramite elettromiografia ad alta densità (HDsEMG) e analizzata per l’identificazione delle unità motorie e dei relativi parametri di reclutamento e frequenza di scarica. Risultati. I gruppi sono risultati comparabili per età, statura e spessore del tessuto adiposo sottocutaneo, con una differenza significativa nella massa corporea, maggiore nei velocisti (p = 0,012). Tutti i parametri neuromuscolari sono stati significativamente influenzati dall’intensità della rampa, confermando una modulazione del drive neurale coerente con i principi del controllo motorio. La relazione inversa tra soglia di reclutamento e frequenza di scarica ha supportato il modello “onion skin”. Nonostante la maggiore forza assoluta espressa dagli sprinter, le strategie di reclutamento e scarica durante compiti sub-massimali non hanno mostrato differenze rilevanti rispetto ai soggetti sedentari. Conclusioni. Lo studio ha evidenziato che, nonostante gli sprinter esprimano una maggiore forza massimale, le strategie neurali di reclutamento e scarica delle unità motorie durante compiti sub massimali risultano simili ai soggetti sedentari. Ciò indica che le differenze prestative sono attribuibili soprattutto ad adattamenti morfologici, mentre i principi del controllo motorio rimangono invariati. L’impiego di task più specifici, come l’analisi del Rate of Force Development, potrebbe evidenziare differenze neurali non rilevabili nelle contrazioni sub-massimali, chiarendo se l’allenamento esplosivo modifichi le strategie di reclutamento tipiche degli atleti di velocità.