Isometric strength training: pushing vs holding

L’isometric strength training (IST), nelle sue molteplici forme, vanta una storia millenaria, e ha conosciuto notevoli picchi e flessioni di popolarità nell’ultimo secolo. Attualmente, l’IST è una metodologia di allenamento della forza ben radicata nel mondo dello sport, e questa riscoperta si basa su solide ragioni scientifiche.

L’IST è un metodo di allenamento contro resistenza sicuro e che ottimizza il tempo. Inoltre, se applicato in modo appropriato, può rappresentare uno stimolo efficace per indurre adattamenti morfologici e architetturali rispettivamente nei tendini e nei muscoli. Inoltre, dopo periodi di allenamento che incorporano l’isometric strength training, sono evidenti adattamenti del sistema nervoso centrale, e sia la forza massimale sia la velocità di sviluppo della forza (Rate of Force Development – RFD) mostrano miglioramenti significativi, a seconda delle variabili di allenamento utilizzate.

È importante sottolineare che, dopo periodi di IST, sono stati dimostrati miglioramenti nei test a tempo e nelle metriche di performance chiave che sono alla base del successo in determinati sport. Le evidenze hanno anche mostrato che l’IST può essere più efficace rispetto alle forme più tradizionali di allenamento della forza (TST) per la performance sportiva. In questo articolo di Alessandro Lonero ne analizziamo benefici e differenti forme.

Variabili chiave dell’isometric strength training

Le variabili specifiche utilizzate per la progettazione dei programmi di traditional strength training (TST) sono ben ricercate. Invece, comprendiamo meno riguardo alle diverse variabili impiegate per la pianificazione dei programmi IST. Ad esempio, la durata della ripetizione e la durata totale degli sforzi (numero di ripetizioni x tempo in secondi) sono considerazioni importanti quando si prescrive il volume dell’IST.

La lunghezza del muscolo (lunghezza muscolare corta o lunga) utilizzata nell’IST è un’altra variabile di allenamento cruciale da considerare, dipendente dagli adattamenti che si cercano. Una variabile IST comunemente usata nella comunità degli allenatori, ma che ancora manca di sufficiente evidenza scientifica, è il tipo di azione isometrica impiegata.

Isometric strength training: overcoming (PIMA) vs yelding (HIMA)

Appare evidente che “non tutto l’isometric strength training è uguale”. Almeno nell’esecuzione, la letteratura scientifica descrive due distinte azioni muscolari isometriche:

• l’azione muscolare isometrica di spinta (Pushing Isometric Muscle Action – PIMA)
• l’azione muscolare isometrica di mantenimento (Holding Isometric Muscle Action – HIMA).

Per maggiore chiarezza, la terminologia comune nel coaching si riferisce al PIMA come “overcoming isometrics” e all’HIMA come “yielding isometrics”. Tuttavia, in questo articolo useremo la terminologia scientifica per descrivere le due azioni isometriche.

Un PIMA è un’azione isometrica in cui il muscolo tenta di estendere o flettere una o più articolazioni contro un oggetto immobile. Un PIMA, pertanto, tenta un’azione muscolare concentrica ma non riesce a muovere l’articolazione perché la massa esterna è troppo grande per essere superata. Forse a causa della facilità di configurazione e della capacità di quantificare e prescrivere l’intensità in base a una contrazione isometrica volontaria massimale, i PIMA sono più comunemente usati nella ricerca, mentre gli HIMA hanno ricevuto poca considerazione nella ricerca ma un uso sostanziale nella pratica.

Un HIMA è un’azione isometrica in cui il muscolo resiste alla flessione o all’estensione di una o più articolazioni, applicando una forza opposta uguale alla massa che viene mantenuta. Un HIMA, quindi, resiste a un’azione eccentrica, applicando la forza necessaria per evitare il movimento articolare e il corrispondente allungamento del muscolo. La nozione che un PIMA sia un’azione muscolare concentrica “bloccata” e un HIMA sia un’azione muscolare eccentrica “bloccata” è valida da un punto di vista pratico e, in ultima analisi, può avere ulteriori implicazioni nella scelta del tipo di azione isometrica da prescrivere nell’IST.

Differenze fisiologiche e l’influenza della fatica nell’IST

Come risultato della fatica, emergono differenze tra i due tipi di isometric strength training. Le diminuzioni della forza indotte dalla fatica non producono uno spostamento articolare osservabile quando si esegue un PIMA. Sebbene le forze del PIMA diminuiscano a causa della fatica, il sistema rimane stabile nonostante si producano solo forze sub-massimali contro l’oggetto immobile. Al contrario, se la forza richiesta non viene mantenuta durante un HIMA, si verifica uno spostamento del sistema, poiché le articolazioni iniziano a muoversi e i muscoli subiscono un allungamento e lavorano eccentricamente per decelerare la massa in caduta. Quindi, un HIMA “fallito” diventa un’azione muscolare eccentrica. Un termine dato a un HIMA fallito che diventa un’azione muscolare eccentrica massimamente resistita è “Eccentric Quasi-isometric”, che abbiamo approfondito in un altro articolo. 

Un altro importante fattore distintivo tra queste due diverse azioni muscolari isometriche è che gli HIMA sembrano essere meno resistenti alla fatica rispetto ai PIMA a una data intensità relativa. Un PIMA equivalente può essere mantenuto fino a due volte più a lungo di un HIMA, e questo potrebbe essere indicativo di una maggiore fatica metabolica delle fibre muscolari durante l’HIMA. Questo è un fattore importante da considerare quando si prescrive la durata della ripetizione per le diverse azioni isometriche. La ricerca suggerirebbe che il cedimento si verifica prima nell’HIMA. Pertanto, quando si prescrive la durata della ripetizione a intensità equivalenti, le durate di mantenimento dovrebbero essere ridotte rispetto alle durate di spinta.

La realtà dell’isometric strength training: una dinamica nascosta

Come suggerisce il nome, per definizione, in un esercizio di allenamento quasi-isometrico è improbabile che sia una “vera” azione muscolare isometrica. Agli occhi, un PIMA e un HIMA sono ciò che gli allenatori classificherebbero come vere azioni muscolari isometriche. Tuttavia, il concetto di forza adattativa è un determinante chiave per l’esecuzione riuscita delle azioni muscolari isometriche. La forza adattativa descrive la capacità del sistema neuromuscolare di adattarsi acutamente alle forze applicate esternamente, al fine di fornire un controllo efficace sia delle azioni muscolari isometriche che eccentriche.

Le azioni muscolari isometriche richiedono un aggiornamento costante del sistema sensomotorio per regolare la produzione di forza. Più complesso è il compito di allenamento isometrico, più adattivo e più cinestesicamente impegnativo sarà per il sistema sensomotorio. Questa costante fluttuazione e adattamento della forza è più evidente negli HIMA. Qui infatti, sono state osservate maggiori oscillazioni meccaniche del muscolo. Le evidenze suggeriscono che questi meccanismi di controllo neurale differenziano ulteriormente l’HIMA dal PIMA e potrebbero essere un’altra ragione per cui l’insorgenza della fatica si verifica prima nell’HIMA.

È pertanto suggerito che le azioni isometriche “vere”, per definizione, non esistano. Inffatti, vi sono costanti oscillazioni di accorciamento e allungamento del/i muscolo/i durante sia i PIMA che gli HIMA. Inoltre, in un’azione muscolare isometrica, il tendine e l’aponeurosi mostrano un comportamento viscoelastico noto come “tendon creep”, per cui il tendine si allunga lentamente. Per mantenere una posizione articolare isometrica fissa, man mano che il tendine si allunga, le fibre muscolari subiscono un accorciamento attivo. All’occhio, l’allenamento isometrico appare statico, ma in realtà è più dinamico di quanto sembri. Questo potrebbe essere uno dei motivi per cui l’IST può trasferirsi efficacemente alla performance dinamica.

Prescrizione e quantificazione dell’intensità nel PIMA

La prescrizione dell’intensità del PIMA è relativamente semplice. Infatti, si prescrive generalmente una percentuale di sforzo o un tasso di sforzo percepito (RPE). Un vantaggio della prescrizione della percentuale di sforzo o dell’RPE per gli esercizi PIMA è che l’intensità è autoregolata.

Questa dipende da come l’atleta si sente in un dato giorno, ed è molto simile alla prescrizione basata sulla velocità nel TST. Aneddoticamente, uno sforzo PIMA prescritto al 100% può variare da un minimo del -5% fino a un -15% tra le sessioni in alcuni atleti. Questo può spesso essere un riflesso eloquente degli altri elementi di allenamento nel programma dell’atleta e del suo stato di prontezza.

Il ruolo della motivazione nell’IST

Un fattore negativo nella prescrizione della percentuale di sforzo e dell’RPE può essere il livello di motivazione dell’atleta. A differenza di un esercizio TST, non c’è un risultato esterno ovvio per un esercizio PIMA, come bloccare i gomiti alla fine di una panca o stringere le scapole alla fine di uno stacco. Senza un risultato evidente e un punto di arrivo per un esercizio, l’intento appropriato e lo stato di eccitazione per eseguire un esercizio PIMA “a tutto gas” possono essere difficili da comprendere. Tale affermazione è vera sia per gli atleti principianti che per quelli altamente allenati e motivati.

È qui che il feedback e la conoscenza dei risultati sono cruciali per eseguire efficacemente gli esercizi PIMA. Di nuovo, aneddoticamente, un cambiamento significativo nella performance PIMA in allenamento è stato osservato in molteplici occasioni anche con gli atleti più motivati quando viene fornito un feedback oggettivo.

Per ottenere questo feedback oggettivo, una misurazione accurata della forza prodotta è essenziale. Le pedane di forza sono considerate il gold standard nella pratica per fornire questo tipo di feedback ad atleti e professionisti. Sfortunatamente, le pedane di forza non sono accessibili a tutti gli ambienti di allenamento. Per cui, ci sono altre soluzioni più economiche sul mercato che possono offrire un feedback affidabile e istantaneo a professionisti e atleti. I sensori di carico (“strain gauges”) sono un’eccellente tecnologia che è economica e versatile per eseguire un’ampia gamma di esercizi PIMA, al fine di fornire il feedback necessario.

Quantificazione dell’intensità nel HIMA: sfide e soluzioni

Oltre a fornire un feedback importante per quantificare l’intensità dell’allenamento PIMA, misurare i massimi output di forza PIMA è essenziale per prescrivere con precisione i carichi di mantenimento HIMA. Ad esempio, stabilire la massima forza di plantarflessione PIMA di una singola caviglia può fornire un valore di carico assoluto per un esercizio HIMA, noto come “ankle iso-hold”. In questo caso, se la forza PIMA misurata equivale a 150 kg, il carico massimo per l’HIMA ankle iso-hold sarebbe molto vicino a 150 kg.

Molti professionisti prescrivono i carichi HIMA come percentuale di un corrispondente esercizio TST. Utilizzando un back squat come esempio, eseguire quello che è noto come “max duration isometric” potrebbe significare usare il 50% di un massimale (1RM) di back squat, con un angolo del ginocchio di 90°, per una durata di mantenimento di 30 secondi. Per quello che viene chiamato “max intensity isometric”, il 100-110% di un 1RM di back squat potrebbe essere mantenuto a 90° di flessione del ginocchio per una durata di 3 secondi. Questo è un modo semplice per fornire parametri di carico per gli HIMA. Tuttavia, ci sono problemi intrinseci nell’uso di questo metodo.

Problemi nella prescrizione dell’HIMA basata sulla percentuale dell’1RM

A seconda della lunghezza muscolare utilizzata, le azioni muscolari isometriche possono produrre una forza considerevolmente maggiore rispetto all’esercizio TST equivalente. La performance nell’esercizio TST è generalmente limitata dalla forza nella porzione più profonda del sollevamento, dove la maggiore lunghezza muscolare compromette la produzione di forza. Il TST può anche essere limitato dalle fibre muscolari più deboli che si accorciano, a differenza delle fibre muscolari statiche o che si allungano. Confrontiamo la produzione di forza tra un esercizio TST comune come la leg press con un angolo del ginocchio di 90° e una leg press PIMA con un angolo del ginocchio di 120°. Gli aumenti della produzione di forza possono variare da circa +25% a +75%.

Esiste una vasta gamma di capacità di forza isometrica tra individui allenati. Questo solleva ulteriori complicazioni quando si assegnano valori arbitrari di % 1RM di esercizi TST agli esercizi HIMA. Così, l’assunto che un carico del 100-110% del 1RM sarebbe una prescrizione accurata per un “max intensity isometric” può essere problematico per un singolo individuo e certamente per una coorte di atleti. È interessante notare che alcuni dei problemi di accuratezza sono mitigati se l’esercizio di allenamento isometrico viene eseguito nella porzione più profonda equivalente dell’esercizio TST.

In questo caso, la produzione di forza è generalmente più comparabile ed è inferiore ai valori dell’esercizio TST. Tuttavia, la varianza si estende ancora da circa -5% a -30% tra gli individui allenati. Si raccomanda quindi di quantificare il carico PIMA per prescrivere in modo più accurato il carico HIMA. Sebbene esistano le differenze stabilite tra PIMA e HIMA, la capacità di valutare un’azione muscolare simile a una lunghezza muscolare precisa fornisce il metodo più accurato per quantificare i carichi di allenamento HIMA.

IST e prescrizione dell’allenamento

Ci sono diverse considerazioni da fare quando si prescrive l’isometric strength training con i carichi HIMA basandosi sulle massime uscite di forza PIMA. Nell’esecuzione di un esercizio PIMA massimale non ci sono vincoli di tempo per raggiungere un valore di forza massimale. Tuttavia, a seconda di come viene eseguito l’esercizio HIMA, non appena viene trasferito un carico equivalente al 100% del PIMA – ad esempio, un assistente per lato di un bilanciere che consegna il carico a un atleta che esegue una Panca HIMA con un angolo del gomito di 90° – l’equivalente della massima forza PIMA deve essere prodotta istantaneamente per eseguire un HIMA riuscito.

In questo caso, il tempo per produrre forza non è lo stesso che in un PIMA e quindi il fallimento dell’HIMA è inevitabile. Per questa ragione, sebbene gli HIMA possano essere eseguiti con carichi ad alta intensità, sono sempre submassimali rispetto alla massima forza prodotta da un PIMA.

A complicare ulteriormente questo problema è il fatto già accertato che gli HIMA sono più suscettibili alla fatica rispetto ai PIMA. Questo deve essere considerato nella prescrizione del carico, soprattutto se la durata della ripetizione è già breve. Un carico HIMA ad alta intensità raccomandato sarebbe quindi dell’80-85% di un PIMA massimale valutato.

Una possibile soluzione 

Un modo per alleviare i vincoli di tempo-forza e ottenere comunque carichi HIMA elevati sarebbe quello di chiedere agli assistenti di trasferire gradualmente il peso nell’arco di 3 secondi. In questo modo si concede all’atleta il tempo di produrre la magnitudine di forza richiesta e al sistema sensomotorio di aggiustarsi e adattare la forza per controllare efficacemente il peso isometricamente. Senza l’uso di assistenti, un altro metodo per ottenere questo risultato è passare gradualmente da una condivisione del carico bilaterale a una condivisione del carico unilaterale.

Ad esempio, una leg press unilaterale PIMA massimale a 120° di flessione del ginocchio potrebbe aver raggiunto una forza massimale equivalente a un carico di 300 kg. Questo carico di 300 kg può essere sollevato dai supporti e mantenuto dall’atleta con entrambe le gambe a un angolo del ginocchio di 120°. Gradualmente, l’atleta può togliere un piede dalla pedana, passando da una condivisione del carico bilaterale a una condivisione del carico unilaterale. Per questa ragione, l’IST eseguito unilateralmente può essere un’opzione di allenamento altamente efficace.

Isometric strength training e autoregolazione

Un altro fattore da considerare nella prescrizione dell’HIMA basata sui valori massimali PIMA è la differenza nell’autoregolazione tra i due tipi di isometriche. Con la motivazione e il feedback appropriati, la produzione nell’esercizio PIMA sarà un riflesso accurato della capacità di generazione di forza massimale di un atleta in un dato giorno. Come suggerito in precedenza, questo può fluttuare di giorno in giorno ed è quindi autoregolato, nonostante il massimo sforzo e intento dell’atleta. Così, uno sforzo al 100% è uno sforzo al 100%, nonostante la produzione possa essere il 95% dei valori massimali normali.

Tuttavia, quando si tratta di esercizi HIMA, il carico submassimale prescritto e mantenuto dall’atleta non può essere autoregolato allo stesso modo. La forza richiesta deve essere raggiunta per mantenere il peso, indipendentemente da come l’atleta si senta. Così, un HIMA eseguito con un carico del 70% del PIMA massimale per 6 secondi potrebbe rappresentare un RPE di 5/10 un giorno e di 7/10 un altro giorno. Una soluzione comunemente usata è quantificare la massima forza PIMA prima dell’esercizio HIMA. In tal modo si aggiusta il carico e prescrivere in modo più accurato il carico HIMA rispetto a un RPE atteso e pianificato.

PIMA o HIMA per l’isometric strength training: dipende dall’obiettivo

Nella decisione sul tipo di azione isometrica da prescrivere per l’IST, come per tutte le prescrizioni di allenamento, si raccomanda di considerare gli adattamenti ricercati. Sebbene vi sia una mancanza di ricerca che confronti direttamente gli adattamenti tra HIMA e PIMA si può essere guidati dai principi teorici dell’allenamento finché la ricerca non fornisce le prove.

Basandosi sul principio SAID (Specific Adaptation to Imposed Demands), si può sostenere l’esecuzione di esercizi PIMA se il movimento sportivo di interesse è più orientato a un’azione concentrica. Ad esempio, eseguire esercizi PIMA per partenze dai blocchi, accelerazione o un salto a dominante concentrica come un salto per blocco nella pallavolo. Allo stesso modo, se il movimento sportivo di interesse ha una maggiore richiesta eccentrica, come la decelerazione, un approccio a un salto verticale o un cambio di direzione laterale, allora l’esercizio HIMA potrebbe essere lo stimolo preferito. Per movimenti come la corsa in cui il muscolo funziona isometricamente, gli esercizi HIMA possono replicare meglio le richieste della fase di appoggio. Infatti, i muscoli degli arti inferiori agiscono per resistere a un’ulteriore flessione dell’anca, del ginocchio e della caviglia.

Un ulteriore beneficio dell’esecuzione di un esercizio HIMA per migliorare la performance di movimenti a predominanza eccentrica potrebbe essere la capacità di ottenere cambiamenti efficaci nella forza e nel controllo eccentrici. Questo infatti avverrebbe senza gli effetti negativi dell’allenamento eccentrico, come il dolore muscolare a insorgenza ritardata (DOMS) e la fatica neuromuscolare.

Pianificazione lineare dell’isometric strength training: un esempio pratico

Esistono numerose opzioni quando si tratta di pianificare e ciclizzare i diversi tipi di IST nei piani di preparazione fisica. Come esempio di periodizzazione lineare semplice, carichi HIMA submassimali tra il 30-50% del PIMA massimale potrebbero essere utilizzati con mantenimenti di lunga durata, tra i 30 e i 40 secondi. Questi potrebbero essere eseguiti nella fase di transizione o nella fase iniziale di preparazione generale (GPP1). In tal modo possiamo promuovere cambiamenti morfologici e architetturali prima che inizi l’allenamento ad alta intensità.

PIMA ad alta intensità e breve durata, fluttuando tra il 90-100% per sforzi di 3-6 secondi, si possono utilizzare nel blocco di allenamento successivo (GPP2) per sviluppare la forza massimale. Il PIMA è l’opzione preferita. Questo a causa del tempo concesso per raggiungere le massime uscite di forza e anche per la ridotta richiesta neurale e complessità rispetto agli HIMA. Tuttavia, se il movimento sportivo di interesse è più esigente dal punto di vista eccentrico, allora un passaggio a esercizi HIMA di intensità maggiore potrebbe essere la progressione successiva nel piano periodizzato. Questi HIMA ad alta intensità possono essere eseguiti con carichi che equivalgono al 60-80% delle uscite massimali PIMA, e le durate di mantenimento possono variare da 3 a 10 secondi.

Isometric strength training durante la competizione

All’avvicinarsi del periodo di competizione, dovremmo priorizzare esercizi PIMA balistici. Infatti, questi si focalizzano maggiormente sulla velocità di sviluppo della forza (RFD). Gli esercizi PIMA focalizzati sull’RFD vengono eseguiti con l’intento chiaro di sviluppare forza il più velocemente possibile piuttosto che ottenere la massima forza di per sé.

Gli esercizi PIMA sono tradizionalmente l’IST di scelta per eseguire allenamenti isometrici focalizzati sull’RFD. I PIMA focalizzati sull’RFD sono generalmente sforzi massimali con brevi vincoli di tempo. In questo modo, si rende difficile il raggiungimento di massime uscite, sebbene con il genuino intento di raggiungerle. In questo caso, la durata delle ripetizioni può variare da un breve impulso dinamico di 0,5 secondi fino a un periodo relativamente lungo di 2-3 secondi per questo tipo di PIMA. HIMA più “avanzati” o balistici, che richiedono una maggiore velocità di sviluppo della forza. Per questo motivo, si possono implementare anche nelle fasi successive, prima e durante la competizione. Queste varianti sono meglio eseguite con una transizione rapida da una condivisione del carico bilaterale a una condivisione del carico unilaterale, o un rapido rilascio del peso da parte degli assistenti.

Per fornire una chiara visualizzazione di un esempio di pianificazione lineare, si presenta la seguente tabella. Questa illustra una periodizzazione pre-stagionale includendo sia variazioni di mantenimento (HIMA) che di spinta (PIMA) isometriche, con i dettagli specifici di intensità e durata:

Esempio di Periodizzazione dell’IST 

Conclusioni sull’isometric strength training: PIMA o HIMA?

In sintesi, PIMA e HIMA sono azioni di IST uniche nel loro genere, con gli HIMA che rappresentano un’opzione più impegnativa. È fondamentale comprendere che nessuna azione è veramente isometrica nel senso più stretto. Le fluttuazioni e le oscillazioni della forza adattativa possono essere un ulteriore beneficio per l’IST, contribuendo al suo trasferimento efficace alla performance dinamica.

È di vitale importanza prescrivere accuratamente il carico HIMA basandosi sulle massime uscite PIMA. Per tutti i professionisti è possibile farlo grazie a opzioni economiche disponibili sul mercato. Infine, fino a quando la ricerca non fornirà ulteriori evidenze comparative dirette, si consiglia di utilizzare i principi dell’allenamento. Su tutti  il principio SAID, per informare l’uso specifico di HIMA o PIMA in base alle esigenze dello sport. Sia HIMA che PIMA possono essere impiegati efficacemente attraverso i piani di preparazione fisica per raggiungere risultati specifici e ottimizzare la performance atletica.