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Quando alzarsi è un paradosso...


Qualsiasi movimento del nostro corpo è prodotto dai nostri muscoli, che si possono contrarre, estendere, ecc. per far aprire la bocca, oppure muovere una mano o anche correre. E, naturalmente, per ogni muscolo che compie un certo movimento, ve ne è un altro che è in grado di compiere il movimento opposto (o, meglio, ogni muscolo può compiere un movimento e il suo opposto). Così, ad esempio, durante la flessione di un braccio, il muscolo anteriore (bicipite brachiale ) si accorcia, mentre quello posteriore (tricipite brachiale) si allunga, mentre il viceversa si verifica nel movimento di estensione del braccio. Tuttavia, ci sono situazioni – del tutto comuni – che sono completamente paradossali...


Infatti, provate a palpare i muscoli della coscia quando, da seduti, vi alzate in piedi: noterete che sia il muscolo anteriore (quadricipite femorale) che quello posteriore (bicipite femorale) sono entrambi in tensione. Come è possibile che, pur contraendo i muscoli posteriori della coscia per estendere l'anca, abbiamo come risultato una estensione della gamba dovuta all'azione dei muscoli anteriori, anziché una flessione della gamba? La contrazione simultanea dei muscoli anteriori e posteriori della coscia fu notata per la prima volta dal medico W.P. Lombard agli inizi del '900, e tale fenomeno va dunque sotto il nome di paradosso di Lombard.
I muscoli della coscia, che attraversano sia l'articolazione del ginocchio che quella dell'anca, possono avere una doppia azione: estendere il ginocchio e flettere l'anca nel caso del muscolo anteriore, oppure flettere la gamba ed estendere l'anca nel caso del muscolo posteriore.. Ad esempio, quando siamo seduti il muscolo anteriore è “teoricamente” accorciato, poiché l'anca è in flessione. Tuttavia esso incrocia nella parte anteriore il ginocchio piegato, dove si incontra con il tendine rotuleo, per cui al ginocchio esso è “teoricamente” allungato. Quando ci alziamo, sia l'anca che il ginocchio si distendono, facendo in modo che, “teoricamente”, il muscolo anteriore si allunghi a livello dell'anca e si accorci al ginocchio. La domanda sorge, allora, spontanea se tale muscolo cambi per nulla la propria lunghezza... E una situazione simile si ha per i muscoli posteriori della coscia, come si può facilmente immaginare.


Il paradosso nasce dal fatto che i muscoli non possono sviluppare quantità di forza diverse nelle loro diverse parti; i muscoli posteriori della coscia, ad esempio, non possono distendere selettivamente l'anca senza imprimere una forza uguale al ginocchio. Tuttavia, i movimenti di tipo rotatorio intorno ad un certo fulcro non sono regolati esclusivamente dall'ampiezza della forza esercitata per compierli, ma anche dalla distanza alla quale la forza viene applicata rispetto al fulcro. Tutti sanno, per esempio, che è più facile aprire una porta girevole se la forza per aprirla viene esercitata il più lontano possibile dall'asse intorno al quale la porta ruota, ossia se la distanza del punto di applicazione della forza dall'asse di rotazione è maggiore. La grandezza fisica che regola tali processi (rotatori) è infatti il prodotto tra la forza applicata e la distanza dal fulcro, chiamata momento meccanico.
Ora, dunque, per fare in modo che si abbia simultaneamente sia l'estensione dell'anca che quella del ginocchio nell'atto di alzarsi in piedi (o, mutatis mutandis, anche nell'atto di sedersi, naturalmente), occorre non che si produca una forza che provochi tali estensioni, ma piuttosto che si produca un momento meccanico estensore sia all'articolazione dell'anca che a quella del ginocchio. E ciò può ben realizzarsi mediante i muscoli anteriore e posteriore della coscia, anche se questi sviluppano forze identiche: basta che le distanze dei punti di applicazione delle forze dai rispettivi fulcri (le articolazioni) siano diverse. Nel caso specifico, il muscolo anteriore della coscia si attacca all'anca in un punto più vicino all'articolazione dell'anca che non il muscolo posteriore.

 

Al ginocchio, invece, l'asse di rotazione si trova più verso la parte posteriore, e il muscolo posteriore della coscia si attacca più vicino alla parte posteriore del ginocchio, cosicché il muscolo anteriore si trova effettivamente ad una distanza maggiore dall'articolazione del ginocchio che non il muscolo posteriore. Quindi, poiché i muscoli posteriori agiscono sull'anca ma vi si attaccano in un punto più lontano che non i muscoli anteriori, essi generano un maggior momento meccanico che produce una estensione dell'anca. Allo stesso modo, i muscoli anteriori si attaccano al ginocchio in un punto più lontano dall'asse di rotazione che non i muscoli posteriori, generando un momento meccanico maggiore che provoca l'estensione del ginocchio. In entrambi i casi, quindi, la contrazione sia del muscolo anteriore che superiore implica necessariamente una estensione sia dell'anca che del ginocchio.
L'interesse nella risoluzione dell'apparente paradosso non risiede tanto in questioni mediche – sufficientemente scontate: è esperienza comune che non è poi tanto difficile alzarsi in piedi o sedersi – quanto piuttosto nelle applicazioni che esso ha in ambito biomeccanico: il fatto che muscoli femorali e quadricipiti sono attivi contemporaneamente al ginocchio in certe attività motorie è un fattore importante nella progettazione di programmi di riabilitazione.

S. Esposito, fisico