Por el Dr. Elio M Rivera
Cada vez que caminamos, sonreímos, levantamos una taza, respiramos profundamente o simplemente mantenemos la postura, los músculos están trabajando. Algunos responden a nuestra voluntad; otros funcionan automáticamente. Unos mueven los huesos, otros impulsan la sangre, y otros hacen avanzar alimentos por el aparato digestivo. El cuerpo humano depende continuamente de la contracción muscular.
Los músculos no son simples masas de carne capaces de “jalar”. Están formados por células altamente especializadas que transforman energía química en fuerza mecánica. Para hacerlo necesitan señales nerviosas, calcio, proteínas contráctiles, oxígeno, nutrientes y una coordinación precisa con tendones, huesos y articulaciones.
La verdadera maravilla aparece cuando comprendemos que una acción aparentemente sencilla, como cerrar la mano, requiere que millones de estructuras microscópicas actúen juntas. El movimiento visible comienza con procesos invisibles dentro de las células musculares.
Tres tipos de músculo dentro de un mismo cuerpo
El cuerpo humano posee tres tipos principales de tejido muscular: esquelético, cardíaco y liso.
El músculo esquelético está unido principalmente a los huesos y participa en los movimientos voluntarios.
El músculo cardíaco forma la pared del corazón y se contrae rítmicamente durante toda la vida.
El músculo liso se encuentra en estructuras como intestinos, vasos sanguíneos, vejiga y otras vísceras.
Los tres producen fuerza, pero lo hacen mediante organizaciones y controles diferentes.
El músculo esquelético — mover el cuerpo
Cuando decidimos levantar un brazo, el cerebro genera una señal.
Esa señal viaja por neuronas motoras hasta alcanzar las fibras musculares.
El músculo se contrae.
El tendón transmite la fuerza hacia el hueso.
La articulación permite el movimiento.
Una decisión consciente termina convertida en movimiento físico.
Los tendones conectan músculo y hueso
Muchos músculos terminan en estructuras resistentes de tejido conectivo llamadas tendones.
Los tendones transmiten la fuerza producida por el músculo hacia el hueso.
No son simples cuerdas pasivas. Su composición les permite resistir enormes tensiones.
Cuando el músculo se acorta, el tendón lleva esa fuerza al esqueleto.
El músculo genera.
El tendón transmite.
El hueso se mueve.
Los músculos trabajan en grupos
Un solo músculo rara vez realiza un movimiento completamente aislado.
Para flexionar el codo, unos músculos generan la fuerza principal mientras otros estabilizan articulaciones y controlan la trayectoria.
Cuando el movimiento cambia de dirección, otros grupos se vuelven protagonistas.
Por eso hablamos de agonistas, antagonistas y sinergistas.
El movimiento depende de cooperación y oposición controlada.
El bíceps no trabaja solo
Cuando flexionamos el codo, el bíceps braquial participa, pero también intervienen otros músculos como el braquial y el braquiorradial.
Mientras tanto, el tríceps debe reducir su actividad en el momento apropiado o participar en el control del movimiento.
La fuerza útil depende no solamente de contraer.
También de saber cuándo relajarse.
Estructura del musculo
Dentro del músculo existen fibras
Un músculo está formado por fascículos.
Los fascículos contienen fibras musculares.
Cada fibra muscular contiene estructuras aún más pequeñas llamadas miofibrillas.
Dentro de ellas encontramos unidades repetidas conocidas como sarcómeros.
El movimiento visible de un brazo comienza en la organización microscópica de estas unidades.
Actina y miosina — proteínas que producen fuerza
Dentro de los sarcómeros existen principalmente dos sistemas de filamentos relacionados con la contracción: actina y miosina.
Las cabezas de miosina interactúan con los filamentos de actina.
Utilizando energía procedente de ATP, realizan ciclos que desplazan los filamentos unos respecto de otros.
El sarcómero se acorta.
Miles de sarcómeros acortándose juntos producen contracción de toda la fibra.
El músculo no se encoge como una esponja
Las proteínas contráctiles no se hacen más pequeñas individualmente.
Los filamentos se deslizan unos respecto de otros.
Por eso el mecanismo recibe el nombre de teoría del filamento deslizante.
Una pequeña interacción repetida millones de veces termina produciendo una fuerza capaz de levantar todo el cuerpo.
El calcio da la señal interna
Para que actina y miosina interactúen correctamente, la fibra muscular necesita una señal química.
El calcio cumple un papel fundamental.
Cuando llega el impulso nervioso, se produce una secuencia de acontecimientos que libera calcio desde estructuras internas de la fibra muscular.
El calcio se une a proteínas reguladoras y permite que actina y miosina comiencen a interactuar.
Una señal eléctrica termina convertida en una señal química y después en fuerza.
La unión neuromuscular — donde nervio y músculo se encuentran
La neurona motora no se fusiona directamente con la fibra muscular.
Entre ambas existe una región especializada llamada unión neuromuscular.
Cuando el impulso llega al terminal nervioso, se libera el neurotransmisor acetilcolina.
Esta se une a receptores en la membrana muscular.
Se genera una señal eléctrica en la fibra.
Después comienza el proceso de liberación de calcio.
Una orden del cerebro puede terminar en una contracción microscópica
La secuencia es extraordinaria:
el cerebro genera una señal,
la médula la transmite,
la neurona motora la conduce,
se libera acetilcolina,
la fibra muscular se despolariza,
se libera calcio,
actina y miosina interactúan,
se utiliza ATP,
y finalmente el músculo produce fuerza.
Una intención termina transformada en movimiento.
Los músculos necesitan energía
La contracción muscular depende de ATP.
Pero las reservas inmediatas de ATP dentro del músculo son pequeñas.
Por eso el organismo posee varios sistemas para regenerarlo.
Puede utilizar fosfocreatina.
Puede obtener ATP mediante glucólisis.
Y puede producir grandes cantidades mediante metabolismo aeróbico dentro de las mitocondrias.
La fuente predominante cambia según la intensidad y duración del esfuerzo.
Una carrera corta y una caminata larga no usan exactamente lo mismo
Durante un esfuerzo explosivo, el músculo necesita energía de manera inmediata.
Los sistemas de fosfocreatina y glucólisis pueden contribuir rápidamente.
Durante una actividad prolongada, el metabolismo aeróbico adquiere mayor importancia.
El organismo adapta su estrategia energética a la tarea.
La misma célula puede cambiar de fuente según la necesidad.
El oxígeno llega gracias al corazón y los pulmones
Los músculos no pueden producir energía aeróbica sin oxígeno.
Los pulmones lo introducen.
La hemoglobina lo transporta.
El corazón impulsa la sangre.
Los capilares lo acercan a las fibras musculares.
Las mitocondrias lo utilizan.
Un músculo en movimiento depende de varios órganos situados lejos de él.
La sangre cambia cuando hacemos ejercicio
Durante actividad física aumenta el flujo sanguíneo hacia músculos activos.
Los vasos pueden dilatarse localmente.
El corazón aumenta su gasto.
La ventilación pulmonar se incrementa.
La temperatura corporal sube y aparecen mecanismos para eliminar calor.
El ejercicio convierte todo el organismo en un sistema coordinado.
La fuerza no depende solamente del tamaño del músculo
Un músculo más grande puede producir más fuerza, pero otros factores también importan.
La cantidad de unidades motoras activadas.
La frecuencia de las señales nerviosas.
La longitud inicial del músculo.
La posición de la articulación.
La arquitectura de las fibras.
La fuerza es el resultado de múltiples variables.
Las unidades motoras permiten graduar la fuerza
Una neurona motora puede controlar varias fibras musculares.
La neurona y las fibras que inerva forman una unidad motora.
Cuando necesitamos poca fuerza, el sistema activa algunas unidades.
Cuando aumenta la demanda, recluta más.
Así podemos sostener una hoja de papel o levantar una caja pesada utilizando los mismos músculos, pero con diferente nivel de activación.
Los músculos de precisión funcionan de manera especial
En músculos que requieren movimientos muy finos, como algunos de los ojos o dedos, una neurona puede controlar relativamente pocas fibras.
Esto permite un control muy preciso.
En músculos grandes destinados a generar fuerza, una neurona puede controlar muchas más fibras.
La organización se relaciona con la función.
El cuerpo también debe mantener la postura
Aunque estemos aparentemente quietos, numerosos músculos permanecen activos.
Evitan que la cabeza caiga.
Mantienen el tronco erguido.
Estabilizan las rodillas y tobillos.
Realizan pequeñas correcciones continuamente.
Estar de pie no significa ausencia de actividad muscular.
Los músculos reciben información sobre su propia longitud
Dentro de los músculos existen receptores llamados husos musculares.
Estos proporcionan información acerca de cambios en longitud.
En los tendones existen órganos tendinosos de Golgi relacionados con la detección de tensión.
El sistema nervioso utiliza esta información para ajustar movimiento y postura.
El músculo no solamente recibe órdenes.
También envía información.
Caminar exige una coordinación extraordinaria
Dar un paso parece sencillo.
Pero requiere desplazar el centro de gravedad, estabilizar la pelvis, flexionar y extender varias articulaciones y mantener el equilibrio.
Los músculos de ambas piernas deben activarse siguiendo patrones específicos.
Los brazos también pueden moverse.
El cerebro y la médula coordinan todo mientras recibimos información de ojos, oído interno y receptores musculares.
La respiración también depende de músculos
Cada inhalación normal utiliza principalmente el diafragma.
Los músculos intercostales también participan.
Durante respiración forzada pueden entrar en acción otros músculos.
Por eso respirar no es solamente función de los pulmones.
Los pulmones dependen de músculos para mover el aire.
El corazón también es músculo
El músculo cardíaco comparte algunas características con el músculo esquelético, pero posee una organización especial.
Sus células están conectadas mediante discos intercalares y pueden transmitir actividad eléctrica entre ellas.
El corazón se contrae rítmicamente sin depender de nuestra voluntad consciente.
Un músculo especializado impulsa la sangre durante toda la vida.
El músculo liso trabaja en silencio
El músculo liso se encuentra en paredes de órganos y vasos.
En el intestino ayuda a mover el contenido.
En los vasos regula el diámetro.
En la vejiga participa en la expulsión de orina.
En el útero genera contracciones importantes.
La mayor parte de su actividad ocurre sin que tengamos control consciente.
Los vasos sanguíneos también poseen músculo
Muchas arterias y arteriolas contienen músculo liso en sus paredes.
Cuando este músculo se contrae, el diámetro del vaso disminuye.
Cuando se relaja, aumenta.
Esto permite modificar el flujo sanguíneo y participar en la regulación de la presión arterial.
Una capa muscular delgada puede influir en la distribución de sangre por todo el cuerpo.
El músculo puede crecer
Cuando se somete repetidamente a cargas apropiadas, el músculo esquelético puede experimentar hipertrofia.
Las fibras aumentan el contenido de proteínas contráctiles y pueden crecer.
El sistema nervioso también mejora su capacidad de activar músculos mediante entrenamiento.
Por eso parte del aumento inicial de fuerza ocurre incluso antes de que exista un gran cambio visible en tamaño.
Pero la falta de uso también produce cambios
Cuando un músculo permanece inactivo durante períodos prolongados, puede disminuir su tamaño y fuerza.
A esto se le llama atrofia.
El tejido responde a las demandas que recibe.
Uso y desuso producen consecuencias.
El cuerpo está continuamente adaptándose.
Los músculos también pueden repararse
Las fibras musculares poseen cierta capacidad de reparación.
Células satélite situadas alrededor de las fibras pueden activarse después de determinados daños y participar en regeneración.
Sin embargo, la capacidad tiene límites y lesiones extensas pueden producir tejido cicatricial.
El músculo puede recuperarse, pero necesita tiempo y condiciones apropiadas.
El músculo produce calor
No toda la energía utilizada durante la contracción se convierte en movimiento mecánico.
Una parte importante aparece como calor.
Esto contribuye a mantener la temperatura corporal.
Cuando tenemos frío, el cuerpo puede producir escalofríos, contracciones musculares rápidas e involuntarias destinadas en parte a generar calor.
El músculo mueve y también calienta.
Una sonrisa utiliza una compleja coordinación
Los músculos faciales se insertan de manera especial en piel y tejidos blandos.
Gracias a ellos podemos sonreír, fruncir el ceño, cerrar los ojos y producir innumerables expresiones.
Una emoción interna puede convertirse en una expresión visible mediante contracciones musculares muy precisas.
El sistema muscular también participa en la comunicación humana.
Hablar necesita músculos
Para pronunciar una palabra participan músculos de la respiración, laringe, lengua, labios, mandíbula y paladar.
Todos deben coordinarse rápidamente.
Una pequeña alteración en el tiempo o la fuerza puede cambiar el sonido.
La voz que escuchamos comienza también con contracción muscular.
Los músculos permiten escribir y crear
Una mano puede realizar movimientos extremadamente delicados.
Podemos escribir una letra, tocar un instrumento, pintar o realizar una cirugía.
La precisión depende de músculos pequeños y grandes trabajando con tendones, articulaciones y una enorme cantidad de control nervioso.
La creatividad humana necesita una maquinaria física capaz de ejecutarla.
La Biblia utiliza la fuerza como una imagen frecuente
El Salmo declara:
“Jehová es mi fortaleza y mi escudo.”
(Salmo 28:7)
La Biblia utiliza con frecuencia la fuerza física como una imagen para hablar de poder, protección y dependencia de Dios.
Sin embargo, incluso nuestra fuerza corporal depende de sistemas que no controlamos completamente.
Podemos decidir levantar un objeto, pero necesitamos músculos sanos, nervios funcionales, energía, oxígeno y articulaciones que respondan.
David contempló la formación de su cuerpo
El salmista escribió:
“Te alabaré; porque formidables, maravillosas son tus obras.”
(Salmo 139:14)
David no conocía sarcómeros, actina, miosina o potenciales de acción.
No sabía cómo el calcio inicia la contracción.
Hoy podemos observar cada uno de esos procesos.
Y el movimiento cotidiano resulta mucho menos sencillo de lo que parece.
Job habló de huesos y nervios unidos
Job declaró:
“Me vestiste de piel y carne, y me tejiste con huesos y nervios.”
(Job 10:11)
El lenguaje expresa integración.
Un músculo separado del sistema nervioso no puede funcionar normalmente.
Un músculo sin huesos no produciría nuestros movimientos habituales.
Un hueso sin músculos permanecería inmóvil.
El cuerpo funciona porque sus partes están relacionadas.
La verdadera maravilla está en la coordinación
Un músculo necesita proteínas contráctiles.
Las proteínas necesitan ATP.
El ATP requiere metabolismo.
El metabolismo necesita nutrientes y oxígeno.
El oxígeno necesita pulmones y sangre.
La sangre necesita corazón.
La contracción necesita calcio.
El calcio necesita señales eléctricas.
Las señales necesitan nervios.
El movimiento necesita huesos y articulaciones.
La fuerza muscular existe dentro de una red de dependencia.
Una fuerza viva escondida bajo la piel
La Biblia no pretende explicar sarcómeros, neurotransmisores, metabolismo energético o unidades motoras mediante lenguaje científico. Estas preguntas corresponden a la anatomía, fisiología, bioquímica y neurología.
Sin embargo, estudiar los músculos nos permite apreciar profundamente una capacidad que usamos cada segundo.
Millones de fibras reciben señales nerviosas. El calcio libera el mecanismo de contracción. Actina y miosina interactúan utilizando ATP. Los tendones transmiten fuerza. Los huesos se mueven. Los receptores informan al cerebro. El corazón y los pulmones aumentan su actividad cuando la demanda crece.
Todo ocurre coordinadamente.
Desde la perspectiva bíblica, comprender estos mecanismos aumenta nuestra admiración. Los músculos nos recuerdan que la sabiduría del Creador puede contemplarse en la capacidad del cuerpo para convertir una señal invisible en fuerza, movimiento, respiración, expresión y trabajo. Cada paso, cada sonrisa y cada latido son posibles porque innumerables estructuras microscópicas cooperan con extraordinaria precisión.
Referencias
Escrituras consultadas
- Job 10:8-11.
- Salmo 18:32.
- Salmo 28:7.
- Salmo 139:13-16.
- Isaías 40:29-31.
- Filipenses 4:13.
Bibliografía científica
- Hall, J. E. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. Elsevier.
- Boron, W. F. & Boulpaep, E. L. Medical Physiology. Elsevier.
- Moore, K. L., Dalley, A. F. & Agur, A. M. R. Clinically Oriented Anatomy. Wolters Kluwer.
- Ross, M. H. & Pawlina, W. Histology: A Text and Atlas. Wolters Kluwer.
- McArdle, W. D., Katch, F. I. & Katch, V. L. Exercise Physiology. Wolters Kluwer.
Temas científicos consultados
- Músculo esquelético, cardíaco y liso.
- Actina y miosina.
- Sarcómeros.
- Unión neuromuscular.
- Calcio y contracción muscular.
- ATP y metabolismo muscular.
- Unidades motoras.
- Tendones y transmisión de fuerza.
- Husos musculares y propiocepción.
- Hipertrofia, atrofia y reparación muscular.
Organizaciones científicas
- National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases — músculo y sistema musculoesquelético.
- American Physiological Society — fisiología muscular.
- National Institutes of Health — función neuromuscular y metabolismo.
- American College of Sports Medicine — fisiología del ejercicio y adaptación muscular.
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