Cadenas cinéticas en serie y en paralelo según Leroy y Pierron

El sistema músculo-esquelético se organiza en cadenas cinéticas musculares para la realización de las acciones, y para generar reacciones de estabilización y de equilibración. Tradicionalmente estas cadenas cinéticas musculares se han dividido en cadenas cinéticas abiertas o cerradas, en función de si el extremo de la cadena es fijo o móvil, y si el reclutamiento es disto-proximal o próximo-distal. Esta clasificación permite valorar la carga o no de los extremos, así como su modo de reclutamiento, pero se ve claramente limitada en lo que se refiere a la organización muscular. Cuando diseñamos ejercicios terapéuticos esta organización es fundamental para poder adaptar los ejercicios a cada uno de nuestros pacientes, más allá de si la carga sobre la extremidad es posible o no. Para compensar esta deficiencia de la clasificación se ha optado por introducir el elemento de la resistencia a vencer. Se admite entonces que toda cadena cuya resistencia exterior distal es inferior al 15% de la resistencia máxima que es susceptible de desplazar se considera una cadena abierta o débilmente frenada. En el caso en que la resistencia sea superior al 15% la cadena se considera cerrada o fuertemente frenada.

Pero el análisis que se deriva de esta clasificación no puede explicar de forma precisa el íntimo mecanismo de asociaciones musculares, ni precisar las características cinesiológicas. Ante estas limitaciones  A. Leroy y G. Pierron (1) plantearon, a finales de la década de los 80 del siglo pasado, una clasificación que se ajusta mucho más a esas necesidades, pero que desafortunadamente no ha tenido la repercusión que se merece, y todavía sigue imponiéndose la clasificación en abierta y cerrada.

Estos autores plantean la existencia de dos tipos de organización de la cadena: en serie y en paralelo. Podemos afirmar que cualquier actividad que queramos analizar y/o diseñar se ajusta a una de estas dos organizaciones

Cadena en serie

Está definida por el hecho de que todos los músculos motores de los segmentos óseos están situados en el mismo lado del eje de cada articulación afectada por el movimiento efectuado. Así todos los eslabones óseos se desplazan en un mismo sentido. El ejemplo más claro sería patear un balón de fútbol, en el caso de la extremidad inferior, o hacer un lanzamiento de béisbol en la extremidad superior. En el primer caso la trayectoria curvilínea de la punta del pie será el resultado de la suma de la flexión de la cadera, la extensión de la rodilla y la flexión dorsal del tobillo. Debido a la longitud de los segmentos esta trayectoria es muy importante y depende del número de eslabones que se ponen en juego. Dado que cada articulación se moviliza a cierta velocidad por acción de sus músculos monoarticulares, la extremidad del segmento óseo siguiente se encuentra también acelerado linealmente en relación al precedente, con una velocidad particularmente elevada en el extremo distal de la cadena.

Este fenómeno se ve aumentado por la presencia de músculos poliarticulares. En nuestro ejemplo, el recto anterior acelera directamente la tibia con respecto a la cadera. Estando en tensión, al principio del movimiento, dispone de una reserva de energía elástica totalmente propicia para esta acción.

Tanto el número de eslabones como su longitud, influyen directamente sobre la velocidad lineal del extremo distal de la cadena (como ocurre cuando utilizamos un martillo, una raqueta de tenis, etc., imprimiendo de esta manera una aceleración suplementaria).

En este tipo de cadenas una resistencia aplicada en su extremo (en el ejemplo en el  antepié),  provocará momentos resistentes crecientes en cada articulación, desde la distal a la proximal, la interposición de un nuevo segmento óseo aumenta de articulación en articulación la importancia de los brazos de palanca. Por tanto los músculos mas solicitados son los proximales de la cadena, y el valor de su momento motor, superado muy rápidamente por el momento de la resistencia, hace que al final de la cadena se puedan desarrollar solo intensidades bajas de fuerza de utilización disponible. Las apófisis (zonas de inserción), sobre todo a nivel proximal, están sometidas a resistencias de torsión que podrían resultar peligrosas si no existieran 2 sistemas de protección: por una parte la protección de las diáfisis por el entrecruzamiento de las inserciones de los músculos motores monoarticulares, y por otra el momento flexor residual se reduce por la contracción del o de los músculos poliarticulares, ya que induce un momento flexor apuesto.

Cadena en paralelo

Está definida por el hecho de que los músculos motores sinérgicos, que se ven afectados por el movimiento, se sitúan alternativamente a uno y otro lado del eje de las articulaciones afectadas. Los segmentos óseos de desplazan esta vez en sentido inverso. Un ejemplo de esta organización es la triple extensión del miembro inferior, necesaria para subir escaleras o reincorporarse tras haberse agachado. En este ejemplo, la trayectoria bien de la cadera, bien del pie es una traslación rectilínea de amplitud reducida. Se debe al movimiento en sentido opuesto de las tres articulaciones, hacia atrás para la extensión de la cadera y el tobillo, hacia delante para la de la rodilla. La extremidad de cada hueso se desplaza (con respecto al origen de la cadena) más rápido que la del hueso precedente y, efectivamente, la elevación vertical de la cresta iliaca es superior a la de los platillos tibiales; sin embargo, esta aceleración sigue siendo menor a la de la cadena en serie. Tres músculos monoarticulares aseguran la movilización de las tres articulaciones afectadas y aparecen, por su disposición alternada, completar su acción. Por ejemplo las contracciones del soleo y del glúteo mayor, al llevar respectivamente los platillos tibiales y los cóndilos hacia atrás favorecen la extensión de la rodilla y con ello la acción del cuadriceps.

Este dispositivo favorece a la fuerza y se completa con la acción de los músculos poliarticulares (el recto anterior delante, los isquiotibiales y gemelos detrás), los cuales, sinérgicamente de dos en dos, participan en la triple extensión del miembro inferior.

Una resistencia que se opone bien a la elevación de la cadera, bien al movimiento de bajar el pie según el punto fijo que se tenga, no dispone más que de brazos de palanca reducidos. Estos brazos de palanca varían conjuntamente en el mismo sentido a medida que se realiza el movimiento. Por tanto, no hay grupos musculares que estén sobresolicitados en relación a los demás. Así pues, este tipo de organización parece más favorable a la expresión de la fuerza disponible al final de la cadena, en detrimento de la amplitud y de la velocidad.

La línea de acción de la resistencia cruza las diáfisis e induce resistencias de flexión en sentido opuesto a uno y otro lado de este cruce, que podrían resultar peligrosas para la integridad ósea. De esta manera, la disposición alternativa de los músculos monoarticulares motores de cada articulación permite producir momentos flexores directamente opuestos a los primeros, con lo que la resultante es muy reducida. Los músculos poliarticulares anteriores y posteriores producen además, cuando realizan una contracción, un efecto de viga de protección, efecto comparable a las vigas compuestas utilizadas en la construcción de edificios.

Estos dos tipos de organización presentan características mecánicas totalmente diferentes. El lanzador de jabalina, cuyo instrumento es ligero, utiliza una cadena en serie a nivel del miembro superior, mientras que el lanzador de peso, cuyo instrumento es mucho más pesado, debe utilizar una cadena en paralelo.

Las dos combinaciones pueden coexistir en mismo movimiento; el lanzador de peso presenta otra cadena paralela a nivel del miembro inferior que sirve de apoyo, mientras que la rotación del tronco y de los hombros depende de una cadena en serie.

Como podemos comprobar el hecho de que el extremo de una cadena sea fijo o móvil no es un hecho fundamental para la organización de la cadena, ya que en función  de las necesidades de velocidad y precisión, o de fuerza y estabilidad, los músculos motores se van a organizar en serie o en paralelo independientemente del comportamiento del extremo de la cadena.

Además la organización motora comprende varias nociones: el tipo de cadena muscular en el que se inscribe la actividad muscular (en serie o en paralelo) por una parte, y  el modo de reclutamiento utilizado (próximo-distal o disto-proximal). El modo de reclutamiento es independiente del tipo de organización motriz y las cadenas en serie y en paralelo pueden ser reclutadas indistintamente según una modalidad próximo-distal o disto-proximal. Finalmente lLos fenómenos de estabilización o de equilibración se asocian a esta organización motora y permite completar el análisis.

Gonzalo Lorza Blasco
Profesor Estudios de Fisioterapia EUCS Manresa

Referencia:

(1).- LEROY A. et PIERRON G. – Principes de la Kinésithérapie active. – Encycl. Méd. Chir. (Elsevier, Paris-France), Kinésithérapie, 26-045-A-10, 1990, 22p.