La conseguenza dell'eccitazione delle fibre nervose motrici è quella di portare alle strutture muscolari periferiche informazioni che queste strutture interpretano sempre, e in modo fisiologico, come un ordine che richiede una risposta meccanica.

Obiettivo dell'elettrostimolazione dei nervi motori è sempre di imporre ai muscoli un determinato lavoro meccanico le cui conseguenze fisiologiche dipendono alla natura del lavoro imposto.

Oggi l'elettrostimolazione dei nervi motori è normalmente denominata: Elettrostimolazione muscolare (ESM).

Per comprendere in termini generali la tecnica dell'ESM è necessario analizzare alcune nozioni elementari di fisiologia.

La reazione meccanica della fibra muscolare durante la sua "inizializzazione" (fasi calciche e biochimiche intermedie) tramite un potenziale di azione è sempre identica: breve scorrimento delle proteine muscolari (actina e miosina) che si traduce con una breve messa in tensione della durata di alcune decine di millisecondi. (si veda d.2).

Questa risposta meccanica elementare prende il nome di: scossa muscolare (twitch) e rappresenta la risposta meccanica elementare o l'unità di lavoro della fibra muscolare.

Anche se oggi la tecnica dell'immunoistochimica permette di identificare più di una decina di fibre muscolari diverse, per le loro caratteristiche (morfologiche, meccaniche e metaboliche) possono essere classificate in due macro gruppi: le fibre di tipo I (o lente o slow twitch fibers) e le fibre di tipo II (o veloci o fast oxydative fibers/fast glycolitic fibers).

Le fibre di tipo I

rosse e di diametro ridotto, le fibre muscolari di tipo I, hanno una risposta meccanica incapace di sviluppare una tensione conseguente e di lunga durata: 100 ms (cioè 1/10 s), dove il massimo di tensione è raggiunto dopo 30 ms.

Dal punto di vista metabolico la rifosforilazione dell'ATP è garantita principalmente dalla filiera aerobia che garantisce a questo tipo di fibre una resistenza elevata alla comparsa della stanchezza.

Fibre di tipo II

bianche (poco colorate) e di diametro elevato, le fibre muscolari di tipo II, hanno una risposta meccanica molto più vigorosa rispetto alle fibre di tipo I. La tensione sviluppata è conseguente e di breve durata: 30 ms, la tensione massima è raggiunta dopo 15 ms.

Per le fibre di tipo II la nuova sintesi dell'ATP è garantita essenzialmente dalle due linee anaerobie, fornendo loro una resa meccanica elevata, a scapito di una faticabilità (impossibilità di riprodurre per molto tempo o a intervalli troppo ravvicinati il massimo della loro capacità meccanica) che si manifesta in modo precoce.

Il ruolo fisiologico essenziale del tessuto muscolare è quello di sviluppare il livello di forza (tensione) sufficiente o necessario per mobilizzare o garantire il mantenimento dei diversi segmenti articolari.

A patire dalle considerazioni precedenti (risposta meccanica elementare - d1), è facile comprendere che i due sistemi adattativi del sistema neuro-muscolare utili per rispondere a queste esigenze fisiologiche sono i seguenti:

• "Inviare" potenziali di azione verso un numero variabile di fibre muscolari: reclutamento spaziale
• "Inviare" un numero variabile di potenziali di azione verso le fibre muscolari sollecitate: reclutamento temporale

La percentuale di fibre muscolari (unità motrici) sollecitate è condizionata dalla resa muscolare necessaria al fabbisogno funzionale. Più la richiesta funzionale meccanica è elevata (fabbisogno maggiore di forza) e più la percentuale di fibre reclutate è importante.

Nell'elettrostimolazione, il reclutamento spaziale è direttamente e unicamente correlato con la quantità di carica elettrica applicata all'area stimolata. Infatti, la disposizione anatomica spaziale delle fibre nervose oltre la barriera cutanea, richiede quantità di carica elettrica crescenti per eccitare maggiormente le fibre (sempre più distanti dalla superficie cutanea).

Pare quindi evidente l'indiscutibile necessità di disporre di una corrente di stimolazione confortevole (Bb) al fine di garantire il reclutamento spaziale necessario per ottenere gli effetti desiderati.

La crescita della richiesta muscolare funzionale può essere garantita (ed entro determinati limiti fisiologici) anche dall'aumento del numero di potenziali di azione che presiedono al lavoro meccanico muscolare.

Oltre una certa frequenza di potenziali di azione (numero di potenziali di azione al secondo), le risposte meccaniche elementari si sommano e consentono quindi al muscolo di realizzare vere e proprie contrazioni tetaniche (si veda, mantenimento prolungato nel tempo di una tensione muscolare significativa). L'effetto meccanico (tensione/forza sviluppata) in quanto direttamente proporzionale al risultato della somma delle risposte elementari espresse.

La somma di risposte meccaniche elementari non può mai, tuttavia, superare i limiti di una somma massima che è quella che prende in considerazione l'intervallo necessario, per ogni categoria di fibre muscolari, per raggiungere il livello più elevato (tensione o forza massima) della loro risposta meccanica elementare.

• Frequenze inferiori a 10 Hz.

La sincronizzazione ineluttabile nell'elettrostimolazione associata con la debole ripetizione dei potenziali di azione è così fisiologicamente insufficiente per ottenere la contrazione tetanica muscolare minima. I risultati meccanici possono essere unicamente scosse muscolari più o meno individualizzate e ravvicinate i cui effetti saranno principalmente utilizzati per i programmi VASCOLARI

NB: Nella terminologia propria all'elettroterapia si è soliti considerare le frequenze di elettrostimolazione muscolare inferiori a 10 Hz come basse frequenze.

• Frequenza da 33 Hz.

Questa frequenza di scarico dei potenziali di azione sulle unità motrici è quella che impone alle fibre muscolari di tipo I la loro capacità massima di resa meccanica: vale a dire le fibre lente reclutate lavorano al massimo della loro possibilità meccanica.

• Frequenza da 66 Hz.

Questa frequenza di scarico dei potenziali di azione sulle unità motrici veloci è quella che impone alle fibre muscolari di tipo I la loro capacità massima di resa meccanica: vale a dire le fibre veloci reclutate lavorano al massimo della loro possibilità meccanica.

Gli effetti dei programmi che utilizzano le frequenze di 33 e 66 Hz sono descritti nei capitoli relativi ai programmi di riabilitazione.