ANATOMÍA FLORAL I: SISTEMA MUSCULAR Y MOVIMIENTO

Seguimos con Anatomía Aplicada. Esta vez recurro nuevamente al arte para explicar algunos conceptos básicos sobre anatomía del movimiento. Concretamente acudo a los magníficos collages creados por los artistas Juan Gati (argentino) y Travis Bedel (estadounidense), alias "Bedelgeuse" (@bedelgeuse). Como es lógico, antes de empezar, deberíamos conocerlos un poco.

LOS ARTISTAS

JUAN GATTI

Juan Gatti. Fuente.

Nacido en Buenos Aires en 1950, Medalla de Oro al Mérito en las Bellas Artes 2010, reside en Madrid y trabaja como diseñador gráfico, director de arte y fotógrafo en el mundo de la publicidad, la música y el cine, para los que ha diseñado portadas de discos o emblemáticos carteles de cine, como el de "Mujeres al borde de un ataque de nervios", o "Tacones lejanos", de Almodovar, entre otros.

Su trayectoria es muy amplia y está plagada de grandes éxitos y colaboraciones con una gran cantidad de cineastas (Ej. Pedro Almodóvar, Fernando Trueba, John Malkovich, Álex de la Iglesia), diseñadores o firmas de moda (Ej. Clhoe, Karl Lagerfeld, Jesús del Pozo, Loewe, Zara, Purificación García), músicos (Ej. Miguel Bosé, Mecano, Alaska, Ana Belén) o publicaciones (Ej. Vogue España, Vanity Fair, The New York Times).  

Aquí puedes ver más detalles de su larga y extensa trayectoria profesional

Fuente.

A pesar de todos los éxitos nombrados anteriormente, lo que nos trae hoy aquí son sus magníficos collages dedicados a la anatomía.

TRAVIS BEDEL

Travis Bedel. Fuente.

Estadounidense, graduado en Artes y Ciencias de la Grabación, se dedica a las artes visuales además de ser productor musical. Si bien Travis empezó con elementos en blanco y negro, no tardó en emplear ilustraciones escaneadas de libros antiguos para darles color a sus creaciones y crear collages digitales a color, e incluso collages en 3D. Sus herramientas básicas, sin embargo, son las que podríamos emplear cualquiera de nosotros: papel cortado, pegamento y cuchillas de afeitar.

EL ESTILO

De estilos muy parecidos, la imaginación de estos dos artistas les permite mezclar elementos botánicos y zoológicos con partes de la anatomía humana para formar una especie de maravilloso "bosque anatómico", de ese estilo que se ha dado en llamar vintage (a mi me gusta más el término español retro), y en el que todos los elementos se relacionan, encajan y transmiten armonía. 

En ambos casos apreciamos cómo los increíbles diseños obtenidos de grabados y libros antiguos marcan las creaciones de estos dos artistas. Predominan las composiciones que tienen como protagonistas a los músculos y huesos del cuerpo humano, mezclados con elementos naturales, tanto vegetales como animales. 

En la obra de Travis, además de los elementos propios del sistema locomotor (músculos y huesos) destacan otros elementos como el corazón o el sistema respiratorio, fundamentalmente, si bien el cerebro o los órganos reproductores cuentan con collages de gran calidad y valor estético también.

EL MOTIVO DE ESTA ENTRADA

Siguiendo con la dinámica divulgativa y didáctica de este blog, traigo aquí a estos dos artistas como excusa para hacer una breve introducción sobre el Aparato locomotor y la producción del movimiento. Como siempre, los que no seáis alumnos míos o, simplemente, no os interese, mirad las imágenes solamente, no os defraudarán.

Juan Gatti

Juan Gatti

  MOVIMIENTO Y APARATO LOCOMOTOR

Los seres vivos realizamos movimientos en respuesta a diferentes estímulos que recibimos del exterior, es decir, del medio ambiente. Pero también hay estímulos internos de nuestro organismo que implican movimiento. El ser humano, al igual que muchos otros organismos, necesita moverse. Obviando, a pesar de su importancia, los movimientos involuntarios que nos mantienen vivos (llenado y vaciado de los pulmones, el latido del corazón, etc.), si en el pasado el principal objetivo para moverse era la supervivencia directa (cazar o huir de depredadores), hoy día priman el cambio de localización, el relacionarse (expresiones faciales incluidas), el ejercicio físico y el deporte, estos últimos como mecanismo cada vez más reconocido para alcanzar una mejor salud a través de un cuerpo en forma que prevenga la aparición de diferentes tipos de enfermedades.

Juan Gati

Si nos centramos en el movimiento como tal, distinguimos dos características fundamentales que son:

1. Multiplicidad: Variedad y cantidad de movimiento que el ser humano puede realizar.

2. Finalidad: Entendida como objetivo perseguido por la realización de un movimiento humano.

Distinguimos también distintos tipos de movimientos:

• Los movimientos voluntarios son conscientes y no innatos. Aunque pueden, a partir de su repetición, volverse automatizados, siempre podrán ser controlados y modificados de manera consciente. Están controlados por el cerebro.

• Los movimientos automatizados se realizan de manera inconsciente. Pueden ser innatos si no se tiene un control absoluto sobre ellos, pero se puede incidir en ellos; o automáticos que son la consecuencia de la repetición de movimientos voluntarios que se van transformando en un hábito (son eficaces). Si el inicio y la finalización son voluntarios estarían controlados por el cerebro.

• Los movimientos reflejos tienen un comportamiento motor involuntario y no consciente, caracterizado por su alta velocidad de ejecución, no son aprendidos previamente, son involuntarios e innatos. Los movimientos reflejos no son intencionados y constituyen la primera manifestación del recién nacido. Están controlados por la médula espinal.

Juan Gati

Juan Gati

El aparato locomotor es el conjunto de órganos y estructuras destinados a la locomoción de un ser vivo. Se compone de un complejo sistema de huesos unidos a músculos que, a su vez, están conectados al sistema nervioso.

Grosso modo, para que se produzca el movimiento en el cuerpo humano se sigue este proceso: el cerebro recibe un estímulo, percibido y transmitido desde un órgano o receptor sensorial, y elabora un impulso nervioso que viaja a los músculos provocando una contracción que les hará tirar y desplazar uno o un conjunto de huesos. Así, nuestro cuerpo se mueve gracias a las contracciones que generan nuestros músculos sobre los diferentes huesos formando palancas que, actuando de forma coordinada, pueden llegar a producir acciones y movimientos muy complejos.

Si tuviésemos que ordenar los órganos y estructuras participantes en el movimiento, este podría ser el resultado:

• Esqueleto: que sirve de soporte de nuestro cuerpo, está formado por huesos, articulaciones y cartílago. Ayuda al movimiento, almacena minerales, produce las células sanguíneas y protege los órganos internos de posibles impactos o traumatismos. Los ejemplos más claros son el cráneo con el cerebro o las costillas con los pulmones y el corazón.

Juan Gatti

Juan Gatti

Juan Gatti

Juan Gatti

Juan Gatti

Travis Bedel

Travis Bedel

Travis Bedel

Travis Bedel

• Sistema muscular: Fundamentalmente el músculo esquelético (el primero en el que pensamos todos, lo que vulgarmente llamamos carne), con el que podemos adoptar diferentes posiciones con el cuerpo. 

Juan Gatti

Juan Gatti

Juan Gatti

Juan Gatti

Travis Bedel

Travis Bedel

Travis Bedel

Travis Bedel

Travis Bedel

Travis Bedel

Travis Bedel

Travis Bedel

• Uniones de huesos y esqueleto: Ligamentos (banda de tejido conjuntivo que permiten la unión entre huesos), tendones (presentes en cada extremo del músculo unen estos a los huesos), articulaciones (estructuras que permiten la unión entre uno o más huesos). 

Juan Gati

Juan Gatti

Juan Gatti

Juan Gatti

• Sistema de control: Sistema nervioso central (encéfalo y médula espinal), si bien también pueden actuar hormonas. Se encarga de detectar también los cambios en el ambiente, y como resultado generar el movimiento, entre otras respuestas.

Travis Bedel

Travis Bedel

El aparato locomotor del ser humano, por tanto, está formado por una serie de piezas articuladas de naturaleza ósea, los huesos, aunque existen también algunos cartílagos que forman parte del mismo.
Los huesos realmente no se friccionan entre sí cuando se articulan, sino que las superficies articulares están cubiertas por cartílago, un material fibroso y flexible, pero firme, blando, que protege al hueso y permite que haya movimiento en la articulación.

Los huesos se unen entre sí mediante articulaciones que permiten, pese a su rigidez, que el esqueleto adopte diferentes posturas. Las articulaciones quedan unidas por los ligamentos, los cuales están formados por fibras muy fuertes. Los ligamentos son bastante duros y por lo general poco elásticos. El desgarramiento de los ligamentos es el resultado de un exceso de estrés en las articulaciones, y los más comunes son los de las rodillas y tobillos.

SISTEMA MUSCULAR

Los músculos son los órganos activos del movimiento, y constituyen la parte blanda del cuerpo.

Para desempeñar su función, los músculos se unen a los huesos del esqueleto y a la piel, mediante tendones y aponeurosis formadas por tejido conjuntivo fibroso, que en el primer caso se disponen en cordones más o menos gruesos de haces de fibras colágenas paralelas, mientras que en el segundo, dichos haces se entrecruzan perpendicularmente en varias capas superpuestas constituyendo láminas.

Fuente.

Aponeurosis palmar. Fuente

En el cuerpo humano existen tres TIPOS DE MUSCULATURA: la musculatura lisa, la musculatura cardíaca y la musculatura esquelética. Las dos primeras se refieren a la musculatura de las distintas vísceras y del corazón, respectivamente, y la tercera a la musculatura del sistema musculoesquelético que forman parte del aparato locomotor y que son de fibra estriada, de contracción rápida y voluntaria, el que nos interesa hoy.

Tipos de tejido muscular. Fuente.

El tejido muscular esquelético se llama así porque la mayoría de estos músculos mueven huesos del esqueleto. El tejido muscular esquelético es estriado, como se aprecia claramente en la imagen siguiente. Se ven bandas oscuras y claras alternadas (estriaciones) al observar el tejido al microscopio.

Tejido muscular esquelético. Fuente.

El músculo esquelético trabaja, principalmente, de forma voluntaria. Su actividad puede ser controlada de forma consciente por las neuronas que forman parte de la división somática del sistema nervioso. La mayoría se controla también, hasta cierto punto, en forma subconsciente. Por ejemplo, el diafragma se contrae y relaja alternativamente, en forma continua, sin un control consciente, para evitar que dejemos de respirar. Asimismo no es necesario pensar conscientemente en contraer los músculos esqueléticos que mantienen la postura o estabilizan la posición corporal.

FUNCIONES

A través de la contracción sostenida o alternada, y de la relajación, el tejido muscular posee cuatro funciones clave:

- Producir los movimientos corporales: los movimientos de todo el cuerpo, como caminar y correr, y los localizados, como asir un lápiz o negar con la cabeza (como cuando niegas al profesor haber hablado, a pesar de tenerlo al lado), dependen de la función integrada de huesos, articulaciones y músculos.

Travis Bedel

- Estabilizar las posiciones que adopta el cuerpo: ayudan a mantener las posiciones corporales, como pararse o sentarse. Los músculos de la postura se contraen continuamente cuando uno está despierto. Por ejemplo, la contracción sostenida de los músculos del cuello, mantiene la cabeza erguida.

Travis Bedel

- Almacenar y movilizar sustancias en el organismo: el almacenamiento se logra a través de la contracción sostenida de bandas anulares de músculo liso, llamados esfínteres, los cuales impiden la salida del contenido de un órgano hueco, como el estómago, por ejemplo, gracias al píloro. En el caso del movimiento de sustancias, la contracción y relajación del músculo liso de la pared de los vasos ayuda a ajustar el diámetro, con lo que se regula el flujo sanguíneo. También movilizan alimentos y sustancias como la bilis y las enzimas a través del tubo digestivo; impulsan a los gametos (esperma y ovocitos) por las vías del aparato reproductor, y expulsan la orina en el aparato urinario. Las contracciones del músculo esquelético promueven el flujo linfático y contribuyen al retorno de la sangre al corazón.

Travis Bedel

- Generar calor: El tejido muscular, al contraerse, produce calor; este proceso se denomina termogénesis. La mayoría del calor generado por el músculo se utiliza para mantener la temperatura normal del organismo. Las contracciones involuntarias del músculo esquelético, conocidas como escalofríos, pueden aumentar la tasa de producción de calor.

Los escalofríos, movimiento involuntario, tienen como finalidad generar calor corporal. Fuente.

ARQUITECTURA DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO

El músculo se encuentra envuelto por una capa de tejido conjuntivo fibroso compuesta por fibras de colágeno: el epimisio. Mientras que la fascia superficial se compone de la capa profunda de la piel (tejido conjuntivo laxo, grasa, vasos y nervios cutáneos), el epimisio constituye la fascia muscular profunda y su función es proporcionar una superficie lisa para el deslizamiento de los músculos vecinos. Cada músculo se descompone en una serie de haces o fascículos (hasta 150) delimitados por una capa de tejido conjuntivo: el perimisio. A su vez, los fascículos están compuestos por las células o fibras musculares que se encuentran separadas por otra fina capa de tejido conjuntivo: el endomisio.

Fuente.

Epimisio, perimisio y endomisio se continúan con las estructuras fibrosas que unen los músculos a los huesos o a otras formaciones, de esta manera se consiguen inserciones fuertes de los músculos en los tejidos, de los cuales tiran al contraerse. Concretamente, estas 3 capas se continúan con el tejido fibroso que forma el tendón, el cual, a su vez, se continúa por el otro extremo con el revestimiento fibroso del hueso, el periostio.

Las células musculares son fibras cilíndricas multinucleadas compuestas por el sarcolema *(membrana celular elástica con notables propiedades eléctricas), sarcoplasma (fluido intracelular entre las miofibrillas. Contiene núcleos, orgánulos especializados, retículo sarcoplásmico, enzimas, partículas de grasa y glucógeno y proteínas solubles como la mioglobina) y miofibrillas (elementos contráctiles de la célula). La longitud de las fibras es variable.

*El sarcolema es una fina membrana que envuelve a una fibra musculoesquelética. Está formado por la membrana plasmática (membrana celular verdadera), y una cubierta externa (capa delgada con fibrillas delgadas de colágeno). En cada uno de los dos extremos de la fibra muscular la capa superficial del sarcolema se fusiona con una fibra tendinosa, agrupándose en haces para formar los tendones musculares, insertados en los huesos.

Fibra muscular. Fuente.

Fuente.

Las fibras musculares se descomponen en miofibrillas, y estas, a su vez, en filamentos o miofilamentos (actina y miosina). Los miofilamentos se organizan en una estructura denominada sarcómera/o, que representa la unidad funcional de la célula muscular.

Corte a través de una fibra muscular de un mamífero sano. Fibras musculares (en rojo); matriz extracelular (en blanco). Tomado de: http://www.cienciatk.csic.es (Autor: Oeggerli, Martín). 

LA CONTRACCIÓN MUSCULAR

Durante el proceso de la contracción muscular el músculo se acorta o se alarga sin modificar las longitudes de los filamentos musculares. Esto es posible en virtud de la teoría de los filamentos deslizantes. Los filamentos se deslizan entre sí de tal forma que, cuando el músculo se contrae, los filamentos de actina se introducen entre los filamentos de miosina y las fibras musculares actúan sobre las distintas capas de tejido conjuntivo. De este modo, la fuerza generada en la contracción muscular se transmite desde el arnés del tejido conjuntivo del músculo a los tendones, y de los tendones a los huesos.

Bajo el microscopio óptico, en el tejido muscular estriado esquelético, se ven bandas claras y bandas oscuras de forma alterna. Las bandas claras se denominan bandas I y las oscuras, bandas A, y constituyen el sarcómero, que tiene capacidad contráctil debido a que está formado por las proteínas actina (forma la banda I) y miosina (que junto con algunos fragmentos de actina que se introducen entre las miosinas forma la banda A). Existe una zona de la banda A donde no hay actinas y se observa más clara. A esta banda se la denomina banda H. Regiones estrechas, de material denso en forma de placa, denominadas líneas Z, separan un sarcómero del siguiente (pasan por el centro de cada banda I). Las proteínas de sostén que soportan los filamentos gruesos (miosina) en el medio de cada zona H forman la línea M, cuya denominación se debe a su ubicación medial en el sarcómero.

La contracción muscular se lleva a cabo gracias a que las cabezas de miosina se adhieren y “caminan” a lo largo de los filamentos finos a ambos lados del sarcómero, atrayéndolos progresivamente hacia la línea M, gastando energía química (ATP). Como resultado, se deslizan hacia el interior, encontrándose en el centro del sarcómero. Este movimiento puede llegar al punto de provocar la superposición de sus extremos internos. El deslizamiento de los filamentos finos provoca el acercamiento de las líneas Z y, por tanto, el acortamiento del sarcómero. No obstante, las longitudes de los filamentos finos y gruesos en forma individual no varían. El acortamiento de los sarcómeros provoca el acortamiento de toda la fibra muscular y, de esta manera, de la totalidad del músculo. Todo este proceso se denomina ciclo contráctil, que detallaré a continuación:

El CICLO CONTRACTIL consta de cuatro etapas:

a) Hidrólisis del ATP. Esta reacción reorienta y carga de energía a la cabeza de miosina.

b) Acoplamiento de la miosina a la actina para formar puentes cruzados. La cabeza de miosina, cargada de energía, se adhiere al sitio de unión a la miosina de la actina. Cuando se produce esta unión entre miosina y actina durante la contracción, nos referimos a ellas como puentes cruzados o puentes de unión.

Ciclo contráctil de los músculos. Fuente.

c) Fase de deslizamiento. Tras la formación de los puentes, se lleva a cabo la fase de deslizamiento. El puente cruzado rota hacia el centro del sarcómero, deslizando a los filamentos finos sobre los gruesos, hacia la línea M.

d) Desacoplamiento de la miosina de la actina. Finalizado el movimiento, los puentes permanecen firmemente acoplados a la actina hasta que se les une otra molécula de ATP. La unión del ATP a su respectivo sitio de unión en la cabeza de miosina hace que esta se desacople de la actina.

En RESUMEN, la contracción muscular se parece a trotar en una cinta. Un pie (puente cruzado) empuja la cinta (filamento fino) hacia atrás (hacia la línea M). Después se apoya el otro pie, realizando un segundo empuje. La cinta (filamento fino) se mueve entonces lentamente mientras el corredor (filamento grueso) se desplaza a un paso constante. Cada puente “camina” progresivamente a lo largo de un filamento fino acercándose la línea Z con cada paso, mientras que los filamentos se desplazan hacia la línea M. de esta manera, al igual que las piernas del corredor, los puentes necesitan un suministro constante de energía para seguir su marcha –una molécula de ATP por cada ciclo contráctil-.

Aquí podéis ver un vídeo explicativo de todo el proceso, para los que os cueste más leer...

¿CÓMO FUNCIONAN LOS MÚSCULOS?

Los músculos actúan coordinados por el sistema nervioso, especialmente aquellos que ejercen su movimiento de forma involuntaria (músculos del sistema digestivo, del sistema respiratorio, corazón...) o reflejas. Fruto de esta coordinación, actúan  formando parte de grandes cadenas musculares donde las fuerzas se transmiten a lo largo de las diferentes estructuras. El encargado de dar continuidad a los grupos musculares es el tejido conjuntivo, a través de fascias, aponeurosis y tendones, vistos anteriormente.

Detalle del huso muscular. Fuente.

Inervación nerviosa de las fibras musculares. Fuente.

Todo movimiento muscular responde a un estímulo, recibido a través de unos receptores sensoriales, analizado y procesado por el sistema nervioso. En este caso, los músculos esqueléticos cuentan con unos receptores sensoriales llamados husos neuromusculares. Estos receptores se encuentran en el interior de los mismos, detectando cambios en su longitud (reflejo de estiramiento), y transmitiéndolos al sistema nervioso central a través de neuronas sensoriales. Dicha información es procesada por el cerebro, quien determinará la posición de las distintas partes del cuerpo. Por otra parte, la coordinación de la actividad que vayamos a realizar, requiere de la participación activa del cerebelo, que garantiza la velocidad, la dirección y la distancia a recorrer.

Si pensamos en el mantenimiento de nuestra postura, el funcionamiento es tan sencillo como eficaz: el músculo se estira más o menos rápidamente, los mecanorreceptores se estimulan y transmiten esta información al cerebro, quien, tras analizarla e interpretarla envía una orden al músculo para que se contraiga. Se ejerce así una resistencia al estiramiento, que se traduce en un ajuste postural continuo del que la mayor parte de las ocasiones no somos conscientes.

Puede ocurrir que, en determinados momentos, el músculo se encuentra estirado de forma mantenida, por lo que existe un receptor sensorial a este estiramiento del tendón denominado el Órgano Tendinoso de Golgi (OTG). Este mecanorreceptor envía una información al sistema nervioso para que el músculo se relaje y de esta forma disminuya la tensión en la zona de inserción.

Para finalizar, y como curiosidad, os comentaré que nuestros músculos pueden actuar a modo de muelle, acumulando energía antes de un movimiento que requiera de una potencia extra. Un ejemplo muy claro lo vemos cuando antes de saltar, lanzar o comenzar una carrera "cogemos impulso". Con este movimiento unimos la energía de la contracción muscular con la respuesta neuromuscular del reflejo de extensión que se genera en ese instante.

Espero que con esta entrada halláis aprendido algo más sobre el funcionamiento de nuestro organismo, y, por supuesto, halláis disfrutado de las obras de J. Gati y T. Bedel.

Como siempre, gracias por tu visita y, si te ha gustado, ¡¡no te lo quedes, comenta y comparte!!

Para saber más:

- Tortora, J.G. & Derrickson, B. (2006) Principios de anatomía y fisiología. 11ª Edición. Ed. Panamericana.- https://mmegias.webs.uvigo.es/descargas/a-muscular.pdf
- https://mmegias.webs.uvigo.es/guiada_a_muscular.php
-http://www.edu.xunta.gal/centros/iespintorcolmeiro/system/files/TEMA+3.-+SISTEMA+MUSCULAR.pdf
- https://anatomiaengrupo.wordpress.com/2014/12/12/fisiologia-i-musculo-esqueletico/

- http://www.thisiscolossal.com/2014/03/anatomical-collages-by-travis-bedel/
- http://www.thisiscolossal.com/2014/10/new-anatomical-collages-by-travis-bedel/
- http://elhurgador.blogspot.com.es/2014/05/travis-bedel-bedelgeuse-collages.html
- http://www.lafreshgallery.com/fresh/afvartic.nsf/$$ViewTemplate%20for%20vwWebAutorNombre?OpenForm&fldAlias=&nom_contact=Juan&apells_contact=Gatti%20&fldURLAutor=http://www.lafreshgallery.com/fresh/sp_cli.nsf/688ef72b93bc4a64c1257514003d1c3d/74f8751d1345eb70c125759a005b722d?OpenDocument