Cicle d'estirament i escurçament o cicle d'estirament-escurçament (sovint abreujat com a CEE en català i com a SSC de l'anglès stretch-shortening cycle) és una seqüència de funció muscular en què una acció d'estirament actiu, habitualment descrita com a fase excèntrica, és seguida de manera immediata per una acció d'escurçament o concèntrica del mateix sistema múscul-tendinós. És una forma molt comuna de contracció en moviments quotidians i esportius com caminar, córrer, saltar, aterrar, canviar de direcció o llançar, perquè el cos sovint ha de frenar una càrrega externa abans de produir una acció propulsiva.
La importància del CEE rau en el fet que, en determinades condicions, la fase concèntrica posterior pot produir més força, treball o potència que una contracció concèntrica equivalent que no hagi estat precedida per un estirament actiu. Aquest efecte s'ha relacionat amb diversos mecanismes complementaris, entre els quals hi ha l'energia elàstica emmagatzemada en els elements elàstics del sistema múscul-tendinós, l'activació muscular prèvia, la contribució del reflex miotàtic, la rigidesa del tendó i propietats dependents de la història de la contracció dins de la fibra muscular. No obstant això, la contribució exacta de cada mecanisme varia segons el moviment, la velocitat, la càrrega, la durada de la transició, l'estat de fatiga i les propietats del sistema múscul-tendinós.
En l'àmbit de l'entrenament, el CEE és el principi fisiològic central de molts exercicis pliomètrics, com els salts amb contramoviment, els salts en profunditat, els rebots, els multisalts i determinats llançaments amb pilota medicinal. També és un concepte utilitzat en biomecànica, fisiologia de l'exercici, ciència de l'esport, rehabilitació i estudi de la fatiga neuromuscular.
Terminologia i definició El terme descriu una seqüència funcional, no un tipus de contracció aïllada. En una contracció concèntrica el múscul o el conjunt múscul-tendinós s'escurça mentre produeix força, mentre que en una acció excèntrica activa genera tensió mentre és allargat per una força externa o pel moviment d'un segment corporal. En un CEE aquestes dues fases apareixen encadenades, amb una transició breu entre totes dues. Per això, en la literatura científica sovint es parla de fase d'estirament, fase de transició o d'amortiment i fase d'escurçament.
La denominació catalana pot aparèixer com a cicle d'estirament i escurçament o com a cicle d'estirament-escurçament. L'abreviatura internacional SSC és molt habitual en la literatura en anglès. En contextos de preparació física també s'utilitzen expressions com acció reactiva, capacitat reactiva, força reactiva o funció elàstica, però aquests termes no són completament equivalents: poden referir-se a proves o qualitats motores concretes i no necessàriament a tot el fenomen fisiològic del CEE.
Un exemple senzill és el salt amb contramoviment. Abans d'impulsar-se cap amunt, la persona flexiona ràpidament els malucs, els genolls i els turmells; durant aquest descens, els extensors del membre inferior són carregats i activats mentre el sistema múscul-tendinós s'allarga. Si l'impuls cap amunt segueix immediatament, la fase concèntrica pot aprofitar part de l'energia i de l'activació generades durant el descens.
Mecànica del cicle Fase d'estirament o excèntrica La fase d'estirament comença quan una força externa, el pes corporal, la inèrcia o una càrrega aplicada allarga el sistema múscul-tendinós mentre el múscul està actiu. En la cursa, per exemple, l'impacte i la caiguda del centre de masses durant el contacte inicial amb el terra generen una acció de frenada en els músculs extensors de turmell, genoll i maluc. En un aterratge, el descens del cos és frenat per l'acció excèntrica dels músculs de les extremitats inferiors; en un llançament, alguns músculs poden ser preestirats durant la fase preparatòria del gest.
En aquesta fase, una part de l'energia mecànica pot emmagatzemar-se temporalment en elements elàstics, sobretot en tendons i aponeurosis, sempre que la càrrega sigui adequada i el temps entre l'estirament i l'escurçament sigui curt. L'estirament també pot augmentar l'activació neural i modificar l'estat mecànic de les fibres musculars.
Fase de transició o amortiment La fase de transició és l'interval entre el final de l'allargament i l'inici efectiu de l'escurçament. És una fase crítica perquè un retard excessiu pot reduir la transferència d'energia elàstica i atenuar l'efecte potenciador del CEE. En l'entrenament pliomètric es busca sovint que aquesta fase sigui curta, especialment en moviments de rebot, salts en profunditat o accions de cursa ràpida.
La durada òptima de la transició no és universal. Depèn del moviment i del nivell de força requerit. En un salt en profunditat o en un esprint, els temps de contacte són molt breus; en un salt amb contramoviment, la fase d'amortiment pot ser més llarga i permetre una producció de força més gran, encara que amb menys component reactiu ràpid. Per aquest motiu, la classificació entre CEE ràpid i CEE lent sol basar-se en el temps de contacte amb el terra o en la durada de la fase d'estirament-escurçament, però aquest criteri és una simplificació i no descriu per si sol tota la complexitat del moviment.
Fase d'escurçament o concèntrica La fase d'escurçament és la part propulsiva del cicle. En aquesta fase, el múscul o el conjunt múscul-tendinós produeix treball positiu i contribueix a accelerar el cos, el segment corporal o l'objecte que es vol moure. En comparació amb una contracció concèntrica iniciada sense estirament previ, la fase concèntrica d'un CEE pot mostrar més força inicial, més potència o més eficiència mecànica.
Aquest augment no s'ha d'interpretar com si tots els moviments amb preestirament fossin automàticament més eficients. L'efecte pot disminuir si l'estirament és massa lent, si la fase de transició és massa llarga, si la càrrega excedeix la capacitat de control del sistema neuromuscular o si hi ha fatiga. En algunes tasques, una estratègia més lenta pot ser útil per generar més impuls, mentre que en altres és més important minimitzar el temps de contacte.
Mecanismes fisiològics i biomecànics Energia elàstica i interacció múscul-tendó Una explicació clàssica del CEE és l'emmagatzematge i el retorn d'energia elàstica. Quan el tendó i altres estructures elàstiques en sèrie són estirats sota tensió, poden acumular energia potencial que després es retorna durant l'escurçament. Aquesta idea és coherent amb el comportament de molts sistemes biològics de locomoció, en què els tendons funcionen parcialment com a elements elàstics que redueixen el cost metabòlic i modulen la transmissió de força.
Els estudis in vivo del tendó d'Aquil·les i dels fascicles musculars durant la marxa han mostrat que la interacció entre fascicles i teixits tendinosos és important per a l'emmagatzematge i l'ús de l'energia elàstica. En determinats moments del contacte amb el terra, els fascicles poden canviar de longitud menys que el conjunt múscul-tendinós, mentre el tendó absorbeix i retorna part de l'energia mecànica. Això permet que les fibres musculars treballin en condicions més favorables de longitud i velocitat.
La hipòtesi elàstica, tanmateix, no explica tot el fenomen. Hi ha dades que mostren efectes de CEE fins i tot quan la contribució del tendó o del reflex d'estirament és reduïda experimentalment, cosa que suggereix que també hi intervenen mecanismes dins de la mateixa fibra muscular.
Activació prèvia i reflex d'estirament L'activació prèvia fa referència al fet que el múscul ja està parcialment o completament activat abans de la fase concèntrica. En una contracció concèntrica iniciada des del repòs, cal un temps perquè l'activació neural i la força muscular augmentin. En un CEE, en canvi, la fase d'estirament activa el múscul i pot situar-lo en un estat de tensió més favorable en el moment en què comença l'escurçament.
El reflex d'estirament també pot contribuir a la força produïda. L'estirament ràpid activa els fusos musculars, que poden augmentar l'activació del múscul estirat mitjançant circuits reflexos espinals. Aquesta contribució depèn del temps disponible, del nivell d'activació voluntària, de la rigidesa del sistema múscul-tendinós i de la tasca. En accions amb temps de contacte molt curt, la contribució reflexa pot aparèixer durant la fase de suport o propulsió, però la seva magnitud exacta és difícil d'aïllar en moviments naturals.
Propietats dependents de la història contràctil La recerca més recent ha revisat la idea que el CEE depèn només de l'energia elàstica i del reflex miotàtic. En preparacions de fibres musculars on no hi ha reflex neural i on la possibilitat d'emmagatzemar energia en tendons és mínima, s'han observat igualment efectes de millora després d'un estirament actiu. Això ha portat a considerar mecanismes cel·lulars com la cinètica dels ponts creuats d'actina i miosina, l'augment residual de força després de l'estirament i el paper de proteïnes estructurals com la titina.
Aquestes propietats s'anomenen dependents de la història perquè la força que pot produir el múscul no depèn només de la seva longitud i velocitat instantànies, sinó també de les accions mecàniques que ha realitzat immediatament abans. En el CEE, l'estirament actiu pot modificar l'estat dels ponts creuats, la tensió passiva i l'organització de components elàstics dins del sarcòmer. Encara que aquests mecanismes no substitueixen els factors tendinosos i neurals, ajuden a explicar per què el fenomen és present en diferents escales, des de fibres aïllades fins a moviments humans complets.
Manifestacions en el moviment humà El CEE apareix en moltes formes de locomoció. Durant la marxa, el sistema del tríceps sural i el tendó d'Aquil·les poden emmagatzemar energia durant part de la fase de suport i retornar-la durant l'impuls. Durant la cursa, els contactes amb el terra són més breus i la regulació de la rigidesa del membre inferior és essencial per absorbir i reutilitzar energia de manera eficaç. En els salts, el CEE es manifesta clarament quan es compara un salt amb contramoviment amb un salt des de posició estàtica; el primer acostuma a permetre una alçada superior, tot i que la diferència depèn de la tècnica, la profunditat del contramoviment i la coordinació dels braços.
En els esports, el CEE és rellevant en accions com l'esprint, els canvis de direcció, els rebots, els salts verticals i horitzontals, els llançaments i els cops amb implement. En aquestes tasques, el rendiment no depèn només de la força màxima, sinó també de la capacitat de produir força ràpidament, coordinar la fase excèntrica i concèntrica, ajustar la rigidesa articular i mantenir una tècnica estable sota càrrega.
Cicle ràpid i cicle lent En la pràctica de l'entrenament es distingeix sovint entre CEE ràpid i CEE lent. El CEE ràpid s'associa a temps de contacte molt breus, com en salts reactius, salts en profunditat o fases de suport en esprints; el CEE lent s'associa a moviments amb una fase d'estirament més llarga, com el salt amb contramoviment profund o alguns gestos de llançament. Una divisió habitual ha estat utilitzar aproximadament 250 mil·lisegons com a frontera orientativa entre accions ràpides i lentes, però aquesta xifra no és una llei fisiològica i pot ser insuficient si no es consideren altres variables com la direcció de la força, la càrrega, l'amplitud de moviment, la velocitat angular, l'activació prèvia i l'objectiu de la tasca.