La frequenza cardiaca è il numero di battiti del cuore, rilevato in un determinato periodo temporale. Nell'uso più comune la frequenza viene riferita al numero di battiti al minuto, e l'unità di misura utilizzata è indicata con l'abbreviazione 'bpm' (che sta per 'beat-per-minute', appunto battiti al minuto). Essendo un preciso indicatore di come sta lavorando il nostro cuore, conoscere, misurare e valutare la frequenza cardiaca è un'ottima pratica anche per ottimizzare gli allenamenti sportivi.
Frequenza cardiaca massima e di riposo
La frequenza cardiaca (abbreviata in FC) di ogni individuo varia anche significativamente durante l'arco di una giornata. Esistono comunque dei limiti minimo-massimo entro cui la frequenza può variare; generalmente si valutano gli estremi parlando di due valori significativi: la FC di riposo e la FC massima.
LA FC di riposo si individua nel momento di maggiore rilassatezza, è per questo pratica comune valutare tale frequenza la mattina, appena svegli ed eventualmente dopo essere rimasti seduti qualche minuto (e comunque in condizione di calma e rilassatezza). In queste condizioni, si misurano i battiti, per esempio agendo con una minima pressione delle dita sul polso o sulla gola (sulla carotide), utilizzando un orologio (o un cronometro) e contando il numero di battiti in un minuto. Per una maggiore precisione, è suggeribile ripetere questa misurazione per più di una giornata, prendere nota dei valori rilevati e alla fine fare la media. Quello che si ottiene alla fine è il proprio valore di FC di riposo. La FC di riposo è generalmente più alta nei bambini (molto alta nei neonati) e si abbassa proporzionalmente all'aumentare dell'età (esclusi ovviamente i casi di patologie o disfunzioni cardiovascolari). In una persona adulta i valori stanno solitamente nel range di 60-85bpm.
La FC massima (abbreviata in FCMax) è il valore di frquenza cardiaca massima sopportabile dal nostro organismo. Il calcolo in questo caso è più difficile rispetta alla FC di riposo; è possibile stabilire questo valore tramite specifiche prove sotto sforzo eseguite col supporto di medici specializzati. Per semplicità, alcuni studiosi hanno elaborato delle formule che tengono conto dell'età e indicano quindi valori che vanno bene per la media della popolazione. La più conosciuta e la formula di Cooper che calcola la frequenza massima come:
FCMax(1) = 220 - età
Una formula che sembra leggermente più precisa è stata scoperta da uno studioso giapponese (H. Tanaka):
FCMax(2) = 208 - 0.7 * età
Dal confronto delle due formule, si deducono i seguenti dati:
eta' 20 anni FCMax(1)=200 FCMax(2)=194
eta' 30 anni FCMax(1)=190 FCMax(2)=187
eta' 40 anni FCMax(1)=180 FCMax(2)=180
eta' 50 anni FCMax(1)=170 FCMax(2)=173
Come si vede, la formula di Tanaka da' valori leggermente piu' bassi per i giovani e più alti oltre i 40 anni, con una differenza tra giovani e meno giovani meno accentuata rispetto alla formula di Cooper.
Ad ogni modo, queste formule danno l'idea del possibile valore della propria FCMax.
Per uno sportivo, senza effettuare il test medico, può essere utile utilizzare un cardiofrequenzimetro e monitorare la FC durante gli sforzi maggiori; il valore massimo raggiunto può essere incrementato di circa un 5% (difficilmente si raggiunge la propria FCMax nell'attivita sportiva, anche con sforzi disumani..) per ottenere il proprio valore di FCMax.
La FCMax infatti varia molto da soggetto a soggetto, dipendendo anche dallo stile di vita, dall'attività sportiva (saltuaria o assidua..) e da molti altri fattori (l'alimentazione, fattori ambientali, predisposizioni congenite, etc.).
Il mio caso personale ad esempio è il seguente: uomo adulto di 40 anni, fisiologia normale, appassionato da sempre di alpinismo, mountain-bike, sport endurance; utilizzando un cardiofrequenzimetro ho misurato spesso una FC superiore ai 190bpm , nei momenti ad esempio di maggiore spinta in mountainbike.. Il valore chiaramente non rispetta le formule precedentemente descritte, secondo le quali dovrei avere una FCMax intorno ai 180bpm! Il mio calcolo personale mi ha portato a considerare una FCMax tra i 195 e i 200bpm (nonostante l'eta' di 40anni), e basandomi su questo valore ho effettivamente calcolato le fasce di FC di allenamento (che vedremo di seguito) che risultano corrette (nella mia pratica sportiva e secondo le mie sensazioni personali), quindi l'utilizzo di un cardiofrequenzimetro è sicuramente un ottimo metodo per calcolare la propria FCMax con buona precisione.
Frequenza cardiaca rilevata con un cardiofrequenzimetro,
la prima a riposo, la seconda durante un impegnativo sforzo atletico
Fasi aerobica e anaerobica
La frequenza cardiaca di qualunque persona aumenta quando si praticano sport o attività che comportano sforzi fisici.
La FC può darci il segnale di come stanno lavorando il nostro corpo ed i nostri muscoli. Per analizzare meglio la questione, dobbiamo parlare brevemente del metabolismo del corpo umano. E' noto infatti che il nostro organismo, per muoversi ma anche semplicemente per respirare e far funzionare gli organi interni, brucia 'combustibile' per produrre l'energia che fa muovere i muscoli. Nello specifico (e qui accenniamo ad alcuni contenuti scientifici di biologia e chimica, senza entrare pero' troppo nel difficile..) il nostro sistema muscolo-scheletrico si puo' avvalere di tre sistemi di produzione di energia, detti sistemi-energetici (che hanno il compito di produrre la molecola energetica fondamentale, chiamata ATP-adenosina trifosfato, la quale consentira' il movimento e lo sforzo muscolare).
I tre sistemi energetici sono i seguenti:
- sistema aerobico: il nostro organismo utilizza ossigeno per ossidare (praticamente: bruciare) i lipidi (i grassi) e i carboidrati; esiste una ulteriore differenziazione tra sistema aerobico lipidico, nel quale si bruciano prevalentemente i lipidi e che e' attivo in condizioni di riposo o di sforzi contenuti, e sistema aerobico glucidico nel quale si bruciano prevalentemente carboidrati (glucosio/glicogeno) per sforzi piu' intensi.
Il passaggio dal 'lipidico' al 'glucidico' viene detto 'crossover' e da alcuni indentificato come 'soglia aerobica' (da non confondere con 'soglia anaerobica'..), ma di questo parleremo poi.
Non entriamo oltre nello specifico di questi sistemi, ma sottolineiamo che nella fase aerobica il nostro organismo funziona in maniera ottimale, consentendo sforzi anche molto prolungati senza conseguenze nocive come l'accumulo di acido lattico; per quest'ultimo punto va tenuto presente che anche durante questa fase 'aerobica' il nostro organismo produce acido lattico, ma è in grado di smaltirlo evidantone l'accumulo nei muscoli. - sistema anaerobico alattacido: per sforzi particolarmente elevati, l'energia prodotta dal sistema aerobico non basta e il nostro organismo mette in atto un processo che produce energia senza intervento dell'ossigeno (per questo si usa il termine anaerobico), ma accedendo ai substrati energetici dei muscoli (consumando la fosfocreatina presente nei muscoli); viene fornita una alta quantità di energia e grande potenza, ma per tempi brevissimi, per sforzi che richiedono massima potenza in brevissimi attimi (scatti, salti, sprint, lanci e sollevamenti di pesi,..); questo sistema non puo' funzionare per piu' di pochi secondi (da 5 a 15secondi max), poi l'organismo deve ricostruire le riserve di fosfati/fosfocreatina; non viene prodotto acido lattico.
- sistema anaerobico lattacido: per sforzi intensi che superano il limite consentito dal sistema aerobico e che durano piu' dell'attimo di fornitura di potenza del sistema anaerobico alattacido, il nostro organismo inizia a 'bruciare' carboidrati senza utilizzare ossigeno (da qui il nome anaerobico), ma produce acido lattico in eccesso che si accumula nei muscoli e porta all'affaticamento fino a inibire l'azione del muscolo.
La soglia ANAEROBICA
Tra gli sportivi normalmente si parla di 'fase aerobica' e 'fase anaerobica', intendendo come fase aerobica la situazione di 'funzionamento' del sistema aerobico e fase 'anaerobica' quella del sistema anaerobico lattacido. Il momento del passaggio da una fase all'altra e' detto 'soglia anaerobica', che corrisponde quindi al massimo sforzo sostenibile dal nostro organismo prima di entrare nella fase metabolica anaerobica.
Negli sport di resistenza è fondamentale che l'atleta rimanga nella fase aerobica, per svolgere sforzi muscolari di lunga durata senza entrare nella fase di produzione eccessiva di acido lattico (e quindi di affaticamente muscolare pesante) che porta allo scadimento delle prestazioni.
La Frequenza Cardiaca è un segnalatore di come sta funzionando il nostro organismo, ed in particolare puo' indicare in quale 'fase' sta funzionando il nostro 'motore': in fase aerobica o in fase anaerobica. E' possibile calcolare un valore di FC correlato alla 'soglia anaerobica'; è stato provato che il valore di FC che corrisponde alla soglia anaerobica puo' essere dedotto dalla FCmax, in percentuale: normalmente la soglia anaerobica si tocca per valori di FC che stanno intorno all'85%-90% rispetto alla FCmax.
Per avere una misurazione scientificamente piu' precisa della propria soglia anaerobica, si applica un metodo che necessita di apparecchiature specializzate e supporto medico. La soglia anaerobica corrisponde ad una produzione di lattato che raggiunge un limite preciso di concentrazione nel sangue, valutato secondo recenti studi ad essere pari a 4mmol/L (quattro millimoli al litro), con leggere differenze da individuo a individuo. Misurando con apposite apparecchiature la concentrazione di lattato durante uno sforzo, in laboratorio medico, è possibile rilevare la propria FC nel punto di raggiungimento di questo limite.
Oltre alla soglia 'anaerobica', un'altra caratteristica che contraddistingue il nostro organismo è stata definita col termine 'soglia aerobica' : indica la situazione in cui il nostro corpo inizia a produrre lattato/acido lattico oltre la norma, entrando quindi in una fase aerobica con sforzi maggiori (il metabolismo accede prevalentemente ai carboidrati, glicogeno/glucosio), ma rimanendo sotto la soglia anaerobica. In pratica, nella normalità il nostro organismo funziona con un metabolismo aerobico che produce quantità di lattato basse e costanti, facilmente smaltibili, e rimane in questa fase anche svolgendo sforzi contenuti; innalzando l'attività fisica e la frequenza cardiaca, si giunge ad un punto in cui la produzione di lattato (e la concentrazione rilevabile nel sangue) invece aumenta, superando la quantità costante base ed entrando in una fase in cui la concentrazione varia, aumentando o diminuendo in relazione allo sforzo fisico muscolare. Questa soglia è stata valutata con metodi simili a quanto descritto precedentemente per la soglia anaerobica, e coincide circa con valori di lattato nel sangue di circa 2mmol/L. La soglia aerobica è un buon indicatore per chi pratica sport endurance: rimanere attorno alla soglia aerobica consente di esprimere le migliori prestazioni del proprio organismo per tempi prolungati. Conoscere la propria frequenza cardiaca in corrispondeza della soglia aerobica è quindi utilissimo per regolare l'impegno fisico per attività 'endurance' come maratone, lunghe gare di ciclismo, sci di fondo etc.
Frequenza cardiaca e allenamenti sportivi: le ZONE FC
In relazione alla FCmax specifica di ogni individuo, e' diventata pratica comune individuare degli intervalli di frequenza cardiaca che sono buoni indicatori del tipo di sforzo e di attività che stiamo svolgendo, risultando utili anche per calibrare i propri allenamenti.
Questi intervalli vengono chiamati 'Zone FC' (o 'zone HR' o 'HR zones', dove HR indica Heart Rate, frequenza cardiaca in inglese).
Sono di solito individuate 5 zone FC (questo metodo è diventato comune ad esempio in parecchi cardiofrequenzimetri, che sono spesso predisposti a calcolare e visualizzare proprio le 5 zone FC che ora descriviamo):
Zona1 - la nostra FC sta nel range del 50% .. 60% rispetto alla nostra FCmax: quando il cuore raggiunge questa frequenza, significa che stiamo svolgendo una attività motoria che comporta uno sforzo (non siamo seduti sul divano..) ma lo sforzo e' basso, rilassato; in questa fase il nostro organismo brucia un minimo di grassi col sistema energetico aerobico;
Zona2 - la nostra FC sta nel range del 60% .. 70% rispetto alla nostra FCmax: quando il cuore raggiunge questa frequenza, stiamo svolgendo una attività motoria con uno sforzo evidente ma non troppo faticoso, il respiro diventa leggermente più corto, è possibile ancora mantenere una conversazione senza problemi; siamo in piena fase aerobica e stiamo bruciando prevalentemente grassi, la produzione di acido lattico non è esagerata, per cui il nostro organismo riesce a smaltire velocemente l'acido lattico ed evitarne l'accumulo
Zona3 - la nostra FC sta nel range del 70% .. 80% rispetto alla nostra FCmax: quando il cuore raggiunge questa frequenza, stiamo svolgendo una attività motoria con uno sforzo evidente e abbastanza faticoso, il respiro diventa più pesante, mantenere una conversazione è difficile; siamo in fase aerobica con consumo prevalente di carboidrati (glicogeno, glucosio), è in azione il sistema energetico aerobico glucidico; la produzione di acido lattico aumenta ma il nostro organismo è ancora in grado di smaltirlo adeguatamente; in questa fase stiamo allenando il nostro sistema cardiovascolare e migliorando la cosiddetta 'capacità aerobica'
Zona4 - la nostra FC sta nel range del 80% .. 90% rispetto alla nostra FCmax: quando il cuore raggiunge questa frequenza, stiamo svolgendo una attività motoria con grande sforzo e fatica, il respiro diventa affannoso; siamo attorno al limite della soglia anaerobica, l'organismo sta per entrare in fase anaerobica con eccessiva produzione di acido lattico; allenarsi in questa zona di FC consente di innalzare la propria soglia anaerobica, allenare la potenza e migliorare le nostre massime prestazioni
Zona5 - la nostra FC sta nel range del 90% .. 100% rispetto alla nostra FCmax: quando il cuore raggiunge questa frequenza, stiamo svolgendo una attività motoria con enorme sforzo e stress per il sistema cardiovascolare, il nostro organismo e' entrato in fase anaerobica; questa condizione non è sostenibile a lungo, stiamo esprimendo il massimo della nostra prestazione, allenarsi con punte nella zona5 porta a migliorare la resistenza anaerobica e la potenza muscolare
In base a queste definizioni, è possibile, tramite monitoraggio della propra frequenza cardiaca, regolare un allenamento o una gara sportiva. L'utilizzo di un cardiofrequenzimetro ad esempio consente di tenere costantemente visualizzato il valore di FC. Tra i modelli più diffusi oggi sono spesso calcolate e visualizzate altre informazioni, tra cui: la zona FC attuale, la percentuale dell'attuale FC rispetto alla FCmax, alcuni visualizzano anche un grafico con i valori della FC negli ultimi minuti. Alcuni cardiofrequenzimetri evoluti consentono di impostare 'allarmi' se si superano determinati limiti di FC, consentendo di allenarsi (o affrontare gare, o semplicemente divertirsi..) cercando di stare in determinate zone FC (con le conseguenze e i vantaggi specifici che abbiamo descritto nella definizione di ogni zona FC).
Esempio di utilizzo di un cardiofrequenzimetro con gestione delle zone FC:
Esempio di cardiofrequenzimetro con visualizzazione del battito e della zona FC.
In questo esempio, la zona rilevata è 3.9 : indica che siamo nella zona 3 al limite della zona 4
Esistono altre valutazioni possibili legate alla Frequenza Cardiaca, ne elenchiamo di seguito alcune.
Frequenza Cardiaca di riserva
E' definita dal fisiologo Karvonen come:
FC di riserva = FCmax - FC di riposo
La FC di riserva può essere un riferimento più valido per il calcolo delle zone FC per l'allenamento, in quanto tiene conto anche della FC di riposo.
La tabella delle percentuali delle zone FC che abbiamo descritto precedentemente, va applicato alla FC di riserva con questa che viene identificata come formula di Karvonen :
FC di allenamento = ( FC di riserva * percentuale zona FC ) + FC di riposo
facciamo un confronto applicando le zone FC alla FCmax o utilizzando quest'utlimo metodo:
supponiamo FCmax=200 FCriposo=50
risultera' FCriserva = 200-50 = 150
Per allenarsi nella Zona3 bisogna raggiungere il 70%
- se applicato alla FCmax otteniamo : 0,7*200 = 140 bpm
- se usiamo il metodo con la fc di riserva otteniamo : 0.7*150+50 = 155 bpm
Per allenarsi nella Zona4 bisogna raggiungere l' 80%
- se applicato alla FCmax otteniamo : 0,8*200 = 160 bpm
- se usiamo il metodo con la fc di riserva otteniamo : 0.8*150+50 = 170 bpm
Per allenarsi nella Zona5 bisogna raggiungere il 90%
- se applicato alla FCmax otteniamo : 0,9*200 = 180 bpm
- se usiamo il metodo con la fc di riserva otteniamo : 0.9*150+50 = 185 bpm
Quindi il calcolo differisce, con la formula che utilizza la FC di riserva si ottengono valori (di frequenza cardiaca a cui allenarsi) maggiori rispetto all'utilizzo solo di FCmax nei calcoli; i valori dei due metodi tendono ad avvicinarsi per le zone FC più alte. Molti professionisti preferiscono l'utilizzo del metodo basato sulla Frequenza Cardiaca di Riserva per valutare l'intensità degli allenamenti.
Frequenza cardiaca 'allenante'
Semplicemente, si intende come la frequenza cardiaca nella quale si svolge una attività aerobica che produce risultati di miglioramento della forma fisica.
Una valutazione generalmente diffusa ritiene che questa FC puo' essere considerata con valori compresi tra la Zona2 e la Zona3 che abbiamo precedentemente descritto, ovvero con percentuali tra il 65 e il 75% , che vanno applicate quindi alla FCmax o alla formula di Karvonen ( FC di riserva * percentuale zona FC + FC di riposo ).
Frequenza cardiaca 'dimagrante'
Valutare quale sia il valore o l'intervallo di Frequenza Cardiaca migliore per mirare a perdere peso, non è facile e spesso non è scientificamente provabile. E' opinione diffusa infatti che eseguendo attività fisica e stando nella zona FC 2 (attività che induce il metabolismo aerobico glucidico) si dovrebbero bruciare pù grassi. Questo è vero, ma recenti analisi hanno verificato che comunque per la perdita di grasso corporeo è molto importante anche il consumo calorico, ed in questo caso maggiori sono gli sforzi fisici e più si dovrebbero spendere calorie.. In definitiva, non è detto che svolgendo allenamenti sportivi e controllando di restare sempre nella zona FC 2 si ottengano migliori risultati rispetto ad allenarsi anche a ritmi più elevati (aumentando la FC ed 'entrando' nelle zone FC 3 o 4..). La soluzione ideale è variabile da soggetto a soggetto; il suggerimento per ogni genere di diete e attività che mirano alla perdita di peso, è quello di rivolgersi a medici nutrizionisti e preparatori qualificati ed ottenere un quadro personalizzato che tenga conto di tutti i fattori fisiologici soggettvi.
In conclusione, abbiamo visto come utilizzare le informazioni sulla nostra personale frequenza cardiaca e valutare e regolare con un approccio un po' più scientifico l'allenamento sportivo. Ovviamente, per una corretta attività sportiva (soprattutto a livello agonistico) e per valutare meglio le specifiche caratteristiche fisiologiche, è sempre meglio rivolgersi a centri specializzati e preparatori qualificati. Ricordiamo che anche per normali attività atletiche è sempre meglio sottoporsi ad esami medici preliminari ed ottenere un quadro medico che garantisca l'idoneità alla pratica sportiva interessata.
