Modelo matemático prevê a melhor maneira de ganhar músculos

A ciência do ganho muscular ainda é muito incipiente, sem um quadro explicativo coeso, dizem os cientistas.
[Imagem: Neil Ibata et al. - 10.1016/j.bpj.2021.07.023]

Matemática da musculação

Pesquisadores conseguiram finalmente desenvolver um modelo que permite prever o regime de exercícios físicos ideal para que uma pessoa desenvolva seus músculos.

Neil Ibata e Eugene Terentjev, da Universidade de Cambridge (Reino Unido), usaram as últimas teorias da biofísica para montar suas equações, que permitem calcular quanto uma determinada quantidade de esforço fará com que um músculo cresça e quanto tempo isso levará.

A dupla agora está trabalhando para embutir sua matemática dos músculos em um aplicativo, no qual os usuários poderão otimizar seus regimes de exercícios e treinamento inserindo alguns detalhes de sua fisiologia individual e obtendo em resposta quais exercícios devem praticar, quantas repetições, quantas séries etc.

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Ciência de como ganhar músculos

O modelo é baseado em um trabalho anterior da mesma equipe, que descobriu que um componente do músculo chamado titina é responsável por gerar os sinais químicos que afetam o crescimento dos músculos.

Os dados sugerem que existe um peso ideal para o treinamento de resistência para cada pessoa e cada objetivo de crescimento muscular.

Os músculos só podem ficar próximos de sua carga máxima por um período muito curto, e é a carga integrada ao longo do tempo que ativa a via de sinalização celular que leva à síntese de novas proteínas musculares. Mas, abaixo de um certo valor, a carga é insuficiente para causar a sinalização esperada, e o tempo de exercício teria que aumentar exponencialmente para gerar o mesmo ganho de músculos.

E o valor dessa carga crítica depende da fisiologia particular do indivíduo.

Assim, quanto maior a carga do exercícios, mais repetições ou maior a frequência, maior será o aumento no tamanho do músculo. No entanto, mesmo olhando para o músculo inteiro, não se sabe por que ou o quanto isso acontece. As respostas a ambas as perguntas ficam ainda mais complicadas à medida que o foco desce para um único músculo ou para suas fibras individuais.

"Surpreendentemente, não se sabe muito sobre por que ou como o exercício constrói os músculos: Há muito conhecimento informal e sabedoria popular, mas muito pouco em termos de dados concretos ou comprovados," disse o professor Terentjev.

Funcionamento da titina, elemento essencial do ganho muscular.
[Imagem: Neil Ibata et al. - 10.1016/j.bpj.2021.07.023]

Titina

Os músculos são compostos de filamentos individuais, que têm apenas 2 micrômetros de comprimento e menos de um micrômetro de diâmetro, menores que o tamanho da célula muscular. "Por isso, parte da explicação para o crescimento muscular deve estar na escala molecular," disse Ibata. "As interações entre as principais moléculas estruturais do músculo só foram reunidas há cerca de 50 anos. Como as proteínas acessórias menores se encaixam no quadro ainda não está totalmente claro."

Em 2018, os dois pesquisadores iniciaram um projeto sobre como as proteínas nos filamentos musculares mudam com a força. Eles descobriram que os principais constituintes musculares, actina e miosina, não têm locais de ligação para moléculas de sinalização, então deve ser o terceiro componente muscular mais abundante - a titina - o responsável por sinalizar as mudanças na força aplicada.

A titina é uma proteína gigante, grande parte da qual se estende quando um músculo é alongado, mas uma pequena parte da molécula também fica sob tensão durante a contração muscular. Essa parte da titina contém o chamado domínio da titina quinase, que gera o sinal químico que afeta o crescimento muscular.

A molécula terá maior probabilidade de se abrir se estiver sob mais força, ou quando mantida sob a mesma força por mais tempo. Ambas as condições aumentarão o número de moléculas de sinalização ativadas. Essas moléculas então induzem a síntese de mais RNA mensageiro, levando à produção de novas proteínas musculares, e o diâmetro da célula muscular aumenta.

Os pesquisadores esperam agora embutir todo esse conhecimento em um aplicativo amigável que possa fornecer regimes de exercícios individualizados para objetivos específicos.

Os pesquisadores também esperam melhorar seu modelo, estendendo sua análise com dados detalhados para homens e mulheres, já que muitos estudos de exercícios são fortemente voltados para atletas do sexo masculino.