Il contributo è la trascrizione e la traduzione dell’articolo “Unifying Sport Science”
Autori: Natàlia Balagué Serre – Institut Nacional d’Educació Física de Catalunya – Centro di Barcellona, Carlota Torrents Martín – Institut Nacional d’Educació Física de Catalunya – Centro di Lleida
Lo sport non è solo un fenomeno sociale fondamentale del nostro tempo, ma anche un campo privilegiato per lo studio del comportamento umano e sociale. Negli ultimi decenni le scienze dello sport hanno vissuto una straordinaria crescita e specializzazione. Questo processo di frammentazione è stato messo in discussione con il tema del 18° Congresso del European College of Sport Science (ECSS): Unificare le Scienze dello Sport.
L’obiettivo di questo tema è quello di favorire un passaggio dalla specializzazione all’integrazione, da una visione ingegneristica a una concezione biologica dei sistemi viventi, dalla multidisciplinarità alla transdisciplinarità. Sorge dunque una domanda fondamentale: è possibile integrare le diverse aree frammentate delle scienze dello sport e facilitare il trasferimento di principi teorici, tecniche e intuizioni tra le discipline?
A partire dai contributi presentati al congresso, questo articolo intende introdurre approcci scientifici – già affermati in fisica, chimica, biologia (comprese le “omiche”) e scienze sociali – che si concentrano sulle interazioni complesse e dinamiche tra i componenti di un sistema (proteine, cellule, organismi, gruppi, società). Tali approcci rivelano principi esplicativi generali e contribuiscono all’unificazione del sapere. L’intento è incoraggiare gli scienziati dello sport a sperimentare nuove vie di ricerca, integrando (e non sostituendo) gli approcci dominanti, nella speranza che il passaggio dalle parti al tutto e viceversa aiuti a individuare le strade più efficaci.
Nel giugno 2013, l’Istituto Nazionale di Educazione Fisica della Catalogna (INEFC) ha ospitato la 18ª edizione del congresso annuale dell’European College of Sport Science (ECSS), un evento di portata internazionale che il direttore dell’INEFC, Agustí Boixeda, ha definito la “Champions League” delle scienze dello sport.
Il congresso è stato descritto come un’edizione da record:
- 3.112 partecipanti
- 2.452 abstract presentati
- 68 espositori
- 75 paesi rappresentati
- 538 candidati al Premio Giovani Ricercatori
- 10 simposi satellite e oltre 500 partecipanti a eventi paralleli
Le discipline scientifiche sono gli strumenti con cui la società moderna interpreta e struttura la propria conoscenza del mondo, influenzando l’educazione, il progresso e la comprensione del passato (Weingart & Stehr, 2000).
Il riduzionismo ha dominato la scienza per oltre un secolo: per comprendere un fenomeno lo si scompone in parti sempre più piccole grazie all’evoluzione tecnologica. Questo approccio si riflette anche nelle scienze dello sport: la prestazione viene suddivisa in componenti fisiche, psicologiche, biologiche, tecniche e tattiche, e ogni componente viene ulteriormente frammentata. La specializzazione diventa inevitabile dato che i metodi e i concetti sono sempre più complessi.
Tuttavia, è sempre più evidente che molte funzioni biologiche non possono essere attribuite a singole molecole o elementi, ma emergono da interazioni complesse tra proteine, cellule, organismi, gruppi e società. Il cervello umano, per esempio, gestisce le informazioni integrando e specializzando simultaneamente (Fox et al., 2005).
Fin dal XIX secolo, la scienza ha cercato l’unità attraverso una sintesi futura, che fosse teorica o metodologica. L’ECSS, sin dalla sua fondazione, ha cercato di promuovere l’unificazione delle scienze dello sport. Tuttavia, la rapida espansione del settore ha finora portato a un’ulteriore specializzazione.
Il tema dell’edizione 2013 – Unifying Sport Science – ha voluto promuovere un’integrazione reale, che faciliti la comunicazione tra i vari ambiti, stimolando il trasferimento di conoscenze e metodologie. Il congresso riunisce ogni anno fisiologi, biologi, educatori fisici, psicologi, biomeccanici, sociologi, filosofi, allenatori, fisioterapisti e medici sportivi, offrendo un panorama multidisciplinare. Ma è sufficiente per unificare realmente le scienze dello sport?
La multidisciplinarità implica la coesistenza di discipline diverse senza una vera integrazione. Invece, l’interdisciplinarità e soprattutto la transdisciplinarità richiedono un superamento dei confini tra le discipline. La transdisciplinarità non è solo un approccio “olistico”, ma rappresenta una vera e propria unità della conoscenza oltre i confini disciplinari (Nicolescu, 2002).
Rimangono però aperte domande fondamentali:
- È davvero possibile unificare le aree frammentate della ricerca nelle scienze dello sport?
- Esistono principi comuni?
- Come si può fare?
L’integrazione nelle scienze dello sport
I termini “integrazione” e “integrativo” sono frequentemente utilizzati in contesti diversi nelle scienze dello sport e assumono significati differenti. Possono indicare l’unione di più discipline per affrontare un problema specifico (ad esempio, l’affaticamento può essere studiato da un punto di vista fisiologico, biomeccanico o psicologico), oppure il monitoraggio simultaneo di processi attivi in tempi o scale diverse (dal livello molecolare a quello dell’intero organismo, come avviene nella fisiologia dell’esercizio).
Questi termini possono anche descrivere come determinati sottosistemi dell’organismo siano collegati tra loro in modo regolato (ad esempio, tramite cicli di feedback). Tuttavia, quando si parla di sistemi viventi — come cellule, organismi pluricellulari o sistemi sociali — il concetto di integrazione assume un significato particolare: essa è dinamica e non lineare. Le interazioni tra i sottosistemi generano nuove componenti e proprietà emergenti che non appartengono a nessun sottosistema in modo isolato. Il concetto di unificazione è strettamente legato a questa visione dell’integrazione.
È un errore considerare gli approcci integrativi come una semplice area specialistica tra le altre. In realtà, si collocano a un livello gerarchico superiore rispetto alle specializzazioni tradizionali.
Oggi, le scienze dello sport e dell’esercizio fisico continuano a trattare l’organismo umano come una macchina, o un dispositivo tecnico, studiando le sue funzioni integrative secondo modelli di controllo classici. Nel XIX secolo, i neuroanatomisti descrivevano il movimento umano come un sistema esecutivo, una visione poi completata dalla meccanica newtoniana e dalla computazione secondo Turing, che includeva anche i feedback del sistema muscoloscheletrico.
Concetti come omeostasi, cicli di feedback e programmi motori sono spesso usati per spiegare la regolazione durante l’esercizio. Questo approccio, di tipo “ingegneristico”, prevede modelli lineari: una proporzionalità diretta tra input e output, rappresentata da schemi a blocchi descrittivi. Tuttavia, questi modelli assumono processi e moduli stabili nel tempo, ma mostrano i propri limiti quando si tenta di modellizzare matematicamente più componenti interconnessi. In tali casi, il sistema diventa ingestibile tramite circuiti di feedback espliciti (Kelso, 1995). I modelli lineari presentano serie difficoltà predittive poiché l’additività e la linearità sono rare, o addirittura assenti, negli organismi umani e sociali (Van Orden & Paap, 1997).
Dalla integrazione lineare a quella non lineare
Come affermava Friedman (1974), comprendere un fenomeno non significa solo ridurre la complessità, ma saper cogliere connessioni e schemi comuni tra situazioni apparentemente diverse. Le caratteristiche biologiche emergono da interazioni complesse. Una delle grandi sfide del XXI secolo è quindi comprendere la struttura e la dinamica di tali interazioni, promuovendo un dialogo più efficace tra le diverse discipline scientifiche.
Nelle scienze dello sport, i sistemi oggetto di studio (atleti, squadre, partite, club, ecc.) sono costituiti da componenti eterogenei che interagiscono — informativamente e/o meccanicamente — con intensità variabile e su scale spazio-temporali diverse. Tali componenti non possono essere studiati in isolamento, poiché è proprio attraverso l’interazione che nascono proprietà emergenti e nuove funzionalità. Le parti si comportano in modo diverso quando sono isolate rispetto a quando interagiscono nel sistema complessivo.
La biologia integrativa, per esempio, si occupa della sintesi e dell’integrazione, studiando come le parti degli organismi si uniscono per formare un tutto vivo e funzionale. Le funzioni di queste parti sono correlate tra loro e perseguono obiettivi comuni. Lo studio dell’organizzazione gerarchica che struttura i flussi informativi all’interno di un sistema è quindi essenziale per sviluppare un pensiero integrativo. Tuttavia, la natura stessa di tale gerarchia è ancora poco studiata e spesso concepita in modo rudimentale, portando a errori metodologici (come analizzare solo molecole negli studi di fisiologia dell’esercizio).
Grazie agli sviluppi tecnologici, alla modellazione matematica e alle nuove possibilità computazionali, sono emerse nuove discipline in grado di affrontare la complessità dello sport. Il Congresso ECSS ha cercato di orientarle verso aree correlate, come il paradigma della medicina dell’esercizio personalizzata.
In una sua relazione, Kelso (2013) ha parlato dell’importanza di superare la sola misurazione delle prestazioni. Usando l’esempio “Testare Ronaldo”, ha evidenziato la necessità di un quadro concettuale più ampio che consenta di integrare osservazioni a diversi livelli (dal cellulare al sociale), rispondendo a domande fondamentali: chi sono gli attori? Quali sono le loro proprietà? Quali le regole del gioco?
Per rispondere a queste domande, è necessario intendere l’integrazione come una sinergia complessa e non lineare tra atleta/squadra e ambiente in continuo cambiamento (Davids & Araújo, 2010). Questa sinergia è auto-organizzata e segue i principi dei sistemi complessi.
Implicazioni per gli sport di squadra e la medicina dello sport
Negli ultimi decenni, l’interazione tra sistema nervoso, corpo e ambiente, e la prospettiva ecologica sul controllo motorio, sono diventate centrali nella teoria del movimento (Turvey & Fonseca, 2008). Già oltre 30 anni fa si iniziava a spiegare il coordinamento motorio umano con gli stessi concetti usati in fisica dei sistemi complessi (Haken, Kelso, & Bunz, 1985).
Questi concetti sono stati applicati allo studio del coordinamento negli sport di squadra, al miglioramento dell’apprendimento motorio e delle strategie di allenamento (Balagué & Torrents, 2011; Davids et al., 2008). Durante il congresso, questo approccio è emerso in numerose ricerche dedicate agli sport di squadra: l’attenzione si è spostata dal singolo giocatore al sistema squadra, studiando le relazioni interpersonali e la coordinazione collettiva nel tempo.
Alcuni studi hanno esplorato come i giocatori, compagni e avversari, interagiscano tra loro generando dinamiche di gioco di squadra (Bourbousson, 2013; Fonseca et al., 2013; Frencken, 2013). Altri hanno analizzato gli effetti dei vincoli esterni sulla prestazione utilizzando questa cornice teorica (Aguiar et al., 2013; Nakagawa et al., 2013; Ric et al., 2013).
Nel campo della medicina sportiva, la sessione plenaria “Does pain produce gain?” ha messo in discussione l’assunto tradizionale secondo cui stimoli allenanti simili producono effetti simili su persone diverse. Claude Bouchard (2013), basandosi su ampi studi epidemiologici e interventi sull’esercizio fisico, ha mostrato che, sebbene l’esercizio regolare sia generalmente benefico, le risposte individuali variano in modo significativo. In uno studio su 1700 adulti, l’uso di tecnologie genomiche ha rivelato che circa il 10% dei soggetti mostrava risposte avverse a uno o più fattori di rischio, e il 7% risposte multiple negative.
La conclusione? È tempo di abbandonare il modello “no pain, no gain” per adottare un approccio personalizzato all’esercizio fisico. Il dolore, infatti, non solo può compromettere la performance, ma riduce anche l’adesione a lungo termine ai programmi di allenamento (Mauger & Hopker, 2012).
Verso un approccio transdisciplinare
Le scienze della complessità non solo hanno introdotto nuovi presupposti per comprendere come avvenga l’integrazione nei sistemi viventi, ma anche nuovi concetti e strumenti per studiarla. In particolare, l’approccio della dinamica della coordinazione — che descrive, spiega e prevede come si formano, si mantengono o cambiano i modelli di coordinazione nei sistemi viventi (Kelso, 1995; 2009) — si presenta come un’alternativa valida al riduzionismo dominante, capace di abbattere i confini esistenti tra le varie discipline delle scienze dello sport.
L’obiettivo di questo campo di ricerca è comprendere i principi e le leggi che guidano la formazione dei comportamenti sotto vincoli in evoluzione. Si tratta di un approccio applicabile su molteplici scale (dal livello molecolare fino ai network sociali) e a fenomeni diversi, solitamente trattati da discipline separate (dalla biochimica alle scienze sociali).
Durante il congresso, sulla base di questi principi generali, è stato presentato un approccio transdisciplinare alle scienze dello sport (Balagué, Hristovski, & Torrents, 2013). Gli autori, utilizzando il modello della conoscenza sintetica proposto da Hristovski (2013), hanno mostrato come la ricerca scientifica possa essere vista come il risultato di processi cooperativi tra discipline e come una visione sintetica del mondo stia emergendo grazie alla teoria dei sistemi dinamici non lineari (NDST) e alla fisica statistica.
Se ogni disciplina scientifica mantiene il proprio linguaggio specifico e contestuale, l’introduzione di principi esplicativi generali — derivati dalla NDST — consente di ridurre le barriere linguistiche, favorendo la nascita di un linguaggio comune e di una conoscenza sintetica. Nelle scienze dello sport, l’approccio della dinamica della coordinazione, alimentato da questi concetti, è già stato applicato in ambiti come la biomeccanica, l’apprendimento motorio, gli sport di squadra e più recentemente anche nella psicobiologia dell’esercizio, contribuendo così allo sviluppo di questa nuova visione unitaria (Balagué, Torrents, Hristovski, Davids, & Araújo, 2012).
Tuttavia, le applicazioni sono ancora limitate, soprattutto a causa della scarsa diffusione della fisica e della matematica avanzata nel campo delle scienze dello sport. Eppure, le potenzialità sono enormi: i fenomeni legati allo sport e all’esercizio fisico sono infatti segnati da variabilità, perturbazioni e cambiamenti dinamici, difficili da rappresentare tramite modelli lineari.
Durante la sessione inaugurale, in linea con il tema dell’unificazione, gli organizzatori del congresso hanno sottolineato la necessità di compiere un salto concettuale: abbandonare l’idea dell’organismo umano come parte del mondo tecnico, per considerarlo come parte integrante e indivisibile della natura vivente. A questa visione si è contrapposta, nella sua relazione, la filosofa svedese Jonasson (2013), secondo cui un senso di unificazione potrebbe invece essere meglio raggiunto proprio attraverso il mondo tecnico, visto come terreno comune tra le diverse discipline delle scienze dello sport.
Sebbene nessuno possa negare che il progresso scientifico necessiti di nuove tecnologie, nella filosofia della scienza, il concetto di unificazione si riferisce piuttosto alla ricerca di principi esplicativi comuni in grado di spiegare fenomeni apparentemente distinti (Friedman, 1974). Le tecnologie, pur essendo strumenti essenziali, non rappresentano principi esplicativi, e dunque non possono costituire, da sole, il fondamento dell’unificazione tra le discipline.
È proprio grazie ai progressi tecnologici degli ultimi decenni — in particolare della microscopia in vivo — che si è assistito a un’espansione straordinaria della ricerca sperimentale in campi come la genomica e la biologia cellulare. Questi studi si fondano su principi esplicativi comuni che vengono applicati a scale sempre più ampie della materia organizzata (Agrawal, 2002; Barabasi & Oltvai, 2004; Chang et al., 2008; Karsenti, 2008). Tuttavia, questa ricerca avanzata utilizza un linguaggio specifico — quello della dinamica non lineare e della fisica statistica — che richiede competenze mirate per essere compreso e applicato.
Uno degli obiettivi del congresso è stato proprio quello di incoraggiare i ricercatori delle scienze dello sport ad aprirsi a nuove modalità di ricerca, promuovendo collaborazioni con studiosi di dinamica non lineare e di fisica statistica, in particolare coloro che si occupano delle dinamiche collettive nei network. La sfida consiste nel comprendere come la dinamica collettiva del genoma, del proteoma, del trascrittoma e del metaboloma possa contribuire a generare effetti concreti sulle prestazioni sportive.
Questi strumenti analitici e modelli unificanti esistono già nelle scienze biologiche (Barabasi & Oltvai, 2004). Sarebbe un vero peccato se le scienze dello sport non cogliessero l’opportunità di integrarli nei propri modelli e metodologie.
Quando dunque affermiamo che i sistemi biologici non fanno parte del mondo tecnico, intendiamo dire che non possono essere analizzati adeguatamente attraverso approcci integrativi lineari o modelli ingegneristici (basati sulla metafora computer-macchina). La prospettiva che proponiamo è radicata in una ontologia biologica: i sistemi viventi sono sistemi naturali in evoluzione, soggetti a principi fondamentali che sono già ampiamente riconosciuti nelle scienze fisiche, chimiche e biologiche, inclusa la ricerca genomica.
Questi principi fondamentali sono ciò che rappresenta, a nostro avviso, il vero salto di qualità per le scienze dello sport.