Per valutare l’efficienza della corsa, la letteratura scientifica ricorre tradizionalmente all’economia di corsa (RE), definita come il consumo di ossigeno in stato stazionario necessario per mantenere una determinata velocità ed espressa in mL·kg⁻¹·min⁻¹.
Ad essa si affiancano il costo di trasporto dell’ossigeno (O2-COT), che quantifica l’ossigeno consumato per unità di distanza (mL·kg⁻¹·km⁻¹) facilitando i confronti tra differenti velocità, e il costo energetico del trasporto (EC), espresso in J·kg⁻¹·m⁻¹ o kcal·kg⁻¹·km⁻¹, il quale integra l’equivalente calorico dell’ossigeno in base ai tassi di ossidazione dei substrati metabolici.
L’analisi dell’intensità dell’esercizio viene strutturata attraverso domini fisiologici delimitati dalle soglie ventilatorie individuali dell’atleta.
La prima soglia ventilatoria (VT₁) segna il passaggio dall’esercizio moderato a quello pesante, caratterizzato da un incremento sproporzionato della ventilazione rispetto al consumo di ossigeno.
La seconda soglia ventilatoria (VT₂) rappresenta invece il confine tra l’intensità pesante e quella severa, oltre il quale le richieste metaboliche aumentano ripidamente e l’affaticamento si accumula rapidamente.
L’ancoraggio delle misurazioni a queste soglie individuali risulta fondamentale nei confronti tra corsa su treadmill e sul campo, poiché la valutazione a velocità assolute fisse rischierebbe di porre soggetti diversi a intensità relative differenti.
Nell’ambito delle valutazioni di laboratorio, il test cardiopolmonare su treadmill è considerato lo standard di riferimento.
Per aumentare la validità ecologica delle prove indoor e compensare la mancanza di resistenza dell’aria, la letteratura ha storicamente raccomandato l’adozione di un’inclinazione del treadmill pari al 1%.
Tuttavia, l’efficacia e la validità universale di questo aggiustamento sono oggetto di dibattito.
Una meta-analisi recente ha rilevato che la corsa su tradmil e quella all’aperto mostrano risposte fisiologiche ampiamente simili a velocità sub massimali fino a circa 16 km/h. Inoltre, è stato osservato che la regola del 1% può sovrastimare o sottostimare il contributo effettivo dell’attrito dell’aria a seconda della velocità sostenuta.
Le ragioni alla base di queste evidenze contrastanti risiedono principalmente nelle limitazioni metodologiche delle ricerche precedenti.
La maggior parte degli studi si è infatti limitata a confrontare il consumo di ossigeno normalizzato rispetto al tempo (V̇O₂) a velocità sub massimali generiche, senza integrare metriche normalizzate per la distanza come O2-COT ed EC, senza ancorare le intensità alle soglie ventilatorie individuali e senza analizzare contestualmente i modelli di ossidazione dei substrati.
Nello studio di Shahidi et al. (PLoS One. 2026 Aug 17;21(8): e0355988. doi: 10.1371/journal.pone.0355988) gli autori hanno confrontato le richieste fisiologiche e metaboliche della corsa su treadmill e della corsa su terreno, esaminando l’economia di corsa, il costo di trasporto dell’ossigeno e il costo energetico ad intensità calibrate in base alla soglia ventilatoria in atleti di resistenza allenati.
Sono stati selezionati dodici atleti maschi allenati per discipline di resistenza.
L’età media era di 21,3 ± 2,4 anni, l’altezza di 176,2 ± 6,8 cm, la massa corporea di 67,8 ± 5,9 kg e la percentuale di grasso corporeo dell’11,8 ± 3,2%.
Tutti i partecipanti erano podisti in possesso di licenza nazionale che svolgevano almeno 5 sessioni di allenamento a settimana, corrispondenti ad un volume di corsa settimanale di circa 65–80 km.
Il protocollo sperimentale dello studio è stato strutturato attraverso un disegno crossover a misure ripetute.
Le prove si sono articolate in tre sessioni distanziate tra loro da un intervallo compreso tra 48 e 72 ore per prevenire l’accumulo di affaticamento residuo.
Durante la prima visita in laboratorio sono state eseguite le valutazioni antropometriche: misurazione dell’altezza con stadiometro, della massa corporea e della percentuale di grasso corporeo tramite bioimpedenziometria multifrequenza.
Nella seconda sessione sono stati eseguiti in laboratorio, condotti su un treadmill motorizzato con inclinazione fissa al 1%:
- Riscaldamento: 5 minuti di corsa a 6 km·h⁻¹ seguiti da stretching leggero
- Test sub massimale a scalini: stadi consecutivi di 3 minuti ciascuno a partire da 8 km·h⁻¹, con incrementi automatici di 1 km·h⁻¹ fino a 15 km·h⁻¹. Il test veniva interrotto quando il quoziente di scambio respiratorio (RER) superava 1,0
- Recupero passivo: 15 minuti di riposo da seduti
- Test a rampa massimale: per determinare il consumo massimo di ossigeno (V̇O₂max), è stato eseguito un test incrementale continuo con partenza da 10 km·h⁻¹ al 1% di pendenza e incremento costante di 0,1 km·h⁻¹ ogni 6 secondi (pari a 1,0 km·h⁻¹ al minuto) fino all’esaurimento volitivo (durata 8–12 minuti). Questo test massimale è stato effettuato esclusivamente in laboratorio
Nella terza sessione si è replicato il test a scalini sub massimale su una pista da atletica all’aperto di 400 metri:
- Dopo lo stesso riscaldamento a 6 km·h⁻¹ e stretching, gli atleti hanno completato gli step da 3 minuti a velocità crescenti da 8 a 15 km·h⁻¹
- Il controllo dell’andatura è stato effettuato tramite un GPS ad alta risoluzione (10 Hz) integrato da segnali acustici ogni 100 metri, permettendo di mantenere la velocità target entro un margine di errore del ±2%
I parametri di scambio gassoso (V̇O₂, V̇CO₂ e V̇E) sono stati rilevati utilizzando lo stesso analizzatore metabolico portatile sia in laboratorio sia sul campo.
I dati in stato stazionario (steady-state) del V̇O₂ sono stati ricavati mediando i valori degli ultimi 60–90 secondi di ciascuno step da 3 minuti.
Le risposte metaboliche sono state poi segmentate in tre domini di intensità ancorati alla velocità della seconda soglia ventilatoria individualizzata (70–79%, 80–89% e 90–100% della velocità alla VT₂).
Il calcolo del costo dell’ossigeno per il trasporto (O2-COT), del costo energetico (EC) e dei tassi di ossidazione dei substrati si è basato sull’analisi dei gas respiratori rilevati durante lo stato stazionario della corsa.
In particolare, il O2-COT è stato determinato dividendo il consumo relativo di ossigeno in stato stazionario per la velocità di corsa e rapportando il valore su base chilometrica.
Questa metrica esprime la quantità di ossigeno necessaria per spostare un chilogrammo di massa corporea lungo un chilometro di distanza, permettendo di confrontare il costo fisiologico tra differenti velocità.
Per il calcolo del EC, si stima prima l’equivalente energetico di ciascun millilitro di ossigeno consumato partendo dal quoziente di scambio respiratorio (RER).
Moltiplicando il consumo relativo di ossigeno per questo equivalente energetico e dividendo il prodotto per la velocità di corsa, si ricava l’energia totale spesa per unità di distanza e di massa corporea.
I tassi di consumo dei grassi e dei carboidrati sono stati calcolati applicando le equazioni stechiometriche non proteiche di Frayn, le quali combinano i valori contemporanei di consumo di ossigeno e produzione di anidride carbonica.
L’analisi viene limitata rigorosamente agli step in cui il quoziente di scambio respiratorio non supera 1,00, al fine di garantire la stabilità metabolica ed evitare distorsioni causate dall’anidride carbonica supplementare prodotta dal tampone del bicarbonato ad alte intensità.
I risultati hanno evidenziato che la potenza aerobica massima (V̇O₂max) sia in termini assoluti sia relativi, non presenta differenze statisticamente significative tra la corsa su treadmill e quella all’aperto.
Analogamente, la velocità alla prima soglia ventilatoria (VT₁) è apparsa del tutto sovrapponibile nei due ambienti.
Tuttavia, la velocità corrispondente alla seconda soglia ventilatoria (VT₂) è risultata significativamente più elevata durante la corsa sul campo rispetto a quella registrata in laboratorio su treadmill con inclinazione al 1%.
Per quanto riguarda la RE, analizzata alla velocità di ancoraggio di 12 km·h⁻¹, il consumo relativo di ossigeno è stato significativamente maggiore nella corsa all’aperto rispetto a quella su treadmill (51,3 ± 2,2 contro 49,6 ± 3,1 mL·kg⁻¹·min⁻¹).
La relazione tra l’intensità relativa e la RE ha mostrato una pendenza più ripida sul campo, evidenziando come l’aumento dell’intensità comporti una crescita più marcata del costo di ossigeno outdoor.
Parallelamente, il O₂-COT si è mantenuto costantemente più elevato nella corsa all’aperto lungo tutti i domini di intensità analizzati tra il 70% e il 100% della VT₂ (204,2 ± 11,3 contro 197,1 ± 12,3 mL·kg⁻¹·km⁻¹ a 12 km·h⁻¹), senza mostrare un’interazione significativa tra condizione e intensità.
Il EC ha registrato le differenze più pronunciate, risultando significativamente più alto nella corsa outdoor (3,87 ± 0,21 contro 3,65 ± 0,22 J·kg⁻¹·m⁻¹ a 12 km·h⁻¹, equivalenti a 0,93 contro 0,87 kcal·kg⁻¹·km⁻¹).
A differenza dell’O₂-COT, per l’EC è stata riscontrata un’interazione significativa tra condizione e intensità, indicando che il divario energetico tra pista e treadmill tende ad ampliarsi progressivamente man mano che l’atleta si avvicina alla VT₂, raggiungendo valori di 4,60 ± 0,27 J·kg⁻¹·m⁻¹ all’aperto contro 4,10 ± 0,18 J·kg⁻¹·m⁻¹ indoor nel dominio compreso tra il 90% e il 100% della VT₂.
Infine, i tassi di ossidazione dei substrati hanno rivelato che a velocità inferiori alla VT₁ (8–10 km·h⁻¹) non vi sono differenze tra i due ambienti nei consumi di grassi e carboidrati.
Tuttavia, nel dominio fisiologico compreso tra VT₁ e VT₂ (11–13 km·h⁻¹), la corsa all’aperto ha indotto un’ossidazione dei carboidrati significativamente maggiore rispetto al treadmill (3,20 ± 0,80 contro 2,75 ± 0,60 g·min⁻¹), accompagnata da una contestuale tendenza alla riduzione dell’ossidazione dei grassi.
Questa divergenza metabolica verso l’utilizzo preferenziale dei carboidrati si è accentuata ulteriormente negli stadi immediatamente precedenti alla VT₂.
L’adozione della pendenza del 1% sul tapis roulant nasce tradizionalmente dall’esigenza di compensare la mancanza di resistenza dell’aria all’interno del laboratorio.
Tuttavia, lo studio ne evidenzia diversi limiti fisiologici, meccanici e metodologici.
In conclusione, i risultati dello studio mettono in luce diverse implicazioni pratiche fondamentali per atleti, allenatori nella pianificazione dell’allenamento e della gara:
- Ricalibrazione dei ritmi di allenamento e di gara (Pacing): I test condotti in laboratorio su tapis roulant al 1% di pendenza sottostimano sistematicamente il costo energetico (EC) e il costo dell’ossigeno (O₂-COT) della corsa all’aperto, in particolare alle intensità medio-alte comprese tra la prima e la seconda soglia ventilatoria (VT₁ e VT₂). Trasferire direttamente i ritmi e le andature calcolate sul treadmill alle sessioni su pista o strada rischia di porre l’atleta ad un’intensità relativa più elevata del previsto, anticipando l’insorgenza della fatica
- Pianificazione della strategia nutrizionale e dei carboidrati: A parità di velocità sub massimale (tra VT₁ e VT₂), la corsa all’aperto richiede un tasso di ossidazione dei carboidrati significativamente maggiore rispetto al treadmill. Poiché le riserve di glicogeno muscolare vengono intaccate più rapidamente sul campo a causa delle maggiori richieste neuromuscolari e stabilizzatrici, gli atleti devono strutturare strategie di integrazione glucidica e di rifornimento energetico più aggressive per le gare e gli allenamenti intensi all’aperto
- Superamento della regola fissa del 1% di pendenza: L’inclinazione standard del 1% non è sufficiente a pareggiare la spesa metabolica e meccanica della corsa outdoor ad andature prossime ai ritmi di gara (attorno alla VT₂). Per simulare fedelmente il carico reale durante le sedute indoor ad alta velocità, occorre considerare che il treadmill agevola il gesto atletico attraverso l’assistenza del nastro e la minore richiesta di stabilizzazione
- Valutazione e monitoraggio della prestazione (CPET): Le valutazioni dell’economia di corsa e del costo di trasporto effettuate in laboratorio sul tapis roulant dovrebbero essere interpretate tenendo conto di questo margine di sottostima o, quando possibile, integrate con test sul campo mediante analizzatori metabolici portatili per ottenere un quadro fisiologico aderente alle reali condizioni di gara
In sintesi, gli autori hanno dimostrato che la regola tradizionale del 1% di pendenza non compensa pienamente le maggiori richieste meccaniche, neuromuscolari e posturali della corsa sul campo, determinando una sistematica sottostima della spesa energetica reale da parte dei test di laboratorio alle intensità vicine ai ritmi di gara.
