CrossFit y biotecnología: el cuerpo humano como laboratorio del rendimiento

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¿Qué hace que un entrenamiento de CrossFit sea también un laboratorio biológico? Este artículo utiliza esta disciplina para explicar cómo la fisiología, las ciencias del deporte y la biotecnología estudian el ejercicio de alta intensidad. A partir de situaciones propias de un WOD, se presentan los sistemas energéticos, los biomarcadores, los biosensores, la nutrición y los materiales avanzados como aproximaciones complementarias al esfuerzo físico.

1. Un solo entrenamiento, múltiples respuestas fisiológicas

El cronómetro se detiene antes de los diez minutos, pero el corazón continúa acelerado, la respiración es intensa y los músculos están fatigados. ¿Cómo puede un esfuerzo tan breve provocar tantos cambios al mismo tiempo?. Algunos WOD (Workout of the Day, o entrenamiento del día) pueden completarse en menos de diez minutos y, aun así, provocar simultáneamente cambios cardiovasculares, respiratorios, musculares y metabólicos. En pocos segundos aumentan la frecuencia cardiaca y la ventilación, los músculos demandan más ATP y se eleva la temperatura corporal. Esta coordinación convierte a las sesiones breves de alta intensidad en un contexto útil para observar la respuesta humana al esfuerzo.

Cada WOD combina ejercicios de fuerza, movimientos gimnásticos y actividades cardiovasculares. Las variaciones en duración, carga y velocidad modifican la participación relativa de los sistemas energéticos y la magnitud de las demandas cardiorrespiratorias y musculares.

Para el atleta, el WOD representa un desafío físico; para la investigación, ofrece un escenario de observación. A lo largo del artículo, el CrossFit servirá como hilo conductor para relacionar lo que sucede en cada fase con las herramientas utilizadas para registrarlo e interpretarlo.

2. Anatomía de una clase de CrossFit

Cuando se habla de CrossFit, muchas personas piensan únicamente en el WOD, por ser la parte más intensa. Sin embargo, una clase completa incluye activación, trabajo de fuerza, WOD, ejercicios accesorios y, en algunas sesiones, un acondicionamiento final. Cada etapa cumple una función distinta dentro de la sesión.

La sesión comienza con una activación destinada a aumentar gradualmente la temperatura corporal y preparar los músculos y las articulaciones. Después se realiza un trabajo de fuerza orientado al desarrollo técnico y de capacidades físicas. A continuación, llega el WOD, en el que se combinan ejercicios de alta intensidad, como peso muerto (deadlift), subidas a una caja (step-up) o abdominales (sit-ups). Los ejercicios accesorios se enfocan en grupos musculares específicos. En algunas sesiones también se añade un trabajo final de acondicionamiento, conocido en inglés como finisher. Esta etapa prolonga brevemente el esfuerzo e incrementa la fatiga antes de concluir la actividad física.

Como muestra la Figura 1, el WOD representa solo una parte de la sesión. La intensidad y el tipo de demanda cambian entre las distintas etapas, por lo que en cada una predominan respuestas fisiológicas y metabólicas diferentes.

Figura 1. Etapas de una sesión de CrossFit y principales respuestas fisiológicas y metabólicas asociadas con cada una, junto con herramientas biotecnológicas que pueden emplearse para su medición y análisis. ATP: adenosín trifosfato; CK: creatina quinasa. Imagen generada usando IA.

Estudiar un WOD requiere la participación de varias personas y un protocolo previamente acordado. El entrenador supervisa la técnica y controla las cargas; los atletas realizan los ejercicios y comunican sus sensaciones; el equipo de investigación calibra los instrumentos, registra los tiempos y obtiene las muestras antes o después del esfuerzo. Repetir las mediciones y comparar los resultados entre participantes ayuda a identificar patrones y distinguirlos de las diferencias individuales. Así, los hallazgos surgen de la colaboración y de una planificación cuidadosa, no solamente del uso de dispositivos.

El interés científico no reside en la secuencia por sí misma, sino en registrar cómo cambian las respuestas entre sus etapas. Los biosensores captan variables como frecuencia cardiaca, temperatura y movimiento, mientras que los análisis de sangre o sudor describen aspectos del metabolismo y el estrés fisiológico. La lectura conjunta de estas mediciones facilita comparar la carga y la fatiga producidas por los distintos componentes.

1. La energía detrás de cada WOD

Cada etapa de una clase de CrossFit plantea una demanda energética diferente. Para responder a ella, el organismo necesita disponer continuamente de ATP (adenosín trifosfato), conocido como la “moneda energética” de las células. Debido a que sus reservas son muy pequeñas, el ATP debe resintetizarse constantemente durante un WOD.

Como se muestra en la Figura 2, el organismo utiliza distintos sistemas para producir ATP. La participación relativa de cada uno cambia según la intensidad y la duración del esfuerzo.

Figura 2. Participación coordinada de los sistemas de fosfágenos, glucolítico y oxidativo en la producción de ATP durante el ejercicio. Los tres sistemas funcionan simultáneamente, aunque su contribución cambia según la intensidad, la duración, el tipo de esfuerzo y la condición física de la persona. ATP: adenosín trifosfato; PCr: fosfocreatina. Imagen generada usando IA.

Los movimientos explosivos, como un deadlift (peso muerto) o un thruster (sentadilla con empuje de la barra), dependen principalmente de la fosfocreatina, una reserva que permite regenerar ATP de manera inmediata. Conforme el esfuerzo continúa, aumenta la participación de la glucólisis anaeróbica, que produce ATP rápidamente sin utilizar oxígeno de manera directa; en estas condiciones, aumenta la producción de lactato. Cuando el ejercicio se prolonga, el metabolismo aeróbico adquiere mayor importancia al producir ATP mediante reacciones que dependen del oxígeno.

Los sistemas energéticos no se activan y desactivan como interruptores, sino que funcionan simultáneamente, aunque su contribución relativa cambia según el tipo de movimiento y la intensidad del esfuerzo. La combinación de ejercicios explosivos y esfuerzos sostenidos dentro de un WOD ofrece un contexto útil para observar estas variaciones. Herramientas como los analizadores portátiles de gases respiratorios, los sensores de frecuencia cardiaca y los biosensores enzimáticos de lactato permiten estudiar el consumo de oxígeno, la demanda cardiorrespiratoria y los cambios en la concentración de lactato. El análisis conjunto de estas mediciones ayuda a caracterizar el perfil energético de cada WOD y a fundamentar decisiones sobre su intensidad y los tiempos de recuperación.

1. Después del último esfuerzo: recuperación y adaptación

Cuando el cronómetro se detiene, el esfuerzo concluye, pero sus efectos continúan. Durante las horas y los días siguientes, la recuperación incluye la reposición de las reservas energéticas, la reparación y remodelación del tejido muscular y la consolidación de las adaptaciones inducidas por el ejercicio.

Para estudiar este proceso, los científicos pueden medir diferentes biomarcadores en distintos momentos antes y después del ejercicio. La concentración de lactato aporta información sobre la respuesta metabólica al esfuerzo y su eliminación posterior, pero no refleja por sí sola la intensidad del entrenamiento. La creatina quinasa (CK) se utiliza como un indicador indirecto del estrés o daño muscular inducido por el ejercicio, aunque sus valores pueden variar considerablemente entre personas. El cortisol, por su parte, proporciona información sobre la respuesta hormonal del organismo ante el estrés físico.

Por su parte, la inflamación no es un biomarcador, sino un proceso fisiológico que participa en la eliminación de componentes celulares dañados y en la activación de señales relacionadas con la reparación y remodelación del tejido muscular. Algunos mediadores de este proceso pueden medirse para estudiar la respuesta inflamatoria provocada por el ejercicio.

Ningún biomarcador aislado basta para determinar si una persona está preparada para una nueva sesión. Sus valores deben contrastarse con la percepción de fatiga, la carga previa, el desempeño y el tiempo transcurrido desde el ejercicio. Esta interpretación conjunta aporta elementos para decidir si conviene mantener la intensidad o prolongar el descanso.

2. Biosensores: el entrenamiento convertido en datos

Los biosensores pueden resultar útiles para atletas, entrenadores, profesionales del deporte e investigadores antes, durante y después de un WOD. Estos dispositivos registran señales biológicas de manera rápida y, en muchos casos, continua o en tiempo real. Sus mediciones complementan la observación directa y la percepción personal del esfuerzo.

Muchos se encuentran integrados en relojes inteligentes (smartwatches) y otros dispositivos portátiles. Durante la sesión registran cambios inmediatos; en las horas posteriores permiten observar cómo algunas variables fisiológicas regresan gradualmente a sus niveles habituales de reposo. Como muestra la Figura 3, sus resultados requieren una lectura acorde con el contexto y las características de cada persona.

Figura 3. Los biosensores y dispositivos portátiles pueden registrar distintas señales biológicas durante el ejercicio, en reposo o durante la recuperación. Los sensores experimentales de sudor buscan detectar metabolitos y electrolitos; sus resultados deben interpretarse junto con otros datos del entrenamiento y de la persona. Imagen generada usando IA.

Algunos dispositivos también analizan la variabilidad de la frecuencia cardiaca (HRV, por sus siglas en inglés). Su evolución, medida a lo largo del tiempo y en condiciones comparables, puede ofrecer indicios sobre el estado fisiológico. Otros biosensores experimentales examinan el sudor para detectar lactato, glucosa y electrolitos, entre ellos sodio y potasio.

Los programas informáticos organizan estos registros e identifican tendencias que pueden orientar la individualización. No obstante, su interpretación también debe considerar la carga de trabajo, el desempeño, la percepción de fatiga y, cuando corresponda, la valoración profesional. Los dispositivos portátiles complementan, pero no sustituyen, la evaluación integral del atleta.

1. Nutrición y microbiota al servicio del rendimiento

Tras el esfuerzo, la alimentación aporta nutrientes y compuestos para reponer reservas y favorecer la reparación del tejido muscular. Las proteínas de la dieta proporcionan los aminoácidos necesarios para la reparación y remodelación. La creatina, en cambio, se sintetiza de manera endógena y también se obtiene de alimentos como carne y pescado o mediante suplementos. En el músculo, una parte se almacena como fosfocreatina, que interviene en la rápida resíntesis de ATP durante acciones intensas y breves. Por tanto, ambas cumplen funciones diferentes dentro de la nutrición deportiva.

La fermentación es un proceso biotecnológico en el que microorganismos transforman los componentes de una materia prima. Se utiliza desde hace siglos para elaborar alimentos como yogur y kéfir. En la actualidad, la selección de cepas y el control del proceso ayudan a caracterizar los productos obtenidos. Algunos contienen microorganismos con potencial probiótico, cuyos posibles efectos sobre la salud intestinal y la adaptación al ejercicio continúan en investigación.

La microbiota intestinal es la comunidad de microorganismos que habita en el intestino. Su composición y actividad se relacionan con la digestión, el aprovechamiento de nutrientes y diversas funciones metabólicas e inmunológicas; su vínculo con la adaptación al ejercicio aún está en estudio. El cultivo, la secuenciación y el análisis de metabolitos ayudan a investigar esta relación. La alimentación adecuada y el descanso siguen siendo fundamentales, mientras estas técnicas revelan los procesos implicados.

2. Nanotecnología en textiles deportivos: del laboratorio al gimnasio

La nanotecnología tiene aplicaciones potenciales en materiales deportivos, particularmente en textiles especializados, pero su uso no puede generalizarse a todos los productos empleados en CrossFit. Características como ligereza, elasticidad, control de la humedad, resistencia al desgaste y agarre dependen principalmente del tipo de fibras, la estructura del tejido, los recubrimientos convencionales y el diseño de cada producto.

Una línea de investigación estudia la incorporación de nanopartículas de óxido de zinc (ZnO) en fibras o recubrimientos textiles. Estos nanomateriales pueden proporcionar propiedades antimicrobianas y protección frente a la radiación ultravioleta; sin embargo, su efecto y permanencia dependen de factores como la concentración, el método de incorporación y la resistencia al lavado. Estos desarrollos corresponden principalmente a textiles especializados y no implican que todas las camisetas, rodilleras, muñequeras o grips contengan nanomateriales.

Otra línea de desarrollo son los textiles inteligentes, que pueden integrar sensores flexibles o materiales conductores para registrar variables como movimiento, temperatura, frecuencia cardiaca o componentes del sudor. Su principal potencial consiste en mejorar la funcionalidad, la comodidad y el monitoreo durante el ejercicio, no en aumentar directamente el rendimiento físico. Muchos de estos materiales todavía se encuentran en etapas de diseño, validación o desarrollo de prototipos.

3. Datos biológicos e individualización del entrenamiento

La individualización ya considera factores como condición física, experiencia, objetivos y respuesta a las cargas de trabajo. La biotecnología aporta métodos y biosensores para medir señales biológicas o biomarcadores. Los dispositivos portátiles registran variables fisiológicas, mientras que la inteligencia artificial integra grandes volúmenes de registros y detecta patrones. Aunque pueden trabajar en conjunto, la inteligencia artificial es una herramienta computacional y no una rama biotecnológica.

La novedad radica en el detalle y la continuidad de los registros disponibles. Al combinar relojes inteligentes, biosensores y resultados de ejecución, los algoritmos podrían identificar tendencias y sugerir ajustes en la carga o el descanso. Tales sugerencias también deben ponderar los objetivos, la percepción de fatiga, el estado de salud y el juicio del entrenador u otros profesionales. La figura 4 presenta la convergencia de mediciones biológicas, sensores, análisis computacional, nutrición y tecnologías de materiales.

Figura 4. Integración interdisciplinaria del estudio del metabolismo, los biomarcadores, los biosensores, la nutrición, la microbiota, la nanotecnología y el análisis de datos aplicados al CrossFit. Estas herramientas permiten estudiar la respuesta al ejercicio y pueden apoyar la individualización del entrenamiento sin sustituir la valoración profesional. Imagen generada usando IA.

Algunas herramientas ya se utilizan y otras continúan en investigación o validación. Su desarrollo reúne especialistas de las ciencias del deporte, la ingeniería, la informática, la salud y las ciencias biológicas. Su función es apoyar, no sustituir, el criterio del atleta y del entrenador.

1. Conclusión

Un WOD constituye un desafío fisiológico dinámico cuyos efectos no terminan cuando se detiene el cronómetro. Durante el esfuerzo predominan respuestas fisiológicas y metabólicas destinadas a sostener la actividad; después adquieren mayor relevancia la reposición de las reservas energéticas, la reparación y remodelación del tejido muscular y la adaptación. Ningún sensor, biomarcador o algoritmo puede representar por sí solo la complejidad de estos procesos: las mediciones adquieren significado cuando se interpretan de acuerdo con la carga de trabajo, las sensaciones, los objetivos y el contexto de cada persona.

El CrossFit ofrece un ejemplo cercano de cómo pueden colaborar la fisiología, las ciencias del deporte, la nutrición, la biotecnología, la ingeniería y el análisis de datos. La lección central no es que la tecnología deba indicar cómo entrenar, sino que la evidencia científica puede complementar la experiencia de atletas y entrenadores y favorecer decisiones más informadas. De esta manera, el gimnasio también puede convertirse en un espacio de observación científica, donde cada sesión genera observaciones y preguntas que requieren una interpretación crítica.

2. Referencias

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Naselli, F., Cardinale, P. S., Vasto, S., Proia, P., Baldassano, S., & Caradonna, F. (2024). Challenges and future perspectives of sustainable supplements, functional foods, and nutrigenomics in athletic performance. Human Movement, 25(4), 1–15. https://doi.org/10.5114/hm/193084

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Agradecimientos

D. C. Bouttier-Figueroa agradece a SECIHTl por beca de la posición postdoctoral en la Universidad de Sonora.