Nocturnal heart rate variability responses to endurance training in good-to-elite level endurance athletes

Abstract

Kestävyysharjoittelun tavoite on kehittää kestävyyssuorituskykyä. Tämä perustuu hapenkuljetus- ja hermo-lihasjärjestelmän adaptaatioihin, jotka syntyvät urheilijan harjoittelun järkyttäessä elimistön homeostaasia ja palautumisen harjoitusten välissä ollessa riittävää. Tasapaino kuormittumisen ja palautumisen välillä on elintärkeä pyrittäessä välttämään ylikuormitustiloja ja niistä johtuvaa suorituskyvyn alenemista. Tutkijat kehittelevät jatkuvasti uusia sovellutuksia tämän tasapainotilan seurantaan ja tähän mennessä yksi lupaavimmista menetelmistä on sykevälivaihteluun perustuva seuranta. Lukuisia sydämen elektroniseen aktiivisuuteen ja verenkierron pulssiaaltoihin perustuvia mittareita on kehitelty viime vuosina, mutta tämän teknologian soveltaminen urheilijan päivittäiseen elämään ja sykevälivaihtelu-datan tulkinta harjoituskuorman optimoimiseksi on edelleen haastavaa huippu-urheilijoiden kanssa toimittaessa. Muutamissa tutkimuksissa on tutkittu huipputason urheilijoita, mutta suurin osa alan tutkimuksista on tehty joko kuntoilijoilla tai alemman tason kilpaurheilijoilla. Näiden tutkimusten sovellettavuus huippu-urheiluun on kyseenalaista ja siksi onkin erittäin tärkeää etsiä aktiivisesti käytännöllisiä ja luotettavia mittareita ja huippu-urheiluun sopivia analyysityökaluja.

32 kestävyysurheilijaa (29 suunnistajaa, 3 triathlonistia) 8 naista (ikä 22,1 ± 3,2 vuotta, VO2max 52,5 ± 3,6 ml/kg/min) ja 24 miestä (ikä 22,2 ± 5,2 vuotta, VO2max 65,2 ± 5,0 ml/kg/min) osallistuivat tutkimukseen ja 24 näistä urheilijoista oli mukana lopullisissa analyyseissa. Harjoittelua ei vakioitu mittausjaksolla, vaan urheilijoita pyydettiin raportoimaan kestävyysharjoitteluaan ja subjektiivisesti arvioitua palautuneisuuttaan. Kestävyysharjoittelu raportoitiin kolmessa kategoriassa: 1= matalatehoinen >90min, 2= keski- ja kovatehoinen <45min, 3= keski- ja kovatehoinen >45min. Yöllinen sykevälivaihtelu kerättiin kuuden kuukauden mittausjaksolla EMFIT Qs- unisensorilla (Emfit Oy, Vaajakoski, Suomi). Sykevälivaihtelua verrattiin 1) subjektiiviseen tuntemukseen ja 2) raportoituun kestävyysharjoitteluun. Lisäksi sykevälivaihtelun pitkäaikaistrendejä analysoitiin kuukausi- ja viikkotasolla.

Sykevälivaihtelun ja subjektiivisten tuntemusten yhteydet olivat ryhmätasolla tilastollisesti merkitseviä, mutta käytännössä hyvin heikkoja (LFnu r= 0.85; p<0.001 and RMSSD 90min avg r=0.33; p= 0.41). Yksilötasolla subjektiivinen palautuneisuuden tunne korreloi vähintään yhden sykevälivaihtelumuuttujan kanssa 17 / 19 tutkittavalla, mutta tulokset vaihtelivat suuresti riippuen yksilöstä. Ryhmätasolla tyypin 1 kestävyysharjoitus johti merkittävästi korkeampaan yöllisen sykevälivaihteluun verrattuna tyypin 2 ja 3 kovatehoisempiin harjoituksiin. Yksilötasolla vain muutamien urheilijoiden sykevälivaihtelu erosi tilastollisesti merkitsevästi eri harjoitustyyppien jälkeisinä öinä ja sykevälivaihtelun trendeissä oli suurta vaihtelua yksilöiden välillä. Pitkän aikavälin analyysissä havaittiin merkittävästi laskeva trendi sykevälivaihtelun kuukausikeskiarvoissa mittausjakson aikana sekä yksilö että ryhmätasolla.

Tässä tutkimuksessa palautumisen subjektiiviset ja objektiiviset mittarit korreloivat heikosti. Kestävyysharjoittelun intensiteetti vaikuttaisi olevan kestoa merkittävämpi tekijä akuutin yöllisen sykevälivaihteluvasteen synnyssä. Johtuen tutkimuksen rajoitteista tuloksista ei voi tehdä pitäviä johtopäätöksiä, mutta ne voivat antaa tärkeitä näkökulmia sykeseurannan toteuttamiseen hyvän ja huipputason kestävyysurheilijoilla. Sykevälivaihtelun laskeva trendi mittausjakson aikana asettaa kyseenalaiseksi tutkittujen urheilijoiden kuormittumisen ja palautumisen tasapainon kilpailukautta lähestyttäessä ja tämä voisi olla kiinnostava jatkotutkimusaihe.

The goal of endurance training is to enhance endurance capacity. The enhancements in this capacity are based on the adaptations in the oxygen delivery system and neuromuscular system. To achieve these adaptations an athlete must train to disturb homeostasis and have adequate rest between trainings to recover. The balance between stress and recovery is vital to avoid overstress symptoms with maladapted sports performance. Sport scientists are constantly developing new solutions to follow this balance. So far one of the most promising solutions is heart rate variability-based stress-recovery-follow up. Several different measurement technologies have been developed using either electrical activity-based or pulse-based heart rate variability (HRV). The application of these technologies to real-world settings as well as the interpretation of the HRV data to adjust athlete´s training are still challenges when utilizing HRV in elite sports. Some stud-ies have been done with elite athletes, but most of the studies focusing on the effects on training have been done with either recreational of non-elite level athletes. The value of these studies in elite sports remain questionable and thus it is important to actively seek for the practical and reliable measurement technologies and appropriate HRV analyzes suitable for elite athletes.

32 endurance athletes (29 orienteers, 3 triathletes), 8 women (age 22,1 ± 3,2 yr, VO2max 52,5 ± 3,6 ml/kg/min) and 24 men (age 22,2 ± 5,2 yr, VO2max 65,2 ± 5,0 ml/kg/min) participated the study. 24 of these athletes were included in the final analysis. Training was not standardized over the measurement period. Athletes were asked to report their endurance training and subjective ratings of stress and recovery. Endurance training was reported in 3 categories: 1= low-intensity >90min, 2= moderate-to-high intensity <45min, 3= moderate-to-high intensity >45min. Nocturnal HRV was collected during the 6 months measurement period with EMFIT Qs sleep tracker. Collected HRV measures were analyzed in relation to: 1) subjective ratings of recovery and 2) reported endurance trainings. Additionally, long-term HRV trends were analyzed with monthly average values.

HRV parameters and subjective ratings of recovery had low, yet significant correlations (LFnu r= 0.85; p<0.001 and RMSSD 90min avg r=0.33; p= 0.41) on group level. On the individual level, subjectively reported recovery correlated with at least one HRV parameter in 17/ of 19 athletes, but the results varied a lot depending on the individual. When compared to training type 1, training types 2 and 3 led to significantly different nocturnal HRV levels when analyzed on group level. On the individual level, only few athletes had significantly altered HRV levels after the followed trainings and the HRV trends were inconsistent. Long-term analysis revealed significant decrease in HRV on monthly basis.

Subjective and objective measures of recovery were shown to correlate weakly with each other. Endurance training intensity seems to play greater role in determining acute nocturnal HRV response to training, compared to training duration. Due to limitations in data, these results are not conclusive, but give important sights to recovery monitoring in good-to-elite level endurance athletes. The decrease of the HRV levels over the measurement period question the train-ing and recovery balance of these athletes when approaching to the competitive season and could be a potential interest for further studies.