Effect of ten weeks maximal eccentric and concentric resistance training on muscle force in physically active young men in isokinetic bench press

Abstract

Introduction. It has been long known that there are differences in eccentric and concentric force productions. Moreover, it has been known that eccentric and concentric resistance training effects differently on force production. This thesis is part of a larger study. The purpose of this study was to investigate how maximal eccentric and concentric resistance training effects maximal eccentric and concentric force production and how maximal eccentric training effects maximal concentric force and maximal concentric training on maximal eccentric force production.

Methods. Participants were randomly selected for two intervention groups: one who trained eccentric only (N=11) and one who trained concentric only (N=12). Participants were physically active young men between 21-36 years old. The total number of participants in this study was 23 (N=23). Isokinetic bench press device was used for the trainings and measurements. Angular velocity of the isokinetic bench press was set to 0.2 milliseconds (ms) and the rest period of the bar was set to 2000 ms. Participants went through a ten-week training program. Sets varied from 2-4 and repetitions from 3-4 depending on the phase of the training protocol.

Results. Maximal eccentric force did not improve in this intervention by maximal eccentric resistance training (ecc/ecc). Decline was -146 newtons (p = 0.01; -10.3%) compared to pre measurement. This finding is not according to previous studies. Maximal concentric force increased 12.0%% (109 newtons; p = 0.00) among participants in the maximal concentric training group (con/con). Eccentric training had positive influence on maximal concentric force production (ecc/con) (14.1%; p = 0.03). Maximal concentric force increased 86 newtons in eccentric training group. Maximal eccentric force did not increase in concentric training group (con/ecc) (-31; -2.4%; p = 0.69). Statistically significant difference was observed between ecc/ecc vs. con/con training groups (p = 0.00).

Discussion. We hypothesized that maximal eccentric resistance training would be associated to increased maximal eccentric force production. This discovery is contradictory to previous studies. One possible explanation for this peculiar outcome can be that the participants were low responders in which strength does not develop as it normally enhances. Another explanation can be that the stimulus of the training protocol was not high enough to give responses in muscle force. This study gives us support that with maximal eccentric resistance training it is possible to enhance maximal concentric strength performance. In addition, maximal concentric resistance training does not enhance eccentric force production. As a practical application it can be said that sports coaches of different sport disciplines, personal trainers and other professionals of sport and health sciences can utilize the information and results of this study in their practical work for enhancing their athletes’ physical performance and wellbeing. It is important to keep in mind that maximal eccentric training does not necessarily develop eccentric force production. Instead, e.g. for cyclists, it can be said that maximal concentric resistance training can enhance their endurance performance.

Johdanto. On ollut jo kauan tiedossa, että eksentrisessä ja konsentrisessa voimantuotossa on eroa. Lisäksi on tiedetty, että eksentrinen ja konsentrinen voimaharjoittelu vaikuttavat eri tavoin voimantuottoon. Tämä opinnäytetyö on osa laajempaa tutkimusta. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää kuinka maksimaalinen eksentrinen ja konsentrinen voimaharjoittelu vaikuttavat maksimaaliseen eksentriseen ja konsentriseen voimantuottoon ja kuinka maksimaalinen eksentrinen voimaharjoittelu vaikuttaa konsentriseen voimaan ja kuinka maksimaalinen konsentrinen voimaharjoittelu vaikuttaa maksimaaliseen eksentriseen voimantuottoon. Menetelmät. Osallistujat valittiin satunnaisesti kahteen interventioryhmään: yksi, joka harjoitteli vain eksentrisesti (N = 11) ja toiseen, joka harjoitteli vain konsentrisesti (N = 12). Osallistujat olivat fyysisesti aktiivisia nuoria miehiä iältään 21‒36-vuotiaita. Tutkimukseen osallistui yhteensä 23 (N = 23) henkilöä. Harjoituksiin ja mittauksiin käytettiin isokineettistä penkkipunnerruslaitetta. Isokineettisen penkkipunnerruslaitteen kulmanopeus säädettiin 0.2 millisekuntiin (ms) ja tangon lepoaika 2000 millisekuntiin. Osallistujille annettiin 10 viikkoa kestävä harjoitusohjelma. Sarjat vaihtelivat 2-4 välillä ja toistot 3-4 välillä riippuen harjoitusjakson vaiheesta. Tulokset. Maksimaalinen eksentrinen voima ei parantunut tämän intervention aikana maksimaalisen eksentrisen voimaharjoittelun (eks/eks) avulla. Alenema oli -146 newtonia (p = 0.01; -10.3%) verrattuna ensimmäiseen mittaukseen. Tämä löydös ei ole aikaisempien tutkimustulosten mukainen. Maksimaalinen konsentrinen voima kasvoi 12.0 % (109 newtonia; p = 0.00) maksimaalisen konsentrisen voimaharjoitteluryhmän osallistujien keskuudessa (kon/kon). Eksentrisellä voimaharjoittelulla oli positiivinen vaikutus maksimaaliseen konsentriseen voimantuotoon (eks/kon) (14.1%; p = 0.03). Maksimaalinen konsentrinen voima lisääntyi 86 newtonia eksentrisellä voimaharjoitteluryhmällä. Maksimaalinen eksentrinen voima ei kasvanut konsentrisella voimaharjoitteluryhmällä (con/eks) (-31; -2.4%; p = 0.69). Tilastollisesti merkittävä ero havaittiin eks/eks vs. kon/kon harjoitteluryhmien välillä (p = 0.00). Pohdinta. Hypoteesimme oli, että maksimaalinen eksentrinen voimaharjoittelu olisi yhteydessä lisääntyneeseen maksimaaliseen eksentriseen voimantuottoon. Tämä löydös on ristiriidassa aikaisempien tutkimustulosten kanssa. Yksi mahdollinen selitys tälle erikoiselle lopputulokselle voi olla se, että osallistujat olivat heikosti reagoivia, joilla voima ei kehity kuten se normaalisti kehittyisi. Toinen selitys voi olla se, että harjoitteluprotokollan ärsyke ei ollut tarpeeksi korkea antamaan vasteita lihasvoimaan. Tämä tutkimus antaa meille tukea siihen, että maksimaalisella voimaharjoittelulla on mahdollista parantaa maksimaalista konsentrista voimasuoritusta. Lisäksi maksimaalinen konsentrinen voimaharjoittelu ei paranna eksentristä voimantuottoa. Käytännön sovellutuksena voidaan sanoa, että eri urheilulajien urheiluvalmentajat, henkilökohtaiset valmentajat ja muut liikunta- ja terveystieteiden ammattilaiset voivat hyödyntää tämän tutkimuksen tietoa ja tuloksia käytännönläheisessä työssään parantaakseen urheilijoiden fyysistä suorituskykyä ja hyvinvointia. On tärkeää pitää mielessä, että maksimaalinen eksentrinen voimaharjoittelu ei välttämättä kehitä eksentristä voimantuottoa. Sen sijaan esim. pyöräilijöille voidaan sanoa, että maksimaalinen konsentrinen voimantuotto voi parantaa heidän kestävyyssuoritustaan.