Acute effects of hypertophic- and neural strength exercise on endurance performance, running economy, running kinematics and lower limb muscle activation

Abstract

Johdanto. Voimaharjoittelulla tiedetään olevan positiivisia vaikutuksia juoksun taloudellisuuteen ja kestävyyssuorituskykyyn. Lihasta vaurioittava voimaharjoitus voi akuutista heikentää voimaharjoituksen jälkeen tehtävää kestävyysjuoksu harjoitusta, mikä voidaan havaita muutoksista juoksun taloudellisuudessa, kinematiikassa sekä lihasaktiivisuudessa. Kun voimaharjoitus toistetaan uudestaan nämä heikennykset saattavat olla pienentyneitä hermolihasjärjestelmä suojelumekanismin ansiosta. Tätä mekanismia kutsutaan toistoharjoitusvaikutukseksi (repeated bout effect). Tämä työn tarkoituksena on tutkia, miten hermostollinen ja hypertrofinen voimaharjoitus vaikuttaa akuutista juoksun taloudellisuuteen, kinematiikkaan ja lihasaktiivisuuteen 48 tuntia myöhemmin tehtävässä kestävyystestissä. Tarkoituksena on myös saada tietoa onko toistoharjoitusvaikutuksella merkitystä näissä muuttujissa, kun harjoitukset toistetaan kolme kertaa. Menetelmät. 12 kestävyyskuntoilijaa jaettiin hermostolliseen (HER) ja hypertrofiseen (HYP) ryhmään. Tutkimus sisälsi 2 esimittausviikkoa ja 3 tutkimusviikkoa. Koehenkilöt suorittivat ensimmäisen (kontrolli) kestävyystestin ilman aiempaa voimaharjoitusta. Seuraavat 3 kestävyystestiä suoritettiin 48 tuntia joko hypertrofisen tai hermollisen voimaharjoituksen jälkeen, ryhmän mukaisesti. Maksimaalinen isometrinen jalkaprässi ja esikevennyshyppy suoritettiin ennen jokaista kestävyystestiä, kuten myös lihasarkuuden subjektiivinen arviointi visuaalisen skaalan (VAS) avulla. Kestävyystestin aikana mitattiin, laktaattia, hapenkulutusta, sykettä, koettua kuormittuneisuutta, uupumukseen kulunutta aikaa, juoksun 2D kinematiikkaa sekä lihasaktiivisuutta. Tulokset. Hypertrofinen voimaharjoitus aiheutti suuren määrän lihaskipua kerralla 1, mutta kipu väheni kerroilla 2 ja 3. Juoksun taloudellisuus, juoksun kinematiikka ja lihasaktiivisuus eivät osoittaneet merkittäviä muutoksia ensimmäisen voimaharjoituksen jälkeen. VO2 tippui merkitsevästi anaerobisella kynnyksellä, kun verrataan ensimmäisen ja toisen voimaharjoituksen jälkeen suoritettuja testejä (45.6±6.9 vs. 44.3±6.5 ml/kg/min, p < 0.05). Samoin RER pieneni merkitsevästi, kun verrataan ensimmäisen ja kolmannen voimaharjoituksen jälkeen suoritettuja testejä (1.01±0.03 vs. 0.98±0.03, p < 0.05). HER-ryhmässä ei havaittu voimaharjoituksen aiheuttamia muutoksia juoksun taloudellisuudessa. Maksimaalinen kestävyyssuorituskyky parani merkittävästi molemmilla ryhmillä. Johtopäätökset. Hypertrofinen voimaharjoittelu aiheutti merkittävää lihasvauriota, mikä johti pieniin muutoksiin juoksu taloudellisuudessa, juoksun kinematiikassa ja lihas aktiivisuudessa. Nämä muutokset vähenivät seuraavissa voimaharjoituskerroissa, mikä viittaa toistoharjoitusvaikutukseen. Toisaalta hermostollisella voimaharjoittelulla oli vain vähäinen vaikutus juoksun taloudellisuuteen. Tulosten perusteella näyttää, että hypertrofisen voimaharjoittelun suorittaminen voi vaikuttaa negatiivisesti 48 tuntia myöhemmin tehtävään kestävyysharjoituksen, kun taas hermostollinen voimaharjoitus ei näytä vaikuttavan 48 tuntia myöhemmin tehtävään kestävyyssuoritukseen.

Introduction. It has been long established that strength training has beneficial effects on endurance performance by improving running economy. Strength exercise induced fatigue can cause acute decrement of the subsequent endurance running session, which can be seen in changes in running economy, kinematics and muscle activation. When endurance exercise is repeated these changes might attenuate due to protective mechanism of neuromuscular system, called repeated bout effect (RBE). This study examines how neural and hypertrophic strength exercises impact running economy, kinematics, and muscle activation during a running economy test performed 48 hours later. It also evaluates if the repeated bout effect affects these factors when the exercises and test are done three times. Methods. 12 participants were divided to neural (NEU) and hypertrophic (HYP) group. Study concluded of 2 premeasurement weeks and 3 experimental weeks. Participants performed the first running economy (RE) test (control) without prior strength exercise. Then 3 next running economy tests (one per week) was performed 48 hours after either hypertrophic or neural strength exercise, based on assigned group. Maximal isometric leg press and countermovement jump performance was measured prior to all RE tests as well as subjective muscle soreness was assessed with visual analog scale (VAS). During RE test lactate, oxygen consumption, heart rate, rate of perceived exertion, time to exhaustion (TTE), 2D running kinematics and lower limb muscle activity was measured. Results. Hypertrophic strength exercise induced great amount of muscle soreness after the bout 1 which then decreased to bouts 2 and 3. Running economy, running kinematics and muscle activation did not show any significant changes even after first strength exercise. VO2 significantly decreased at the anaerobic threshold when comparing bouts 1 and 2 (45.6±6.9 vs. 44.3±6.5 ml/kg/min, p < 0.05). Similarly, RER significantly decreased from bout 1 to bout 3 (1.01±0.03 vs. 0.98±0.03, p < 0.05). NEU group did not show any alterations caused by strength exercise in running economy test. Maximal endurance performance improved significantly for both groups. Conclusion. It appeared that hypertrophic strength exercise resulted in a significant amount of muscle damage, which led to minor changes in running economy, running kinematics, and muscle activation during running. Nonetheless, these changes decreased during subsequent strength exercise bouts, indicating the occurrence of the repeated bout effect. In contrast, neural strength exercises had a negligible impact on running economy. Therefore, it is possible that performing hypertrophic strength exercises could negatively effect on the endurance workout conducted 48 hours later, whereas neural strength exercises may not.