Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2002. / Härtill 5 uppsatser.

Diss. (sammanfattning) Linköping : Univ., 2005. / Härtill 5 uppsatser.

Contexto: Esta tese procurou estabelecer um novo método de mensuração instantânea de fadiga central e periférica durante o exercício de corpo inteiro até a capacidade aeróbica máxima em seres humanos. Até agora, a mensuração da fadiga central e periférica tem sido limitada a tarefas musculares isoladas ou a momentos específicos após o exercício, nos quais as condições fisiológicas que levaram aos sintomas limitantes do exercício já estão abrandadas. Assim, desenvolver um método que supere estas limitações permitiria demonstrar pela primeira vez as contribuições relativas da fadiga central e periférica na limitação ao exercício, no qual haja estimulação máxima dos sistemas neuromuscular e cardiovascular. Objetivo: Desenvolver e validar um método para quantificar a fadiga muscular periférica (MF, definida como a potência produzida para uma determinada estimulação muscular), fadiga de ativação (AF, definida como a atividade muscular evocável máxima), sua soma, fadiga de desempenho (PF, definida como a perda de potência isocinética voluntária máxima em comparação com a basal) durante o exercício realizado no cicloergômetro em capacidade aeróbica máxima. Além disso, esta tese teve como objetivo determinar as taxas de recuperação nas quais MF, AF e PF retornaram à linha de base após a intolerância durante o exercício de corpo inteiro em seres humanos. Métodos: Para quantificar a fadiga durante o exercício de corpo inteiro, foi desenvolvido um método para permitir uma rápida transição do ciclismo padrão (em que a relação entre potência e cadência é hiperbólica) para o ciclismo isocinético (em que a potência é independente da cadência, e a cadência é fixa). Assim, ao pedir para o participante realizar um esforço isocinético máximo em qualquer ponto durante o exercício ou na fase de recuperação, permitiu-se quantificar o declínio velocidade-específica da potência isocinética máxima (PISO). A diferença na PISO entre a linha de base e o exercício quantifica a PF. Foi testado se a relação de base entre PISO e potência eletromiográfica em 5 músculos da perna (RMS EMG) era velocidade dependente, linear e reprodutível, de tal modo que as contribuições relativas para PF pudessem ser isoladas a partir de: 1) a diminuição da ativação muscular (AF) ; e 2) o declínio na PISO num dado grau de ativação (MF). Resultados: Participantes saudáveis (n=13, 29-72 anos, variando em capacidade aeróbica de 23,5 até 62,4 ml/min/kg) completaram tiros isocinéticos esforço-variável de curta duração (5 s) a 50, 70 e 100 rpm para caracterizar a relação basal entre EMG RMS e potência isocinética. As correlações entre EMG-Piso basais foram lineares (r2= 0,95 ± 0,04) e velocidade dependente (análise de covariância). Posteriormente, testes de exercício incrementais repetidos foram realizados em uma bicicleta ergométrica e as trocas gasosas e a ventilação foram mensuradas respiração a respiração. O exercício encerrava com um esforço isocinético máximo (5 s) a 70 rpm. Na intolerância, PISO (duas pernas, 335 ± 88 W) foi ~ de 45% menos do que na linha de base (630 ± 156 W, p <0,05). Após a intolerância, houve recuperação da PISO em 3 minutos (p <0,05). AF e MF (medido em uma perna) foram de 97 ± 55 e 60 ± 50 W, respectivamente. As médias de viés (± limites de concordância) para a reprodutibilidade foram as seguintes: PISO na linha de base 1 ± 30 W; PISO na recuperação 0-min 3 ± 35 W; e EMG em PISO 3 ± 14%. Conclusões: A relação basal EMG-PISO foi bem modelada por uma função linear, que foi reprodutível no dia-a-dia. A variabilidade das mensurações EMG-PISO individuais entre ~ 25% e 100% de esforço, em torno do modelo linear, foi suficientemente forte de modo que a relação linear basal permitiu uma quantificação precisa de AF e MF no limite de tolerância e na recuperação do exercício aeróbico máximo. Foi também demonstrado que a relação EMG-PISO foi velocidade dependente, como esperado a partir da curva parabólica de potência-velocidade. Assim, esta tese apresenta um novo método útil para identificar as contribuições da fadiga central e periférica na limitação do exercício de corpo inteiro em seres humanos. / Background: This thesis sought to establish a new method for instantaneous measurement of central and peripheral fatigue during whole-body exercise up to maximal aerobic capacity in humans. Until now, measurement of central and peripheral fatigue has been limited to isolated muscle tasks or to time points after exercise where the physiological conditions that brought about the limiting symptoms for exercise have subsided. Thus, development of a method to overcome this would allow the first demonstration of the relative contributions of central and peripheral fatigue to limiting exercise that elicited maximal strain of the combined neuromuscular and cardiopulmonary systems. Objective: To develop and validate a method for quantifying peripheral muscle fatigue (MF, defined as the power produced for a given muscle stimulation), activation fatigue (AF, defined as the maximal evocable muscle activity), their sum, performance fatigue (PF, defined as the decline in maximal voluntary isokinetic power compared to the fresh, baseline, state) during cycling exercise at maximal aerobic capacity. In addition, this thesis aimed to determine the rate with which MF, AF and PF recovered to baseline after intolerance during whole-body exercise in humans. Methods: To quantify fatigue during whole-body exercise, a method was developed to allow a rapid switch from standard cycling (where the relationship between power and cadence is hyperbolic) to isokinetic cycling (where power is independent of cadence, and cadence is fixed) to be implemented. By asking the participant to give a maximal isokinetic effort at any point during exercise or recovery, allowed the velocity-specific decline in maximal isokinetic power (PISO) to be measured. The difference in PISO between baseline and exercise quantified PF. It was tested whether the baseline relationship between PISO and electromyographic power in 5 leg muscles (RMS EMG) was velocity dependent, linear and reproducible, such that the relative contributions to PF could be isolated from: 1) the decline in muscle activation (AF); and 2) the decline in PISO at a given activation (MF). Results: Healthy participants (n=13, 29 to 72 years old, ranging in aerobic capacity from 23.5 to 62.4 ml/min/kg) completed short (5 s) variable-effort isokinetic bouts at 50, 70, and 100 rpm to characterize the baseline relationship between RMS EMG and isokinetic power. Individual baseline EMG-PISO relationships were linear (r2 = 0.95 ± 0.04) and velocity dependent (analysis of covariance). Subsequently, repeated ramp incremental exercise tests were performed on a cycle ergometer and breath-by-breath gas exchange and ventilation was measured. Exercise was terminated with a maximal isokinetic effort (5 s) at 70 rpm. PISO at intolerance (two legs, 335 ± 88 W) was ~45% less than baseline (630 ± 156 W, p < 0.05). Following intolerance, PISO recovered within 3 minutes (p < 0.05). AF and MF (measured in one leg) were 97 ± 55 and 60 ± 50 W, respectively. Mean bias (± limits of agreement) for reproducibility were as follows: PISO at baseline 1 ± 30 W; PISO at 0-min recovery 3 ± 35 W; and EMG at PISO 3 ± 14%. Conclusions: The baseline EMG-PISO relationship was well modelled by a linear function, which was reproducible day-to-day. The variability of the individual EMG-PISO measurements between ~25% and 100% effort, around the linear model, was sufficiently tight that the baseline linear relationship allowed for a precise quantification of AF and MF at the limit of tolerance and in recovery from a maximal aerobic exercise task. It was also demonstrated that the EMG-PISO relationship was velocity dependent, as expected from the parabolic nature power-velocity curve. As such, this provides a valuable new method to identify the contributions of central and peripheral fatigue to limiting whole-body exercise in humans.

Due to its inherent complexity such as limited work volume and degree of freedom, minimally invasive surgery (MIS) is ergonomically challenging to surgeons than traditional open surgery. Specifically, MIS can expose performing surgeons to excessive ergonomic risks including muscle fatigue that may lead to critical errors in surgical procedures. Therefore, detecting the vulnerable muscles and time-to-fatigue during MIS is of great importance in order to prevent these errors. In this research, different surgical skill and ergonomic assessment methods are reviewed and their advantages and disadvantages are studied. According to the literature review, which is included in chapter 1, some of these methods are subjective and those that are objective provide inconsistent results. Muscle fatigue analysis has shown promising results for skill and ergonomic assessments. However, due to the data analysis issues, this analysis has only been successful in intense working conditions. The goal of this research is to apply an appropriate data analysis method to minimally invasive surgical setting which is considered as a low-force muscle activity. Therefore, surface electromyography is used to record muscle activations of subjects while they performed various real laparoscopic operations and dry lab surgical tasks. The muscle activation data is then reconstructed using Recurrence Quantification Analysis (RQA), which has been proven to be a reliable analysis, to detect possible signs of muscle fatigue on different muscle groups. The results of this data analysis method is validated using subjective fatigue assessment method. In order to study the effect of muscle fatigue on subject’s performance, standard Fundamental of Laparoscopic Surgery (FLS) tasks performance analysis is used.

Submitted by FABIO MILIONI (fmilioni@yahoo.com.br) on 2018-10-02T18:52:19Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Final.pdf: 5513111 bytes, checksum: 185eb55afcd55e67724ab68aa2e03ab4 (MD5) / Rejected by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: 1 - Favor inserir a ficha catalográfica no corpo do texto, pois é um item obrigatório. Agradecemos a compreensão on 2018-10-03T13:15:00Z (GMT) / Submitted by FABIO MILIONI (fmilioni@yahoo.com.br) on 2018-10-03T14:12:34Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado - Fabio Milioni.pdf: 5835160 bytes, checksum: d954dcaaa0c0bc020baceb52b0107786 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2018-10-03T17:15:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 milioni_f_dr_bauru.pdf: 5480525 bytes, checksum: 6ac2fa2e539201d14af3503b4de493a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-03T17:15:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 milioni_f_dr_bauru.pdf: 5480525 bytes, checksum: 6ac2fa2e539201d14af3503b4de493a1 (MD5) Previous issue date: 2018-08-20 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O objetivo da presente tese foi verificar a influência da suplementação de β-Alanina associado ao treinamento intervalado de alta intensidade (HIIT) na performance de sprints repetidos. Participaram do estudo conduzido em caráter randomizado e duplo-cego, 20 jovens saudáveis alocados em dois grupos (Gβ [n = 10] – 6,4 g.dia-1 de β-Alanina; GP [n = 10] – 6,4 g.dia-1 de dextrose - placebo). Os participantes foram avaliados em três momentos distintos, previamente ao início, após quatro semanas de HIIT sem suplementação e após 6 semanas de suplementação + HIIT. As avaliações foram compostas por teste incremental até exaustão (TINC); séries de 12 sprints repetidos (RSA); e teste de tempo limite até exaustão a 115% da velocidade máxima atingida no TINC (TLIM). Previamente e imediatamente após TINC e RSA foram realizadas avaliações neuromusculares compostas por saltos verticais máximos, contrações isométricas máximas de extensão de joelho e estimulação elétrica periférica. O HIIT foi composto de dez corridas de 1 min a 90% da velocidade máxima atingida no TINC, com 1 min de recuperação passiva entre as corridas e frequência de 3 sessões semanais. Previamente ao início da suplementação + HIIT e ao final da intervenção, os participantes foram submetidos a biópsias musculares para determinação do conteúdo de carnosina intramuscular, capacidade de tamponamento in vitro e conteúdo de proteínas/enzimas chaves. Após a intervenção, ambos os grupos melhoraram o metabolismo oxidativo (i.e., consumo máximo de oxigênio), entretanto, somente o Gβ melhorou significativamente o conteúdo de carnosina intramuscular e as variáveis do RSA além de apresentar atenuação da fadiga neuromuscular induzida pelo RSA. Não foram verificadas diferenças significativas na capacidade anaeróbia, capacidade de tamponamento in vitro e conteúdo de proteínas/enzimas chaves. Dessa forma, a associação entre suplementação de β-Alanina e HIIT proporcionou melhora significativa do desempenho de sprints repetidos. / The aim of the present thesis was to verify the influence of β-Alanine supplementation associated with high intensity interval training (HIIT) on the performance of repeated sprints. The study was conducted in a randomized, double-blind design and 20 healthy young men were allocated in two groups (Gβ [n = 10] - 6.4 g.day-1 of β-Alanine; GP [n = 10] - 6.4 g.day-1 of dextrose – placebo). The participants were evaluated at three different moments, prior to beginning, after four weeks of HIIT without supplementation and after 6 weeks of supplementation + HIIT. The evaluations were composed by incremental test until exhaustion (TINC); set of 12 repeated sprints (RSA); and time-to-exhaustion test at 115% of the maximum velocity achieved in TINC (TLIM). Previously and immediately after TINC and RSA, neuromuscular evaluations were performed, consisting of maximum vertical jumps, maximal voluntary isometric contractions of knee extension and peripheral electrical stimulation. The HIIT was composed by ten runs of 1-min at 90% of the maximum velocity achieved in TINC, with 1-min of passive recovery between runs and frequency of 3 sessions per week. Prior to the initiation of supplementation + HIIT and at the end of the intervention, the participants underwent muscle biopsies to determine intramuscular carnosine content, muscle buffer capacity in vitro and key protein/enzyme content. After the intervention, both groups improved oxidative metabolism (i.e., maximal oxygen uptake), however, only Gβ significantly improved the intramuscular carnosine content and the RSA variables; in addition to presenting attenuation of the neuromuscular fatigue induced by the RSA. No significant differences were observed in anaerobic capacity, muscle buffer capacity in vitro and key protein/enzyme content. Thus, the association between β-Alanine supplementation and HIIT provided significant improvement in repeated sprints performance. / 2016/02683-6

Submitted by KARINA APARECIDA RODRIGUES null (kaarodrigues@gmail.com) on 2016-02-12T17:41:35Z No. of bitstreams: 1 A INFLUÊNCIA DA FADIGA NOS MÚSCULOS EVERSORES.pdf: 2242940 bytes, checksum: 172937512799242c5f55d9082f295349 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-02-15T11:30:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rodrigues_ka_me_guara.pdf: 2242940 bytes, checksum: 172937512799242c5f55d9082f295349 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-15T11:30:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rodrigues_ka_me_guara.pdf: 2242940 bytes, checksum: 172937512799242c5f55d9082f295349 (MD5) Previous issue date: 2016-01-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A entorse do tornozelo em inversão e flexão plantar é uma das lesões mais comuns que ocorrem nas atividades de vida diária e no esporte. Embora os sintomas agudos possam se resolver rapidamente, muitos indivíduos relatam persistência de dor e instabilidade. Este tipo de lesão frequentemente acontece na fase final de um treino ou competição, e mesmo sabendo que a entorse é multifatorial, tal particularidade propicia estabelecer uma relação entre o evento da entorse e a fadiga. Diante disto, o presente estudo propõe analisar a latência e a intensidade de ativação dos músculos fibulares curto e longo em condições de fadiga, e ainda comparar indivíduos com estabilidade e instabilidade do tornozelo. Para esse fim, inicialmente foi desenvolvida uma plataforma simuladora da entorse em inversão e flexão plantar, na qual ambos os pés das voluntárias foram fixados e abaixo de onde se apoiava os pés foram acoplados transdutores de força, um de cada lado. Participaram do estudo 23 voluntárias do sexo feminino, fisicamente ativas, separadas em dois grupos: 11 fizeram parte do grupo estabilidade, não apresentavam histórico de lesão no complexo articular do tornozelo nos últimos 12 meses e outras 12 no grupo instabilidade funcional, classificadas pelo Questionário Cumberland Ankle Instability Tool. Para indução da fadiga, inicialmente foi registrada a Contração Isométrica Voluntária Máxima (CIVM) em eversão e flexão plantar. Durante a indução as voluntárias foram orientadas a manter 70% da CIVM. No momento em que a força aplicada fosse menor que 60% da CIVM o protocolo era interrompido e as voluntárias posicionadas em ortostatismo sobre a plataforma simuladora. Antes e após a fadiga foram realizadas dez simulações da entorse bilateralmente de forma randomizada e simultaneamente com o registro do sinal eletromiográfico. Assim, foi possível observar que após a fadiga não houve alteração da latência, no entanto ocorreu uma redução do nível de contração muscular, constatada pela diminuição da amplitude do sinal eletromiográfico. Ainda, não foram notadas diferenças entre os grupos estabilidade e instabilidade e verificouse maior atividade do músculo fibular curto quando comparado ao longo. Portanto, pôde-se concluir que o controle neuromuscular local ficou comprometido em situações de fadiga, devido à redução do nível de atividade dos músculos fibular longo e curto. Além disso, não foi possível observar diferença no comportamento muscular entre tornozelos estáveis e funcionalmente instáveis. / The inversion and plantar flexion ankle sprain is one of the most common injuries that occur in daily life activities and sports. Although acute symptoms can be resolved quickly, many people report persistent pain and instability. This type of injury often occurs in the final phase of a training or competition, and even though the sprain is multifactorial, such particularity provides the establishment of a relationship between the event sprain and fatigue. In this view, the present study aims to analyze the latency and activation intensity of the brevis and longus peroneus muscles in conditions of fatigue and also compare individuals with stability and instability of the ankle. For this purpose it was initially developed a simulated platform sprains in inversion and plantar flexion, in which both feet of the volunteers were fixed and below where rested his feet were coupled force transducers, one on each side. The study included 23 female volunteers, physically active, separated into two groups: 11 were part of the group stability, had no injury history in the joint complex of the ankle in the last 12 months and another 12 in functional instability group, classified by Cumberland Questionnaire Ankle Instability Tool. To induce fatigue, it was initially recorded a Contraction Isometric Maximal Voluntary (MVIC) in eversion and plantar flexion. During the induction, the participants were instructed to maintain 70% of the MVIC. At the time the force applied was below 60% of the MVIC the protocol was interrupted and the volunteers placed in standing position on the simulator platform. Before and after fatigue were held ten simulations sprain bilaterally randomly and simultaneously to record the electromyographic signal. Thus, it was observed that after the fatigue did not change the latency, but there was a reduction of muscle contraction level, evidenced by the reduction in amplitude of the electromyographic signal. Still, there were no noticeable differences between the groups stability and instability and there was a higher activity of the peroneus brevis compared to longus. Therefore, it was concluded that the local neuromuscular control was compromised in fatigue situations, due to reduced activity level of the peroneus longus and brevis muscles. Moreover, it was not possible to observe difference in muscle behavior between stable and unstable functionally ankles.

Orientador: Mauro Gonçalves / Banca: Júlio Cerca Serrão / Banca: Luis Mochizuki / Banca: Adalgiso Coscrato Cardozo / Banca: Camila Coelho Greco / Resumo: O presente estudo teve como objetivos: (1) determinar e comparar os Limiares de Fadiga Eletromiográficos (EMGLF) de diferentes músculos com limiares metabólicos, durante protocolo de corrida incremental; (2) comparar o sinal eletromiográfico (EMG), a freqüência de passada (FP) e amplitude de passada (AP) entre três intensidades de exercício, correspondentes a 60%, 80% e 100% da velocidade máxima (Vmáx); (3) analisar o efeito de um protocolo incremental de corrida sobre o comportamento do sinal EMG obtido a partir de contrações isométricas e dinâmicas. Para cada objetivo proposto, será apresentado um artigo, nos quais foram avaliados indivíduos com diferentes experiências na modalidade: corredores recreacionais (CR), sem treinamento específico em corrida; e, corredores (CO) que treinavam para competições específicas da modalidade. Os protocolos de corrida foram realizados com velocidades iniciais de 8 km.h-1 para CR e de 10 km.h-1 para CO, com incrementos de 1 km.h-1 a cada três minutos até a exaustão. Esses protocolos diferiram de acordo com o intervalo entre cada estágio incremental: 30 segundos (protocolo A) e 120 segundos (protocolo B). Nos dois protocolos, foram coletados, nos intervalos, amostras de 25 μl de sangue para determinação dos limiares metabólicos. Apenas no protocolo B, foram coletados sinais EMG de contrações isométricas submáximas nos intervalos entre os estágios incrementais. Sinais eletromiográficos (EMG) foram registrados por meio de eletrodos de superfície bipolares posicionados sobre os músculos iliocostal lombar (IC), reto femoral (RF), vasto lateral (VL), vasto medial (VM), bíceps femoral (porção longa) (BF), tibial anterior (TA), e gastrocnêmio (porção lateral) (GL). Os principais resultados encontrados apontam que (1) o EMGLF mostrou-se similar entre os diferentes músculos analisados e entre a velocidade correspondente... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study aimed to: (1) determine and compare the electromyographic fatigue threshold (EMGFT) of different muscles with metabolic thresholds during incremental running protocol, (2) compare the electromyographic signal (EMG), the stride frequency (SF) and the stride length (SL) in three exercise intensities corresponding to 60%, 80% and 100% of maximum velocity (Vmax), (3) analyze the influence of an incremental running protocol on the behavior of the EMG signal obtained from isometric and dynamic contractions. An article will be presented for each proposed aim. The subjects were divided according to their experiences in the sport in: Recreational Runners (RR), with no specific training in running, and Runners (RU) who trained specifically for running competitions. The running protocols were performed with initial speeds of 8 km.h-1 for RR and 10 km.h-1 for RU. The increments were of 1 km.h-1 in every three minutes until exhaustion. The two protocols used differed in their interval between each increments in: 30 seconds (protocol A) and 120 seconds (protocol B). In both protocols, blood samples of 25 μl were collected at the intervals between increments to determination the metabolic thresholds. Only in the protocol B, EMG signals were collected from submaximal isometric contractions in the intervals between incremental stages. Electromyographic signals (EMG) were recorded by bipolar surface electrodes placed over the lumbar iliocostal (IC), rectus femoris (RF), vastus lateralis (VL), vastus medialis (VM), biceps femoris (long portion) (BF), tibialis anterior (TA) and gastrocnemius (lateral portion) (GL). The main findings indicate that (1) EMGFT proved to be similar among the different muscles and between the speed at which the anaerobic threshold occurred. Therefore, the EMGFT allowed the estimation of the transition from aerobic to anaerobic metabolism noninvasively in the two... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Contexto: Esta tese procurou estabelecer um novo método de mensuração instantânea de fadiga central e periférica durante o exercício de corpo inteiro até a capacidade aeróbica máxima em seres humanos. Até agora, a mensuração da fadiga central e periférica tem sido limitada a tarefas musculares isoladas ou a momentos específicos após o exercício, nos quais as condições fisiológicas que levaram aos sintomas limitantes do exercício já estão abrandadas. Assim, desenvolver um método que supere estas limitações permitiria demonstrar pela primeira vez as contribuições relativas da fadiga central e periférica na limitação ao exercício, no qual haja estimulação máxima dos sistemas neuromuscular e cardiovascular. Objetivo: Desenvolver e validar um método para quantificar a fadiga muscular periférica (MF, definida como a potência produzida para uma determinada estimulação muscular), fadiga de ativação (AF, definida como a atividade muscular evocável máxima), sua soma, fadiga de desempenho (PF, definida como a perda de potência isocinética voluntária máxima em comparação com a basal) durante o exercício realizado no cicloergômetro em capacidade aeróbica máxima. Além disso, esta tese teve como objetivo determinar as taxas de recuperação nas quais MF, AF e PF retornaram à linha de base após a intolerância durante o exercício de corpo inteiro em seres humanos. Métodos: Para quantificar a fadiga durante o exercício de corpo inteiro, foi desenvolvido um método para permitir uma rápida transição do ciclismo padrão (em que a relação entre potência e cadência é hiperbólica) para o ciclismo isocinético (em que a potência é independente da cadência, e a cadência é fixa). Assim, ao pedir para o participante realizar um esforço isocinético máximo em qualquer ponto durante o exercício ou na fase de recuperação, permitiu-se quantificar o declínio velocidade-específica da potência isocinética máxima (PISO). A diferença na PISO entre a linha de base e o exercício quantifica a PF. Foi testado se a relação de base entre PISO e potência eletromiográfica em 5 músculos da perna (RMS EMG) era velocidade dependente, linear e reprodutível, de tal modo que as contribuições relativas para PF pudessem ser isoladas a partir de: 1) a diminuição da ativação muscular (AF) ; e 2) o declínio na PISO num dado grau de ativação (MF). Resultados: Participantes saudáveis (n=13, 29-72 anos, variando em capacidade aeróbica de 23,5 até 62,4 ml/min/kg) completaram tiros isocinéticos esforço-variável de curta duração (5 s) a 50, 70 e 100 rpm para caracterizar a relação basal entre EMG RMS e potência isocinética. As correlações entre EMG-Piso basais foram lineares (r2= 0,95 ± 0,04) e velocidade dependente (análise de covariância). Posteriormente, testes de exercício incrementais repetidos foram realizados em uma bicicleta ergométrica e as trocas gasosas e a ventilação foram mensuradas respiração a respiração. O exercício encerrava com um esforço isocinético máximo (5 s) a 70 rpm. Na intolerância, PISO (duas pernas, 335 ± 88 W) foi ~ de 45% menos do que na linha de base (630 ± 156 W, p <0,05). Após a intolerância, houve recuperação da PISO em 3 minutos (p <0,05). AF e MF (medido em uma perna) foram de 97 ± 55 e 60 ± 50 W, respectivamente. As médias de viés (± limites de concordância) para a reprodutibilidade foram as seguintes: PISO na linha de base 1 ± 30 W; PISO na recuperação 0-min 3 ± 35 W; e EMG em PISO 3 ± 14%. Conclusões: A relação basal EMG-PISO foi bem modelada por uma função linear, que foi reprodutível no dia-a-dia. A variabilidade das mensurações EMG-PISO individuais entre ~ 25% e 100% de esforço, em torno do modelo linear, foi suficientemente forte de modo que a relação linear basal permitiu uma quantificação precisa de AF e MF no limite de tolerância e na recuperação do exercício aeróbico máximo. Foi também demonstrado que a relação EMG-PISO foi velocidade dependente, como esperado a partir da curva parabólica de potência-velocidade. Assim, esta tese apresenta um novo método útil para identificar as contribuições da fadiga central e periférica na limitação do exercício de corpo inteiro em seres humanos. / Background: This thesis sought to establish a new method for instantaneous measurement of central and peripheral fatigue during whole-body exercise up to maximal aerobic capacity in humans. Until now, measurement of central and peripheral fatigue has been limited to isolated muscle tasks or to time points after exercise where the physiological conditions that brought about the limiting symptoms for exercise have subsided. Thus, development of a method to overcome this would allow the first demonstration of the relative contributions of central and peripheral fatigue to limiting exercise that elicited maximal strain of the combined neuromuscular and cardiopulmonary systems. Objective: To develop and validate a method for quantifying peripheral muscle fatigue (MF, defined as the power produced for a given muscle stimulation), activation fatigue (AF, defined as the maximal evocable muscle activity), their sum, performance fatigue (PF, defined as the decline in maximal voluntary isokinetic power compared to the fresh, baseline, state) during cycling exercise at maximal aerobic capacity. In addition, this thesis aimed to determine the rate with which MF, AF and PF recovered to baseline after intolerance during whole-body exercise in humans. Methods: To quantify fatigue during whole-body exercise, a method was developed to allow a rapid switch from standard cycling (where the relationship between power and cadence is hyperbolic) to isokinetic cycling (where power is independent of cadence, and cadence is fixed) to be implemented. By asking the participant to give a maximal isokinetic effort at any point during exercise or recovery, allowed the velocity-specific decline in maximal isokinetic power (PISO) to be measured. The difference in PISO between baseline and exercise quantified PF. It was tested whether the baseline relationship between PISO and electromyographic power in 5 leg muscles (RMS EMG) was velocity dependent, linear and reproducible, such that the relative contributions to PF could be isolated from: 1) the decline in muscle activation (AF); and 2) the decline in PISO at a given activation (MF). Results: Healthy participants (n=13, 29 to 72 years old, ranging in aerobic capacity from 23.5 to 62.4 ml/min/kg) completed short (5 s) variable-effort isokinetic bouts at 50, 70, and 100 rpm to characterize the baseline relationship between RMS EMG and isokinetic power. Individual baseline EMG-PISO relationships were linear (r2 = 0.95 ± 0.04) and velocity dependent (analysis of covariance). Subsequently, repeated ramp incremental exercise tests were performed on a cycle ergometer and breath-by-breath gas exchange and ventilation was measured. Exercise was terminated with a maximal isokinetic effort (5 s) at 70 rpm. PISO at intolerance (two legs, 335 ± 88 W) was ~45% less than baseline (630 ± 156 W, p < 0.05). Following intolerance, PISO recovered within 3 minutes (p < 0.05). AF and MF (measured in one leg) were 97 ± 55 and 60 ± 50 W, respectively. Mean bias (± limits of agreement) for reproducibility were as follows: PISO at baseline 1 ± 30 W; PISO at 0-min recovery 3 ± 35 W; and EMG at PISO 3 ± 14%. Conclusions: The baseline EMG-PISO relationship was well modelled by a linear function, which was reproducible day-to-day. The variability of the individual EMG-PISO measurements between ~25% and 100% effort, around the linear model, was sufficiently tight that the baseline linear relationship allowed for a precise quantification of AF and MF at the limit of tolerance and in recovery from a maximal aerobic exercise task. It was also demonstrated that the EMG-PISO relationship was velocity dependent, as expected from the parabolic nature power-velocity curve. As such, this provides a valuable new method to identify the contributions of central and peripheral fatigue to limiting whole-body exercise in humans.

A fadiga muscular é um fenômeno extensivamente estudado, especialmente por sua influência sobre o desempenho físico. Diversos estudos têm demonstrado que a acidose muscular, ocasionada pelo acúmulo de íons H+ no interior da célula muscular, é um fator limitante para o desempenho físico durante exercícios físicos de alta intensidade. Assim, estratégias com o objetivo de atenuar a queda do pH intramuscular têm o potêncial de se destacar como agente tamponante. Dentre elas, a suplementação de bicarbonato de sódio tem mostrado ser uma interessante estratégia nutricional para o aumento do desempenho anaeróbio. Recentemente a suplementação de lactato tem se mostrado como um possível agente tamponante. Teoricamente a suplementação de lactato pode aumentar os níveis sanguíneos de pH e bicarbonato, assim aumentando a capacidade tamponante extracelular. Os poucos estudos sugerem um potêncial ergogênico desta estratégia nutricional, embora a falta de estudos sugere a necessidade de mais estudos que atestem a eficácia ergogênica deste suplemento. Portanto, esse estudo tem por objetivo investigar o efeito da suplementação crônica de lactato de cálcio sobre os níveis sanguíneos de pH e bicarbonato e desempenho intermitente de alta intensidade; e ainda, compará-los com a suplementação de bicarbonato de sódio. Foram recrutados 18 atletas (idade 26 ± 5 anos; massa corporal 88,8 ± 6,8 kg; estatura 1,78 ± 0,7m; gordura corporal 18,6 ± 6,2 %). A pesquisa teve um desenho randomizado, controlado por placebo, duplo-cego cross-over. Os sujeitos foram alocados em 3 tratamentos diferentes: placebo, lactato de cálcio e bicarbonato de sódio. Todos os tratamentos suplementaram a dose de 500 mg.kg-1, divididas em 4 doses diárias, por um período de cinco dias consecutivos, seguido por dois dias de washout. Os indivíduos foram submetidos a testes de desempenho físico anaeróbio para membros superiores. Foram realizadas 4 séries do teste de Wingate, com duração de 30 segundos em cada série, e carga fixa em 4% do peso corporal, separadas por períodos de recuperação ativa de 3 minutos. As variáveis de potência média, pico e trabalho total, foram usados para verificação de alterações no desempenho em virtude dos tratamentos. Foi ainda avaliado os níveis sanguíneos de pH, bicarbonato e lactato no repouso, após o esforço e 5min após o esforço. A análise de reprodutibilidade do teste de Wingate mostrou que não houve diferenças entre as duas familiarizações e o teste pré-suplementação. As variáveis sanguíneas não foram diferentes entre os testes, e evidenciaram o potêncial do teste em diminuir pH, bicarbonato e excesso ácido-base e aumentar o lactato plasmático. Os resultados mostram que a suplementação de lactato de cálcio não foi capaz de melhorar o desempenho ou influenciar variáveis sanguíneas de bicarbonato e pH, no entanto a suplementação de bicarbonato de sódio melhorou o desempenho em ~2,9% e aumentou os níveis basais de bicarbonato sanguíneo, mas não alterou o pH. Dessa forma conclui-se que tal estratégia não é capaz de aumentar a capacidade tamponante, tampouco de promover melhoras no desempenho intermitente de alta intensidade / Muscle fatigue is an extensively studied phenomenon, especially due to its relevance to performance. Several studies have shown that muscle acidosis caused by hydrogen ion (H+) accumulation in the muscle cell is a limiting factor to physical performance during high-intensity exercise. Thus, strategies aimed at attenuating the fall in intramuscular pH during exercise have the potential to improve performance. Among these strategies, sodium bicarbonate supplementation has been shown to be an effective nutritional strategy for increasing anaerobic performance. Recently, lactate supplementation has been suggested to be an equally effective buffering aid. Theoretically, lactate supplementation can increase blood pH and bicarbonate levels, thereby increasing extracellular buffering capacity. The few studies available to date have shown the ergogenic potential of this nutritional strategy, although the lack of studies with chronic supplementation in addition to the lack of reliable physical tests suggests the need for more studies to confirm the efficacy of lactate supplementation. Therefore, this study aimed to investigate the effect of chronic calcium lactate and sodium bicarbonate supplementation on blood pH, bicarbonate and high-intensity intermittent exercise performance. Eighteen athletes (age 26±5 years; body mass 88,8±6,8 kg; height 1,78± 0,7m; body fat 18,6±6,2 %) were recruited to this randomised, double-blind, placebo-controlled, crossover and counterbalanced study. The participants\' underwent 3 different treatments: placebo, calcium lactate and sodium bicarbonate. The dose in all conditions was 500 mg·kg-1, divided into 4 daily doses, for 5 consecutive days, followed by a 2-day washout period. On the fifth day of supplementation, individuals underwent 4 bouts of the Wingate upper-body anaerobic test. The bouts lasted 30 seconds, with a fixed load of 4% body mass and were separated by active recovery periods of 3 minutes. Mean and peak power, as well as total work done, were recorded during each bout. In addition, blood pH, bicarbonate and lactate were determined at rest, immediately after exercise and 5 min after exercise. The Wingate test reproducibility analysis showed no differences between both familiarisations and a pre-supplementation test while blood variables were not different between tests. Post-exercise values highlighted the potential of the test to decrease blood pH, bicarbonate and base excess and to increase plasma lactate. Results showed that calcium lactate supplementation did not improve upper-body Wingate performance, likely due to a lack of change in blood bicarbonate and pH prior to exercise. Sodium bicarbonate supplementation improved performance by ~2.9% following increased pre-exercise levels of blood bicarbonate but not pH. It can be concluded that calcium lactate supplementation is not capable of increasing buffering capacity, and thus does not promote improvements in high-intensity intermittent performance

Contexto: Esta tese procurou estabelecer um novo método de mensuração instantânea de fadiga central e periférica durante o exercício de corpo inteiro até a capacidade aeróbica máxima em seres humanos. Até agora, a mensuração da fadiga central e periférica tem sido limitada a tarefas musculares isoladas ou a momentos específicos após o exercício, nos quais as condições fisiológicas que levaram aos sintomas limitantes do exercício já estão abrandadas. Assim, desenvolver um método que supere estas limitações permitiria demonstrar pela primeira vez as contribuições relativas da fadiga central e periférica na limitação ao exercício, no qual haja estimulação máxima dos sistemas neuromuscular e cardiovascular. Objetivo: Desenvolver e validar um método para quantificar a fadiga muscular periférica (MF, definida como a potência produzida para uma determinada estimulação muscular), fadiga de ativação (AF, definida como a atividade muscular evocável máxima), sua soma, fadiga de desempenho (PF, definida como a perda de potência isocinética voluntária máxima em comparação com a basal) durante o exercício realizado no cicloergômetro em capacidade aeróbica máxima. Além disso, esta tese teve como objetivo determinar as taxas de recuperação nas quais MF, AF e PF retornaram à linha de base após a intolerância durante o exercício de corpo inteiro em seres humanos. Métodos: Para quantificar a fadiga durante o exercício de corpo inteiro, foi desenvolvido um método para permitir uma rápida transição do ciclismo padrão (em que a relação entre potência e cadência é hiperbólica) para o ciclismo isocinético (em que a potência é independente da cadência, e a cadência é fixa). Assim, ao pedir para o participante realizar um esforço isocinético máximo em qualquer ponto durante o exercício ou na fase de recuperação, permitiu-se quantificar o declínio velocidade-específica da potência isocinética máxima (PISO). A diferença na PISO entre a linha de base e o exercício quantifica a PF. Foi testado se a relação de base entre PISO e potência eletromiográfica em 5 músculos da perna (RMS EMG) era velocidade dependente, linear e reprodutível, de tal modo que as contribuições relativas para PF pudessem ser isoladas a partir de: 1) a diminuição da ativação muscular (AF) ; e 2) o declínio na PISO num dado grau de ativação (MF). Resultados: Participantes saudáveis (n=13, 29-72 anos, variando em capacidade aeróbica de 23,5 até 62,4 ml/min/kg) completaram tiros isocinéticos esforço-variável de curta duração (5 s) a 50, 70 e 100 rpm para caracterizar a relação basal entre EMG RMS e potência isocinética. As correlações entre EMG-Piso basais foram lineares (r2= 0,95 ± 0,04) e velocidade dependente (análise de covariância). Posteriormente, testes de exercício incrementais repetidos foram realizados em uma bicicleta ergométrica e as trocas gasosas e a ventilação foram mensuradas respiração a respiração. O exercício encerrava com um esforço isocinético máximo (5 s) a 70 rpm. Na intolerância, PISO (duas pernas, 335 ± 88 W) foi ~ de 45% menos do que na linha de base (630 ± 156 W, p <0,05). Após a intolerância, houve recuperação da PISO em 3 minutos (p <0,05). AF e MF (medido em uma perna) foram de 97 ± 55 e 60 ± 50 W, respectivamente. As médias de viés (± limites de concordância) para a reprodutibilidade foram as seguintes: PISO na linha de base 1 ± 30 W; PISO na recuperação 0-min 3 ± 35 W; e EMG em PISO 3 ± 14%. Conclusões: A relação basal EMG-PISO foi bem modelada por uma função linear, que foi reprodutível no dia-a-dia. A variabilidade das mensurações EMG-PISO individuais entre ~ 25% e 100% de esforço, em torno do modelo linear, foi suficientemente forte de modo que a relação linear basal permitiu uma quantificação precisa de AF e MF no limite de tolerância e na recuperação do exercício aeróbico máximo. Foi também demonstrado que a relação EMG-PISO foi velocidade dependente, como esperado a partir da curva parabólica de potência-velocidade. Assim, esta tese apresenta um novo método útil para identificar as contribuições da fadiga central e periférica na limitação do exercício de corpo inteiro em seres humanos. / Background: This thesis sought to establish a new method for instantaneous measurement of central and peripheral fatigue during whole-body exercise up to maximal aerobic capacity in humans. Until now, measurement of central and peripheral fatigue has been limited to isolated muscle tasks or to time points after exercise where the physiological conditions that brought about the limiting symptoms for exercise have subsided. Thus, development of a method to overcome this would allow the first demonstration of the relative contributions of central and peripheral fatigue to limiting exercise that elicited maximal strain of the combined neuromuscular and cardiopulmonary systems. Objective: To develop and validate a method for quantifying peripheral muscle fatigue (MF, defined as the power produced for a given muscle stimulation), activation fatigue (AF, defined as the maximal evocable muscle activity), their sum, performance fatigue (PF, defined as the decline in maximal voluntary isokinetic power compared to the fresh, baseline, state) during cycling exercise at maximal aerobic capacity. In addition, this thesis aimed to determine the rate with which MF, AF and PF recovered to baseline after intolerance during whole-body exercise in humans. Methods: To quantify fatigue during whole-body exercise, a method was developed to allow a rapid switch from standard cycling (where the relationship between power and cadence is hyperbolic) to isokinetic cycling (where power is independent of cadence, and cadence is fixed) to be implemented. By asking the participant to give a maximal isokinetic effort at any point during exercise or recovery, allowed the velocity-specific decline in maximal isokinetic power (PISO) to be measured. The difference in PISO between baseline and exercise quantified PF. It was tested whether the baseline relationship between PISO and electromyographic power in 5 leg muscles (RMS EMG) was velocity dependent, linear and reproducible, such that the relative contributions to PF could be isolated from: 1) the decline in muscle activation (AF); and 2) the decline in PISO at a given activation (MF). Results: Healthy participants (n=13, 29 to 72 years old, ranging in aerobic capacity from 23.5 to 62.4 ml/min/kg) completed short (5 s) variable-effort isokinetic bouts at 50, 70, and 100 rpm to characterize the baseline relationship between RMS EMG and isokinetic power. Individual baseline EMG-PISO relationships were linear (r2 = 0.95 ± 0.04) and velocity dependent (analysis of covariance). Subsequently, repeated ramp incremental exercise tests were performed on a cycle ergometer and breath-by-breath gas exchange and ventilation was measured. Exercise was terminated with a maximal isokinetic effort (5 s) at 70 rpm. PISO at intolerance (two legs, 335 ± 88 W) was ~45% less than baseline (630 ± 156 W, p < 0.05). Following intolerance, PISO recovered within 3 minutes (p < 0.05). AF and MF (measured in one leg) were 97 ± 55 and 60 ± 50 W, respectively. Mean bias (± limits of agreement) for reproducibility were as follows: PISO at baseline 1 ± 30 W; PISO at 0-min recovery 3 ± 35 W; and EMG at PISO 3 ± 14%. Conclusions: The baseline EMG-PISO relationship was well modelled by a linear function, which was reproducible day-to-day. The variability of the individual EMG-PISO measurements between ~25% and 100% effort, around the linear model, was sufficiently tight that the baseline linear relationship allowed for a precise quantification of AF and MF at the limit of tolerance and in recovery from a maximal aerobic exercise task. It was also demonstrated that the EMG-PISO relationship was velocity dependent, as expected from the parabolic nature power-velocity curve. As such, this provides a valuable new method to identify the contributions of central and peripheral fatigue to limiting whole-body exercise in humans.