Background: Muscular fatigue is a natural consequence of prolonged exercise and has been shown to decrease force production. Muscle fatigue has also been proven to increase muscle reflex time and amplitude and to decrease proprioception, probably as a consequence of affecting several neural receptors. Furthermore, studies on fatigue have concluded that it affects unilateral and bilateral stance. Although balance is decreased during quiet standing after fatigue, we do not know how it is affected in other positions, such as during squats. Objectives and hypotheses: The objectives were to define and compare, during static squats, the weight distribution, the center of pressure (COP) position and the activity of the muscles in the lower extremities of a healthy population before and after a fatigue protocol. Our first hypothesis was that significant differences in weight distribution and COP position, after fatigue, would be observed. Specifically, we expected weight distribution in the sagittal plane (anteroposterior body axis) and the COP position to be more forward, but expected no difference in the frontal plane (mediolateral body axis). Our second hypothesis was that the activity of the lower limb muscles, after fatigue, would be different. For example we expected the quadriceps and the gastrocnemius to be more active. Methods: Fifteen healthy, physically active individuals (age 18-30 years) were selected to participate in our study. Data were collected before and after a lower-limb fatigue protocol, while the participants were in different static squatting positions. Pressure distribution was collected using a MatScan and was used to compute weight distribution in two planes (frontal and sagittal) and COP position in the sagittal plane. Electromyographic (EMG) data from 14 lower-limb muscles (seven from each leg) were collected. Results: The fatigue protocol had a significant effect on the COP position in the sagittal plane, and on the activity of some muscles. However, it did not have an effect on weight distribution whether in the sagittal plane or in the frontal plane. Squat position had a significant effect on the activity of some muscles, but not on weight distribution or on the COP position. Significance: There are many studies on the effect of fatigue on standing balance and proprioception. Their results show that fatigue affects proprioception and balance but its effect on balance has not been studied during squats, when the knee extensors are more active. We believe that by evaluating weight distribution, COP position and muscle activation during a fatigued state, we may be able to understand the effect of fatigue on balance in positions that are more challenging in healthy individuals and eventually in injured populations. Fatigued conditions, like the protocol we used, can resemble real life conditions during games, where the fatigue state of the participants is usually increased. / Contexte : La fatigue musculaire est une conséquence normale de l'exercice prolongé et il a été démontré qu'elle mène à une diminution de la force pouvant être produite. La fatigue musculaire augmente aussi le temps de latence et l'amplitude des réflexes musculaires; elle diminue la proprioception. Ceci découle probablement du fait que la fatigue affecte les récepteurs neuraux. En outre, les études sur la fatigue ont conclu qu'elle affecte l'équilibre en position debout, que ce soit en situation unilatérale ou bilatérale. Bien que la fatigue diminue l'équilibre en position debout, nous ne savons pas si l'équilibre est affecté pour d'autres positions, comme, par exemple, pendant les squats. Objectifs et hypothèses : Les objectifs de cette thèse consistaient à définir et comparer, pendant des squats statiques, la distribution du poids, la position du centre de pression et le recrutement musculaire des membres inférieurs d'une population saine avant et après un protocole de fatigue musculaire. Notre première hypothèse était que la fatigue musculaire mènerait à des différences significatives de la distribution du poids et de la position du centre de pression. Plus particulièrement, nous croyions que les participants déplaceraient leur poids et leur centre de pression vers l'avant, mais nous ne prévoyions pas que la fatigue affecterait la distribution du poids dans le plan frontal. Notre deuxième hypothèse était que le recrutement musculaire du membre inférieur seraient différents suite à la procédure de fatigue. Par exemple nous nous attendions à ce que les quadriceps et les gastrocnemius soient plus activés. Méthodologie : Quinze individus sains et physiquement actifs âgés entre 18 et 30 ans ont participé à notre étude. Nous avons enregistré des données avant et après un protocole de fatigue musculaire visant les membres inférieurs, alors que les participants effectuaient des squats statiques dans différentes positions. Nous avons enregistré la distribution de pression à l'aide d'un MatScan et nous l'avons employée pour calculer la distribution de poids dans le plan frontal et le plan sagittal ainsi que la position du centre de pression dans le plan sagittal. Nous avons aussi enregistré l'activité électromyographique de 14 muscles des membres inférieurs (sept de chaque côté). Résultats : Le protocole de fatigue a produit un effet significatif sur la position du centre de pression dans le plan sagittal ainsi que sur l'activité de certains muscles. Cependant, il n'a pas affecté la distribution du poids que ce soit dans le plan sagittal ou dans le plan frontal. La position des squats a mené à une modification significative de l'activité de certains muscles, mais n'a démontré aucun effet sur la distribution du poids ou sur la position du centre de pression.Importance de l'étude : Il y a plusieurs études portant sur l'effet de la fatigue musculaire sur la proprioception ainsi que sur l'équilibre en position debout. Les résultats de ces études démontrent que la fatigue affecte la proprioception et l'équilibre, mais l'effet de la fatigue n'a pas été étudié pendant les squats, alors que les extenseurs du genou sont plus activés. Nous croyons qu'en évaluant la distribution du poids, la position du centre de pression et le recrutement musculaire en situation de fatigue musculaire, nous pourrons mieux comprendre l'effet de la fatigue lors de positions qui sont plus exigeantes, dans un premier temps chez les individus sains et par la suite chez les populations blessées. Le protocole utilisé a permis d'augmenter la fatigue, ce qui s'apparente à des situations de tous les jours ou lors de la pratique sportive alors que la fatigue des participants est souvent augmentée.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.110574 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Makris, Ioannis |
| Contributors | Nancy St-Onge (Internal/Cosupervisor2), Patricia McKinley (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (School of Physical & Occupational Therapy) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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