Η επίδραση ενός πρωτοκόλλου κόπωσης κύκλου διάτασης - βράχυνσης στην κινητική, κινηματική και νευρομυϊκή απόδοση σε απροπόνητους ενήλικες και προέφηβους

Abstract

Effect of a stretch-shortening cycle protocol on kinetics, kinematics and neuromuscular performance in untrained adults and prepubescent boys. The purpose of this study was to establish the main differences between men and prepubescents in muscle damage induced by exercise (EIMD) performed at maximal intensity and particularly to compare changes on a kinematic, kinetic and electromyographic level in different jumping conditions and maximal voluntary contraction after a strenuous stretch shortening cycle exercise protocol (SSE). All damage indicators were assessed pre-, immediately post-, 24, 48 and 72 hours post SSE. Twelve boys [age (mean + SD ) 10,1+0,56 years] and 12 men (age 24,5 + 2,54 years) gave written, informed consent and participated in this study. The SSE protocol consisted of 100 maximal intensity jumps (CMJ type) performed as 10 sets of 10 continuous maximal plyometric jumps as high and fast as possible. Each set of 10 jumps was separated by a 30 seconds rest period.An isokinetic dynamometer (CYBEX NORM Lumex Inc., Ronkokoma, N.Y, ), a 0.6x0.6 Bertec force plate (Type 4060, Bertec Corporation, Columbus, OH) a BTS Telemg System and six M3 cameras with Vicon Motion Analysis System were used to evaluate all the dynamic, kinematic and electromyographic characteristics of specific muscles (gastrocnemius m., soleus, vastus lateralis) during the performance of the knee extensors and during selected jumps. Each participant executed three SJ and three DJ from 30cm. and the best one on the basis of jumping height was selected. The parameter measured for maximal voluntary contraction was isometric peak torque at 70o knee flexion. There was a 3-minute rest between contraction modes and jumps.For the evaluations of delayed onset muscle soreness (DOMS), each participant palpated his muscle belly and the distal region of the vastus medialis, vastus lateralis and rectus femoris in a seated position with the muscles relaxed. Perceived soreness was then rated on a scale ranging from 1 (normal) to 10 (very sore). All muscle damage indicators revealed significant changes post compared to pre-exercise data confirming that muscle damage did occur. SSE exercise resulted in less severe symptoms of exercise-induced muscle damage in boys than in men. This was true for perceived soreness, isometric strength and jump performance. The pattern of decline and recovery in SJ and DJ height in men concurs with these previous findings after a single bout of SSE protocol. In boys, both jumps appeared to be affected to a similar extent after SSE, although recovery was quicker for the squat jump. In SJ condition, adults presented dramatic drop in variables such as vertical ground reaction forces (VGRF) in propulsive phase, in knee angle velocity and in myoelectric activity in all examined phases (amplitude of EMG). In DJ condition, and particularly in eccentric phase, adults presented greater increment in VGRF, in contact times, greater maximum knee flexion during landing, and greater knee extended position 100s before touch as well as in the first toe- touch with the ground. In propulsive phase,adults also presented greater drop in parameters such as vertical propulsion forces, in EMG amplitude, in knee angular velocity. It is worth mentioning, that adults revealed greater drop in EMG amplitude during preactivation phase and in stretch reflexes. Neuromuscular fatigue which was seen immediately after SSC protocol in both groups, could likely be attributed apart from muscle damage factors, to metabolic factors since the duration of the ten continuous jumps was long enough (0.25-0.30s.) for ATP and PCr to be decreased significantly. A lower glycolytic rate (as children adopt), which probably results in less marked lactate accumulation in skeletal muscles, is given as the major reason for high fatigue resistance and faster recovery in children compared to adults. Finally, the differences in performance in both jump conditions could be explained apart from the above mentioned data, in the potential drop in muscle-tendon stiffness of knee joint, differences in fast-twich muscle fiber contribution and differences in muscle tendon compliance. Muscle damage has been reported to occur predominantly in fast-twitch fibers. Because fast-twitch fibers are more susceptible to damage, a lower proportion of these fibers in prepubescents may help explain the relatively milder symptoms of EIMD in this group.In conclusion, all functional measures and soreness were almost back to baseline 48h after the SSE in prepubescents. The same was not evident in adults. Symptoms remained for 72 h after the first bout in men. The results of this study suggest that although children may experience symptoms of muscle damage after intensive plyometric exercise, they are much less severe.

Η επίδραση ενός πρωτοκόλλου κόπωσης κύκλου διάτασης- βράχυνσης στην κινητική, κινηματική και νευρομυική απόδοση σε απροπόνητους ενήλικες και προέφηβους. Ο σκοπός της παρούσας έρευνας ήταν να συγκρίνει τις άμεσες και μακροπρόθεσμες διαφορές στην νευρομυϊκή λειτουργία των κάτω άκρων σε προέφηβους και ενήλικες μετά από ένα πρωτόκολλο κόπωσης του κύκλου διάτασης βράχυνσης και να καθοριστεί αν το επίπεδο ωρίμανσης επηρεάζει διαφορετικά τα δυναμικά, κινηματικά, και ηλεκτρομυογραφικά χαρακτηριστικά. Οι δοκιμασίες πριν, αμέσως μετά, 24, 48 και 72 ώρες μετά το πρωτόκολλο κόπωσης περιλάμβανε μέγιστη ισομετρική δύναμη των εκτεινόντων μυών του γόνατος, κατακόρυφο άλμα (SJ) καθώς και κατακόρυφο άλμα μετά από πτώση από 30 εκ. (DJ) και εκτίμηση του καθυστερημένου μυϊκού πόνου (DOMS).Δώδεκα μη αθλούμενοι προέφηβοι (10,1+0,56 έτη) και δώδεκα ενήλικες (24,5+2,54 έτη) συμμετείχαν εθελοντικά στην έρευνα. Τους ζητήθηκε να εκτελέσουν 100 κάθετα άλματα αποτελούμενα από δέκα σετ των δέκα μέγιστων αλμάτων (πλειομετρικά, τύπου CMJ) με διάλειμμα 30 δευτερόλεπτα ανάμεσα τους. Ο εξοπλισμός περιλάμβανε έξι κάμερες Μ3 με το σύστημα τρισδιάστατης ανάλυσης Vicon 612 για την καταγραφή των κινηματικών δεδομένων, δυναμοπλατφόρμα (τύπου Bertec) για την καταγραφή των κατακόρυφων δυνάμεων, ισοκινητικό δυναμόμετρο (Cybex) για την καταγραφή της μέγιστης ισομετρικής δύναμης των εκτεινόντων του γόνατος και έναν ηλεκτρομυογράφο της BTS Τelemg για την καταγραφή του επιφανειακού ηλεκτρομυογραφήματος στους μυς έσω γαστροκνήμιο, υποκνημίδιο και έξω πλατύ μηριαίο. Κάθε εξεταζόμενος εκτέλεσε τρία άλματα τύπου SJ καθώς και τρία άλματα τύπου DJ και το καλύτερο βάση επίδοσης επιλέχθηκε για περαιτέρω δυναμική, κινηματική και ηλεκτρομυογραφική ανάλυση. Για την μέγιστη δύναμη, ο κάθε εξεταζόμενος εκτέλεσε τρεις μεέγιστες ισομετρικές συσπάσεις με το γόνατο σε κάμψη στις 70o. Το διάλλειμα μεταξύ όλων των προσπαθειών ήταν τρία λεπτά.Για την εκτίμηση του καθυστερημένου μυϊκού πόνου, κάθε εξεταζόμενος ψηλάφισε τους μυς του σε ειδικά ανατομικά σημεία του έξω και έσω πλατύ μηριαίου καθώς και του ορθού μηριαίος μυός σε μία καθιστή χαλαρή θέση. Η αξιολόγηση της υποκειμενικής κόπωσης εκτιμήθηκε έπειτα από 10βάθμια κλίμακα.Κατά την επεξεργασία των αποτελεσμάτων βρέθηκε ότι οι ενήλικες παρουσίασαν σημαντικά μεγαλύτερη πτώση στην ισομετρική δύναμη των εκτεινόντων μυών του γόνατος σε σύγκριση με τους προέφηβους σε όλες τις επαναμετρήσεις. Επίσης, κατά το κατακόρυφο άλμα οι ενήλικες σημείωσαν σημαντικά μεγαλύτερη πτώση στην κατακόρυφη δύναμη απογείωσης, στην γωνιακή ταχύτητα γόνατος, στο μέγεθος της ηλεκτρομυογραφικής δραστηριότητας και τέλος στην επίδοση του άλματος σε σύγκριση με τους προέφηβους σε όλες τις επαναμετρήσεις. Επιπλέον, κατά την έκκεντρη φάση του DJ, οι ενήλικες σημείωσαν μεγαλύτερη αύξηση στην κατακόρυφη δύναμη προσγείωσης, στο χρόνο επαφής κατά την στηρικτική φάση, στην μέγιστη κάμψη της άρθρωσης του γόνατος καθώς επίσης παρουσίασαν μεγαλύτερη έκταση στην άρθρωση του γόνατος πριν (100ms) αλλά και κατά την πρώτη χρονική στιγμή της επαφής με το έδαφος Επιπλέον, βρέθηκε ότι είχαν σημαντικά μεγαλύτερη μείωση στην προενεργοποίηση, στην αντανακλαστική λειτουργία και στο μέγεθος του ηλεκτρομυογραφήματος. Τέλος οι προέφηβοι είχαν σημαντικά μεγαλύτερη αύξηση στην γωνιακή ταχύτητα γόνατος. Κατά την σύγκεντρη φάση του DJ, οι ενήλικες είχαν σημαντικά μεγαλύτερη μείωση, στην κατακόρυφη δύναμη ώθησης στην γωνιακή ταχύτητα απογείωσης, στο μέγεθος ηλεκτρομυογραφήματος και τέλος στην επίδοση του άλματος. Η πτώση που παρουσίασαν και οι δύο ηλικιακές ομάδες στην μέγιστη ισομετρική δύναμη των εκτεινόντων του γόνατος αμέσως μετά το πρωτόκολλο οφείλεται στην μειωμένη ικανότητα του μηχανισμού σύσπασης λόγω μεταβολικής κόπωσης (Byrne & Eston 2002; Marginson et al 2005; Laaksonen et al 2006; Douset et al 2007). Παρόμοια και η πτώση στο κατακόρυφο άλμα οφείλεται στην πιθανά σε περιφερική - μεταβολική κόπωση (Kuitunen et al. 2002, Horita et al. 1996, Nicol et al. 1996, Gollhofer et al. 1987). Τέλος η πτώση στην επίδοση του κατακόρυφου άλματος μετά από πτώση εξηγείται από την πιθανή μείωση της σκληρότητας της άρθρωσης του γόνατος όπου κατ’ επέκταση σημαίνει κεντρική και περιφερική κόπωση. Οι προέφηβοι παρουσιάζουν μικρότερα επίπεδα κόπωσης λόγω της διαφορετικής κατανομής γρήγορων – αργών μυϊκών ινών και του ελαστικότερου μυοτενόντιου συμπλέγματος που διαθέτουν (Marginson et al., 2005; Davies et al., 1983; Belanger et al., 1989).Συμπερασματικά, βρέθηκε ότι όλα τα παιδιά ηλικίας 9-11 ετών ανταποκρίθηκαν διαφορετικά σε σχέση με τους ενήλικες στην κόπωση από το πρωτόκολλο πρόκλησης «μυικής βλάβης». Τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής δείχνουν ξεκάθαρα πως τα παιδιά έχουν υποστεί λιγότερα και πιο ήπια συμπτώματα σε σχέση με τους ενήλικες. Στα παιδιά, όλοι σχεδόν οι εξεταζόμενοι δείκτες φθάνουν στη μέγιστη τιμή τους ή αλλιώς στα επίπεδα στα οποία εμποδίζεται η ευνοϊκή απόδοση- επίδοση στους λειτουργικούς δείκτες (άλμα-μυϊκή δύναμη) περίπου 24 ώρες μετά το πρωτόκολλο και σχεδόν στις 72 ώρες έπειτα οι δείκτες αυτοί επιστρέφουν και μερικοί ξεπερνούν τα αρχικά επίπεδα. Τέλος, ο ρυθμός αποκατάστασης έπειτα από το πρωτόκολλο σχεδόν σε όλους τους εξεταζόμενους δείκτες, ήταν ταχύτερος στα παιδιά σε σχέση με αυτόν των ενηλίκων.