Le relazioni tra estensioni dell’anca e ginocchio, sezione trasversale, caratteristiche di forza e potenziamento

Una progressione sequenziale delle fasi di allenamento può comportare lo sviluppo potenziato delle caratteristiche di fitness che contribuiscono alle prestazioni complessive di un individuo.

La letteratura precedente ha indicato che aumenti della capacità lavorativa e dell’area della sezione trasversale (CSA) della muscolatura coinvolta durante una fase iniziale di resistenza alla forza possono migliorare la capacità di un individuo di aumentare la propria forza muscolare durante le successive fasi dell’allenamento [ 1 , 2 , 3 ] .

Inoltre, aumenti della capacità di produzione di forza di un individuo e velocità di sviluppo della forza durante le fasi di allenamento della forza massima possono quindi portare a una maggiore capacità di dimostrare una maggiore potenza erogata [ 4 , 5], nonché capacità aggiuntive come il potenziamento post-attivazione (PAP) [ 4 , 6 , 7 , 8 ].

Ulteriori ricerche supportano questa nozione poiché il CSA muscolare ha dimostrato di essere un forte predittore della varianza della forza muscolare e delle prestazioni neuromuscolari (prestazione di salto verticale massima) negli uomini e nelle donne adulti [ 9 ]. Pertanto, si può affermare che la CSA muscolare serve da base importante su cui sia la forza muscolare che la potenza possono essere costruite.

Una recente revisione ha riportato forti relazioni tra misure di forza muscolare e una serie di caratteristiche prestazionali tra cui velocità di sviluppo della forza, potenza erogata, abilità sportive

generali (salto, sprint e cambio di direzione), attività sportive specifiche e PAP [ 4 ].

Sebbene un’abbondanza di letteratura abbia esaminato le relazioni tra la forza e la performance dello squat posteriore, una scarsità di letteratura ha esaminato le relazioni tra squat eseguite da profondità e prestazioni diverse. Dato l’attivazione muscolare [ 10 , 11 , 12 ] e lo sforzo muscolare relativo [ 13] può variare con la profondità tozza, è importante esaminare queste relazioni per determinare in che modo la forza muscolare in varie posizioni influisce sulle prestazioni.

Inoltre, considerando che gli estensori dell’anca e del ginocchio sono frequentemente allenati durante i programmi di allenamento di resistenza che includono variazioni di accovacciamento, è importante capire come le caratteristiche di questi muscoli (ad es. CSA) contribuiscono alla forza muscolare durante questi movimenti.

Da un punto di vista pratico, queste analisi fornirebbero ulteriori informazioni in merito alla possibile implementazione di squat parziali nei programmi di allenamento della forza, oltre a fornire informazioni sulle relazioni tra dimensione dell’estensore dell’anca e del ginocchio e forza squat massima e squat parziale.

I risultati di studi precedenti indicano che i partecipanti con maggiore assoluta degli arti inferiori [ 14 , 15 , 16 ] e / o forza relativa [ 17 , 18 , 19 ] possono produrre maggiori magnitudini di PAP rispetto alle loro controparti più deboli. Ulteriori ricerche hanno dimostrato che si può ottenere un maggiore potenziamento dopo aver aumentato la propria forza [ 20 ]. Mentre sembra che la forza muscolare sia un forte predittore di PAP, è possibile che il CSA muscolare di un individuo possa anche essere un predittore di PAP, data la sua influenza sulla forza muscolare.

Un recente studio di Seitz e colleghi [ 21 ] ha indicato che il CSA del quadricipite era fortemente correlato ( r= 0,68) con la massima risposta PAP volontaria durante le estensioni isocinetiche del ginocchio. Sebbene lo studio precedente fornisca qualche indicazione delle relazioni tra CSA muscolare e PAP, va notato che la stragrande maggioranza della letteratura sul potenziamento ha cercato di migliorare le prestazioni di compiti più complessi come il salto verticale. Sembra quindi che siano giustificate ulteriori ricerche per fornire agli scienziati e ai professionisti dello sport informazioni su come la CSA muscolare si rapporta al PAP massimo durante un movimento multi-articolare.

Questi risultati possono avere applicazioni pratiche data l’attenzione che i complessi di potenziamento hanno ricevuto nella letteratura sulla forza e sul condizionamento. Pertanto, lo scopo di questo studio era di esaminare le relazioni tra CSA muscolare, forza massima, potenza erogata e PAP massimo. Sulla base della letteratura esistente

2. Materiali e metodi

2.1. I partecipanti

Diciassette maschi allenati per la resistenza (età = 24,2 ± 4,2 anni, altezza = 180,1 ± 8,6 cm, massa corporea (BM) = 86,5 ± 9,2 kg, un massimo di una ripetizione (1RM) back squat = 164,7 ± 29,9 kg, metà concentrica 1RM -squat (COHS) = 194,6 ± 28,2 kg, relativo back squat 1RM = 1,9 ± 0,3 kg / kg BM, relativo COHS 1RM = 2,3 ± 0,3 kg / kg BM) che si è regolarmente allenato con l’esercizio back squat offerto volontariamente per partecipare a questo studio . Tutti i partecipanti hanno riferito che stavano eseguendo ≥ tre sessioni di resistenza a settimana. Prima del test, tutti i partecipanti hanno letto e firmato un modulo di consenso informato scritto. Questo studio è stato approvato dal Consiglio di revisione istituzionale dell’Università.

2.2. 1RM Back Squat Test Session

Lo scopo della sessione di back squat 1RM era stabilire il back squat 1RM di ciascun partecipante e determinare la posizione iniziale per la sessione di test COHS 1RM. Prima del test, ciascun partecipante ha eseguito un riscaldamento generale standardizzato (due minuti di ciclo fisso a 50 W a circa 70 rpm). Questo è stato seguito da un riscaldamento dinamico che includeva allungamenti dinamici che coprivano una distanza di 10 m (ad esempio, affondo in marcia avanti, marcia della gamba dritta, ecc.) E cinque ripetizioni ciascuna di squat lenti a peso corporeo e squat veloci.

Dopo il riscaldamento sono stati forniti due minuti di riposo prima che il partecipante iniziasse il protocollo di test back squat 1RM come indicato da una ricerca precedente [ 22]. In breve, ciascun partecipante ha eseguito 5, 5, 3 e 1 ripetizione / i di riscaldamento a 30, 50, 70 e 90% del proprio 1RM autodeterminato, rispettivamente.

A seguito dei set di back squat di riscaldamento, i partecipanti hanno completato i massimi tentativi di back squat, con quattro minuti di recupero tra i tentativi, aumentando progressivamente i carichi fino a quando si è verificato un tentativo fallito. I carichi sono stati determinati dall’investigatore primario e dagli assistenti di ricerca in base al precedente tentativo 1RM. È stato richiesto un aumento minimo di 2,5 kg e tutti i partecipanti hanno raggiunto il loro back squat 1RM in quattro tentativi o meno. Tutte le ripetizioni di squat posteriori sono state eseguite a una profondità in cui la piega dell’anca del partecipante è scesa sotto la rotula.

Dopo il completamento del back squat 1RM, ai partecipanti è stato fornito un periodo di riposo auto-selezionato. Dopo il periodo di riposo, ogni partecipante si accovacciò con un bilanciere da 20 kg con un angolo del ginocchio di 90 ° per determinare l’altezza della barra di sicurezza per il COHS 1RM che sarebbe stato eseguito durante la successiva sessione COHS 1RM. L’angolazione del ginocchio è stata verificata mediante l’uso di un goniometro manuale e le altezze della barra di sicurezza sono state regolate di conseguenza. Dopo aver regolato le barre di sicurezza, il partecipante si è posizionato sotto il bilanciere per confermare che la propria posizione per il test COHS 1RM era corretta.

2.3. Sessione di test a metà squat solo concentrica 1RM

Ogni partecipante è tornato per la sessione di test COR 1RM una settimana dopo la sessione di back squat 1RM. La sessione di test COR 1RM è stata utilizzata per determinare i carichi che sarebbero stati utilizzati durante la sessione di test di potenziamento e per familiarizzare i partecipanti con le condizioni di test. Prima del test, i partecipanti hanno eseguito lo stesso protocollo di riscaldamento descritto sopra. Simile alla sessione di back squat di test 1RM, il partecipante ha iniziato a eseguire ripetizioni di riscaldamento COHS dopo un periodo di riposo di due minuti. Set di riscaldamento di 5, 5, 3 e 1 ripetizione (s) sono stati eseguiti a 30, 50, 70 e 90% della COHS 1RM stimata del partecipante, come descritto dalla ricerca precedente [ 22].

I carichi di riscaldamento della COHS 1RM erano basati su precedenti test pilota che indicavano che la COHS 1RM era approssimativamente 1,2 × il back squat 1RM del partecipante. Dopo il set di riscaldamento finale, i partecipanti hanno eseguito i massimi tentativi di COHS, con quattro minuti di recupero tra i tentativi, aumentando progressivamente i carichi fino a quando si è verificato un tentativo fallito.

Tutte le ripetizioni di COHS sono state eseguite con il bilanciere appoggiato sulle spille di sicurezza del rack squat con il partecipante che inizia con un angolo del ginocchio di 90 °. I partecipanti hanno quindi utilizzato un’azione muscolare solo concentrica per completare ogni ripetizione [ 22 ]. Il COHS 1RM di ciascun partecipante è stato determinato in quattro tentativi o meno.

2.4. Sessione di test di potenziamento

Una settimana dopo la sessione COHS 1RM, i partecipanti sono arrivati ​​per la sessione di potenziamento. I partecipanti hanno completato le stesse procedure di riscaldamento generale descritte sopra prima di ricevere le istruzioni finali prima di aver completato i salti statici di base (SJ) sulle piastre di forza. In seguito a SJ di riscaldamento al 50% e al 75% del loro massimo sforzo percepito, i partecipanti hanno eseguito due SJ di massimo sforzo con un minuto di riposo tra i salti. I partecipanti hanno quindi iniziato il protocollo di potenziamento due minuti dopo i loro salti di base. Il protocollo di potenziamento si basava su ricerche precedenti [ 17 , 22 , 23] e consisteva in cinque ripetizioni COHS al 30%, tre ripetizioni al 50%, tre ripetizioni al 70% e due ripetizioni al 90% 1RM del COHS 1RM precedentemente stabilito del partecipante.

Tutti i COHS sono stati eseguiti in modo balistico come precedentemente descritto [ 17 , 22 , 23]. Sono stati forniti due minuti di riposo seguendo le serie al 30% e 50% 1RM e quattro minuti dopo la serie al 70% 1RM. Immediatamente dopo la ripetizione finale del COHS, ogni partecipante è uscito dalla rastrelliera occupata e si è messo sulle piastre di forza.

Il partecipante è stato quindi incaricato di accovacciarsi in “posizione pronta” (ad es. Angolo del ginocchio di 90 °) e ha ricevuto un conto alla rovescia (ad es. “3, 2, 1, salta!”). I partecipanti hanno quindi eseguito un SJ usando un movimento solo concentrico per saltare il più in alto possibile tenendo un tubo in PVC quasi senza peso (<1 kg) sulla parte superiore della schiena, simile a una posizione di squat con barra alta. SJ successivi sono stati eseguiti allo stesso modo ogni minuto fino a 10 minuti dopo il completamento del protocollo di potenziamento, simile alla ricerca precedente [ 17 ].

2.5. ecografia

Prima di eseguire il warm-up e il protocollo back squat 1RM, sono state valutate le misurazioni CSA dei muscoli del vasto laterale destro (VL) e del bicipite femorale (BF) dei partecipanti utilizzando una testa di scansione della sonda lineare con un intervallo di larghezza di banda 3,4-10,8 MHz (LOGIQ P6, GE Healthcare, Wauwatosa, WI, USA). La sonda è stata rivestita con un gel di trasmissione solubile in acqua (gel di trasmissione ad ultrasuoni Aquasonic 100, Parker Laboratories, Inc., Fairfield, NJ, USA) e posizionato sulla superficie della pelle per fornire un contatto acustico senza premere lo strato dermico per raccogliere un’immagine . Le immagini CSA per VL e BF sono state ottenute usando una scansione del muscolo nella modalità estesa del campo visivo con il guadagno impostato su 50 dB e una profondità dell’immagine su 5 cm. Per le misurazioni VL CSA,24 ]. Per le misurazioni BF CSA, i partecipanti si sono sdraiati in una posizione prona con i piedi pendenti all’estremità del tavolo di allenamento atletico.

La posizione anatomica per tutte le misurazioni CSA è stata standardizzata per tutti i partecipanti. VL CSA è stato misurato al 50% della distanza tra il grande trocantere e il condilo laterale della tibia. BF CSA è stato misurato al 50% della distanza tra la tuberosità ischiatica e l’aspetto posteriore della testa fibulare.

2.6. Dati e analisi statistiche

Tutte le ripetizioni SJ sono state eseguite su una doppia piastra di forza (due piastre di forza separate da 45,5 cm × 91 cm; campionamento di RoughDeck HP, Rice Lake, WI, USA) a 1000 Hz. I dati SJ sono stati raccolti e analizzati utilizzando un programma LabVIEW personalizzato (versione 2012, National Instruments Co., Austin, TX, USA). I dati di tensione ottenuti dalle piastre di forza sono stati filtrati utilizzando un filtro Butterworth digitale passa-basso con una frequenza di taglio di 10 Hz per ridurre al minimo il rumore all’interno del segnale [ 23].

La potenza di picco di salto statico (PP) è stata calcolata come il prodotto di forza e velocità e come il massimo valore istantaneo dai dati grezzi di tempo-potenza. I valori medi di PP sono stati calcolati tra le due ripetizioni di base e confrontati con i valori ottenuti durante gli SJ eseguiti ad ogni intervallo di riposo post-stimolo (cioè immediatamente e 1–10 min) durante la sessione di potenziamento.

Il miglioramento percentuale (cioè, potenziamento) nel gruppo SJ PP è stato determinato ad ogni intervallo di riposo e il massimo miglioramento medio è stato utilizzato per l’analisi di correlazione. Gli SJ di base sono stati utilizzati per l’analisi dell’affidabilità.

Sono state prese tre misure CSA sia per il VL che per il BF. Ogni prova è stata utilizzata per l’analisi dell’affidabilità e il CSA medio è stato utilizzato per ulteriori analisi statistiche.

I coefficienti di correlazione intraclasse del modello misto a effetti bidirezionali (ICC) e l’errore tipico (TE) espressi come coefficiente di percentuale di variazione sono stati utilizzati per valutare l’affidabilità tra le prove. È stato utilizzato un test t per campioni appaiati per esaminare le differenze tra SJ PP basale e l’intervallo di tempo in cui si è verificato il potenziamento massimo del PP. Oltre agli intervalli di confidenza al 95% (CI), le dimensioni dell’effetto d di Cohen sono state utilizzate per indicare il significato pratico tra il PP basale e il potenziamento massimo del PP. Coefficienti di correlazione di Pearson ( r) sono stati utilizzati per esaminare le relazioni tra VL e BF CSA, 1RM back squat, 1RM COHS, SJ PP e potenziamento percentuale PP massimo. Sulla base dell’attuale dimensione del campione, è stato determinato che era necessaria una correlazione di 0,48 per dimostrare una relazione statisticamente significativa.

Le dimensioni dell’effetto e le magnitudini di correlazione sono state interpretate in base alle scale precedenti visualizzate da Hopkins [ 25 ]. Tutte le analisi statistiche sono state eseguite utilizzando SPSS 23 (IBM, Armonk, NY, USA) e la significatività statistica è stata fissata a p ≤ 0,05.

3. Risultati

L’affidabilità inter-trial ICC per VL e BF CSA era di entrambi 0,99 e le percentuali di errore tipiche erano rispettivamente del 2,5% e del 2,9%. Inoltre, l’ICC e la percentuale di errore tipica per SJ PP erano rispettivamente 0,98 e 2,0%. I dati descrittivi sono visualizzati nella Tabella 1 .

3.1. Potenziamento statico del salto

Il picco di PAP per i partecipanti si è verificato due minuti dopo lo stimolo di potenziamento. Differenze statisticamente significative per SJ PP esistevano tra basale e PP a due minuti dopo lo stimolo ( t = 4.233, p = 0,001, d = 0,29, CI = 90,6–272,2). La Figura 1 mostra la variazione di SJ PP in ogni momento con le dimensioni dell’effetto d di Cohen che indicano la differenza nelle prestazioni rispetto alla linea di base.

3.2. Relazioni CSA, Forza, Potenza e Potenziamento

Erano presenti ampie relazioni positive tra le misurazioni VL e BF CSA e le misurazioni della forza (cioè 1RM back squat e 1RM COHS), ad eccezione di una relazione moderata esistente tra BF CSA e 1RM COHS. Al contrario, esistevano piccole relazioni negative tra le misurazioni del CSA muscolare e il massimo potenziamento. Esistevano relazioni positive ampie e moderate tra 1RM back squat e 1RM COHS con SJ PP, rispettivamente. Al contrario, esistevano relazioni insignificanti tra le misure di forza e il massimo potenziamento; tuttavia, le analisi di follow-up tra il back squat relativo e il COHS 1RM e il potenziamento massimo hanno mostrato relazioni più ampie ( r = 0.196 e r= 0,398, rispettivamente). Infine, esisteva una piccola relazione negativa tra SJ PP e il massimo potenziamento. Le relazioni tra CSA muscolare, forza, potenza e misure di potenziamento massimo sono visualizzate nella Tabella 2 .

4.Discussione

I risultati principali relativi alle relazioni con le misurazioni CSA sono i seguenti: in primo luogo, esistevano relazioni di entità medio-grande tra VL e BF CSA e misure di resistenza massima; secondo, esistevano relazioni moderatamente grandi tra le misure CSA VL e BF e SJ PP; terzo, esistevano relazioni insignificanti tra forza e massime misure PAP; e infine, esistevano piccole relazioni negative tra le misure CSA VL e BF e il massimo PAP.

Opera classica di Stone et al. [ 26 ], Minetti [ 1 ] e Zamparo et al. [ 2] suggerisce che l’aumento del CSA muscolare, in particolare in un modo specifico per attività, può portare a una maggiore capacità di migliorare la capacità di produzione della forza massima del muscolo (cioè la forza) nelle stesse attività o attività simili. Da un punto di vista fisiologico, un aumento del CSA muscolare porta ad una migliore capacità di produrre forza grazie all’aggiunta di sarcomeri di nuova formazione.

L’aggiunta di sarcomeri aumenta quindi il numero di potenziali interazioni tra actina e miosina all’interno del sarcomero (cioè, ponti trasversali), causando un aumento della forza potenziale che può essere prodotta da un dato muscolo.

Questa idea è supportata da ricerche precedenti che hanno mostrato aumenti degli angoli di pennazione delle fibre muscolari con aumenti dell’ipertrofia muscolare [ 27]. I nostri risultati supportano la letteratura precedente in quanto esistevano relazioni da moderate a grandi tra il CSA VL e BF dei partecipanti e molteplici misure di forza massima.

Pertanto, sembra che una progressione sequenziale delle fasi dell’allenamento possa consentire a una fase precedente dell’allenamento di gettare le basi per potenziare o migliorare le fasi successive dell’allenamento [ 3 ].

Tuttavia, va notato che i vincoli di ciascun test di resistenza massima possono aver influenzato l’entità di alcune relazioni. Ad esempio, entrambe le misure CSA VL e BF hanno mostrato relazioni simili simili con la forza di back squat dei partecipanti. Al contrario, mentre è stata mostrata una grande relazione tra VL CSA e forza COHS, solo una relazione moderata è stata mostrata con BF CSA.

Sebbene non misurato nel presente studio, la letteratura precedente indicava che una maggiore profondità tozza aumentava lo sforzo muscolare relativo degli estensori dell’anca e del ginocchio [ 13 ].

Pertanto, è possibile che lo sforzo relativo del BF sia stato ridotto durante il COHS, a causa di uno squat più superficiale, che potrebbe aver contribuito a una relazione più piccola rispetto a quella del VL.

Le misure di CSA muscolare hanno mostrato relazioni da moderate a grandi con SJ PP, che è simile alla ricerca precedente [ 28 , 29 ]. È interessante notare che la relazione tra BF CSA e SJ PP ha prodotto una correlazione più forte rispetto a VL CSA e SJ PP. Tuttavia, queste differenze possono essere spiegate dalla disposizione delle fibre di ciascun muscolo.

Sebbene non misurati nel presente studio, ricerche precedenti hanno indicato che i muscoli posteriori della coscia possiedono un numero maggiore di sarcomeri in serie rispetto ai muscoli quadricipiti [ 30 ].

Sulla base di questa disposizione di fibre e della lunghezza dei muscoli, i muscoli posteriori della coscia possono determinare una velocità di accorciamento maggiore del 30% rispetto ai muscoli quadricipiti [ 30], che alla fine può portare a grandi quantità di potenza erogata.

Al contrario, i quadricipiti possono produrre una tensione muscolare maggiore di circa il 40% rispetto ai muscoli posteriori della coscia [ 30 ], probabilmente il risultato di un maggior numero di sarcomeri in parallelo. I risultati di questo studio forniscono un ulteriore supporto al fatto che la CSA muscolare può servire da base sia per la forza muscolare che per le caratteristiche di potenza.

Mentre esistevano relazioni da moderate a forti tra CSA muscolare, forza e potenza, lo stesso non si può dire per le relazioni tra CSA muscolare e PAP massimo. Nell’attuale studio sono state mostrate piccole relazioni negative tra VL e BF CSA e PAP massimo.

I nostri risultati sono in contrasto con la letteratura precedente che mostrava una grande relazione positiva ( r = 0,68) tra il quadricipite CSA e la massima risposta PAP volontaria durante le estensioni isocinetiche del ginocchio [ 21]. Sebbene prove contrastanti, la complessità del compito di potenziamento, in questo caso un SJ, deve essere presa in considerazione.

La letteratura precedente ha discusso in che modo sia le caratteristiche del partecipante che il complesso di potenziamento possono influenzare la visualizzazione o meno di PAP per i salti verticali [ 6 ]. I risultati di questo studio indicano che sebbene sia stata mostrata una piccola grandezza di PAP, una maggiore dimensione muscolare (cioè CSA) potrebbe non essere stata un fattore che contribuisce positivamente. È probabile che altre caratteristiche, come il sistema nervoso o il tipo di fibra del partecipante, abbiano contribuito a migliorare le prestazioni.

Il presente studio ha mostrato relazioni insignificanti tra misure di resistenza e PAP massimo.

Questi risultati sono in contrasto con la letteratura precedente che aveva notato relazioni da piccole a grandi tra forza muscolare assoluta e PAP [ 14 , 15 , 16 ]. Tuttavia, va notato che sono state mostrate grandi dimensioni di relazione tra forza relativa e PAP [ 17 , 18 , 19]. Come indicato dalla nostra analisi di follow-up, le magnitudini di relazione tra il back squat relativo e la forza COHS e il potenziamento massimo sono cresciute fino a magnitudini da piccole a moderate.

Pertanto, mentre l’analisi primaria del presente studio ha richiesto l’uso della forza assoluta piuttosto che delle unità di forza relativa (cioè, relativamente al chilogrammo di massa corporea), è possibile che quest’ultima possa contribuire in misura maggiore alla PAP.

Come menzionato nel paragrafo precedente, una potenziale limitazione del presente studio è stata l’uso di misurazioni di potenza e potenza assolute invece di valori relativi quando si valutano le relazioni tra variabili. Tuttavia, va notato che l’attuale studio ha giustificato l’uso di valori assoluti piuttosto che relativi a causa delle unità standard di CSA muscolare.

5.Conclusioni

Il presente studio ha mostrato relazioni da moderate a grandi tra VL e BF CSA, back squat e misure di resistenza del COHS e produzione di energia SJ. Al contrario, esistevano relazioni banali tra forza e potenziamento massimo, mentre esistevano piccole relazioni negative tra CSA e potenziamento massimo.

Questi risultati forniscono ulteriori informazioni sulle relazioni tra CSA muscolare, forza, potenza e potenziamento. Sembra che VL e BF CSA possano influenzare positivamente il back squat e la forza di COHS. Pertanto, i professionisti possono prendere in considerazione l’implementazione di metodi di allenamento per la resistenza che migliorano le dimensioni di VL e BF al fine di favorire il back squat e le prestazioni di COHS. Il back squat e la forza di COHS possono avere un’influenza positiva sulla potenza erogata da SJ, indicando che variazioni di squat, sia complete che parziali, possono favorire le prestazioni di salto. I nostri risultati indicano anche che la CSA muscolare e la forza muscolare assoluta potrebbero non avere molta influenza sul potenziamento massimo di SJ PP; tuttavia, va notato che la forza relativa può avere una maggiore influenza sul potenziamento massimo rispetto alla forza assoluta.

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