Electromyographic analyses of muscle pre-activation induced by single joint exercise

Objetivo: Verificar se a execução de um exercício monoarticular de baixa intensidade para os extensores do joelho é uma estratégia eficaz para aumentar o número de unidades motoras recrutadas no músculo vasto lateral durante a realização de um exercício multiarticular subsequente. Métodos: Nove sujeitos saudáveis do sexo masculino (23,33±3,46 anos) foram submetidos a rotinas de treinamento nas quais os exercícios cadeira extensora e leg press 45° eram realizados em sequência. Na rotina de baixa intensidade (R30), foram realizadas 15 extensões unilaterais de joelho, seguidas de 15 repetições de leg press 45° com cargas de 30% e 60% de uma repetição máxima (1-RM), respectivamente. Na rotina de alta intensidade (R60), a mesma sequência foi executada, porém a carga dos dois movimentos foi de 60% de 1-RM. Uma série simples de 15 repetições leg press 45° com carga de 60% de 1-RM foi utilizada como exercício controle (RC). A eletromiografia de superfície foi registrada no músculo vasto lateral por meio de um arranjo linear de eletrodos. O valor RMS foi calculado para cada repetição do leg press 45° e, a partir desses resultados, foram calculadas regressões lineares. As inclinações das retas obtidas foram então normalizadas pelos coeficientes lineares das equações de regressão e comparadas por meio da ANOVA de um fator para medidas repetidas. Resultados: As inclinações observadas na rotina RC foram significativamente inferiores às de R30 e às de R60 (p<0,05). Conclusões: Os resultados indicaram um recrutamento mais efetivo de unidades motoras nas rotinas de exercício multiarticular precedidas de exercício monoarticular.Objective: To investigate whether performing a low-intensity, single-joint exercises for knee extensors was an efficient strategy for increasing the number of motor units recruited in the vastus lateralis muscle during a subsequent multi-joint exercises. Methods: Nine healthy male participants (23.33±3.46 yrs) underwent bouts of exercise in which knee extension and 45°, and leg press exercises were performed in sequence. In the low-intensity bout (R30), 15 unilateral knee extensions were performed, followed by 15 repetitions of the leg presses at 30% and 60% of one maximum repetition load (1-MR), respectively. In the high-intensity bout (R60), the same sequence was performed, but the applied load was 60% of 1-MR for both exercises. A single set of 15 repetitions of the leg press at 60% of 1-MR was performed as a control exercise (CR). The surface electromyographic signals of the vastus lateralis muscle were recorded by means of a linear electrode array. The root mean square (RMS) values were determined for each repetition of the leg press, and linear regressions were calculated from these results. The slopes of the straight lines obtained were then normalized using the linear coefficients of the regression equations and compared using one-way ANOVAs for repeated measures. Results: The slopes observed in the CR were significantly lower than those in the R30 and R60 (p<0.05). Conclusions: The results indicated that the recruitment of motor units was more effective when a single-joint exercise preceded the multi-joint exercise

Estándares electromiográficos en ejercicios extenuantes empleando distintos tipos de resistencia

Buscou-se investigar os parâmetros eletromiográficos da fadiga muscular durante exercício dinâmico realizado com resistência variável (elástica) e resistência fixa (polia). Dez homens treinados participaram voluntariamente do estudo. Foram realizadas duas contrações voluntárias isométricas máximas (CVIM) de flexão do cotovelo com 5 segundos de duração cada e 2 minutos de intervalo entre as mesmas. Em seguida, os voluntários realizaram a flexão unilateral do cotovelo até a exaustão, utilizando resistência fixa e elástica com ritmo pré-estabelecido de 2 segundos para cada fase do movimento. A resistência constante foi realizada na polia a 30% da CVIM. Para a resistência elástica, o controle de carga era baseado na percepção subjetiva de esforço do participante. A ordem do exercício foi randomizada, e o sinal de eletromiografia do músculo bíceps braquial foi registrado durante as contrações. A partir do sinal eletromiográfico referente a cada execução de movimento, foram traçadas retas de regressão linear para as variáveis RMS e frequência de potência mediana (FPM). As inclinações das retas normalizadas pelo coeficiente linear das equações de regressão foram comparadas por meio do teste t pareado. Não foram observadas diferenças significativas entre os tipos de resistência (elástica e polia). Os parâmetros eletromiográficos de fadiga não foram diferentes durante o exercício de flexão do cotovelo realizado com resistência elástica e polia. A percepção de esforço durante o exercício com implemento elástico não influencia no padrão do sinal eletromiográfico (RMS e FPM).The present study sought to investigate the electromyographic parameters of muscle fatigue during dynamic exercise conducted with variable resistance (elastic) and fixed resistance (pulley). Ten trained men participated voluntarily in the study. Two maximum voluntary isometric contractions (MVIC) of the elbow flexors were performed for 5 seconds and a two minutes interval rest was given between reps. Then, the volunteers performed unilateral elbow flexion repetitions until the exhaustion using fixed and elastic resistance with a pre-established rhythm of two seconds for each phase of the movement. Constant resistance was carried out at the pulley at 30% of MVIC. For the elastic resistance, load control was based on the subjective perception of the participant's effort. The exercise order was randomized, and electromyography signal of the biceps brachii muscle was recorded during contractions. From the electromyographic signal related to every movement, linear regression lines were drawn for root mean square (RMS) variables and median power frequency (MPF). The inclination of the lines normalized by the linear coefficient of regression equations were compared using the paired t-test. No significant differences between the types of resistance (elastic and pulley) were found. During elbow flexion exercise performed with elastic resistance and pulley, electromyographic parameters of fatigue did not differ. Effort perception during the exercise with an elastic implement does not influence the electromyographic signal pattern (RMS and MPF).En esta investigación se pretendió estudiar los estándares electromiográficos de fatiga muscular durante la realización de ejercicio dinámico con resistencia variable (elástico) y resistencia fija (polea). Han participado voluntariamente diez varones entrenados. Se llevó a cabo dos contracciones voluntarias máximas (CVIM) de flexión de codo, cada cual de cinco segundos de duración y dos minutos de intervalo entre las mismas. Después los voluntarios hicieron la flexión unilateral del codo hasta sentirse cansados, y emplearon la resistencia fija y elástica con ritmo prestablecido de dos segundos para cada fase del movimiento. Se llevó a cabo la resistencia constante en la polea a 30% de la CVIM. Relativo a la resistencia elástica, el control de carga se basaba en una percepción subjetiva del esfuerzo empleado por el participante. El orden del ejercicio fue aleatorio, y se registró la señal electromiográfica del músculo bíceps durante las contracciones. Desde la señal electromiográfica relativa a cada ejecución del movimiento se dibujó rectas de regresión lineal para las variables RMS y la frecuencia de potencia media (FPM). Se confirmó las inclinaciones de rectas normalizadas por el coeficiente lineal de las ecuaciones de regresión a través de la prueba t pareada. No se observaron diferencias significantes entre los tipos de resistencia (elástica y polea). Los estándares electromiográficas de fatiga durante la práctica de ejercicios de flexión de codo empleando resistencia elástica y polea no fueron distintos. La percepción del esfuerzo durante la práctica de ejercicio con elástico no trae consecuencias al estándar de señal electromiográfico (RMS y FPM)

Electromyographic parameters in fatiguing exercises performed with different types of resistance

Buscou-se investigar os parâmetros eletromiográficos da fadiga muscular durante exercício dinâmico realizado com resistência variável (elástica) e resistência fixa (polia). Dez homens treinados participaram voluntariamente do estudo. Foram realizadas duas contrações voluntárias isométricas máximas (CVIM) de flexão do cotovelo com 5 segundos de duração cada e 2 minutos de intervalo entre as mesmas. Em seguida, os voluntários realizaram a flexão unilateral do cotovelo até a exaustão, utilizando resistência fixa e elástica com ritmo pré-estabelecido de 2 segundos para cada fase do movimento. A resistência constante foi realizada na polia a 30% da CVIM. Para a resistência elástica, o controle de carga era baseado na percepção subjetiva de esforço do participante. A ordem do exercício foi randomizada, e o sinal de eletromiografia do músculo bíceps braquial foi registrado durante as contrações. A partir do sinal eletromiográfico referente a cada execução de movimento, foram traçadas retas de regressão linear para as variáveis RMS e frequência de potência mediana (FPM). As inclinações das retas normalizadas pelo coeficiente linear das equações de regressão foram comparadas por meio do teste t pareado. Não foram observadas diferenças significativas entre os tipos de resistência (elástica e polia). Os parâmetros eletromiográficos de fadiga não foram diferentes durante o exercício de flexão do cotovelo realizado com resistência elástica e polia. A percepção de esforço durante o exercício com implemento elástico não influencia no padrão do sinal eletromiográfico (RMS e FPM).The present study sought to investigate the electromyographic parameters of muscle fatigue during dynamic exercise conducted with variable resistance (elastic) and fixed resistance (pulley). Ten trained men participated voluntarily in the study. Two maximum voluntary isometric contractions (MVIC) of the elbow flexors were performed for 5 seconds and a two minutes interval rest was given between reps. Then, the volunteers performed unilateral elbow flexion repetitions until the exhaustion using fixed and elastic resistance with a pre-established rhythm of two seconds for each phase of the movement. Constant resistance was carried out at the pulley at 30% of MVIC. For the elastic resistance, load control was based on the subjective perception of the participant's effort. The exercise order was randomized, and electromyography signal of the biceps brachii muscle was recorded during contractions. From the electromyographic signal related to every movement, linear regression lines were drawn for root mean square (RMS) variables and median power frequency (MPF). The inclination of the lines normalized by the linear coefficient of regression equations were compared using the paired t-test. No significant differences between the types of resistance (elastic and pulley) were found. During elbow flexion exercise performed with elastic resistance and pulley, electromyographic parameters of fatigue did not differ. Effort perception during the exercise with an elastic implement does not influence the electromyographic signal pattern (RMS and MPF).En esta investigación se pretendió estudiar los estándares electromiográficos de fatiga muscular durante la realización de ejercicio dinámico con resistencia variable (elástico) y resistencia fija (polea). Han participado voluntariamente diez varones entrenados. Se llevó a cabo dos contracciones voluntarias máximas (CVIM) de flexión de codo, cada cual de cinco segundos de duración y dos minutos de intervalo entre las mismas. Después los voluntarios hicieron la flexión unilateral del codo hasta sentirse cansados, y emplearon la resistencia fija y elástica con ritmo prestablecido de dos segundos para cada fase del movimiento. Se llevó a cabo la resistencia constante en la polea a 30% de la CVIM. Relativo a la resistencia elástica, el control de carga se basaba en una percepción subjetiva del esfuerzo empleado por el participante. El orden del ejercicio fue aleatorio, y se registró la señal electromiográfica del músculo bíceps durante las contracciones. Desde la señal electromiográfica relativa a cada ejecución del movimiento se dibujó rectas de regresión lineal para las variables RMS y la frecuencia de potencia media (FPM). Se confirmó las inclinaciones de rectas normalizadas por el coeficiente lineal de las ecuaciones de regresión a través de la prueba t pareada. No se observaron diferencias significantes entre los tipos de resistencia (elástica y polea). Los estándares electromiográficas de fatiga durante la práctica de ejercicios de flexión de codo empleando resistencia elástica y polea no fueron distintos. La percepción del esfuerzo durante la práctica de ejercicio con elástico no trae consecuencias al estándar de señal electromiográfico (RMS y FPM)

Respostas neuromusculares do músculo vasto lateral ao método da pré-exaustão adaptado

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Educação Física, 2008.O objetivo do estudo foi verificar se a pré-exaustão realizada em exercício mono-articular de baixa intensidade é uma forma eficaz de recrutar maior o número de unidades motoras no exercício multi-articular subseqüente. A eletromiografia foi registrada no vasto lateral de nove sujeitos (23,33 ±3,46 anos) por meio de um arranjo linear de eletrodos. Na pré-exaustão de baixa intensidade (P30) foram realizadas 15 extensões unilaterais de joelho seguidas de 15 repetições de leg press 45° com cargas de 30 e 60% de 1 repetição máxima (RM), respectivamente. Na pré-exaustão de alta intensidade (P60) a mesma seqüência foi executada, porém a carga dos dois movimentos foi de 60% de 1 RM. Uma série simples de 15 repetições leg press 45° foi utilizada como exercício controle (C). O valor RMS e a velocidade de condução foram estimados para cada repetição e a partir desses valores foram calculadas regressões lineares. As inclinações das retas foram normalizadas por seus valores inicias e comparadas por meio de uma ANOVA de medidas repetidas. As maiores inclinações do RMS de P30 e P60 em relação a C (p<0,05) sugerem maior recrutamento de unidades motoras nas séries de pré-exaustão. Não houve diferença significativa entre as inclinações da velocidade de condução de P30, P60 e C. A série P30 é mais indicada para o treinamento, pois permite maior controle do volume no exercício multi-articular. __________________________________________________________________________________ ABSTRACTThe aim of study was to verify if the pre-exhaustion performed at a single-joint exercise with low intensity is an effective method to recruit a large number of motor units in the subsequent multi-joint exercise. The electromyography was recorded from vastus lateralis of nine subjects (23,33 ±3,46 years) by a linear array of electrodes. The low intensity pre-exhaustion (P30) was a combination of 15 unilateral knee extensions with 15 unilateral repetitions of leg press 45° performed at 30 and 60% of 1 repetition maximum (1 RM), respectively. In the high intensity pre-exhaustion (P60), the same combination was performed, but at 60% of 1 RM for both exercises. A single set of 15 repetitions of leg press 45° was analyzed as control exercise (C). The RMS and the conduction velocity were estimated for each repetition and then fit with a regression line. The slopes of regression line were normalized by their initial values and then compared by one way ANOVA for repeated measures. The higher RMS slopes of P30 and P60 suggest a higher recruitment of motor units. There was no difference in the conduction velocity slopes of P30, P60 and C. The low intensity pre-exhaustion is more indicated for training due to the fact it allows a better control of volume in the multi-joint exercise

Discriminatory parameters for physiological stationarity in surface electromyography applied in fatigue analysis

A presente investigação tem como objeto de estudo o processamento do sinal eletromiográfico utilizado na análise da fadiga muscular. As técnicas de processamento de sinais tradicionalmente aplicadas à eletromiografia de superfície (EMG-S) produzem índices de fadiga com grande variação espacial (os índices sofrem grandes distorções por conta de mudanças na posição dos eletrodos de captação). Os índices de fadiga obtidos com técnicas clássicas também exibem grande variação temporal (eles não apresentam o mesmo resultado quando o procedimento experimental é repetido duas ou mais vezes). Com a finalidade de superar essas limitações, três novos parâmetros eletromiográficos que destacam as faixas de frequência mais reprodutíveis do sinal foram desenvolvidos: o escalar ponderado de Fourier (scale weighted Fourier – SWF); o escalar ponderado wavelet (scale weighted wavelet – SWW) e a razão wavelet entre a energia das escalas de baixa frequência e a energia total dos coeficientes (wavelet index of ratio of energies at scales of low frequency and wavelets energy – WIRELT). Além da criação de novos parâmetros, uma nova metodologia de análise de sinal também foi concebida para reduzir os problemas de variação espacial e temporal dos índices. Tal metodologia baseia-se em modelo estocástico markoviano que indica a não estacionariedade introduzida no sinal eletromiográfico pela fadiga utilizando processo de acumulação de parâmetros. A avaliação do modelo proposto foi feita em conjunto de sinais reais captados no bíceps braquial de homens e mulheres durante contração isométrica fatigante. Os sinais foram registrados com arranjo linear de eletrodos e o modelo estocástico foi aplicado tanto aos novos parâmetros desenvolvidos quanto aos parâmetros clássicos descritos na literatura (RMS, ZCR, MDF e WIRELT). As avaliações realizadas mostraram que os novos parâmetros são capazes de ressaltar as faixas de frequência mais reprodutíveis do sinal de EMG-S. Verificou-se também que o modelo estocástico indica a fadiga muscular independente do parâmetro eletromiográfico ao qual ele é aplicado. Com a utilização do novo modelo, alguns parâmetros tornam-se mais ou menos sensíveis à fadiga, dependendo da intensidade da contração isométrica. Em relação à variação espacial e temporal, os índices de fadiga obtidos com o novo processamento mostraram-se mais reprodutíveis que os índices calculados com métodos tradicionais. A nova metodologia também permitiu diferenciar a taxa de fadiga de homens e mulheres e sinalizar a fadiga mais acentuada em indivíduos que realizaram teste com maior intensidade de contração. Os resultados do presente estudo indicam que o processamento proposto constitui ferramenta de análise eletromiográfica da fadiga que minimiza os problemas identificados nas abordagens clássicas de tratamento do sinal de EMG-S

Validity and intra-session reliability of a low-cost device for assessing isometric mid-thigh pull force

Purpose. The isometric mid-thigh pull (IMTP) test is a strength test usually requiring expensive equipment like a force platform. Low-cost alternatives could make IMTP testing more accessible. Previous research reported high systematic bias when comparing low-cost devices with more expensive criterion devices (force platforms). This study investigated the concurrent validity and intra-session reliability of a custom-built low-cost IMTP device using a load cell. Methods. Overall, 17 recreationally resistance-trained men (25 ± 6 years, 83 ± 14 kg, 178 ± 7 cm, 5 ± 3 years of resistance training experience) first visited the laboratory to be familiarized with testing protocols and returned 2–3 days later for IMTP testing with the low-cost device and a laboratory-grade force platform. Results. The overall bias was trivial (–0.8%, 95% CI: –5.7 to 4.3%). The typical error of the estimate was moderate (10.2%, 95% CI: 7.4–16.2%). A strong correlation of 0.91 (95% CI: 0.76–0.97) was found between peak force values from both devices; the low-cost IMTP device accounted for 81.3% of the variation in force platform. The low-cost IMTP also demonstrated acceptable scores for reliability and agreement (ICC = 0.96, 95% CI: 0.89–0.98; typical error = 5.0%, 95% CI: 3.7–7.7), similar to the criterion (ICC = 0.97, 95% CI: 0.91–0.99; typical error = 4.5%, 95% CI: 3.3–7.1). Conclusions. The low-cost IMTP device using a load cell was valid and reliable for maximal force production in recreationally trained men and provided results comparable with those of a force platform