Оцінка міоелектричних проявів м’язової втоми під час повторних ізометричних довільних скорочень у хлопчиків у віці 12-14 років
DOI:
https://doi.org/10.17309/tmfv.2021.1.07Ключові слова:
рухова одиниця, блок кодування, швидкість провідностіАнотація
Мета дослідження – вивчити особливості чергування характеристик сигналів електроміографії за допомогою різних параметрів sEMG під час повторного довільного ізометричного втомлюючого скорочення у хлопчиків-підлітків.
Матеріали і методи. У дослідженні брали участь 12 випробовуваних (зріст – 148,75 ± 10 см; маса тіла – 38,9 ± 7,9 кг; вік – від 12 до 14 років). Аналізували зміну сигналу sEMG зовнішнього косого, прямого м’язів живота, м’язів Erector Spinae під час тесту планка на виснаження. Окремі односторонні повторні вимірювання ANOVA використовували для тестування статистичної значущості часу виконання завдання та параметрів електроміографії сумарної активності м’язів перед, під час та після тесту планка на виснаження. Односторонній метод Friedman ANOVA застосовувався для Шапіро-Вілка р < 0,05. Коефіцієнт кореляції продукту-моменту Пірсона з аналізом двовимірної лінійної регресії проводили між середнім значенням амплітуди стомлення до попереднього та попереднього часу та стандартними значеннями девіації. Розраховувався коефіцієнт кореляції Спірмена між амплітудою та часом витривалості як у стані до, так і після втоми.
Результати. Середнє значення випрямленої амплітуди збільшилось для всіх м’язів (p < 0,05), стандартне відхилення амплітуди та загальної спектральної потужності значно зросло для всіх м’язів (p < 0,05), крім м’язів Erector Spinae (p > 0,05). Потужність при нормалізованій низькій частоті суттєво змінилася у м’язі Erector Spinae (p = 0,05). Спостерігалися суттєві зміни нормалізованої низької частоти для м’язів агоністів / синергістів (p = 0,02) та м’язів агоністів / антагоністів (p = 0,05). Середнє значення амплітуди мало значущу позитивну та лінійну залежність від варіабельності амплітуди як до стану після втоми, за винятком м’язів Erector Spinae. Час до невиконання завдання не корелював (p > 0,05) з амплітудою sEMG.
Висновки. Збільшення амплітуди sEMG відбулося в основному внаслідок швидкого набору додаткових рухових одиниць та швидкості кодування під час втоми м’язів. Зменшення швидкості провідності може вплинути на спектральну потужність із спектральним зсувом у бік низькочастотних. Підвищена мінливість, спільна активність агоніста / антагоніста під час втомлюючого скорочення може продовжити час витримки. Постуральне втомлювальне завдання / планка збільшує багатосуглобову суглобову функцію, залучаючи кілька суглобів і м’язів, збільшуючи мінливість внеску синергічних м’язів. Цей фактор дає інтуїтивне пояснення відсутності зв'язку між часом витривалості та змінами амплітуди sEMG.
Завантаження
Посилання
Felici, F. & Del Vecchio, A. (2020). Surface Electromyography: What Limits Its Use in Exercise and Sport Physiology? Frontiers in Neurology, 11, 578504. https://doi.org/10.3389/fneur.2020.578504
Ivashchenko, O.V., Cieślicka, M., Nosko, M.O., & Malyshev, D. A. (2019). Motor Abilities: Peculiarities of Strength Effort Assessment in Boys Aged 11-13. Teorìâ ta Metodika Fìzičnogo Vihovannâ, 19(1), 37-43. https://doi.org/10.17309/tmfv.2019.1.05
Ivashchenko, O., Kapkan, O., Khudolii, O. & Yermakova, T. (2017). Informative indicators of 14-15 years’ age boys’ motor fitness. Teorìâ ta Metodika Fìzičnogo Vihovannâ, 17(2), 86-97. https://doi.org/10.17309/tmfv.2017.2.1193
Moalla, W., Merzouk, A., Costes, F., Tabka, Z., & Ahmaidi, S. (2006). Muscle oxygenation and EMG activity during isometric exercise in children. Journal of sports sciences, 24(11), 1195-1201. https://doi.org/10.1080/02640410500457893
Khudolii, О.М., Ivashchenko, О.V., Iermakov, S.S., Veremeenko, V.Yu., & Lopatiev, A.O. (2019). Motor Abilities: Identification of Development Level in Boys Aged 12-14. Teorìâ ta Metodika Fìzičnogo Vihovannâ, 19(3), 139-147. https://doi.org/10.17309/tmfv.2019.3.05
Cardozo, A. C., Gonçalves, M., & Dolan, P. (2011). Back extensor muscle fatigue at submaximal workloads assessed using frequency banding of the electromyographic signal. Clinical Biomechanics (Bristol, Avon), 26(10), 971-976. https://doi.org/10.1016/j.clinbiomech.2011.06.001
Gentil, P., Oliveira, E., de Araújo Rocha Júnior, V., do Carmo, J., & Bottaro, M. (2007). Effects of exercise order on upper-body muscle activation and exercise performance. Journal of Strength and Conditioning Research, 21(4), 1082-1086. https://doi.org/10.1519/r-21216.1
Lindstrom, B., Stefan, K. J., & Lexell, J. (2006). Isokinetic torque and surface electromyography during fatiguing muscle contractions in young and older men and women. Isokinetics and Exercise Science, 14(3), 225-234. https://doi.org/10.3233/IES-2006-0228
Gerdle, B., Karlsson, S., Crenshaw, A. G., Elert, J., & Fridén, J. (2000). The influences of muscle fibers proportions and areas upon EMG during maximal dynamic knee extensions. European Journal of Applied Physiology, 81(1-2), 2-10. https://doi.org/10.1007/PL00013792
Grosset, J. F., Mora, I., Lambertz, D., & Pérot, C. (2008). Voluntary activation of the triceps surae in prepubertal children. Journal of Electromyography and Kinesiology: Official Journal of The International Society of Electrophysiological Kinesiology, 18(3), 455-465. https://doi.org/10.1016/j.jelekin.2006.11.002
Kellis, E., & Unnithan, V. B. (1999). Co-activation of vastus lateralis and biceps femoris muscles in pubertal children and adults. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology, 79(6), 504-511. https://doi.org/10.1007/s004210050545
Boyer, C., Tremblay, M., Saunders, T. J., McFarlane, A., Borghese, M., Lloyd, M., & Longmuir, P. (2013). Feasibility, Validity, and Reliability of the Plank Isometric Hold as a Field-Based Assessment of Torso Muscular Endurance for Children 8-12 Years of Age. Pediatric Exercise Science, 25(3), 407-422. https://doi.org/10.1123/pes.25.3.407
Patikas, D. A., Williams, C. A., & Ratel, S. (2018). Exercise-induced fatigue in young people: advances and future perspectives. European Journal of Applied Physiology, 118(5), 899-910. https://doi.org/10.1007/s00421-018-3823-1
De Blaiser, C., De Ridder, R., Willems, T., Danneels, L., Vanden Bossche, L., Palmans, T., & Roosen, P. (2018). Evaluating abdominal core muscle fatigue: Assessment of the validity and reliability of the prone bridging test. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 28(2), 391-399. https://doi.org/10.1111/sms.12919
Duchêne, J., & Goubel F. (1990). EMG spectral shift as an indicator of fatigability in an heterogeneous muscle group. European journal of applied physiology and occupational physiology, 61(1-2), 81-87. https://doi.org/10.1007/BF00236698
Silva, F. H. O., Arantes, F. J., Gregorio, F. C., Santos, F. R. A., Fidale, T. M., Bérzin, F., Bigaton, D. R., & Lizardo, F. B. (2020). Comparison of the Electromyographic Activity of the Trunk and Rectus Femoris Muscles During Traditional Crunch and Exercise Using the 5-Minute Shaper Device. Journal of Strength and Conditioning Research, 34(1),1-10. https://doi.org/10.1519/JSC.0000000000003250
Merletti, R., De Luca, C. J., & Sathyan, D. (1994). Electrically evoked myoelectric signals in back muscles: effect of side dominance. Journal of applied physiology, 77(5), 2104-2114. https://doi.org/10.1152/jappl.1994.77.5.2104
Adam, A., De Luca, C. J., & Erim, Z. (1998). Hand dominance and motor unit firing behavior. Journal of neurophysiology, 80(3), 1373-1382. https://doi.org/10.1152/jn.1998.80.3.1373
Jacobs, C., Uhl, T. L., Seeley, M., Sterling, W., & Goodrich, L. (2005). Strength and fatigability of the dominant and nondominant hip abductors. Journal of athletic training, 40(3), 203-206.
Cortell-Tormo, J. M., García-Jaén, M., Chulvi-Medrano, I., Hernández-Sánchez, S., Lucas-Cuevas, Á. G., & Tortosa-Martínez, J. (2017). Influence of Scapular Position on the Core Musculature Activation in the Prone Plank Exercise. Journal of Strength and Conditioning Research, 31(8), 2255-2262. https://doi.org/10.1519/JSC.0000000000001689
Schoenfeld, B. J., Contreras, B., Tiryaki-Sonmez, G., Willardson, J. M., & Fontana, F. (2014). An electromyographic comparison of a modified version of the plank with a long lever and posterior tilt versus the traditional plank exercise. Sports Biomechanics, 13(3), 296-306. https://doi.org/10.1080/14763141.2014.942355
Bohannon, R. W., Steffl, M., Glenney, S. S., Green, M., Cashwell, L., Prajerova, K., & Bunn, J. (2018). The prone bridge test: Performance, validity, and reliability among older and younger adults. Journal of Bodywork and Movement Therapies, 22(2), 385-389. https://doi.org/10.1016/j.jbmt.2017.07.005
Héroux, M. E., Butler, A. A., Gandevia, S. C., Taylor, J. L., & Butler, J. E. (2016). Time course of human motoneuron recovery after sustained low-level voluntary activity. Journal of Neurophysiology, 115(2), 803-812. https://doi.org/10.1152/jn.00950.2015
Criswell, E. (2011). Cram’s introduction to surface electromyography (2nd Ed.). Jones and Bartlett Publishers-LLC. 342-349 p.
Besomi, M., Hodges, P. W., Clancy, E. A., Van Dieën, J., Hug, F., Lowery, M., et al. (2020). Consensus for experimental design in electromyography (CEDE) project: Amplitude normalization matrix. Journal of Electromyography and Kinesiology: Official Journal of the International Society of Electrophysiological Kinesiology, 53, 102438. https://doi.org/10.1016/j.jelekin.2020.102438
Halaki, M., & Ginn, K. (2012). “Normalization of EMG signals: to normalize or not to normalize and what to normalize to,” in Computational Intelligence in Electromyography Analysis-A Perspective on Current Applications and Future Challenges, ed. G. R. Naik. IntechOpen. 175-194. https://doi.org/10.5772/49957
Falla, D., & Farina, D. (2007). Periodic increases in force during sustained contraction reduce fatigue and facilitate spatial redistribution of trapezius muscle activity. Experimental Brain Research, 182(1), 99-107. https://doi.org/10.1007/s00221-007-0974-4
Verma, J. P. (2016). Repeated Measures Design for Empirical Researchers. (1st Ed.). John Wiley and sons. 46 p.
Mathur, S., Eng, J. J., & MacIntyre, D. L. (2005). Reliability of surface EMG during sustained contractions of the quadriceps. Journal of Electromyography and Kinesiology: Official Journal of the International Society of Electrophysiological Kinesiology, 15(1), 102-110. https://doi.org/10.1016/j.jelekin.2004.06.003
Shrawan, K., & Anil, M. (Eds.). (1996). Electromyography in Ergonomics (2nd ed.). Taylor & Francis.
https://doi.org/10.1201/9780203758670
Maluf, K. S., & Enoka, R. M. (2005). Task failure during fatiguing contractions performed by humans. Journal of Applied Physiology, 99(2), 389-396. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00207.2005
Yao, W., Fuglevand, R. J., & Enoka, R. M. (2000). Motor-unit synchronization increases EMG amplitude and decreases force steadiness of simulated contractions. Journal of Neurophysiology, 83(1), 441-452. https://doi.org/10.1152/jn.2000.83.1.441
Hagberg M. (1981). Muscular endurance and surface electromyogram in isometric and dynamic exercise. Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology, 51(l), l-7. https://doi.org/10.1152/jappl.1981.51.1.1
Linssen, W. H., Stegeman, D. F., Joosten, E. M., Binkhorst, R. A., Merks, M. J., ter Laak, H. J., & Notermans, S. L. (1991). Fatigue in type I fiber predominance: a muscle force and surface EMG study on the relative role of type I and type II muscle fibers. Muscle Nerve, 14(9), 829-837. https://doi.org/10.1002/mus.880140906
Duchateau, J., & Baudry, S. (2014). The neural control of coactivation during fatiguing contractions revisited. Journal of Electromyography and Kinesiology: Official Journal of the International Society of Electrophysiological Kinesiology, 24(6), 780-788. https://doi.org/10.1016/j.jelekin.2014.08.006
Farina, D., Arendt-Nielsen, L., Merletti, R., & Graven-Nielsen, T. (2004). Effect of experimental muscle pain on motor unit firing rate and conduction velocity. Journal of Neurophysiology, 91(3), 1250-1259. https://doi.org/10.1152/jn.00620.2003
Kapkan, O.O., Khudolii, O.M., & Bartík, P. (2019). Motor Skills Development: Optimization of Teaching Boys Aged 14. Teorìâ ta Metodika Fìzičnogo Vihovannâ, 19(3), 148-155. https://doi.org/10.17309/tmfv.2019.3.06
Stein, R. B., Gossen, E. R., & Jones, K. E. (2005). Neuronal variability: noise or part of the signal? Nature reviews Neuroscience, 6(5), 389-397. https://doi.org/10.1038/nrn1668
Boyas, S., Maïsetti, O., & Guével, A. (2009). Changes in sEMG parameters among trunk and thigh muscles during a fatiguing bilateral isometric multi-joint task in trained and untrained subjects. Journal of Electromyography and Kinesiology: Official Journal of the International Society of Electrophysiological Kinesiology, 19(2), 259-268. https://doi.org/10.1016/j.jelekin.2007.09.002
Nicholson, W. R. (2000). The Importance of Normalization in the Interpretation of Surface Electromyography: A Proof of Principle. Journal of Manipulative and Physiological Therapeutics, 23(5), 369-370.
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).

