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Master's Dissertation
Full name
Ingrid Machado Cusin Ahmed El Dash
Knowledge Area
Date of Defense
São Paulo, 2019
Berlinck, José Guilherme de Souza Chaui Mattos (President)
Marques, Fernando Silveira
Massa, Marcelo
Souza, Silvia Cristina Ribeiro de
Title in English
Effects of variations of speed and slope on locomotor system variability during running
Keywords in English
Muscle strength
Abstract in English
Running is achieved by cyclic execution of movements that ultimately allows a person to move. Each cycle is divided into two phases. The first phase is where power is absorbed as the body's center of mass is lowered and decelerated. The second being where power is generated and the center of mass is propelled upwards and forwards. Power absorption is primarily done by quadriceps muscles while plantar flexors generate most of the power during push-off phase. Variations in speed and slope are met by adjustments in the same direction of force produced by lower limb muscles and, due to changes in energy expenditure, of heart rate. In this context, analysis of variability offer a non-invasive way to measure how well-adjusted muscles are to cope with variations in demand. Thus, our aim was to investigate the relationship between the variability of contractions of muscles from the quadriceps and plantar flexors with changes in speed and slope and in heart rate. Secondarily, we sought to verify if the patterns observed in a restricted group of subjects could also be noted in a wider population. To answer these questions, we used electromyography to collect data of intervals between successive contractions of vasti and gastrocnemius muscles of seventeen runners across several target runs. These runs were chosen with several different speeds and slopes. Runners were divided into two experimental groups: Experiment 1 contained no restrictions regarding age and fitness level while Experiment 2 did control for these variables. Linear regressions and gradients showed that even though variability estimators correlated negatively to speed and/or slope, they could be better explained by changes in heart rate. Thus our main conclusion was that variability between contractions is inversely proportional to muscle activation, in relation to its maximum capacity. As a consequence, different combinations of speed and slope could result in the same variability despite differences in metabolic profile, as long as the power output remains constant. Due to methodological issues, we could not reach a decisive conclusion regarding the comparison between the more restricted and more heterogeneous groups of volunteers, although results suggest that the runners respond to changes of speed and slope in a similar way regardless of differences in age and fitness level
Title in Portuguese
Efeitos das variações de velocidade e inclinação na variabilidade do sistema locomotor durante a corrida
Keywords in Portuguese
Força muscular
Abstract in Portuguese
Durante a corrida, uma série de movimentos é realizada de forma cíclica que, em última análise, fazem com que o corpo se desloque. Cada ciclo é dividido em uma fase em que ocorre absorção de trabalho conforme o centro de massa é rebaixado e desacelerado e uma fase em que ocorre produção de trabalho, conforme o centro de massa é impulsionado para cima e para frente. Os músculos do quadríceps e flexores plantares são os principais responsáveis pela absorção e geração de trabalho, respectivamente. Variações na velocidade da corrida e na inclinação do terreno requerem ajustes da força muscular e, como consequência, da freqüência cardíaca. Neste contexto, análises de variabilidade oferecem uma maneira de medir a adequação do sistema muscular às variações na demanda. Assim, buscamos investigar a relação entre a variabilidade das contrações de músculos do quadríceps e flexores plantares com alterações na velocidade, inclinação e potência; bem como verificar se os padrões observados em um grupo restrito de indivíduos se aplicavam a uma amostra mais variada. Para isso, coletamos dados de intervalos entre contrações do vasto e gastrocnêmio de dezessete voluntários durante corridas realizadas em diferentes combinações de velocidade e inclinação da esteira. Os sujeitos foram divididos em dois grupos experimentais: no Experimento 1, não houve restrições quanto à idade e condicionamento, enquanto que no Experimento 2 essas variáveis foram controladas. Regressões lineares e gradientes mostraram que, embora os estimadores de variabilidade correlacionem negativamente com velocidade e inclinação, eles são melhor explicados por mudanças no consumo energético (i.e.,frequência cardíaca). Assim, concluímos que a variabilidade é inversamente proporcional à força muscular, em relação à sua capacidade máxima. Como conseqüência, diferentes combinações de velocidade e inclinação podem resultar na mesma variabilidade, apesar das diferenças no perfil metabólico. Devido a complicações metodológicas, não pudemos chegar a uma conclusão definitiva em relação a comparação entre voluntários dos Experimentos 1 e 2, embora os resultados sugiram que corredores respondam a mudanças de velocidade e inclinação de maneira semelhante, independentemente de diferenças de idade e nível de condicionamento
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Ingrid_Dash.pdf (1.34 Mbytes)
Publishing Date
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