Studiile privind efectele cafelei se bazează în mare parte pe evaluarea concentrației de cafeină și a metaboliților săi în plasmă, pe frecvența cardiacă sau variabilitatea acesteia, pe îmbunătățirea cogniției și pe evaluarea îmbunătățirii performanței atletice. Cercetătorii au folosit diverse metode pentru a evalua efectele cafelei asupra performanței sportivilor, deși există în continuare aspecte importante de clarificat despre modul în care cafeina influențează efectiv mușchii. Din acest motiv, diagnosticul muscular direct, precum tensiomiografia (TMG), poate fi un instrument util pentru optimizarea consumului de cafeină. TMG este o metodă practică, eficientă în ceea ce privește timpul și costurile, pentru evaluarea schimbărilor în funcția musculară și prevenirea accidentărilor.
TMG este considerată un instrument de măsurare de încredere, iar rezultatele sale au parametri de fiabilitate de la buni la excelenți. TMG măsoară contracția mușchilor superficiali și nu necesită efort din partea subiectului. De asemenea, oferă informații rapide și precise fără a afecta corpul subiectului, deci nu provoacă nicio vătămare fizică directă, disconfort sau modificare a corpului subiectului în timpul procesului de măsurare. TMG este unică deoarece testează răspunsul direct al fibrelor musculare, mai degrabă decât răspunsul sistemului nervos, lucru care a fost observat și în administrarea cafelei. Acest lucru este important pentru că permite o înțelegere directă a modului în care cafeina afectează fibrele musculare în sine, fără efectele secundare posibile rezultate din interacțiunea cu sistemul nervos. În plus, TMG examinează efectul intervenției asupra mușchilor studiați prin măsurarea vitezei și rigidității musculare ale mușchilor individuali. În TMG, mușchiul individual este analizat izolat de sistemul nervos central, prin stimularea electrică a contracției musculare. Stimulul trece prin fibra nervoasă și, în cele din urmă, ajunge la fibra musculară. Stimulul poate acționa asupra unui nerv motor sau asupra unui punct motor identificat pe suprafața mușchiului. Astfel, efectul influenței cafelei asupra mușchiului poate fi confirmat în acest mod.
În studiul anterior, a fost demonstrat un efect semnificativ al cafelei asupra sistemului neuromuscular, întrucât la 60 de minute după administrarea de cafeină a fost evidențiată o modificare a timpului de contracție și a deplasării abdomenului muscular prin TMG. Având în vedere descoperirile lui Domaszewski și ale colaboratorilor săi, prezentul studiu își propune să aprofundeze aspectul temporal al efectelor cafelei asupra reactivității musculare. În mod specific, accentul se pune pe determinarea existenței unui moment critic în prima oră după ingestia de cafeină care să conducă la o îmbunătățire maximă a performanței musculare. Pe baza indicațiilor studiului anterior privind schimbările observate la pragul de 60 de minute, prezentul studiu explorează posibilitatea unui efect mai timpuriu și mai pronunțat la pragul de 30 de minute.
Bazându-ne pe constatările studiului anterior al lui Domaszewski și ale studiului pilot, ipoteza noastră este că timpul de contracție musculară și timpul de întârziere vor prezenta cele mai semnificative schimbări la 30 de minute după ingestia de cafeină, comparativ atât cu momentul anterior consumului de cafeină, cât și cu cel de la 60 de minute. În plus, ne așteptăm să observăm un efect sistemic al cafelei, indicând absența unor diferențe sesizabile în măsurători între cele două părți ale corpului.
2.1. Abordarea experimentală a problemei
Pentru a determina răspunsul muscular în timp sub influența unei doze de cafeină a fost utilizat un design cu măsurători repetate. TMG a fost folosit ca instrument pentru a măsura răspunsul mecanic al mușchiului. Testele au fost efectuate pe sportivi de sex masculin în perioada competițională. Participanții au fost rugați să nu își modifice obiceiurile de consum de cafeină înainte de ziua experimentului. În ziua studiului, sportivii au fost rugați să se abțină de la produse care conțin cafeină. Compoziția corporală exactă a fost determinată cu ajutorul analizorului SECA mBCA 515. Doza de cafeină de 6 mg/kg calculată pentru greutatea corporală a fost administrată în capsule transparente de celuloză (hidroxipropil metilceluloză 100%), înghițite cu apă purificată. Cafeina a fost administrată după primul test TMG, iar testul TMG a fost repetat de încă două ori în timpul experimentului: la 30 și 60 de minute după administrarea de cafeină. Leziunile recente și sensibilitatea ridicată la cafeină au reprezentat criterii de excludere.
2.2. Subiecți
Patruzeci și doi de sportivi de sex masculin, jucători de fotbal la nivel național (vârsta = 24,8 ± 4,4 ani, masa corporală = 81,5 ± 8,4 kg, IMC = 24,4 ± 3,6) au fost incluși în studiu. Sportivii au fost clasificați ca fiind mari consumatori obișnuiți de cafeină, pe baza Chestionarului de Frecvență Alimentară. Toți participanții la studiu au semnat un formular de consimțământ informat. Studiul a fost aprobat de Comitetul de Bioetică al Universității de Medicină din Poznań (Nr. 108/22), înregistrat în Registrul Australian și Neozeelandez al Studiilor Clinice (Nr. 12622000823774) și realizat în conformitate cu ghidurile descrise în Declarația de la Helsinki pentru cercetarea care implică oameni.
2.3. Proceduri
Mușchii selectați pentru măsurarea TMG au fost mușchii gastrocnemieni mediali ai piciorului drept și stâng, începând cu cel drept. Participanții s-au așezat în poziție culcată pe spate pe o canapea de studiu. Unghiul corect al articulației genunchiului pentru relaxarea mușchilor analizați, aproximativ 150°, a fost asigurat cu ajutorul unui rulou plasat sub articulațiile gleznei. Testul a fost efectuat conform ghidurilor și recomandărilor producătorilor dispozitivului. Două electrozi autoadezivi care stimulau mușchiul au fost plasați perpendicular pe direcția fibrelor musculare. Electrozii dreptunghiulari de 5 cm × 5 cm au fost plasați la o distanță de 5 cm unul de celălalt. Electrozii au fost poziționați astfel încât să nu influențeze tendoanele și să izoleze contracția mușchiului analizat sau pentru a evita activarea simultană a mușchilor din apropiere. Locația senzorului a fost selectată manual pentru a identifica partea cea mai groasă și cea mai deformabilă a mușchiului. Dacă era necesar, plasarea senzorului era ajustată în timpul testului pentru a obține cel mai bun răspuns mecanic al mușchiului. Senzorul a fost aplicat pe piele la jumătatea distanței dintre electrozi.
Electrozii au primit un impuls rectangular monofazic de 1 ms de la un electrostimulator pentru a induce contracția musculară transcutanată. Amplitudinea impulsului a fost crescută treptat cu 10 mA până la atingerea puterii maxime a stimulatorului (110 mA). Pentru a minimiza efectele oboselii, s-au făcut pauze de 10 secunde între impulsuri. Semnalul digital TMG a fost recepționat direct de la Matlab Compiler Toolbox la o rată de eșantionare de 1 kHz. Semnalul TMG a fost înregistrat și stocat pe un PC portabil. Răspunsul muscular maxim a fost înregistrat pentru analize ulterioare. Doar curba cu cea mai mare valoare Dm a fost luată în considerare pentru analiza ulterioară.
Variabilele evaluate în acest studiu au fost deplasarea radială maximă a abdomenului muscular (Dm), timpul de contracție (Tc), timpul de întârziere (Td) și viteza de deplasare radială (Vrd). Dm a fost definit ca amplitudinea maximă în curba deplasare–timp a răspunsului tensiomiografic; Tc a fost obținut prin determinarea intervalului de timp de la 10 la 90% din Dm; Td a fost definit ca timpul dintre stimulul electric și 10% din Dm; iar Vrd a fost calculat cu formula [(0,8*DM)/TC]*1000.
Toate măsurătorile au fost efectuate de același evaluator, care avea o experiență vastă în utilizarea TMG. Fiabilitatea relativă și absolută a măsurării Dm, Tc și Td a fost calculată conform studiilor anterioare: Dm .92, cv 6,5%, SEM 7,35%; Tc .92, cv 4,4%, SEM 4,37%; Td .93, cv 3,4%, SEM 2,89%.
2.4. Analize statistice
Pentru a evalua semnificația diferențelor dintre efectele principale de LATERALITATE (stâng vs. drept) și TIMP (înainte vs. 30 min vs. 60 min) și variabilele individuale (Tc, Td, Dm, Vrd), a fost utilizată analiza ANOVA. Pentru a detecta diferențe specifice în efectele principale examinate, a fost utilizat testul Post-hoc Tukey HSD. Calculele au fost efectuate cu ajutorul software-ului StatsCloud. Dimensiunea eșantionului de 42 de participanți este suficient de sensibilă pentru a detecta cu GPower o mărime a efectului f = 0,19, putere 80% și un nivel de semnificație de 5%.
În analiza factorială 2 × 3 ANOVA efectuată, au fost examinate efectele factorilor Lateralitate și Timp asupra variabilelor Tc, Td, Dm și Vrd. Analiza parametrului Tc a relevat un efect semnificativ al Timpului, F(2, 246) = 12.09, p < .001, ή2p = 0.09. Nu s-a găsit niciun efect semnificativ pentru factorul Lateralitate și nici pentru interacțiunea dintre Lateralitate și Timp (Tabelul 1).
În analiza efectului Lateralitate și Timp asupra Td, a fost găsit un efect semnificativ al Timpului, F(2, 246) = 3.39, p = .035, ή2p = 0.03. Nu s-a găsit niciun efect semnificativ pentru factorul Lateralitate și nici pentru interacțiunea dintre Lateralitate și Timp.
În studiul care a examinat efectul Lateralitate și Timp asupra Dm, a fost găsit un efect semnificativ statistic al Timpului, F(2, 246) = 6.83, p = .001, ή2p = 0.05. Nu s-a găsit niciun efect semnificativ pentru factorul Lateralitate și nici pentru interacțiunea dintre Lateralitate și Timp.
În analiza efectului Lateralitate și Timp asupra Vrd, nu a fost găsit niciun efect semnificativ pentru fiecare factor. Pentru parametrii TMG (Tc, Td, Dm, Vrd), rezultatele se schimbă semnificativ între măsurarea de dinaintea administrării cofeinei și măsurarea efectuată la 30 de minute după administrarea cofeinei.
Analiza post-hoc a relevat o diferență semnificativă statistic pentru parametrul Tc între evaluarea de dinaintea consumului de cofeină și cea de la 30 de minute după (p < .001), precum și între 30 și 60 de minute după consumul de cofeină (p = 0.008). Diferențe semnificative statistic au fost observate, de asemenea, între evaluarea de dinaintea consumului de cofeină și cea de la 30 de minute după, pentru parametrii Td (p = 0.027) și Dm (p < .001). Pentru parametrul calculat Vrd, nu au fost găsite diferențe semnificative între măsurători.
Contracția musculară este mai rapidă după 30 de minute (parametrii Tc, Td) decât înainte și 60 de minute după administrarea cofeinei:
În plus, mușchiul a prezentat o rigiditate mai mare (parametrul Dm) la 30 de minute după administrarea cofeinei decât înainte și 60 de minute după administrarea cofeinei:
Pentru parametrul Vrd, rezultatele înainte de administrarea cofeinei au fost la nivelul de 95.91 ± 3.2 mm/ms, la 30 de minute după administrarea cofeinei la nivelul de 85.74 ± 1.5 mm/ms, iar la 60 de minute au ajuns la nivelul de 91.73 ± 1.1 mm/ms.
TMG a fost utilizat pentru a investiga efectele ingerării de cofeină asupra modificărilor semnalelor biologice musculare. Principala realizare a acestui studiu este faptul că măsurarea mușchilor la 30 de minute după administrarea cofeinei a fost asociată cu un timp de contracție mai scurt și o deplasare maximă mai mică a burții musculare decât testul efectuat înainte și la 60 de minute după administrarea cofeinei, fără un efect semnificativ al părții corpului.
În studiul nostru anterior, o singură doză de cofeină a fost asociată cu o scădere semnificativă a Tc și Dm la 60 de minute după ingerare. În studiul prezent, măsurarea TMG a fost efectuată la 30 și 60 de minute după administrarea cofeinei pentru a determina momentul exact al acțiunii cofeinei. Rezultatele au arătat că cofeina a avut un efect mai mare asupra mușchiului la 30 de minute după ingerare decât la 60 de minute după. Totuși, este esențial să remarcăm o discrepanță față de un studiu anterior al lui Domaszewski și colab., unde modificările parametrilor musculari au fost raportate ca persistente la 60 de minute după ingerarea cofeinei. În studiul nostru, durata reactivității musculare crescute pare a fi mai scurtă, efectele diminuându-se până la punctul de 60 de minute. Această diferență sugerează că fereastra optimă de timp pentru reactivitatea maximă a mușchilor la cofeină poate varia între indivizi sau în condiții diferite.
Efectul cofeinei asupra performanței umane continuă să fie o zonă populară de cercetare, cu eforturi de a înțelege mai bine efectele acesteia și de a oferi recomandări mai precise de utilizare. Acest lucru este valabil mai ales în sport, deoarece consumul de cofeină îmbunătățește performanța fizică, adică rezistența musculară, forța musculară, puterea anaerobă și rezistența aerobă, ceea ce este susținut de evaluări de calitate moderată spre ridicată și dovezi de calitate moderată. Rezultatele acestui studiu indică o tendință similară, deoarece efectul cofeinei asupra modificării parametrilor către o dinamică musculară îmbunătățită a fost găsit la toți subiecții. Acest lucru este confirmat și de studiile musculare efectuate în afara corpului, pe fibre musculare izolate, unde cofeina a îmbunătățit semnificativ viteza și forța contracțiilor declanșate de un impuls electric.
Aceste studii privind efectul momentului administrării cofeinei asupra calității contracțiilor musculare au fost realizate utilizând TMG, deoarece acesta redă semnale biologice din mușchi. De asemenea, măsoară deplasarea burții musculare în milimetri și durata contracției musculare în milisecunde. După cum au arătat multe studii, cei mai fiabili și analizați parametri ai TMG sunt Tc și Dm. Valorile reduse ale Tc trebuie tratate cu precauție, deoarece este o măsură supusă influențelor eronate provenite din schimbările Dm. Descoperirile noastre indică, într-adevăr, că Tc și Dm s-au modificat în aceeași direcție. Un Tc mai mic ar putea fi legat de recrutarea progresivă a fibrelor de tip II și de o cuplare mai eficientă excitație-contracție. Prin urmare, ipoteza este că această doză de cofeină îmbunătățește o cuplare excitație-contracție mai eficientă a gastrocnemianului medial. O valoare redusă a Dm indică o rigiditate musculară mai mare. Ambii acești parametri pot indica în mod ideal schimbări în dinamica musculară, ceea ce este de așteptat odată cu administrarea cofeinei. Studiul de față a confirmat utilitatea maximă a măsurării acestor doi parametri. Mai mult, pe baza studiilor anterioare, fiabilitatea Tc și Dm a fost bună spre excelentă, lucru care nu poate fi spus despre ceilalți parametri, ale căror rezultate în studiul prezent au fost, de asemenea, neclare. Interesant este faptul că parametrul Vrd este independent de Dm și a fost considerat un parametru sensibil pentru a identifica oboseala neuromusculară, dar, în mod surprinzător, nu a prezentat schimbări după administrarea cofeinei.
Studiile au indicat că cofeina a cauzat o scădere a parametrului Tc, ceea ce a confirmat că cofeina schimbă profilul neuromuscular și că o persoană ar putea acționa temporar similar ca după antrenamente de forță sau dinamice. Mai mult, parametrul Tc este corelat cu proporția de lanțuri grele de miozină de tip I sau cu viteza sprinterilor. Stimularea cu cofeină a scăzut, de asemenea, parametrul Dm, deplasarea radială maximă, care este legată de deformarea transversală absolută a mușchiului. Când Dm este redus, aceasta este interpretată ca o creștere a rigidității musculare și indică o predispoziție bună pentru sarcini precum sprinturile sau săriturile. Astfel de schimbări în răspunsul muscular nu sunt rezultatul unei modificări structurale a fibrelor musculare, ci un răspuns pe termen scurt la stimularea cu cofeină. Schimbările în aspectele structurale ale mușchiului pot fi influențate de programe genetice, influențe hormonale sau oboseală. Numărul fibrelor musculare striate nu se poate modifica; singurul lucru care se poate schimba în mușchiul scheletic este procentul fibrelor musculare care se contractă rapid sau lent.
Cafeaua consumată cu aproximativ 60 de minute înainte de exercițiu pare să îmbunătățească performanța sportivă la majoritatea persoanelor. Acest lucru este confirmat de majoritatea studiilor care recomandă ingestia de cofeină cu 60 de minute înainte de exercițiu. Totuși, unele studii sugerează administrarea cofeinei cu 30 de minute înainte de activitatea fizică. Prin urmare, nu este încă clar ce efecte ale cofeinei sunt observate la un timp de așteptare mai scurt sau mai lung între ingestia de cofeină și activitatea fizică. În studiul prezent, am încercat să demonstrăm că momentul de 30 de minute după ingestia de cofeină are un efect mai mare asupra dinamicii musculare. Totuși, când parametrii TMG au fost măsurați după 60 de minute, s-a arătat deja o tendință ascendentă. Uneori, valorile acestei măsurători au depășit chiar prima măsurătoare, ceea ce ar putea fi motivul lipsei efectului cofeinei asupra mușchilor la acel moment.
Trebuie menționat că unele studii sugerează, de asemenea, că răspunsul corpului după ingerarea de cofeină poate fi influențat de doze diferite de cofeină. Totuși, cofeina la o doză de 6 mg/kg masă corporală are un efect direct asupra activității mecanice a mușchiului scheletic prin reducerea parametrilor TMG: Tc, Td și Dm, care apar independent de inducerea modificărilor în sistemul nervos central. Studiul indică faptul că cofeina poate avea un efect de scurtare asupra vitezei de mișcare. Totuși, trebuie menționat că măsurătorile TMG determină răspunsul muscular la un stimul extern și nu la stimulul produs direct în creier.
Cercetările noastre arată clar un efect pozitiv crescut al cofeinei asupra mușchilor la 30 de minute după administrare, comparativ cu 60 de minute. Totuși, pentru a înțelege pe deplin mecanismele cofeinei asupra activității musculare, este util să fie studiate doze diferite de cofeină atunci când sunt analizați sportivii, pentru a determina doza de cofeină care funcționează cel mai bine pentru mușchi. De asemenea, ar merita luată în considerare studierea participanților care nu sunt consumatori obișnuiți de cofeină, ceea ce ar putea conduce la concluzii interesante și ar putea indica necesitatea unor cercetări viitoare.
O limitare a acestui studiu ar putea fi lipsa unui grup de control. Totuși, un grup fără intervenție ar avea o valoare limitată, deoarece rezultatele studiilor ulterioare nu s-ar modifica fără o intervenție prealabilă. În plus, valoarea studiului ar putea fi limitată de faptul că a fost studiat doar un mușchi. Totuși, în contextul cercetărilor despre cofeină, acesta este ultimul mușchi alimentat cu sânge, iar efectele măsurate aici se aplică întregului corp. O altă limitare este că studiul a implicat doar sportivi de sex masculin, astfel încât rezultatele nu ar trebui generalizate. În practică, rezultatele acestui studiu pot fi legate de suplimentarea cu cofeină. Se dovedește că mușchii răspund la cofeină și sunt mai rapizi după 30 de minute decât după 60 de minute.
Cu administrarea a 6 mg/kg greutate corporală de cofeină, mușchii diagnosticați cu dispozitivul TMG prezintă un timp de contracție (Tc) și un timp de întârziere (Td) mai scurte la 30 de minute decât la 60 de minute după administrarea cofeinei. Există, de asemenea, o tendință similară în parametrul Dm, astfel încât mușchii la 30 de minute ar putea avea o cuplare excitație-contracție mai mare și o rigiditate musculară mai ridicată decât la 60 de minute. TMG este un instrument eficient pentru imagistica neinvazivă a semnalelor biomedicale din mușchi după administrarea cofeinei.
Aceste constatări sugerează că persoanele care necesită o performanță musculară sporită, cum ar fi sportivii sau persoanele implicate în activități fizice, pot beneficia de consumul de cofeină cu aproximativ 30 de minute înainte de performanță. Procedând astfel, acestea pot experimenta contracții musculare mai rapide și un timp de întârziere redus, ceea ce poate duce la o performanță sportivă îmbunătățită.
În plus, utilizarea TMG permite monitorizarea neinvazivă a răspunsurilor musculare după administrarea cofeinei, facilitând cercetări ulterioare și aplicații practice în domeniul performanței sportive și al reabilitării fizice.
By. Bitanu-Alexandru Sebastian-Alin
Referinte:
Introducere Hipertrofia musculară scheletică se referă la creșterea dimensiunii țesutului muscular, în mare parte datorată…
IntroducereCompoziția corporală și nivelurile de hidratare sunt esențiale pentru performanța sportivă și sănătate în culturism,…
A fost realizat un studiu clinic randomizat pentru a examina dacă oțetul de mere (ACV)…
Dietele din culturism pun, în general, accent pe un aport ridicat de proteine și limitează…
Pe lângă proteine, există o varietate de alte suplimente pe care le poți folosi pentru…
1. IntroducereSportivii sunt adesea percepuți ca exemple ale unui stil de viață sănătos, caracterizat prin…