Skolebaserede HIIT og dosis-respons effekter (PEER-HEART)

I. Baggrund Forekomsten af ​​overvægt og fedme er veldokumenteret i litteraturen. Det gælder både voksne og ældre, men i stigende grad også børn og unge i skolealderen. I lighed med fedtvæv er der en konstant stigning i procentdelen af ​​unge individer med forhøjet blodtryk. Desuden mindsker børn og unge støt deres fysiske effektivitet. Alle disse egenskaber tjener som indikatorer for overordnet sundhed, defineret som sundhedsrelateret fitness (HRF). Målinger repræsenterer det sundhedspotentiale, som unge bringer ind i voksenlivet, hvad der er tæt forbundet med deres effektive funktion i familie- og arbejdsliv.

I kampen mod livsstilssygdomme i ungdomsårene er der en stigende tendens til at implementere intense kortsigtede indsatser. Beviser fra adskillige undersøgelser bekræfter effektiviteten af ​​High-Intensity Interval Training (HIIT) til at reducere kropsvægt, forbedre body mass index (BMI), reducere kropsfedt og sænke hvileblodtrykket. På grund af børns og unges modvilje mod at deltage i fysisk aktivitet i fritiden, er der en stigende systemisk implementering af HIIT i idrætstimerne for at sikre udbredt fysisk træning blandt eleverne.

Et særskilt problem er manglen på respons på træning hos nogle individer (såkaldte non-responders). Der er få undersøgelser, der forsøger at finde den optimale træningsdosis for at fremkalde et respons hos så mange deltagere som muligt, ideelt set hos alle deltagere (dosis-respons forhold). Effektiviteten af ​​træning baseret på træningens varighed og hvileintervaller, typen af ​​øvelser (udholdenhed, modstand osv.) og træningsintensitet er dog stadig ukendt.

II. Forskningsprojektets mål

Derfor er formålet med denne undersøgelse todelt:

1. at undersøge effektiviteten af ​​forskellige former for kortvarig, intens intervaløvelse til at reducere kropsfedt og hvileblodtryk samt forbedre aerob og anaerob fysisk udholdenhed;
2. efter at have identificeret ikke-respondere og anvendt dosis-respons-procedurer, at udvikle modifikationer til standard HIIT-programmet og verificere effektiviteten af ​​disse modifikationer til at inducere de førnævnte positive ændringer.

Hypotese 1. Den højintensive interventionstræning, der øves systematisk under regelmæssige fysiske aktivitetslektioner, vil påvirke kropssammensætningen ved at reducere kropsfedt (gennem øgede fedtoxidationsprocesser fra meget intensive øvelser) og forbedre mængden af ​​fedt til muskelmasse. I forsøgsgruppen deltagere med forhøjet blodtryk vil der blive observeret blodtryksforbedringer, hvad der er forbundet med flere fysiologiske kardiovaskulære reaktioner. For det tredje vil intensiv fysisk korttidsintervaltræning forbedre kardiorespiratorisk kondition.

Hypotese 2. Der er hyppighed af deltagere, som ikke vil vinde i forskellige resultater fra interventionsprogram.

Hypotese 3. Programmer for HIIT-interventionen, individuelt skræddersyet til ikke-responderende personer, herunder forskellige determinanter, inducerer de forventede ændringer i de ovennævnte resultater.

III. Forskningsdesign og arbejdsplan Dette projekt er longitudinelt, planlagt til to års studier. Begge år, kaldet cyklusser, er Cluster Randomized Trials (med andre ord - Group-Randomized Trials, hvor forskningsdeltagere ikke er allokeret til intervention uafhængigt, men som en gruppe.

Hver cyklus af undersøgelsen har to dele. Første del (kaldet Common-HIIT) har to arme: eksperimentel og kontrol, mens anden del (kaldet Dose-Response) har fire arme: to eksperimentelle og to kontrolarme.

Simpel stikprøveudtagning uden erstatning bruges til at klassificere klasser som eksperimentel og kontrol. Stikprøverammen er listen over klasser med identifikatorer, der er specifikke for hver skole (f.eks. 1a, 1b, 2a osv.). Randomiseringsprocessen udføres af efterforskerne af denne undersøgelse ved hjælp af et specifikt bibliotek i R-sprog.

Projektet tilmelder to typer elevgrupper: eksperimentelle (EG) - ca. 4 klasser på hver skole, og kontrol (CG) - ca. 4 klasser i hver skole. I Common-HIIT-delen udfører EG fysisk træningsintervention, mens CG kun deltager i typiske PE-lektioner. I Dosis-Response-delen vil ikke-respondere (identificeret som personer, der ikke vil opnå virkningerne under første del) tilfældigt (samme procedure som i første del) opdeles i forsøgsgruppe (NRs-E) og kontrolgruppe (NRs- C), mens respondere (identificeret som personer, der vil opnå virkningerne under første del) også vil blive tilfældigt (samme procedure som i den første del) opdelt i eksperimentel (Rs-E) og kontrol (Rs-C) gruppe.

I Common-HIIT-delen bliver alle deltagere undersøgt under præintervention, postintervention og opfølgende målinger. Mens de i Dosis-Response-delen undersøges to gange: præintervention og postintervention dosis-respons-intervention.

IV. Forskningsmetodik IV.1 Fagkarakteristika. Stikprøvestørrelsen blev beregnet baseret på pilotundersøgelser ved brug af G*Power v. 3.1, hvilket resulterede i en minimumsprøvestørrelse på 310 individer (med en frafaldsmargen på 5 %). Studiet involverer elever fra 1. og 4. klassetrin, som er involveret i projekt på henholdsvis 1. og 2. trin. To gymnasier i byen Wrocław blev udvalgt til undersøgelsen. Deltagerne er adskilt i kønsgrupper, hvad der er relateret til skolernes regler.

IV.2. Interventionsprocedurer. Designet brugte et parallelt gruppestudieskema (2 skoler) med tre replikater. På hver skole vil der blive implementeret en anden form for intervention baseret generelt på principperne i HIIT-programmet. I den ene skole er der planlagt en klassisk variant, mens der i den anden er planlagt en variant med en plyometrisk mekanisme.

Projektet anvender en intensiv intermitterende træningsintervention. I den ene skole er der planlagt et standardprogram, i den anden en modifikation, der involverer en plyometrisk træningsform. Det valgte intervalprogram med høj intensitet er meget nyttigt i skolemiljøet på grund af dets enkle implementering og korte tid. Det kan nemt implementeres i en lektion uden at forstyrre strømmen af ​​lektionen og udførelsen af ​​lærerens pensumopgaver. I interventionen udføres 8 serier af 20 sekunders øvelser og 10 sekunders hvile.

Den samlede varighed er 4 minutter. Nøglen er at udføre øvelsen med en intensitet på 90%-100% af maksimal indsats. Den korte varighed og muligheden for at bruge forskellige træningsformer gør det attraktivt efter deltagernes mening og har en positiv effekt på motivationen til at træne. I den første del af undersøgelsen vil der, uanset hvilke motionsformer der er implementeret på begge skoler, blive anvendt et standard HIIT interventionsprogram. Forud for interventionsdelen vil der være en standard 10-minutters opvarmning før sessionen. Deltagerne vil derefter gå i gang med hovedprogrammet og udføre intenst arbejde, der varer 20 sekunder og et 10-sekunders hvileinterval. I de første fire uger vil de optræde mellem fire og seks serier med det formål at lave en fuld cyklus på otte serier i de følgende fire uger. Efter at alle serierne i en given cyklus er afsluttet, vil der være en 5-minutters hvileperiode. Læreren vil derefter gå videre til de planlagte lektionsopgaver, der er afledt af kernepensum.

At opnå den korrekte træningsintensitet er en kritisk faktor i HIIT-type interventioner. Men i betragtning af at interventionen vil finde sted i et skolemiljø, blev det antaget, at deltagerne ville opretholde en indsats på mindst 80 % HRmax i hele 8-ugers perioden. Pulsen vil blive målt med Polar Verity Sense-armbånd. Læreren er real-time kontrol og motiverer elevens indsats, da intensiteten falder.

I anden del af forskningen vil der blive introduceret interventionsmodifikationer, der ændrer programmernes stimulusdoser. Detaljerne i designet af disse ændringer vil blive afledt af resultaterne opnået fra den første del af forskningen. Det følgende vil blive ændret i forholdet mellem arbejds- og hvilepauser, strukturen og/eller formen af ​​øvelserne. Ikke-responderende individer (som ikke reagerede på øvelsen i den første del ved at sænke deres kropsfedt og/eller blodtryk og/eller forbedre deres fysiske ydeevne) og dem, der ikke opretholder en effekt over en periode på 8 uger, vil blive allokeret til undergrupper, hvor de vil blive trænet i henhold til en passende modifikation. til undergrupper, hvor træningen vil blive tilpasset i overensstemmelse hermed.

Pulsværdier, der danner en tidsserie, vil blive gemt i applikationen og eksporteret til en database ved afslutningen af ​​projektet. Disse resultater vil blive sammenholdt med målinger og undersøgelsesdata og brugt til detaljerede analyser.

IV. 3. Målinger. Målinger er planlagt på tre områder: morfologisk, kardiovaskulær og fysisk præstation. Der vil blive udført målinger af grundlæggende morfologiske egenskaber. Kropshøjden vil blive målt ved hjælp af et antropometer med en nøjagtighed på 0,1 cm (GPM Anthropological Instruments). Kropsvægten vil blive målt på en elektronisk vægt (kropssammensætningsanordning) med en nøjagtighed på 0,1 kg. Kropssammensætning vil også blive målt. Kropssammensætningsenhed bruger bioelektrisk impedansmetode. Fedtmasse, muskelmasse og vand vil blive målt. På basis af de målte morfologiske egenskaber og kropssammensætning er følgende beregnede indikatorer: relativ kropsmasse (BMI), relativ fedtmasse (FMI), relativ muskelmasse (SMI) og muskel/fedtforhold (MMI), muskel til fedt forhold (MFR).

Hæmodynamiske træk ved blodcirkulationen vil blive bestemt ved hvilemålinger af systolisk og diastolisk blodtryk og hjertefrekvens. Der vil blive brugt en elektronisk blodtryksmåler for overarmen. Til måling af aerob og anaerob fysisk kapacitet er der forudset populationstests (henholdsvis en multi-level shuttlekørsel, den såkaldte bip-test.

Målingerne vil blive suppleret med indsamling af undersøgelsesdata. Disse data vil være de ledsagende variabler i de detaljerede, dybdegående analyser. Følgende undersøgelser er planlagt: den økonomiske og sociale situation for elevernes familier (FAS-skala), fysisk aktivitet (IPAQ lang form spørgeskema) og hyppighed af fødeindtagelse (KomPAN spørgeskema). Derudover vil eleverne efter hver lektionsenhed udfylde spørgeskemaer med den subjektive følelse af træthedsskala (RPE) og lektionens attraktivitetsskala (PACES).

V. Statistisk analyse Fordelinger af de indsamlede data vil blive vurderet. Afhængigt af typen af ​​distribution vil parametriske og ikke-parametriske metoder blive anvendt. I multivariate udforskende procedurer vil data, der ikke opfylder betingelsen om normalitet af distribution, blive transformeret og skaleret. Der forudsættes sammenligninger mellem multiple grupper med gentagne mål (MANOVA/ANOVA af blandede effekter), undersøgelse af korrelationer (regressionsanalyse i blandede modeller), undersøgelse af ligheder (klyngeanalyser) og samtidig forekomst (korrespondanceanalyser).

Til dosis-respons sammenhængsanalyser er det planlagt at bruge simpel lineær regression, polynomiel regression (2. og 3. grads polynomium) og forskellige multiple sammenligningsprocedurer (Multiple Comparison Procedures familie).

Beregningen vil blive udført i R-miljøet [43] og anden statistisk software.