PEMF-Stimulation bei körperlicher Betätigung bei sesshaften Menschen

Das Studiendesign ist einfach blind mit randomisierter kontrollierter Bedingung. An dieser Studie werden neun männliche, sesshafte junge Menschen teilnehmen. Die G∗power-Softwareversion 3.1.9.2 (Kiel, Deutschland) sagte voraus, dass eine Gesamtstichprobengröße von 8 eine ausreichende Trennschärfe (0,80) ergeben würde, um einen signifikanten Unterschied auf Alpha-Ebene von 0,05 zu erkennen. Um die Verfügbarkeit der Daten im Falle fehlender oder beschädigter Daten sicherzustellen, wird ein zusätzlicher Teilnehmer einbezogen. Alle Teilnehmer sind freiwillige, gesunde Nichtraucher, die zum Zeitpunkt des Experiments weder Muskelverletzungen noch körperliche Defizite hatten. Ausschlusskriterien sind die Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln oder Medikamenten. Alle Teilnehmer erhalten eine schriftliche und mündliche Erklärung des Versuchsablaufs. Die Einverständniserklärung wird vor Beginn der Aufnahmen eingeholt.

Die Experimente werden auf dem Fahrrad-Ergometer (H-300-R Lode, Exere Air Machine, Italien) nach einem standardisierten Verfahren in einem ruhigen Raum mit einer Temperatur von 22 °C durchgeführt. Die Aufzeichnungen werden zur gleichen Tageszeit (9:00–12:00 Uhr) durchgeführt, um zirkadiane Einflüsse zu vermeiden. Die Probanden werden angewiesen, in den 12 Stunden vor dem Experiment Koffein, Alkohol und schwere körperliche Aktivität zu vermeiden. Die Oberflächen-EMG-Aktivität wird vom rechten Vastus medialis und vom rechten Biceps femoris caput longum mit einer Abtastrate von 1000 Hz durch ein Free-EMG 1000 (BTS Bioengineering, Inc.) aufgezeichnet. Free-EMG ist ein Gerät mit drahtlosen miniaturisierten Sonden zur dynamischen Analyse der Muskelaktivität. Zur Signalerfassung werden die Sonden (41,5×24,8x14mm) direkt an den Elektroden befestigt und Signale erfasst und erfasst. Jede Sonde ist mit einem internen Speicher ausgestattet, um eine unterbrechungsfreie Aufzeichnung im Falle eines vorübergehenden Verbindungsverlusts zu gewährleisten. Um den gesamten rechten Oberschenkel zu stimulieren, werden 2 kreisförmige 20-cm-PEMF-Schleifenantennengeräte (Torino II, Rio Grande Neurosciences, USA) am Anfang und am Ende des rechten Beins platziert. Die PEMF-Wellenform besteht aus einem pulsburstmodulierten sinusförmigen Träger mit 27,12 Megahertz (MHz), einer Burstbreite von 2 ms, die bei 2 Hertz wiederholt wird, und einem Spitzenmagnetfeld in der Mitte der Schleife von 5 ± 1 Mikrotesla.

Die Teilnehmer kommen fünfmal im Abstand von jeweils drei Tagen ins Labor. Bei jedem dieser Besuche werden nur wenige Aufnahmen durchgeführt.

Der erste Tag sieht die Aufzeichnung der maximalen freiwilligen Kontraktion (MVC) und einen schrittweisen Test bis zur Erschöpfung vor, um den individuellen maximalen Sauerstoffverbrauch (VO2max) zu ermitteln. Bei der MVC-Aufzeichnung führt jeder Teilnehmer fünf Sekunden lang eine isometrische Kontraktion gegen eine maximale Belastung mit isotonischen Geräten (Exere Air Machine, Italien) durch. Die Teilnehmer wiederholen den gleichen Vorgang dreimal, getrennt durch 2 Minuten Pause. Der MVC-Spitzenwert jedes untersuchten Muskels wird zur Normalisierung elektromyographischer Daten verwendet (Verfahren, das bereits in früheren Studien verwendet wurde). In Bezug auf die VO2max-Aufzeichnung führt jeder Proband einen inkrementellen Test auf einem Fahrradergometer (H-300-R Lode) durch, um den maximalen Sauerstoffverbrauch (VO2max) zu ermitteln und so die richtige Arbeitsbelastung für die Trainingseinheiten zu ermitteln. Gase werden mit einem Atem-für-Atem-Stoffwechselsystem Quark b2 (Cosmed, Italien) analysiert. Das System wird unmittelbar vor jedem Test gemäß den Richtlinien des Herstellers kalibriert: Die Volumenkalibrierung wird bei verschiedenen Durchflussraten mit einer 3-L-Kalibrierspritze durchgeführt und die Kalibrierung der Gasanalysatoren erfolgt mit einem Tank mit Referenzgasgemisch (16,00 %). O2, 5,00 % CO2) und Umgebungsluft (20,93 % O2 und 0,03 % CO2).

Vom zweiten bis vierten Tag kommen die Teilnehmer zu den Übungseinheiten ins Labor. Die Versuchsbedingungen sind PEMF EIN und PEMF AUS, wobei der PEMF jeweils ein- und ausgeschaltet wird. Wenn der Versuch mit dem PEMF in der ON-Modalität beginnt, wird das Gerät nach 17 Minuten ausgeschaltet und der Teilnehmer fährt bis zum Ende des Versuchs mit dem Radfahren fort. Andernfalls, wenn der Versuch mit dem PEMF in der AUS-Modalität beginnt, wird das Gerät nach 17 Minuten eingeschaltet und der Teilnehmer fährt bis zum Ende des Versuchs mit dem Radfahren fort. Jede Bedingung wird an verschiedenen Tagen zweimal wiederholt, sodass pro Proband insgesamt vier Aufnahmen gemacht werden. Die beiden PEMF-Schlaufen werden in beiden Versuchsbedingungen am rechten Bein positioniert, um zu vermeiden, dass die Stimulation von den Probanden auf Hautebene wahrgenommen wird.

Die Daten werden in drei Epochen aufgezeichnet: 1) Grundlinie, 2) Aufwärmen, 3) Training mit konstanter Belastung. Um die Ausgangswerte aufzuzeichnen, sitzen die Teilnehmer 1 Minute lang mit ausgestrecktem rechten Bein. Das Aufwärmen umfasst ein einminütiges, unbelastetes Radfahren. Anschließend erfolgt ein sofortiger Anstieg der Arbeitsbelastung, der in ca. 3 Sekunden erreicht wird und den Beginn der Übung mit konstanter Belastung (körperliche Anstrengung) darstellt. Die Teilnehmer werden angewiesen, während der gesamten Dauer des Versuchs mit einer Trittfrequenz von 70 Umdrehungen pro Minute zu fahren. Jeder Versuch wird nach 30 Minuten Training beendet.