Lower Limb Strength and Power as Predictors of Brain Blood Flow During Exercise (LLSPP)
4. Mai 2026 aktualisiert von: Linjun Liu, Lincoln University College
Lower Limb Muscle Strength and Power Predict Exercise-Induced Prefrontal Hemodynamic Response: An Interpretable Machine Learning Study Using fNIRS Data
This study aims to investigate the predictive value of lower limb muscle strength and explosive power on exercise-induced prefrontal hemodynamic responses.
Using an interpretable machine learning framework (GCAT-Net), the research analyzes how various physical performance indicators-such as isokinetic muscle strength, 1RM leg press, and vertical jump metrics-can predict oxygenated hemoglobin (ΔHbO) changes in the bilateral dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) during moderate-intensity cycling.
Studienübersicht
Status
Abgeschlossen
Bedingungen
Intervention / Behandlung
Studientyp
Interventionell
Einschreibung (Tatsächlich)
256
Phase
- Unzutreffend
Kontakte und Standorte
Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.
Studienorte
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-
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Moscow, Russland, 117519
- Moscow State University of Sport and Tourism
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Teilnahmekriterien
Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.
Zulassungskriterien
Studienberechtigtes Alter
- Erwachsene
Akzeptiert gesunde Freiwillige
Ja
Beschreibung
Inclusion Criteria:
- Healthy adults aged between 18.00 and 60.00 years.
- Must be able to perform standardized lower-limb physical assessments, including isokinetic strength testing and explosive power tests (e.g., CMJ, SJ, and 30m sprints).
- Capability to complete a 6-minute aerobic cycling task at a moderate intensity (60% VO_2max).
- Physically cleared for exercise as determined by a Physical Activity Readiness Questionnaire (PAR-Q).
- Willingness to undergo functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) monitoring with a Scalp Coupling Index (SCI) ≥ 0.7.
Exclusion Criteria:
- History of musculoskeletal injuries to the lower limbs within the past 6 months that would impede maximum voluntary contraction (MVC) or high-intensity efforts.
- Known cardiovascular, respiratory, or neurological conditions that contraindicate maximal exercise testing (VO_2max ramp protocol).
- Body Mass Index (BMI) or health status that prevents the safe completion of high-impact explosive power tests like the 30cm drop jump (RSI assessment).
- Presence of excessive motion artifacts or poor fNIRS signal quality, specifically a Signal-to-Noise Ratio (SNR) < 5 dB or motion artifact frame ratio ≥$ 10%.
Studienplan
Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.
Wie ist die Studie aufgebaut?
Designdetails
- Hauptzweck: Grundlegende Wissenschaft
- Zuteilung: N / A
- Interventionsmodell: Einzelgruppenzuweisung
- Maskierung: Keine (Offenes Etikett)
Waffen und Interventionen
Teilnehmergruppe / Arm |
Intervention / Behandlung |
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Sonstiges: Standardized Physical Performance and Hemodynamic Observation Group
Observational Study Arm
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Participants undergo a comprehensive physiological and biomechanical assessment protocol divided into three phases.
First, demographic and morphological data (Age, Sex, BMI, and Body Fat %) are collected, followed by a maximal oxygen consumption (VO_2max) test using a Bruce-modified ramp protocol on a cycle ergometer.
Second, participants complete a standardized lower-limb neuromuscular battery, including isokinetic strength testing at 60°/s (peak torque for knee, hip, and ankle) via a Biodex System 4 Pro, a 1RM leg press, and explosive power assessments comprising Countermovement Jumps (CMJ), Squat Jumps (SJ), and 30m sprints.
Finally, cortical hemodynamic activity is monitored using a 16-channel fNIRS system (NIRSport2) over the bilateral dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) during a 6-minute constant-load cycling task at 60% VO_2max.
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Was misst die Studie?
Primäre Ergebnismessungen
Ergebnis Maßnahme |
Maßnahmenbeschreibung |
Zeitfenster |
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Area Under the Curve of Oxygenated Hemoglobin (Δ HbO AUC) during Aerobic Exercise
Zeitfenster: Measured during the 6-minute constant-load cycling task (60%VO_2max), which occurs approximately 120 minutes after the start of the experimental session.
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Cortical hemodynamics are measured using the NIRSport2 fNIRS system over the bilateral dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC).
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Measured during the 6-minute constant-load cycling task (60%VO_2max), which occurs approximately 120 minutes after the start of the experimental session.
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Sekundäre Ergebnismessungen
Ergebnis Maßnahme |
Maßnahmenbeschreibung |
Zeitfenster |
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Demographic and Morphological Baseline Profile
Zeitfenster: Baseline (Minutes 0-20 of the session).
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Collection of foundational participant data including Age, Height (InBody H20N), Weight, BMI, and Body Fat % (InBody 770 via multi-frequency bioelectrical impedance).
Resting Heart Rate (RHR) is recorded after 5 minutes of quiet rest.
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Baseline (Minutes 0-20 of the session).
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Isokinetic Neuromuscular Strength Battery
Zeitfenster: Post-baseline assessment (Minutes 30-60 of the session).
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Evaluation of lower-limb strength using a Biodex System 4 Pro at an angular velocity of 60°/s.
Metrics include peak torque for knee extension/flexion, hip extension, and ankle plantarflexion, as well as the 1RM leg press and Hamstring/Quadriceps (H:Q) ratio.
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Post-baseline assessment (Minutes 30-60 of the session).
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Explosive Power and Functional Performance Metric
Zeitfenster: Following isokinetic testing (Minutes 70-90 of the session).
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Assessment of neuromuscular power through Countermovement Jump (CMJ), Squat Jump (SJ), Reactive Strength Index (RSI via 30cm drop jump), 30m sprint time, and standing long jump.
Functional strength is measured using the Five Times Sit-to-Stand (FiveTSTS) test.
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Following isokinetic testing (Minutes 70-90 of the session).
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Peak Cardiorespiratory Capacity (VO_2max)
Zeitfenster: Final physical assessment before the hemodynamic task (Minutes 100-120 of the session).
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Maximal oxygen consumption determined through a Bruce-modified ramp protocol (25 W starting load, increasing 25 W/min) on a cycle ergometer until volitional exhaustion.
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Final physical assessment before the hemodynamic task (Minutes 100-120 of the session).
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Mitarbeiter und Ermittler
Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.
Sponsor
Mitarbeiter
Studienaufzeichnungsdaten
Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.
Haupttermine studieren
Studienbeginn (Tatsächlich)
1. März 2025
Primärer Abschluss (Tatsächlich)
15. März 2025
Studienabschluss (Tatsächlich)
15. März 2025
Studienanmeldedaten
Zuerst eingereicht
4. Mai 2026
Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat
4. Mai 2026
Zuerst gepostet (Tatsächlich)
8. Mai 2026
Studienaufzeichnungsaktualisierungen
Letztes Update gepostet (Tatsächlich)
8. Mai 2026
Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt
4. Mai 2026
Zuletzt verifiziert
1. Mai 2026
Mehr Informationen
Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie
Schlüsselwörter
Andere Studien-ID-Nummern
- WSUST-IRB-070225
Plan für individuelle Teilnehmerdaten (IPD)
Planen Sie, individuelle Teilnehmerdaten (IPD) zu teilen?
NEIN
Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen
Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt
Nein
Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt
Nein
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