Efectos de la Ingestión de Cafeína en las Medidas Cognitivas y de Fuerza Muscular Matutinas en Hombres

Participantes Catorce hombres adultos de sexo biológico masculino y género masculino que fueron clasificados como "activos recreativamente". Todos los participantes fueron reclutados de la población estudiantil del departamento de Ciencias del Deporte de la Universidad. Los criterios de inclusión fueron adultos sanos (18-30 años), sin lesiones, con experiencia previa en entrenamiento de fuerza/peso (≥ 2 años). El proyecto también abrió la participación a mujeres, pero ninguna mujer se ofreció como voluntaria. Los participantes habitualmente se acostaban entre las 22:00-23:30 h y se levantaban a las 06:00-07:30 h y para los fines del estudio acordaron acostarse a las 22:30 h y levantarse a las 06:30 h. Ninguno de los participantes recibió ningún tratamiento farmacológico (incluidos medicamentos antiinflamatorios no esteroideos, AINE) durante el período de estudio. El consumo habitual de cafeína se evaluó mediante el cuestionario de consumo de cafeína (CCQ) y se excluyó a aquellos con >150 mg por día. Además, todos los participantes expresaron ninguna preferencia respecto al entrenamiento en función de la hora del día mediante un diario de entrenamiento autoinformado semanal de 2 semanas. Reclutar participantes con este tipo específico de historial de ejercicio significó que las respuestas facilitadoras neuromusculares conocidas, que típicamente se asocian con aumentos agudos en la fuerza muscular entre individuos no entrenados debido a adaptaciones y respuestas neurales, se redujeron. Los criterios de exclusión incluyeron estado de ánimo deprimido (del inventario de depresión de Beck), mala calidad del sueño (un puntaje global del índice de calidad del sueño de Pittsburgh >5, trabajo por turnos reciente o viaje a través de múltiples zonas horarias y cronotipo 'extremo' (evaluado mediante el Cuestionario Compuesto de Matutinidad) y factores de riesgo y/o síntomas de enfermedad cardiovascular. A través de entrevistas, se estableció que los voluntarios tenían un conocimiento mínimo de los efectos de la hora del día o el tiempo desde el sueño en el rendimiento humano. Se proporcionó una explicación verbal del procedimiento experimental a todos; esto incluyó los objetivos del estudio; los posibles riesgos asociados con la participación y los procedimientos experimentales a utilizar. Se respondieron todas las preguntas. Los individuos luego proporcionaron consentimiento informado por escrito antes de participar en el estudio. Los procedimientos experimentales fueron aprobados por el Comité de Ética Humana de la Universidad John Moores de Liverpool (CÓDIGO DE ÉTICA: 08/SPS/030). El estudio se realizó de acuerdo con los estándares éticos de la revista y cumplió con los principios de la Declaración de Helsinki.

Diseño de investigación Todos los participantes debieron visitar el laboratorio de fisiología (Liverpool, Reino Unido) en siete ocasiones (temperatura seca de 19-21°C, humedad del 29-41%, presión barométrica de 962-1010 mmHg y luz ambiental de 750 lux). Los participantes completaron (i) una repetición máxima (1RM) para press de banca y sentadilla trasera, ii) dos sesiones de familiarización con pruebas de rendimiento cognitivo y de fuerza una semana antes del protocolo experimental. Durante las familiarizaciones, los participantes completaron un diario alimenticio de 7 días que fue analizado utilizando el software de análisis Nutritics® por un nutricionista deportivo registrado en SENr. Las sesiones restantes consistieron en iii) tres sesiones experimentales, todas separadas por al menos 72 h como período de recuperación estandarizado. La parte experimental comprendió tres ensayos experimentales a) Control (NoPill), b) Cafeína (300 mg, CAFF) y c) placebo (maltodextrina, PLAC)] entre las 07:30 y las 08:30 h (Figura 1). Los participantes se acostaron la noche anterior alrededor de las 22:30 h, se despertaron a las 06:30 h y llegaron al laboratorio a las 07:00 h en estado de ayuno. Para las condiciones CAFF y PLAC, se proporcionaron pastillas en una botella de plástico con instrucciones para consumirlas con agua a las 06:30 h antes de llegar al laboratorio, con confirmación a la llegada. Para el control NoPill, no se proporcionó nada. Se instruyó a los participantes para evitar entrenamiento o actividad física intensa 48 h antes de cualquiera de las visitas; por lo demás, los participantes mantuvieron sus rutinas diarias normales. En total, las tres cápsulas de cafeína contenían 300 mg de cafeína anhidra y el espacio restante estaba ocupado por maltodextrina (Applied Nutrition LTD, Knowsley, Reino Unido) y las cápsulas de placebo se fabricaron en el departamento y contenían maltodextrina (~2,4 g, Sport supplements Ltd t/a BulkTM Colchester, Reino Unido). Los investigadores y participantes estaban cegados al horario de suplementos y tanto la cafeína como el placebo fueron ligeramente espolvoreados con maltodextrina para crear un sabor similar, ambos tenían un peso similar (0,8 g/cápsula) y eran tamaño 00. El orden del tratamiento fue revelado al final del proyecto por un investigador responsable de la anonimización y aleatorización.

Todos los ensayos se realizaron con un solo participante a la vez, pero con un inicio escalonado para que un participante llegara a las 06:45, el siguiente a las 07:00 h y el último para la sesión de esa mañana a las 07:15 h. Esta programación para los participantes se mantuvo consistente para todas las sesiones. Todos los participantes vivían a no más de 10 minutos de los laboratorios universitarios. Los participantes fueron asignados equitativamente, basándose en su 1RM para press de banca y sentadilla trasera, en tres grupos (A, B y C), listando los tiempos de los participantes de la segunda familiarización en orden del más fuerte al más débil y asignando las letras A, B y C en orden. La incidencia del efecto de aprendizaje se minimizó asignando las condiciones experimentales en orden contrabalanceado. El presente estudio se llevó a cabo entre los meses de noviembre a febrero (otoño a invierno en el Reino Unido), con exposición a la luz solar matutina limitada a <80 Lux antes de llegar al laboratorio. El rango de amanecer durante la duración del estudio fue de 07:12 a 07:03 h.

Protocolo y mediciones: sesiones de familiarización Los participantes completaron dos sesiones de familiarización de todas las medidas de fuerza, cognitivas y de cuestionarios, antes de ser considerados listos para participar en el estudio. Se utilizó un coeficiente de variación menor o igual al 10 % para las variables entre la primera y segunda medida como criterio para la familiarización, en línea con las recomendaciones dadas por Atkinson y Nevill [26]. Las sesiones de familiarización tuvieron lugar a las 12:00 h durante un período de tres semanas y finalizaron una semana antes de que comenzara el estudio para minimizar los efectos de aprendizaje. Los participantes llegaron 0,5 horas antes del inicio de la prueba y descansaron en posición sentada, para minimizar la influencia de la actividad muscular previa. Los participantes completaron la familiarización en el siguiente orden: i) batería de pruebas cognitivas, ii) contracción voluntaria máxima isométrica (CVM) con y sin estimulación eléctrica percutánea, iii) sentadilla trasera y press de banca.

i) Batería de pruebas cognitivas Prueba de Trazado de Líneas (TMT; partes A y B): Ambas partes de la TMT consisten en 25 círculos distribuidos en una hoja de papel A4. En la parte A, los círculos están numerados del 1 al 25, y se instruye al participante para dibujar líneas para conectar los números en orden ascendente. En la parte B, los círculos incluyen tanto números (1-13) como letras (A-L) y se instruye al participante para dibujar líneas para conectar los círculos en un patrón ascendente pero con la tarea adicional de alternar entre números y letras (es decir, 1-A-2-B-3-C, etc.). En ambas partes, se instruye al participante para conectar los círculos lo más rápido posible, sin levantar el lápiz del papel. Si se comete un error, se señala inmediatamente y se permite al participante corregirlo. Durante la prueba, se mide el tiempo de finalización, siendo un tiempo mayor indicativo de un mayor deterioro.

Prueba de Aprendizaje Verbal Auditivo de Rey: La RAVLT es una evaluación neuropsicológica diseñada para evaluar la memoria verbal en pacientes de 16 años o más. La RAVLT puede usarse para evaluar la naturaleza y severidad de la disfunción de la memoria y para rastrear cambios en la función de la memoria a lo largo del tiempo [28]. La prueba está diseñada como un paradigma de aprendizaje de listas en el que el voluntario escucha una lista de 15 sustantivos y se le pide que recuerde tantas palabras de la lista como sea posible. Se anota el número correcto y el número que fue dado por el participante pero no estaba en la lista (intrusiones). Este proceso se repite 4 veces más. El proceso se repite pero con una segunda lista de "interferencia" (Lista B) presentada de la misma manera, y se le pide al participante que recuerde tantas palabras como sea posible de la Lista B y se registra la puntuación. Después del ensayo de interferencia, se le pide inmediatamente al participante que recuerde las palabras de la Lista A, que escuchó cinco veces previamente, y se registra el número de palabras correctas e intrusiones. Se registran y analizan el número total de RAVTL, el número de distracciones y la retención.

Prueba de interferencia de color-palabra de Stroop. Se pidió a los participantes que leyeran en voz alta sus respuestas a palabras o colores durante 45 s lo más rápido posible y que no dejaran errores sin corregir. Esto fue filmado y se registró y analizó el número de errores y la cantidad total completada. La primera hoja tenía texto (rojo, azul, amarillo, negro y verde) en tinta negra (prueba de nombramiento de palabras, W). La segunda hoja tenía bloques de color correspondientes al texto de la primera hoja (prueba de nombramiento de colores, C). Con la tercera hoja, los participantes tenían que leer la palabra (que estaba coloreada de manera diferente a la palabra, por ejemplo, la palabra era amarilla y el color rojo, denominada prueba de nombramiento del color de la palabra, CW) y para la cuarta hoja, los participantes tenían que leer el color (que estaba mal nombrado, por ejemplo, el color era amarillo pero la palabra era roja, denominada prueba de nombramiento de la palabra no del color, WC). En esta cuarta hoja, las palabras estaban impresas en orden inverso a la tercera hoja. Los datos brutos se analizaron para el número de errores (para dar una indicación de la precisión de ritmo/velocidad en los 45 s) y puntuaciones de interferencia (un indicador de la eficiencia de la función inhibitoria), donde C representa las respuestas correctas producidas en 45 s en el nombramiento de colores, y CW corresponde a las respuestas correctas logradas en 45 s en la condición de interferencia. Esto también se realizó para la prueba de nombramiento de la palabra no del color.

I = [(C - CW) / (C + CW)] × 100 (1)

ii) Contracción voluntaria máxima isométrica Los participantes realizaron CVM isométricas de los músculos cuádriceps (duración de 3 s), tanto con como sin estimulación percutánea de interpolación de contracción (Digimeter, DS7, Hertfordshire, Reino Unido). Durante la sesión inicial, los participantes practicaron realizando CVM sin interpolación de contracción, para acostumbrarse a la práctica de lograr y mantener la fuerza voluntaria durante el tiempo requerido. Esta sesión también se utilizó para obtener la tolerancia máxima a la corriente y establecer la amplitud de corriente supramáxima para superposición durante una CVM. Con el sujeto en reposo, la amperaje de un pulso de onda cuadrada de 240 V (100 μs, 1 Hz) se aumentó progresivamente hasta el punto en que aumentos posteriores en la intensidad no causaron un aumento adicional en la fuerza de contracción en reposo alcanzada.

Interpolación de contracción Los cuádriceps fueron estimulados eléctricamente utilizando dos electrodos de superficie humedecidos (Chattanooga, USA, 5 x 12 cm) que se colocaron proximalmente sobre el vasto lateral y distalmente sobre el vasto medial. La piel se preparó antes de la colocación de cada electrodo mediante afeitado y abrasión ligera de la piel, seguido de limpieza con una torunda de alcohol isopropílico. Se utilizó un marcador permanente para marcar e identificar la posición de cada electrodo para minimizar la variabilidad en la colocación de electrodos de sesión a sesión. Se administraron dos impulsos antes y después de las contracciones; los otros dos impulsos se administraron durante el período de contracción y probaron el valor máximo de la CVM. Las fuerzas máximas de las contracciones previas y posteriores a la contracción se promediaron, permitiendo la comparación de las amplitudes de contracción en reposo en condiciones no potenciadas y potenciadas respectivamente. La amplitud de la corriente supramáxima superpuesta se identificó para cada sujeto en las sesiones de familiarización y correspondió a un 10% por encima del nivel requerido para evocar una contracción muscular en reposo de amplitud máxima.

Los datos se adquirieron durante nueve segundos y se analizaron con un programa de software diseñado comercialmente (AcqKnowledge III, Biopac Systems, Massachusetts). El cálculo de la activación voluntaria se realizó de acuerdo con una proporción de contracción interpolada, por la cual el tamaño de la contracción interpolada se expresa como una proporción de la amplitud provocada por el mismo estímulo administrado a un músculo potenciado en reposo. Se registró la fuerza promedio durante el período de 100 m.s-1 antes de la aplicación de cada estímulo durante la contracción y posteriormente la fuerza máxima registrada durante el período de 100 m.s-1 después de que se aplicó cada estímulo. La fuerza media pre-estímulo de 100 m.s-1 (tomada como fuerza CVM) y la fuerza máxima post-estímulo resultante se utilizaron para calcular el tamaño de la contracción interpolada, restando la fuerza media pre-estímulo de la fuerza máxima post-estímulo.

Activación Voluntaria = = [1 - (Tamaño de la contracción interpolada / Tamaño de la contracción en reposo)] x 100

Durante las sesiones de familiarización, los participantes alternaron entre realizar CVM con y sin interpolación de contracción, de modo que se realizaron aproximadamente tres ensayos de cada uno en cada sesión. Se proporcionó a los participantes un estímulo verbal fuerte estandarizado durante cada sesión/ensayo de familiarización y retroalimentación visual en tiempo real de su desempeño a través de la pantalla de la computadora en una pantalla grande colocada frente a ellos.

iii) Sentadilla trasera y press de banca Los participantes se familiarizaron con la sentadilla trasera y el press de banca tres veces antes del inicio del ciclo de pruebas. Se pidió a cada participante que realizara la sentadilla trasera con cargas incrementales (40, 60, 80% 1RM) para una repetición en cada carga y se permitió un descanso de 5 min entre cada esfuerzo. Del mismo modo, para el press de banca, cada participante realizó una repetición contra cada carga incremental (40, 60 y 80% 1RM) y nuevamente se dio un descanso de 5 min entre cada esfuerzo de trabajo. Esto se hizo para que las cargas superiores requeridas para los ensayos experimentales se supiera que estaban cómodamente dentro de las capacidades físicas de cada uno de los participantes y, como tal, había una probabilidad mínima de que no pudieran realizar los esfuerzos requeridos para la recolección de datos. Cada uno de los participantes realizó los dos ejercicios en el mismo orden: press de banca y luego sentadilla trasera, realizando tres levantamientos en cada ejercicio contra cargas progresivamente crecientes (40, 60 y 80% 1RM). La masa corporal propia del individuo se tuvo en cuenta en el ejercicio de sentadilla trasera, ya que este es un movimiento de cuerpo completo, pero no en el press de banca. El codificador lineal de fuerza-velocidad MuscleLab (Muscle Lab, Ergotest versión 4010, Noruega) se adjuntó a una barra olímpica Eleiko (20 kg) que se colocó sobre soportes en un rack de sentadillas estándar, los brazos de seguridad se ajustaron para que el participante lograra una posición de flexión de rodilla ≤90° (configuraciones medidas y registradas durante el proceso de familiarización). Desde esta posición, se instruyó al participante para impulsar la barra hacia arriba con la mayor fuerza posible; el valor registrado durante la prueba fue solo para la fase concéntrica de la acción. El sistema MuscleLab codifica la fuerza, el desplazamiento de la barra y la velocidad producida para cada levantamiento individual, de modo que se pueden medir las siguientes medidas del rendimiento muscular: velocidad promedio (AV), potencia promedio (AP, fuerza promedio x velocidad promedio), velocidad máxima (PV, valor más alto de velocidad), tiempo hasta la velocidad máxima (tPV, tiempo para alcanzar el valor más alto de velocidad), velocidad propulsiva media (MPV, velocidad promedio durante la fase propulsiva del movimiento concéntrico), tasa de desarrollo de velocidad (RDV, aceleración promedio durante la fase propulsiva del movimiento concéntrico) y desplazamiento (D, desplazamiento lineal de la barra durante el movimiento). Este proceso se repitió tres veces, con un descanso de 5 min permitido entre cada levantamiento individual, y contra las cargas de trabajo progresivas como se describió anteriormente. Para el press de banca, se instruyó al participante para descender la barra hasta su pecho y, nuevamente, la instrucción dada fue empujar contra la barra con la mayor fuerza posible. Esto se repitió tres veces contra las cargas de trabajo descritas anteriormente, con 5 min de descanso entre cada empuje.

Los valores más altos de las tres salidas de AP (y los valores asociados de AV, PV, MPV, RDV, D y tPV) se utilizaron para el análisis para cada masa en la barra tanto para press de banca como para sentadilla trasera, respectivamente. Para reducir la probabilidad de lesiones, se colocaron dos personas a cada lado de los participantes mientras realizaban sus levantamientos, para intervenir en cualquier momento si era necesario. Además, había soporte de seguridad en su lugar en cada ocasión.

Protocolo Experimental y Mediciones

Las sesiones experimentales tuvieron lugar una semana después de la última familiarización con 72 h de recuperación entre las tres condiciones experimentales (es decir, CAFF, PLAC, NoPill). Al llegar al laboratorio, se les pidió que insertaran una sonda rectal flexible suave (mini-termistor, Grant Instruments, Shepreth, Reino Unido) aproximadamente 10 cm más allá del esfínter anal externo. Los participantes luego descansaron durante 30 min en posición sentada para evaluar la temperatura rectal en reposo (Trec). La temperatura de la piel (Tsk) se evaluó simultáneamente mediante termistores de piel (Grant Instruments, serie Squirrel 2010, Shepreth, Reino Unido), que se colocaron en cuatro ubicaciones en el lado izquierdo del cuerpo (pecho [ch], antebrazo [f], muslo [th] y pantorrilla [ca]). Se registró el promedio de los últimos 5 min del período de descanso de 30 min para las temperaturas de reposo Trec y Tsk. La Tsk media se calculó de la siguiente manera:

Tsk = (0,34 x Tch) + (0,33 x Tth) + (0,18 x Tca) + (0,15 x Tf)

La temperatura corporal media (Tmb) se calculó utilizando:

Tmb = (0,64 x Tr) + (0,36 x Tsk).

Los participantes completaron el cuestionario de perfil de estados de ánimo (POMS; Versión 32), su calificación subjetiva del sueño (usando preguntas de sueño del Cuestionario de Jet Lag de Liverpool, esfuerzo (0-10, 0 = sin esfuerzo y 10 = esfuerzo máximo) y calificación de esfuerzo percibido (RPE). Después de las mediciones de reposo iniciales, los participantes se calentaron en un ergómetro de ciclo (Corival cpet, Lode, Groningen, Países Bajos) durante 5 min a 150 W. Después del calentamiento, los participantes removieron las sondas rectales en privado y se quitaron los termistores de piel. Después de lo cual, se realizaron la CVM y los ejercicios de press de banca y sentadilla trasera.

Análisis estadístico Las principales variables de investigación en el presente estudio fueron la fuerza máxima en la CVM y la PV en el press de banca y la sentadilla trasera. Para la fuerza máxima de CVM, se estimó que dieciséis participantes proporcionarían un poder estadístico del 80% (p < 0,05), tamaño del efecto (ES) de variación diurna de 0,67 para una prueba t de una cola. Para la PV para press de banca, se estimó que nueve participantes proporcionarían un poder estadístico del 80% (p < 0,05), tamaño del efecto (ES) de variación diurna de 0,92 para una prueba t de una cola. Para la PV para sentadilla trasera, se estimó que nueve participantes proporcionarían un poder estadístico del 80% (p < 0,05), tamaño del efecto (ES) de variación diurna de 0,91 para una prueba t de una cola. Los investigadores reclutaron a 18 participantes para permitir una deserción, con n=4 incapaces de completar el protocolo completo. La estimación del tamaño de la muestra se realizó utilizando el software G*Power 3.1. Los datos se analizaron utilizando el Paquete Estadístico para Ciencias Sociales versión 30 (SPSS, Chicago, IL, EE. UU.). Todos los datos se verificaron para normalidad utilizando la prueba de Shapiro-Wilk. Se utilizaron modelos lineales generales para analizar todas las mediciones recopiladas; la significancia de las interacciones y efectos principales se evaluó mediante ANOVA. Las violaciones de esfericidad se corrigieron mediante Greenhouse-Geisser (ε < 0,75) o Huynh-Feldt (ε > 0,75) y los efectos principales mediante comparaciones por pares de Bonferroni. Se realizaron correlaciones de Pearson para explorar respuestas individualizadas a CAFF versus otras condiciones (relativas a la masa corporal) y el % de cambio en el rendimiento de CVM. Todos los datos se presentan como medias ± desviación estándar (SD), a menos que se indique lo contrario. La significancia se estableció en p ≤ 0,05. Los valores de p entre 0,05 y 0,10 se consideraron indicativos de una tendencia estadística. Los tamaños del efecto se denominan valores de eta cuadrado parcial (η²p) con valores de 0,01, 0,06 y 0,14 correspondientes a un efecto pequeño, mediano y grande respectivamente. Se informan intervalos de confianza del noventa y cinco por ciento (95% IC) y diferencias medias entre comparaciones por pares donde sea apropiado.