Kestävyysharjoittelun aiheuttamat sopeutumiset lapsilla (B-STRONG)

Vastusharjoittelu (RET) lapsilla ja nuorilla on tullut suosituksi toiminnaksi, ja sen käyttöä tukevat tutkimustulokset lisääntyvät. Lapsille suunnattua vastusharjoittelua koskevat asennoitumiset ja yhteisymmärryksen kannanotot osoittavat, että se on turvallista ja tehokasta lihasvoiman lisäämisessä, urheilusuorituskyvyn parantamisessa ja vammariskin vähentämisessä (Behm ym., 2008; Faigenbaum ym., 2009; Lloyd ym., 2014). Tästä todisteaineistosta huolimatta lapsilla suoritetun vastusharjoittelun osalta on vielä monia tuntemattomia tekijöitä, mukaan lukien sen vaikutusmekanismit lihasvoiman parantamisessa.

Neuraaliset ja lihasmekanismit voivat parantaa lihasvoimaa vastusharjoittelun jälkeen. Neuraaliset tekijät sisältävät yksilön motoristen yksiköiden parantuneen rekrytoinnin ja aktivoinnin, ja lihasmekanismit sisältävät pääasiassa lihaksen koon kasvun (hypertrofia; Enoka, 1988). Lapsilla tiedetään hyvin vähän siitä, miten nämä mekanismit liittyvät lihasvoimaan. Lapsilla suoritetun vastusharjoittelun jälkeisistä morfologisista muutoksista on hyvin vähän näyttöä. Siksi vallitseva näkemys on, että lapset luottavat ainoastaan neuraalisiin tekijöihin lihasvoiman parantamiseksi vastusharjoittelun jälkeen, mahdollisesti alhaisempien kiertävien androgenitasojensa vuoksi (Granacher ym., 2011; Malina, 2006). Siitä huolimatta jotkin tutkimukset ovat viitanneet vastusharjoittelun aiheuttamaan lihashypertrofiaan lapsilla (Fukunaga ym., 1992; McKinlay ym., 2018; Mersch ja Stoboy, 1989) ja nuorilla (McKinlay ym., 2018), mikä osoittaa, että tietyillä harjoitusprotokollilla ja herkemmillä tutkimusmenetelmillä lapset saattavat saavuttaa vastusharjoittelun aiheuttamaa lihaskasvua.

Neuraaliset mekanismit, jotka oletettavasti parantavat lasten lihasvoimaa vastusharjoittelun jälkeen, ovat myös suurelta osin tuntemattomia. Aikaisemmin globaalia pintaelektromyografiaa (sEMG) on hyödynnetty kokonaislihasaktiivisuuden muutosten havainnointiin (McKinlay ym., 2018; Ozmun ja Mikesky, 1994). Tämä mittaus on kuitenkin epäspesifinen ja sitä voivat vaikuttaa sekä neuraaliset että morfologiset sopeutumiset (Škarabot ym., 2021). Viimeaikaiset edistysaskeleet sEMG-dekompositossa – joka erottelee sEMG-signaalin sen muodostaviksi diskreeteiksi motorisiksi yksiköiksi – mahdollistavat spesifisempien neuraalisten sopeutumisten arvioinnin ei-invasiivisesti. Tähän mennessä tätä teknologista edistystä on hyödynnetty vain kahdessa tutkimuksessa arvioitaessa nuorilla suoritetun vastusharjoittelun hermo-lihassopeutumisia, tulosten ollessa epäjohdonmukaisia (Herda ym., 2024; MacLennan ym., 2022).

Siksi tämän tutkimuksen tarkoituksena on arvioida ei-invasiivisesti vastusharjoittelun aiheuttaman lihasvoiman lisääntymisen mekanismeja lapsilla, jotka suorittavat 12 viikon vastusharjoittelun, verrattuna koehenkilöihin, jotka eivät harjoittele. Laajasti ottaen morfologisia sopeutumisia arvioidaan ultraäänimittauksilla, kun taas neuraalisia mekanismeja arvioidaan sEMG-dekompositolla. Näiden ensisijaisten lopputulosten lisäksi tarkastellaan vastusharjoittelun vaikutuksia lasten verenkiertoelimistön säätelyyn.

Menettelyt Koehenkilöiden tulee suorittaa kolme interventiota edeltävää, kaksi interventiovälin ja kaksi interventiota seuraavaa käyntiä Brockin yliopiston soveltavan fysiologian/sympaattisen neurokierronsäätelyn laboratorioissa kaikkien testausmenettelyjen suorittamiseksi. Interventiovälin käynnit tapahtuvat neljännen ja kahdeksannen viikon aikana (1 istunto kullakin), ja interventiota seuraavat käynnit tapahtuvat viikon sisällä intervention päättymisestä (2 istuntoa).

Ensimmäinen interventiota edeltävä käynti toimii tutustumiskäyntinä. Kyselylomakkeet täytetään terveyshuolten seulontaa, murrosiän vaiheen arviointia (Tanner, 1962), urheiluharjoittelukäytäntöjä, menarkestatusta (vain naispuoliset), itsenäkemystä, tavanomaisia ruokailutottumuksia ja tavanomaista fyysistä aktiivisuutta varten. Nämä kyselylomakkeet toistetaan interventiojakson jälkeen. Kyselylomakkeiden täyttämisen jälkeen koehenkilöt tutustuvat lihasvoiman/lihassupistustesteihin, jotka suoritetaan jäljellä olevissa testausistunnoissa.

Neljä jäljellä olevista testausistunnoista (1 interventiota edeltävä, 2 interventiovälin ja 1 interventiota seuraava) sisältävät kehomittaukset ja lihasvoiman/lihassupistustestit, jotka toimivat ensisijaisina kokeellisina lopputuloksina. Lopuksi yksi interventiota edeltävistä ja seuraavista istunnoista sisältää verenvirtauksen ja verenpaineen säätelyn arvioinnin, jotta voidaan nähdä, miten nämä vaikuttuvat vastusharjoittelusta.

Vastusharjoittelun protokolla sisältää kaksi kertaa viikossa 12 viikon ajan suoritettavat vastusharjoittelusessiot harjoituskoneilla. Jokainen istunto koostuu noin 5–10 minuutin lämmittelystä, noin 40–50 minuutin vastusharjoitteluliikkeistä ja noin 5–10 minuutin jäähdyttelystä. Ohjelma keskittyy pääasiassa alavartalon harjoituskoneisiin; kuitenkin joitain vapaapainoja ja ylävartalon liikkeitä sisällytetään pitämään osallistujien kiinnostus yllä ja varmistamaan koko kehon harjoittelu. Liikkeet suoritetaan vaihtelevilla intensiteeteillä ja määrillä, mutta yleensä 60–85 % 1RM:stä noin 6–15 toistolla. Kun osallistuja pystyy turvallisesti ja asianmukaisella tekniikalla suorittamaan halutun määrän toistoja, liikkeen intensiteettiä (esim. painoa) lisätään. Joitain esimerkkejä harjoitusprotokollassa keskeisistä liikkeistä ovat jalkaprässi, jalkojen ojennus ja jalkojen koukistus. Ennen intervention toteuttamista osallistujille näytetään asianmukaisesti, kuinka jokainen liike suoritetaan turvallisesti ja hallitusti.

Ehdotetun tutkimuksen osallistujat ovat poikia ja tyttöjä lapsia (noin 7–12-vuotiaita).