Lower Limb Strength and Power as Predictors of Brain Blood Flow During Exercise (LLSPP)
4 mai 2026 mis à jour par: 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.
Aperçu de l'étude
Statut
Complété
Les conditions
Intervention / Traitement
Type d'étude
Interventionnel
Inscription (Réel)
256
Phase
- N'est pas applicable
Contacts et emplacements
Cette section fournit les coordonnées de ceux qui mènent l'étude et des informations sur le lieu où cette étude est menée.
Lieux d'étude
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Moscow, Russie, 117519
- Moscow State University of Sport and Tourism
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Critères de participation
Les chercheurs recherchent des personnes qui correspondent à une certaine description, appelée critères d'éligibilité. Certains exemples de ces critères sont l'état de santé général d'une personne ou des traitements antérieurs.
Critère d'éligibilité
Âges éligibles pour étudier
- Adulte
Accepte les volontaires sains
Oui
La description
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%.
Plan d'étude
Cette section fournit des détails sur le plan d'étude, y compris la façon dont l'étude est conçue et ce que l'étude mesure.
Comment l'étude est-elle conçue ?
Détails de conception
- Objectif principal: Science basique
- Répartition: N / A
- Modèle interventionnel: Affectation à un seul groupe
- Masquage: Aucun (étiquette ouverte)
Armes et Interventions
Groupe de participants / Bras |
Intervention / Traitement |
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Autre: 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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Que mesure l'étude ?
Principaux critères de jugement
Mesure des résultats |
Description de la mesure |
Délai |
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Area Under the Curve of Oxygenated Hemoglobin (Δ HbO AUC) during Aerobic Exercise
Délai: 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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Mesures de résultats secondaires
Mesure des résultats |
Description de la mesure |
Délai |
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Demographic and Morphological Baseline Profile
Délai: 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
Délai: 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
Délai: 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)
Délai: 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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Collaborateurs et enquêteurs
C'est ici que vous trouverez les personnes et les organisations impliquées dans cette étude.
Parrainer
Collaborateurs
Dates d'enregistrement des études
Ces dates suivent la progression des dossiers d'étude et des soumissions de résultats sommaires à ClinicalTrials.gov. Les dossiers d'étude et les résultats rapportés sont examinés par la Bibliothèque nationale de médecine (NLM) pour s'assurer qu'ils répondent à des normes de contrôle de qualité spécifiques avant d'être publiés sur le site Web public.
Dates principales de l'étude
Début de l'étude (Réel)
1 mars 2025
Achèvement primaire (Réel)
15 mars 2025
Achèvement de l'étude (Réel)
15 mars 2025
Dates d'inscription aux études
Première soumission
4 mai 2026
Première soumission répondant aux critères de contrôle qualité
4 mai 2026
Première publication (Réel)
8 mai 2026
Mises à jour des dossiers d'étude
Dernière mise à jour publiée (Réel)
8 mai 2026
Dernière mise à jour soumise répondant aux critères de contrôle qualité
4 mai 2026
Dernière vérification
1 mai 2026
Plus d'information
Termes liés à cette étude
Mots clés
Autres numéros d'identification d'étude
- WSUST-IRB-070225
Plan pour les données individuelles des participants (IPD)
Prévoyez-vous de partager les données individuelles des participants (DPI) ?
NON
Informations sur les médicaments et les dispositifs, documents d'étude
Étudie un produit pharmaceutique réglementé par la FDA américaine
Non
Étudie un produit d'appareil réglementé par la FDA américaine
Non
Ces informations ont été extraites directement du site Web clinicaltrials.gov sans aucune modification. Si vous avez des demandes de modification, de suppression ou de mise à jour des détails de votre étude, veuillez contacter register@clinicaltrials.gov. Dès qu'un changement est mis en œuvre sur clinicaltrials.gov, il sera également mis à jour automatiquement sur notre site Web .