Lower Limb Strength and Power as Predictors of Brain Blood Flow During Exercise (LLSPP)
2026年5月4日 更新者：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.
調査の概要
状態
完了
研究の種類
介入
入学 (実際)
256
段階
- 適用できない
連絡先と場所
このセクションには、調査を実施する担当者の連絡先の詳細と、この調査が実施されている場所に関する情報が記載されています。
研究場所
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Moscow、ロシア、117519
- Moscow State University of Sport and Tourism
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参加基準
研究者は、適格基準と呼ばれる特定の説明に適合する人を探します。これらの基準のいくつかの例は、人の一般的な健康状態または以前の治療です。
適格基準
就学可能な年齢
- 大人
健康ボランティアの受け入れ
はい
説明
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%.
研究計画
このセクションでは、研究がどのように設計され、研究が何を測定しているかなど、研究計画の詳細を提供します。
研究はどのように設計されていますか？
デザインの詳細
- 主な目的：基礎科学
- 割り当て：なし
- 介入モデル：単一グループの割り当て
- マスキング：なし（オープンラベル）
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
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他の：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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この研究は何を測定していますか？
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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Area Under the Curve of Oxygenated Hemoglobin (Δ HbO AUC) during Aerobic Exercise
時間枠：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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二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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Demographic and Morphological Baseline Profile
時間枠：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
時間枠：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
時間枠：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)
時間枠：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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協力者と研究者
ここでは、この調査に関係する人々や組織を見つけることができます。
研究記録日
これらの日付は、ClinicalTrials.gov への研究記録と要約結果の提出の進捗状況を追跡します。研究記録と報告された結果は、国立医学図書館 (NLM) によって審査され、公開 Web サイトに掲載される前に、特定の品質管理基準を満たしていることが確認されます。
主要日程の研究
研究開始 (実際)
2025年3月1日
一次修了 (実際)
2025年3月15日
研究の完了 (実際)
2025年3月15日
試験登録日
最初に提出
2026年5月4日
QC基準を満たした最初の提出物
2026年5月4日
最初の投稿 (実際)
2026年5月8日
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
2026年5月8日
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
2026年5月4日
最終確認日
2026年5月1日
詳しくは
本研究に関する用語
キーワード
その他の研究ID番号
- WSUST-IRB-070225
個々の参加者データ (IPD) の計画
個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?
いいえ
医薬品およびデバイス情報、研究文書
米国FDA規制医薬品の研究
いいえ
米国FDA規制機器製品の研究
いいえ
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