Skolebaserte HIIT og dose-responseffekter (PEER-HEART)

I. Bakgrunn Prevalens av overvekt og fedme er godt dokumentert i litteraturen. Dette gjelder både voksne og eldre, men i økende grad også barn og unge i skolealder. I likhet med fettvev er det en konstant økning i andelen unge individer med forhøyet blodtrykk. Dessuten reduserer barn og ungdom stadig sin fysiske effektivitet. Alle disse egenskapene tjener som indikatorer på generell helse, definert som helserelatert fitness (HRF). Målinger representerer helsepotensialet ungdom bringer inn i voksenlivet, det som er nært knyttet til deres effektive funksjon i familie- og yrkesliv.

I kampen mot livsstilssykdommer i ungdomsårene er det en økende trend mot å iverksette intens kortsiktig innsats. Bevis fra en rekke studier bekrefter effektiviteten av intervalltrening med høy intensitet (HIIT) for å redusere kroppsvekt, forbedre kroppsmasseindeksen (BMI), redusere kroppsfett og senke blodtrykket i hvile. På grunn av barns og unges motvilje mot å delta i fysisk aktivitet i fritiden, er det en økende systemisk implementering av HIIT i kroppsøvingstimer for å sikre utbredt fysisk trening blant elevene.

Et eget problem er manglende respons på trening hos enkelte individer (såkalte ikke-respondere). Det er få studier som forsøker å finne den optimale treningsdosen for å fremkalle respons hos så mange deltakere som mulig, ideelt sett hos alle deltakere (dose-respons-forhold). Effektiviteten av trening basert på varigheten av trening og hvileintervaller, type øvelser (utholdenhet, motstand osv.) og treningsintensitet er imidlertid fortsatt ukjent.

II. Forskningsprosjektets mål

Derfor er målene med denne forskningen todelt:

1. å undersøke effektiviteten av ulike former for kortvarig, intens intervalltrening for å redusere kroppsfett og hvileblodtrykk, samt forbedre aerob og anaerob fysisk utholdenhet;
2. etter å ha identifisert ikke-respondere og brukt dose-respons-prosedyrer, for å utvikle modifikasjoner til standard HIIT-programmet og verifisere effektiviteten til disse modifikasjonene for å indusere de nevnte positive endringene.

Hypotese 1. Høyintensiv intervensjonstrening, som øves systematisk under vanlige fysiske aktivitetstimer, vil påvirke kroppssammensetningen ved å redusere kroppsfett (gjennom økte fettoksidasjonsprosesser fra svært intensive øvelser) og forbedre proporsjonene mellom fett og muskelmasse. I forsøksgruppen deltakere med forhøyet blodtrykk vil det bli observert blodtrykksforbedringer som henger sammen med flere fysiologiske kardiovaskulære reaksjoner. For det tredje vil intensiv fysisk korttidsintervalltrening forbedre kardiorespiratorisk kondisjon.

Hypotese 2. Det er frekvens av deltakere som ikke vil oppnå ulike resultater fra intervensjonsprogram.

Hypotese 3. Programmer for HIIT-intervensjonen, individuelt skreddersydd for ikke-responsive personer, inkludert forskjellige determinanter, induserer de forventede endringene i de ovennevnte resultatene.

III. Forskningsdesign og arbeidsplan Dette prosjektet er longitudinelt, planlagt for to års studier. Begge årene, kalt sykluser, er Cluster Randomized Trials (med andre ord - Group-Randomized Trials, der forskningsdeltakere ikke blir allokert til intervensjon uavhengig, men som en gruppe.

Hver syklus av studien har to deler. Første del (kalt Common-HIIT) har to armer: eksperimentell og kontroll, mens andre del (kalt Dose-Response) har fire armer: to eksperimentelle og to kontrollarmer.

Enkel tilfeldig prøvetaking uten erstatning brukes for å klassifisere klasser som eksperimentell og kontroll. Sampling-rammen er listen over klasser med identifikatorer som er spesifikke for hver skole (f.eks. 1a, 1b, 2a osv.). Randomiseringsprosessen utføres av etterforskerne av denne studien ved å bruke spesifikt bibliotek i R-språk.

Prosjektet registrerer to typer elevgrupper: eksperimentelle (EG) - ca. 4 klasser på hver skole, og kontroll (CG) - ca. 4 klasser på hver skole. I Common-HIIT-delen utfører EG fysisk treningsintervensjon, mens CG kun deltar i typiske PE-timer. I Dose-Response-delen vil ikke-respondere (identifisert som personer som ikke vil oppnå effekten under første del) tilfeldig (samme prosedyre som i første del) deles inn i eksperimentell gruppe (NRs-E) og kontrollgruppe (NRs- C), mens respondere (identifisert som personer som vil få effekten under første del) også vil bli tilfeldig (samme prosedyre som i første del) delt inn i eksperimentell (Rs-E) og kontroll (Rs-C) gruppe.

I Common-HIIT-delen blir alle deltakere undersøkt under preintervensjon, postintervensjon og oppfølgingsmålinger. Mens de i Dose-Response-delen blir undersøkt to ganger: preintervensjon og postintervensjon dose-respons intervensjon.

IV. Forskningsmetodikk IV.1 Fagkarakteristikker. Utvalgsstørrelsen ble beregnet basert på pilotstudier ved bruk av G*Power v. 3.1, noe som resulterte i en minste prøvestørrelse på 310 individer (med 5 % frafallsmargin). Studiet involverer elever fra første og fjerde trinn, som er involvert i prosjekt på henholdsvis første og andre trinn. To videregående skoler i byen Wrocław ble valgt ut til studien. Deltakerne er delt inn i kjønnsgrupper, hva som er relatert til skolenes regler.

IV.2. Intervensjonsprosedyrer. Designet brukte en parallell gruppestudieordning (2 skoler) med tre replikater. På hver skole vil en annen form for intervensjon basert generelt på prinsippene i HIIT-programmet bli implementert. På den ene skolen er det planlagt en klassisk variant, mens på den andre er det planlagt en variant som bruker en plyometrisk mekanisme.

Prosjektet bruker en intensiv intermitterende treningsintervensjon. På den ene skolen er det planlagt et standardprogram, på den andre en modifikasjon som involverer en plyometrisk treningsform. Det valgte høyintensive intervallprogrammet er svært nyttig i skolemiljøet på grunn av dets enkle implementering og korte tid. Det kan enkelt implementeres i en leksjon uten å forstyrre flyten i leksjonen og oppfyllelsen av lærerens pensumoppgaver. I intervensjonen utføres 8 serier med 20 sekunders øvelser og en 10 sekunders hvile.

Den totale varigheten er 4 minutter. Nøkkelen er å utføre øvelsen med en intensitet på 90%-100% av maksimal innsats. Den korte varigheten og muligheten til å bruke ulike treningsformer gjør det attraktivt etter deltakernes mening og har en positiv effekt på motivasjonen til å trene. I første del av studien vil det, uavhengig av treningsformene som er implementert på begge skolene, benyttes et standard HIIT intervensjonsprogram. Intervensjonsdelen vil bli innledet av en standard 10-minutters oppvarming før økten. Deltakerne vil deretter ta fatt på hovedprogrammet og utføre intenst arbeid som varer i 20 sekunder og et 10-sekunders hvileintervall. De første fire ukene vil de opptre mellom fire og seks serier, med mål om å gjøre en hel syklus på åtte serier i løpet av de neste fire ukene. Etter at alle seriene i en gitt syklus er fullført, vil det være en 5-minutters hvileperiode. Læreren vil deretter gå videre til de planlagte leksjonsoppgavene hentet fra kjerneplanen.

Å oppnå riktig treningsintensitet er en kritisk faktor ved intervensjoner av typen HIIT. Men gitt at intervensjonen vil finne sted i en skolesetting, ble det antatt at deltakerne ville opprettholde en innsats på minst 80 % HRmax, gjennom hele 8-ukers perioden. Hjertefrekvensen vil bli målt med Polar Verity Sense-armbånd. Lærer er sanntidskontroll og motiverer elevens innsats når intensiteten avtar.

I den andre delen av forskningen vil det bli introdusert intervensjonsmodifikasjoner som endrer stimulusdosene til programmene. Detaljene i utformingen av disse modifikasjonene vil bli utledet fra resultatene oppnådd fra den første delen av forskningen. Følgende vil bli modifisert proporsjonene av arbeids- og hvilepauser, strukturen og/eller formen på øvelsene. Ikke-responsive individer (som ikke reagerte på øvelsen i den første delen ved å senke kroppsfettet og/eller blodtrykket og/eller forbedre sin fysiske ytelse) og de som ikke klarer å opprettholde en effekt over en periode på 8 uker, vil allokert til undergrupper der de vil bli opplært i henhold til en passende modifikasjon. til undergrupper der opplæringen vil bli endret tilsvarende.

Hjertefrekvensverdier som danner en tidsserie vil bli lagret i applikasjonen og eksportert til en database på slutten av prosjektet. Disse resultatene vil bli sammenstilt med målingene og undersøkelsesdataene og brukt til detaljerte analyser.

IV. 3. Målinger. Målinger planlegges innen tre områder: morfologisk, kardiovaskulær og fysisk ytelse. Målinger av grunnleggende morfologiske egenskaper vil bli utført. Kroppshøyden vil bli målt ved hjelp av et antropometer med en nøyaktighet på 0,1 cm (GPM Anthropological Instruments). Kroppsvekten vil bli målt på en elektronisk vekt (kroppssammensetning) med en nøyaktighet på 0,1 kg. Kroppssammensetning vil også bli målt. Kroppssammensetningsenhet bruker bioelektrisk impedansmetode. Fettmasse, muskelmasse og vann vil bli målt. På grunnlag av de målte morfologiske egenskapene og kroppssammensetningen beregnes følgende indikatorer: relativ kroppsmasse (BMI), relativ fettmasse (FMI), relativ muskelmasse (SMI) og muskel-til-fett-forhold (MMI), muskel-til-fett forhold (MFR).

Hemodynamiske trekk ved blodsirkulasjonen vil bli bestemt ved hvilemålinger av systolisk og diastolisk blodtrykk og hjertefrekvens. En elektronisk blodtrykksmåler for overarmen vil bli brukt. For måling av aerob og anaerob fysisk kapasitet er det planlagt populasjonstester (henholdsvis en skyttelkjøring med flere nivåer, den såkalte pipetesten.

Målingene vil bli supplert med innsamling av undersøkelsesdata. Disse dataene vil være de medfølgende variablene i de detaljerte, dybdeanalysene. Følgende undersøkelser er planlagt: den økonomiske og sosiale situasjonen til elevenes familier (FAS-skala), fysisk aktivitet (IPAQ long form spørreskjema) og hyppighet av matinntak (KomPAN spørreskjema). I tillegg vil elevene etter hver leksjonsenhet fylle ut spørreskjemaer med den subjektive følelsen av utmattelsesskala (RPE) og leksjonens attraktivitetsskala (PACES).

V. Statistisk analyse Fordelinger av innsamlede data vil bli vurdert. Avhengig av type distribusjon vil parametriske og ikke-parametriske metoder bli brukt. I multivariate utforskende prosedyrer vil data som ikke oppfyller betingelsen om normalitet for distribusjon, transformeres og skaleres. Sammenligninger mellom multiple grupper med gjentatte mål (MANOVA/ANOVA av blandede effekter), undersøkelse av korrelasjoner (regresjonsanalyse i blandede modeller), undersøkelse av likheter (klyngeanalyser) og samforekomst (korrespondanseanalyser) er forutsatt.

For dose-respons relasjonsanalyser er det planlagt å bruke enkel lineær regresjon, polynomregresjon (2. og 3. grads polynom) og ulike multiple sammenligningsprosedyrer (Multiple Comparison Procedures-familien).

Beregningen vil bli utført i R-miljøet [43] og annen statistisk programvare.