Stymulacja PEMF podczas ćwiczeń fizycznych u osób prowadzących siedzący tryb życia

Projekt badania to pojedyncza ślepa próba z randomizowaną grupą kontrolną. W badaniu weźmie udział dziewięciu młodych mężczyzn prowadzących siedzący tryb życia. Oprogramowanie G∗power w wersji 3.1.9.2 (Kiel, Niemcy) przewidywało, że całkowita wielkość próbki wynosząca 8 zapewni wystarczającą moc (0,80) do wykrycia znaczącej różnicy na poziomie alfa wynoszącym 0,05. Zostanie włączony jeden dodatkowy uczestnik, aby zapewnić dostępność danych w przypadku ich braku lub uszkodzenia. Wszyscy uczestnicy będą ochotnikami, zdrowymi, niepalącymi, bez uszkodzeń mięśni lub deficytów fizycznych w momencie przeprowadzania eksperymentu. Kryteriami wykluczenia są stosowanie suplementów lub leków. Wszyscy uczestnicy otrzymają pisemne i ustne wyjaśnienie procedury eksperymentalnej. Świadoma zgoda zostanie uzyskana przed rozpoczęciem nagrań.

Doświadczenia zostaną przeprowadzone na cykloergometrze (H-300-R Lode, Exere Air Machine, Włochy) zgodnie ze standardową procedurą, w cichym pomieszczeniu o temperaturze 22°C. Nagrania będą wykonywane o tej samej porze dnia (9:00-12:00), aby uniknąć wpływu na cykl dobowy. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby unikać kofeiny, alkoholu i dużej aktywności fizycznej w ciągu 12 godzin poprzedzających eksperyment. Aktywność powierzchniowego EMG będzie rejestrowana z prawego mięśnia Vastus Medialis i prawego mięśnia dwugłowego uda długiego głowy przy częstotliwości próbkowania 1000 Hz za pomocą Free-EMG 1000 (BTS Bioengineering, Inc.). Free-EMG to urządzenie wyposażone w bezprzewodowe zminiaturyzowane sondy do dynamicznej analizy aktywności mięśni. W celu akwizycji sygnału sondy (41,5×24,8x14mm) są bezpośrednio mocowane do elektrod, a sygnały są wykrywane i przechwytywane. Każda sonda wyposażona jest w pamięć wewnętrzną, która zapewnia nieprzerwaną rejestrację w przypadku chwilowej utraty połączenia. Aby stymulować całe prawe udo, na początku i na końcu prawej nogi zostaną umieszczone 2 okrągłe urządzenia z anteną pętlową PEMF o średnicy 20 cm (Torino II, Rio Grande Neurosciences, USA). Przebieg PEMF składa się z sinusoidalnej nośnej modulowanej impulsami o częstotliwości 27,12 megaherców (MHz), z szerokością impulsu 2 ms powtarzaną z częstotliwością 2 herców, ze szczytowym polem magnetycznym w środku pętli o natężeniu 5 ± 1 mikroTesli.

Uczestnicy przyjdą do laboratorium 5 razy, każdorazowo w odstępie 3 dni. Podczas każdej z tych wizyt zostanie wykonanych kilka nagrań.

Pierwszy dzień przewiduje rejestrację maksymalnego dobrowolnego skurczu (MVC) i test przyrostowy aż do wyczerpania w celu ustalenia indywidualnego maksymalnego zużycia tlenu (VO2max). Jeśli chodzi o rejestrację MVC, każdy uczestnik wykona przez pięć sekund skurcz izometryczny przy maksymalnym obciążeniu przy użyciu maszyn izotonicznych (Exere Air Machine, Włochy). Uczestnicy powtarzają tę samą procedurę 3 razy, w odstępie 2 minut odpoczynku. Wartość szczytowa MVC każdego badanego mięśnia zostanie wykorzystana do normalizacji danych elektromiograficznych (procedura stosowana już w poprzednich badaniach). Jeśli chodzi o rejestrację VO2max, każdy uczestnik przeprowadzi test przyrostowy na ergometrze rowerowym (H-300-R Lode), aby określić maksymalne zużycie tlenu (VO2max) w celu zindywidualizowania prawidłowego obciążenia do wykorzystania podczas sesji ćwiczeń. Gazy będą analizowane przy użyciu układu metabolicznego Quark b2 oddech po oddechu (Cosmed, Włochy). Bezpośrednio przed każdym badaniem system zostanie skalibrowany zgodnie z wytycznymi producenta: kalibracja objętościowa zostanie przeprowadzona przy różnych natężeniach przepływu za pomocą 3-L strzykawki kalibracyjnej, natomiast kalibracja analizatorów gazów zostanie przeprowadzona za pomocą zbiornika mieszaniny gazów wzorcowych (16,00%) O2, 5,00% CO2) i powietrze otoczenia (20,93% O2 i 0,03% CO2).

Od drugiego do czwartego dnia uczestnicy będą przychodzić do laboratorium na sesje ćwiczeń. Warunki eksperymentalne to PEMF ON i PEMF OFF, w których PEMF będzie odpowiednio włączany i wyłączany. Gdy próba rozpocznie się z PEMF w trybie ON, urządzenie zostanie wyłączone po 17 minutach, a uczestnik będzie kontynuował jazdę na rowerze do końca próby. W przeciwnym razie, gdy próba rozpocznie się z PEMF w trybie OFF, urządzenie zostanie włączone po 17 minutach, a uczestnik będzie kontynuował jazdę na rowerze do końca próby. Każdy warunek zostanie powtórzony dwukrotnie w różnych dniach, co daje w sumie cztery nagrania na pacjenta. Dwie pętle PEMF zostaną umieszczone na prawej nodze w obu warunkach eksperymentalnych, aby uniknąć odczuwania stymulacji przez osoby badane na poziomie skóry.

Dane będą rejestrowane w trzech okresach: 1) wartość wyjściowa, 2) rozgrzewka, 3) ćwiczenia ze stałym obciążeniem. Aby zarejestrować wartości wyjściowe, uczestnicy będą siedzieć przez 1 minutę z wyprostowaną prawą nogą. Rozgrzewka polega na jeździe na rowerze bez obciążenia przez 1 minutę. Następnie chwilowy wzrost obciążenia, który zostanie osiągnięty w ciągu ~3s, będzie początkiem ćwiczenia ze stałym obciążeniem (wysiłku fizycznego). Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby przez cały czas trwania próby utrzymywać rytm jazdy na rowerze wynoszący 70 obrotów na minutę. Każda próba zostanie zakończona po 30 minutach ćwiczeń.