Efeitos da Ingestão de Cafeína nas Medidas Matinais de Cognição e Força Muscular em Homens

Participantes Catorze homens adultos de sexo biológico e género masculino classificados como "ativamente recreativos". Todos os participantes foram recrutados da população estudantil do departamento de Ciências do Desporto da Universidade. Os critérios de inclusão foram adultos saudáveis (18-30 anos), sem lesões, com experiência prévia em treino de força/peso (≥ 2 anos). O projeto também abriu a participação a mulheres, mas nenhuma se voluntariou. Os participantes habitualmente iam para a cama entre as 22:00-23:30 h e levantavam-se às 06:00-07:30 h e, para efeitos do estudo, concordaram em deitar-se às 22:30 h e levantar-se às 06:30 h. Nenhum dos participantes estava a receber qualquer tratamento farmacológico (incluindo anti-inflamatórios não esteroides, AINEs) durante o período do estudo. O consumo habitual de cafeína foi avaliado utilizando o questionário de consumo de cafeína (CCQ) e aqueles com >150 mg por dia foram excluídos. Além disso, todos os participantes não expressaram preferência quanto ao horário de treino, através de um diário de treino autorrelatado semanal de 2 semanas. Recrutar participantes com este tipo específico de histórico de exercício significou que as respostas facilitadoras neuromusculares conhecidas, tipicamente associadas a aumentos agudos da força muscular em indivíduos não treinados devido a adaptações e respostas neurais, foram reduzidas. Os critérios de exclusão incluíram humor depressivo (do inventário de depressão de Beck), má qualidade do sono (pontuação global do índice de qualidade do sono de Pittsburgh >5), trabalho por turnos recente ou viagem através de múltiplos fusos horários e cronotipo 'extremo' (avaliado através do Questionário Composto de Matutinidade) e fatores de risco e/ou sintomas de doença cardiovascular. Através de entrevistas, foi estabelecido que os voluntários tinham conhecimento mínimo sobre os efeitos do horário do dia ou do tempo desde o sono no desempenho humano. Foi fornecida uma explicação verbal do procedimento experimental a todos; isto incluiu os objetivos do estudo; os possíveis riscos associados à participação e os procedimentos experimentais a serem utilizados. Quaisquer perguntas foram respondidas. Os indivíduos forneceram então consentimento informado por escrito antes de participarem no estudo. Os procedimentos experimentais foram aprovados pelo Comité de Ética Humana da Liverpool John Moores University (CÓDIGO DE ÉTICA: 08/SPS/030). O estudo foi conduzido de acordo com os padrões éticos da revista e cumpriu os princípios da Declaração de Helsínquia.

Desenho da investigação Todos os participantes foram obrigados a visitar o laboratório fisiológico (Liverpool, Reino Unido) em sete ocasiões (temperatura seca de 19-21°C, humidade de 29-41%, pressão barométrica de 962-1010 mmHg e luz ambiente de 750 lux). Os participantes completaram (i) uma repetição máxima (1RM) para supino e agachamento costas, ii) duas sessões de familiarização com testes de desempenho cognitivo e de força uma semana antes do protocolo experimental. Durante as familiarizações, os participantes completaram um diário alimentar de 7 dias que foi analisado utilizando o software de análise Nutritics® por um Nutricionista de Desporto e Exercício registado no SENr. As sessões restantes consistiram em iii) três sessões experimentais, todas com pelo menos 72 h de intervalo como período de recuperação padronizado. A parte experimental compreendeu três ensaios experimentais a) Controlo (NoPill), b) Cafeína (300 mg, CAFF) e c) placebo (maltodextrina, PLAC)] entre as 07:30 e as 08:30 h (Figura 1). Os participantes deitaram-se na noite anterior por volta das 22:30 h, acordaram às 06:30 h e chegaram ao laboratório às 07:00 h em estado de jejum. Para as condições CAFF e PLAC, os comprimidos foram fornecidos num frasco de plástico com instruções para serem consumidos com água às 06:30 h antes da chegada ao laboratório, com confirmação à chegada. Para o controlo NoPill, nada foi fornecido. Os participantes foram instruídos a evitar treino ou atividade física intensa 48 h antes de qualquer das visitas; caso contrário, os participantes mantiveram as suas rotinas diárias normais. No total, as três cápsulas de cafeína continham 300 mg de cafeína anidra e o espaço restante foi ocupado por maltodextrina (Applied Nutrition LTD, Knowsley, Reino Unido) e as cápsulas de placebo foram feitas no departamento e continham maltodextrina (~2,4 g, Sport supplements Ltd t/a BulkTM Colchester, Reino Unido). Investigadores e participantes estavam cegos em relação ao cronograma de suplementos e tanto a cafeína como o placebo foram levemente polvilhados com maltodextrina para criar um sabor semelhante, ambos tinham peso similar (0,8 g/cápsula) e eram tamanho 00. A ordem do tratamento foi revelada no final do projeto por um investigador responsável pela anonimização e randomização.

Todos os ensaios foram realizados com apenas um participante de cada vez, mas com um início escalonado de modo que um participante chegava às 06:45, o seguinte às 07:00 h e o último para a sessão da manhã às 07:15 h. Este agendamento para os participantes foi mantido consistente para todas as sessões. Todos os participantes viviam a não mais de 10 minutos dos laboratórios da Universidade. Os participantes foram igualmente alocados, com base na sua 1RM para supino e agachamento costas, em três grupos (A, B e C), listando os tempos dos participantes da segunda familiarização por ordem do mais forte para o mais fraco e atribuindo as letras A, B e C por ordem. A incidência do efeito de aprendizagem foi minimizada atribuindo as condições experimentais numa ordem contrabalançada. O presente estudo foi realizado entre os meses de novembro e fevereiro (Outono a Inverno no Reino Unido), com exposição à luz solar matinal limitada a <80 Lux antes da chegada ao laboratório. A gama de nascer do sol durante a duração do estudo foi de 07:12 a 07:03 h.

Protocolo e medições: sessões de familiarização Os participantes completaram duas sessões de familiarização com todas as medidas de força, cognitivas e de questionário, antes de serem considerados prontos para participar no estudo. Um coeficiente de variação inferior ou igual a 10% para variáveis entre a primeira e a segunda medição foi utilizado como critério para familiarização, em alinhamento com as recomendações dadas por Atkinson e Nevill [26]. As sessões de familiarização ocorreram às 12:00 h durante um período de três semanas e terminaram uma semana antes do início do estudo para minimizar efeitos de aprendizagem. Os participantes chegaram 0,5 horas antes do início do teste e descansaram numa posição sentada, para minimizar a influência da atividade muscular prévia. Os participantes completaram a familiarização na seguinte ordem: i) bateria de testes cognitivos, ii) contração voluntária máxima isométrica (MVC) com e sem estimulação elétrica percutânea, iii) agachamento costas e supino.

i) Bateria de testes cognitivos Teste de Rastreio de Trilhos (TMT; partes A e B): Ambas as partes do TMT consistem em 25 círculos distribuídos numa folha de papel A4. Na parte A, os círculos são numerados de 1 a 25, e o participante é instruído a desenhar linhas para ligar os números por ordem ascendente. Na parte B, os círculos incluem tanto números (1-13) como letras (A-L) e o participante é instruído a desenhar linhas para ligar os círculos num padrão ascendente, mas com a tarefa adicional de alternar entre números e letras (ou seja, 1-A-2-B-3-C etc.). Em ambas as partes, o participante é instruído a ligar os círculos o mais rápido possível, sem levantar o lápis do papel. Se for cometido um erro, este é apontado imediatamente e o participante tem permissão para o corrigir. Durante o teste, o tempo de conclusão é medido, sendo um tempo maior indicativo de maior comprometimento.

Teste de Aprendizagem Verbal Auditiva de Rey: O RAVLT é uma avaliação neuropsicológica concebida para avaliar a memória verbal em pacientes com 16 anos ou mais. O RAVLT pode ser utilizado para avaliar a natureza e gravidade da disfunção da memória e para acompanhar alterações na função da memória ao longo do tempo [28]. O teste é concebido como um paradigma de aprendizagem de listas no qual o voluntário ouve uma lista de 15 substantivos e é solicitado a recordar o maior número possível de palavras da lista. O número correto e o número que foram dados pelo participante mas não estavam na lista (intrusões) são anotados. Este processo é repetido mais 4 vezes. O processo é repetido, mas uma segunda lista de "interferência" (Lista B) é apresentada da mesma maneira, e o participante é solicitado a recordar o maior número possível de palavras da Lista B e a pontuação é registada. Após o ensaio de interferência, o participante é imediatamente solicitado a recordar as palavras da Lista A, que ouviu cinco vezes anteriormente, e o número de palavras corretas e intrusões é registado. O número total de RAVTL, o número de distrações e a retenção são registados e analisados.

Teste de interferência palavra-cor de Stroop. Foi pedido aos participantes que lessem as suas respostas a palavras ou cores durante 45 s o mais rápido possível e que não deixassem erros por corrigir. Isto foi filmado e o número de erros e a quantidade total completada foram registados e analisados. A primeira folha tinha texto (vermelho, azul, amarelo, preto e verde) em tinta preta (teste de nomeação de palavras, W). A segunda folha tinha blocos de cor correspondentes ao texto da primeira folha (teste de nomeação de cores, C). Com a terceira folha, os participantes tinham de ler a palavra (que estava colorida de forma diferente da palavra, por exemplo, a palavra era amarela e a cor vermelha, referido como teste de nomeação da cor da palavra, CW) e para a quarta folha, os participantes tinham de ler a cor (que estava incorretamente nomeada, por exemplo, a cor era amarela mas a palavra era vermelha, referido como teste de nomeação da palavra não da cor, WC). Nesta quarta folha, as palavras foram impressas na ordem inversa à terceira folha. Os dados brutos foram analisados quanto ao número de erros (para dar uma indicação da precisão do ritmo/velocidade nos 45 s) e pontuações de interferência (um indicador da eficiência da função inibitória), onde C representa as respostas corretas produzidas em 45 s na nomeação de cores, e CW corresponde às respostas corretas alcançadas em 45 s na condição de interferência. Isto também foi realizado para o teste de nomeação da palavra não cor.

I = [(C - CW) / (C + CW)] × 100 (1)

ii) Contração voluntária máxima isométrica Os participantes realizaram MVCs isométricas dos músculos quadricípites (3 s de duração), tanto com como sem estimulação percutânea de interpolação de twitch (Digimeter, DS7, Hertfordshire, Reino Unido). Durante a sessão inicial, os participantes praticaram a realização de MVCs sem interpolação de twitch, para se habituarem à prática de alcançar e manter a força voluntária durante o tempo necessário. Esta sessão também foi utilizada para obter a tolerância máxima de corrente e estabelecer a amplitude de corrente supramáxima para sobreposição durante uma MVC. Com o sujeito em repouso, a amperagem de um pulso de onda quadrada de 240 V (100 μs, 1 Hz) foi progressivamente aumentada até ao ponto em que aumentos adicionais na intensidade não causaram mais aumento na força de twitch em repouso alcançada.

Interpolação de twitch Os quadricípites foram estimulados eletricamente utilizando dois elétrodos de superfície humedecidos (Chattanooga, EUA, 5 x 12 cm) que foram posicionados proximalmente sobre o vasto lateral e distalmente sobre o vasto medial. A pele foi preparada antes da colocação de cada elétrodo através de depilação e abrasão leve da pele, seguida de limpeza com uma compressa de álcool isopropílico. Uma caneta de marcação permanente foi utilizada para marcar e identificar a posição de cada elétrodo para minimizar a variabilidade de colocação dos elétrodos de sessão para sessão. Dois impulsos foram administrados antes e depois das contrações; os outros dois impulsos foram administrados durante o período de contração e testaram o valor de pico da MVC. As forças de pico dos twitches pré e pós-contração foram então calculadas em média, permitindo a comparação das amplitudes de twitch em repouso em condições não potenciada e potenciada, respetivamente. A amplitude da corrente de sobreposição supramáxima foi identificada para cada sujeito nas sessões de familiarização e correspondeu a 10% acima do nível necessário para evocar um twitch muscular em repouso de amplitude máxima.

Os dados foram adquiridos durante nove segundos e analisados com um programa de software comercialmente concebido (AcqKnowledge III, Biopac Systems, Massachusetts). O cálculo da ativação voluntária foi realizado de acordo com uma razão de twitch interpolada, em que o tamanho do twitch interpolado é expresso como uma razão da amplitude eliciada pelo mesmo estímulo administrado a um músculo potenciado relaxado. A força média durante o período de 100 m.s-1 antes da aplicação de cada estímulo durante a contração foi registada e subsequentemente a força máxima registada durante o período de 100 m.s-1 após cada estímulo ter sido aplicado. A força média pré-estímulo de 100 m.s-1 (tomada como força MVC) e a força máxima pós-estímulo resultante foram utilizadas para calcular o tamanho do twitch interpolado, subtraindo a força média pré-estímulo da força máxima pós-estímulo.

Ativação Voluntária = = [1 - (Tamanho do twitch interpolado / Tamanho do twitch em repouso)] x 100

Durante as sessões de familiarização, os participantes alternaram entre realizar MVCs com e sem interpolação de twitch, de modo que aproximadamente três ensaios de cada foram realizados em cada sessão. Encorajamento verbal forte padronizado durante cada sessão/ensaio de familiarização e feedback visual em tempo real do seu desempenho foi fornecido aos participantes através do ecrã do computador para um grande ecrã colocado à frente deles.

iii) Agachamento costas e supino Os participantes foram familiarizados com agachamento costas e supino três vezes antes do início do ciclo de testes. Foi pedido a cada participante que realizasse o agachamento costas com cargas incrementais (40, 60, 80% 1RM) para uma repetição em cada carga e foi permitido um descanso de 5 min entre cada esforço. Da mesma forma para o supino, cada participante realizou uma repetição contra cada carga incremental (40, 60 e 80% 1RM) e novamente foi dado um descanso de 5 min entre cada esforço de trabalho. Isto foi feito para que as cargas superiores necessárias para os ensaios experimentais fossem conhecidas por estarem confortavelmente dentro das capacidades físicas de cada participante e, como tal, houvesse uma probabilidade mínima de eles falharem na realização dos esforços necessários para recolha de dados. Cada um dos participantes realizou os dois exercícios na mesma ordem: supino e depois agachamento costas, realizando três levantamentos em cada exercício contra cargas progressivamente crescentes (40, 60 e 80% 1RM). A massa corporal individual foi considerada no exercício de agachamento costas, uma vez que este é um movimento de corpo inteiro, mas não no supino. O codificador linear força-velocidade MuscleLab (Muscle Lab, Ergotest versão 4010, Noruega) foi ligado a uma barra olímpica Eleiko (20 kg) que foi colocada sobre apoios num rack de agachamento padrão, os braços de segurança foram ajustados de modo que o participante alcançasse uma posição de flexão do joelho ≤90° (configurações medidas e registadas durante o processo de familiarização). A partir desta posição, o participante foi instruído a impulsionar a barra para cima com a maior força possível; o valor registado durante o teste foi apenas para a fase concêntrica da ação. O sistema MuscleLab codifica a força, o deslocamento da barra e a velocidade produzida para cada levantamento individual, de modo que as seguintes medições de desempenho muscular podem ser medidas: velocidade média (AV), potência média (AP, força média x velocidade média), velocidade de pico (PV, valor mais alto de velocidade), tempo até velocidade de pico (tPV, tempo para alcançar o valor mais alto de velocidade), velocidade propulsiva média (MPV, velocidade média durante a fase propulsiva do movimento concêntrico), taxa de desenvolvimento de velocidade (RDV, aceleração média durante a fase propulsiva do movimento concêntrico) e deslocamento (D, deslocamento linear da barra durante o movimento). Este processo foi repetido três vezes, com um descanso de 5 min permitido entre cada levantamento individual, e contra as cargas de trabalho progressivas descritas acima. Para o supino, o participante foi instruído a descer a barra até ao peito e, novamente, a instrução dada foi empurrar contra a barra com a maior força possível. Isto foi repetido três vezes contra as cargas de trabalho descritas acima, com 5 min de descanso entre cada empurrão.

Os maiores dos três outputs de AP (e valores associados de AV, PV, MPV, RDV, D e tPV) foram utilizados para análise para cada massa na barra para supino e agachamento costas, respetivamente. Para reduzir a probabilidade de lesão, duas pessoas foram posicionadas de cada lado dos participantes enquanto realizavam os seus levantamentos, para intervir a qualquer momento, se necessário. Além disso, havia suporte de segurança em vigor em todas as ocasiões.

Protocolo Experimental e Medições

As sessões experimentais ocorreram uma semana após a última familiarização, com 72 h de recuperação entre as três condições experimentais (ou seja, CAFF, PLAC, NoPill). Após a chegada ao laboratório, foi-lhes pedido que inserissem uma sonda retal flexível suave (mini-termístor, Grant Instruments, Shepreth, Reino Unido) aproximadamente 10 cm para além do esfíncter anal externo. Os participantes descansaram então durante 30 min em posição sentada para avaliar a temperatura retal em repouso (Trec). A temperatura da pele (Tsk) foi avaliada simultaneamente por termístores de pele (Grant Instruments, série Squirrel 2010, Shepreth, Reino Unido), que foram colocados em quatro locais no lado esquerdo do corpo (peito [ch], antebraço [f], coxa [th] e barriga da perna [ca]). A média dos últimos 5 min do período de repouso de 30 min foi registada para as temperaturas Trec e Tsk em repouso. A Tsk média foi calculada da seguinte forma:

Tsk = (0,34 x Tch) + (0,33 x Tth) + (0,18 x Tca) + (0,15 x Tf)

A temperatura média do corpo (Tmb) foi calculada utilizando:

Tmb = (0,64 x Tr) + (0,36 x Tsk).

Os participantes completaram o questionário de perfil de estados de humor (POMS; Versão 32), a sua avaliação subjetiva do sono (utilizando questões de sono do Questionário de Jet lag de Liverpool), esforço (0-10, 0 = sem esforço e 10 = esforço máximo) e classificação de esforço percebido (RPE). Após as medições de repouso iniciais, os participantes aqueceram num cicloergómetro (Corival cpet, Lode, Groningen, Países Baixos) durante 5 min a 150 W. Após o aquecimento, os participantes removeram as sondas retais em privado e os termístores de pele foram retirados. Após isso, MVC e exercícios de supino e agachamento costas foram então realizados.

Análise estatística As principais variáveis de investigação no presente estudo foram a força de pico na MVC e PV no supino e agachamento costas. Para a força de pico da MVC, estimou-se que dezasseis participantes forneceriam 80% de poder estatístico (p < 0,05), tamanho de efeito (ES) de variação diurna de 0,67 para teste t unilateral. Para PV para supino, estimou-se que nove participantes forneceriam 80% de poder estatístico (p < 0,05), tamanho de efeito (ES) de variação diurna de 0,92 para teste t unilateral. Para PV para agachamento costas, estimou-se que nove participantes forneceriam 80% de poder estatístico (p < 0,05), tamanho de efeito (ES) de variação diurna de 0,91 para teste t unilateral. Os investigadores recrutaram 18 participantes para permitir desistências, com n=4 incapazes de completar o protocolo completo. A estimativa do tamanho da amostra foi realizada utilizando o software G*Power 3.1. Os dados foram analisados utilizando o Statistical Package for Social Sciences versão 30 (SPSS, Chicago, IL, EUA). Todos os dados foram verificados quanto à normalidade utilizando o teste de Shapiro-Wilk. Modelos lineares gerais foram utilizados para analisar todas as medições recolhidas; a significância das interações e efeitos principais foi avaliada por ANOVA. Violações de esfericidade foram corrigidas por Greenhouse-Geisser (ε < 0,75) ou Huynh-Feldt (ε > 0,75) e efeitos principais por comparações pareadas de Bonferroni. Correlações de Pearson foram conduzidas para explorar respostas individualizadas a CAFF vs outras condições (relativamente à massa corporal) e % de mudança no desempenho da MVC. Todos os dados são apresentados como médias ± desvio padrão (DP), salvo indicação em contrário. A significância foi estabelecida em p ≤ 0,05. Valores de p entre 0,05 e 0,10 foram considerados para indicar uma tendência estatística. Os tamanhos de efeito são referidos como valores de eta quadrado parcial (η2p) com valores de 0,01, 0,06 e 0,14 correspondendo a um efeito pequeno, médio e grande, respetivamente. Intervalos de confiança de noventa e cinco por cento (95% IC) e diferenças médias entre comparações pareadas são relatados onde apropriado.