Lower Limb Strength and Power as Predictors of Brain Blood Flow During Exercise (LLSPP)
4 de maio de 2026 atualizado por: 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.
Visão geral do estudo
Status
Concluído
Intervenção / Tratamento
Tipo de estudo
Intervencional
Inscrição (Real)
256
Estágio
- Não aplicável
Contactos e Locais
Esta seção fornece os detalhes de contato para aqueles que conduzem o estudo e informações sobre onde este estudo está sendo realizado.
Locais de estudo
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-
Moscow, Rússia, 117519
- Moscow State University of Sport and Tourism
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Critérios de participação
Os pesquisadores procuram pessoas que se encaixem em uma determinada descrição, chamada de critérios de elegibilidade. Alguns exemplos desses critérios são a condição geral de saúde de uma pessoa ou tratamentos anteriores.
Critérios de elegibilidade
Idades elegíveis para estudo
- Adulto
Aceita Voluntários Saudáveis
Sim
Descrição
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%.
Plano de estudo
Esta seção fornece detalhes do plano de estudo, incluindo como o estudo é projetado e o que o estudo está medindo.
Como o estudo é projetado?
Detalhes do projeto
- Finalidade Principal: Ciência básica
- Alocação: N / D
- Modelo Intervencional: Atribuição de grupo único
- Mascaramento: Nenhum (rótulo aberto)
Armas e Intervenções
Grupo de Participantes / Braço |
Intervenção / Tratamento |
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Outro: 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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O que o estudo está medindo?
Medidas de resultados primários
Medida de resultado |
Descrição da medida |
Prazo |
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Area Under the Curve of Oxygenated Hemoglobin (Δ HbO AUC) during Aerobic Exercise
Prazo: 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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Medidas de resultados secundários
Medida de resultado |
Descrição da medida |
Prazo |
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Demographic and Morphological Baseline Profile
Prazo: 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
Prazo: 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
Prazo: 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)
Prazo: 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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Colaboradores e Investigadores
É aqui que você encontrará pessoas e organizações envolvidas com este estudo.
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Colaboradores
Datas de registro do estudo
Essas datas acompanham o progresso do registro do estudo e os envios de resumo dos resultados para ClinicalTrials.gov. Os registros do estudo e os resultados relatados são revisados pela National Library of Medicine (NLM) para garantir que atendam aos padrões específicos de controle de qualidade antes de serem publicados no site público.
Datas Principais do Estudo
Início do estudo (Real)
1 de março de 2025
Conclusão Primária (Real)
15 de março de 2025
Conclusão do estudo (Real)
15 de março de 2025
Datas de inscrição no estudo
Enviado pela primeira vez
4 de maio de 2026
Enviado pela primeira vez que atendeu aos critérios de CQ
4 de maio de 2026
Primeira postagem (Real)
8 de maio de 2026
Atualizações de registro de estudo
Última Atualização Postada (Real)
8 de maio de 2026
Última atualização enviada que atendeu aos critérios de controle de qualidade
4 de maio de 2026
Última verificação
1 de maio de 2026
Mais Informações
Termos relacionados a este estudo
Palavras-chave
Outros números de identificação do estudo
- WSUST-IRB-070225
Plano para dados de participantes individuais (IPD)
Planeja compartilhar dados de participantes individuais (IPD)?
NÃO
Informações sobre medicamentos e dispositivos, documentos de estudo
Estuda um medicamento regulamentado pela FDA dos EUA
Não
Estuda um produto de dispositivo regulamentado pela FDA dos EUA
Não
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