Школьные HIIT и эффекты «доза-эффект» (PEER-HEART)

I. Предыстория Распространенность избыточного веса и ожирения хорошо документирована в литературе. Это касается как взрослых, так и пожилых людей, но все чаще также детей и молодежи школьного возраста. Как и в случае с жировой тканью, наблюдается постоянный рост процента молодых людей с повышенным артериальным давлением. Более того, у детей и подростков неуклонно снижается их физическая работоспособность. Все эти характеристики служат показателями общего состояния здоровья, определяемого как фитнес, связанный со здоровьем (HRF). Измерения отражают потенциал здоровья, который подростки привносят во взрослую жизнь, что тесно связано с их эффективным функционированием в семейной и профессиональной жизни.

В борьбе с болезнями, связанными с образом жизни, в подростковом возрасте наблюдается растущая тенденция к осуществлению интенсивных краткосрочных усилий. Данные многочисленных исследований подтверждают эффективность высокоинтенсивных интервальных тренировок (ВИИТ) в снижении массы тела, улучшении индекса массы тела (ИМТ), уменьшении жировых отложений и снижении артериального давления в состоянии покоя. В связи с нежеланием детей и подростков заниматься физической активностью в свободное время, наблюдается все большее системное внедрение ВИИТ на занятиях по физическому воспитанию для обеспечения широкого распространения физических упражнений среди учащихся.

Отдельным вопросом является отсутствие реакции на физические упражнения у некоторых лиц (так называемых нон-респондеров). Существует несколько исследований, которые пытаются найти оптимальную дозу упражнений, чтобы вызвать реакцию у как можно большего числа участников, в идеале у всех участников (зависимость «доза-реакция»). Однако эффективность тренировок с учетом продолжительности упражнений и интервалов отдыха, типа упражнений (выносливость, сопротивление и т. д.) и интенсивности упражнений до сих пор неизвестна.

II. Цели исследовательского проекта

Таким образом, цели данного исследования двоякие:

1. изучить эффективность различных форм кратковременных интенсивных интервальных упражнений в снижении жировых отложений и кровяного давления в состоянии покоя, а также в повышении аэробной и анаэробной физической выносливости;
2. после выявления лиц, не ответивших на лечение, и применения процедур зависимости от дозы разработать модификации стандартной программы ВИИТ и проверить эффективность этих модификаций в индукции вышеупомянутых положительных изменений.

Гипотеза 1. Высокоинтенсивные интервенционные тренировки, систематические занятия которых проводятся во время регулярных занятий физической активностью, повлияют на состав тела, уменьшая жировые отложения (за счет усиления процессов окисления жиров в результате очень интенсивных упражнений) и улучшая соотношение жировой и мышечной массы. У участников экспериментальной группы с повышенным артериальным давлением будет наблюдаться улучшение артериального давления, что связано с рядом физиологических сердечно-сосудистых реакций. В-третьих, интенсивные физические кратковременные интервальные тренировки улучшат кардиореспираторную подготовленность.

Гипотеза 2. Часто встречаются участники, которые не получат различных результатов от программы вмешательства.

Гипотеза 3. Программы вмешательства HIIT, индивидуально подобранные для невосприимчивых лиц, включая различные детерминанты, вызывают ожидаемые изменения вышеупомянутых результатов.

III. План исследования и план работы Этот проект является продольным и рассчитан на два года обучения. Оба года, называемые циклами, представляют собой кластерные рандомизированные исследования (другими словами — групповые рандомизированные исследования, в которых участники исследования распределяются по вмешательствам не самостоятельно, а в составе группы).

Каждый цикл обучения состоит из двух частей. Первая часть (называемая Common-HIIT) имеет две ветви: экспериментальную и контрольную, а вторая часть (называемая «Доза-реакция») имеет четыре ветви: две экспериментальные и две контрольные.

Для классификации классов на экспериментальные и контрольные используется простая случайная выборка без замены. Основа выборки представляет собой список классов с идентификаторами, специфичными для каждой школы (например, 1а, 1б, 2а и т. д.). Процесс рандомизации проводится исследователями этого исследования с использованием специальной библиотеки на языке R.

В проекте задействованы два типа групп учащихся: экспериментальная (ЭГ) – около 4 классов в каждой школе и контрольная (КГ) – около 4 классов в каждой школе. В части Common-HIIT EG выполняют упражнения по физической подготовке, тогда как CG принимают участие только в типичных уроках физкультуры. В части «Доза-реакция» лица, не ответившие на действие (идентифицируемые как лица, у которых не будет достигнут эффект в первой части), будут случайным образом (та же процедура, что и в первой части) разделены на экспериментальную группу (NRs-E) и контрольную группу (NRs-). C), в то время как респонденты (идентифицированные как лица, которые получат эффекты в первой части) также будут случайным образом (та же процедура, что и в первой части) разделены на экспериментальную (Rs-E) и контрольную (Rs-C) группу.

В части Common-HIIT все участники обследуются во время предварительных, постинтервенционных и последующих измерений. В то время как в части «Доза-реакция» они исследуются дважды: доинтервенционное и постинтервенционное вмешательство «доза-реакция».

IV. Методика исследования IV.1 Характеристика субъекта. Размер выборки был рассчитан на основе пилотных исследований с использованием G*Power v. 3.1, в результате чего минимальный размер выборки составил 310 человек (с вероятностью отсева 5%). В исследовании принимают участие учащиеся первого и четвертого классов, которые участвуют в проекте первого и второго цикла соответственно. Для исследования были выбраны две средние школы города Вроцлава. Участники разделены на группы по полу, что связано с правилами школы.

IV.2. Процедуры вмешательства. В дизайне использовалась схема обучения в параллельных группах (2 школы) с тремя повторами. В каждой школе будут реализованы разные формы вмешательства, основанные, как правило, на принципах программы HIIT. В одной школе запланирован классический вариант, а в другой – вариант с использованием плиометрического механизма.

В проекте используются интенсивные периодические упражнения. В одной школе запланирована стандартная программа, в другой — модификация, предполагающая плиометрическую форму упражнений. Выбранная высокоинтенсивная интервальная программа очень полезна в школьных условиях благодаря простоте реализации и краткости времени. Его можно легко внедрить в урок, не мешая сильно ходу урока и выполнению учебных задач учителя. В ходе вмешательства выполняются 8 серий 20-секундных упражнений и 10-секундный отдых.

Общая продолжительность — 4 минуты. Главное — выполнять упражнение с интенсивностью 90–100 % от максимального усилия. Небольшая продолжительность и возможность использования различных форм упражнений делают его привлекательным в глазах участников и положительно влияют на мотивацию к занятиям. В первой части исследования, независимо от форм упражнений, реализуемых в обеих школах, будет использоваться стандартная программа вмешательства HIIT. Вступительной части будет предшествовать стандартная 10-минутная предсессионная разминка. Затем участники приступят к основной программе и выполнят интенсивную работу продолжительностью 20 секунд с 10-секундным интервалом отдыха. В первые четыре недели они выступят от четырех до шести серий с целью провести полный цикл из восьми серий в следующие четыре недели. После завершения всех серий в данном цикле наступает 5-минутный период отдыха. Затем учитель перейдет к запланированным урокам, вытекающим из основной учебной программы.

Достижение правильной интенсивности упражнений является решающим фактором в вмешательствах типа HIIT. Однако, учитывая, что вмешательство будет проходить в школьных условиях, предполагалось, что участники будут поддерживать усилия на уровне не менее 80% ЧССмакс в течение 8-недельного периода. Частота сердечных сокращений будет измеряться с помощью браслетов Polar Verity Sense. Учитель контролирует работу в режиме реального времени и мотивирует усилия ученика по мере снижения интенсивности.

Во второй части исследования будут внесены модификации вмешательства, которые изменят дозы стимулов в программах. Детали конструкции этих модификаций будут получены на основе результатов, полученных в первой части исследования. Далее будут изменены пропорции перерывов в работе и отдыхе, структура и/или форма упражнений. Лица, не реагирующие на упражнения (которые не отреагировали на упражнения в первой части снижением количества жира в организме и/или артериального давления и/или улучшением своих физических показателей), а также те, кому не удалось сохранить эффект в течение 8 недель, будут распределяются по подгруппам, в которых они будут обучаться согласно соответствующей модификации. в подгруппы, где обучение будет соответствующим образом изменено.

Значения сердечного ритма, образующие временной ряд, будут сохранены в приложении и экспортированы в базу данных по окончании проекта. Эти результаты будут сопоставлены с данными измерений и обследований и использованы для детального анализа.

IV. 3. Измерения. Измерения планируются по трем направлениям: морфологические, сердечно-сосудистые и физические показатели. Будут проведены измерения основных морфологических характеристик. Рост тела будет измеряться с помощью антропометра с точностью до 0,1 см (GPM Anthropological Instruments). Вес тела будет измеряться на электронных весах (приборе для определения состава тела) с точностью до 0,1 кг. Также будет измерен состав тела. Устройство определения состава тела использует метод биоэлектрического импеданса. Будет измерена жировая масса, мышечная масса и вода. На основании измеренных морфологических характеристик и состава тела рассчитывают следующие показатели: относительная масса тела (ИМТ), относительная жировая масса (FMI), относительная мышечная масса (SMI) и соотношение мышц и жира (MMI), мышц и жира. соотношение (МФР).

Гемодинамические характеристики кровообращения будут определяться путем измерения систолического и диастолического артериального давления и частоты сердечных сокращений в состоянии покоя. Будет использоваться электронный монитор артериального давления на плече. Для измерения аэробной и анаэробной физической работоспособности предусмотрены популяционные тесты (соответственно многоуровневый челночный бег, так называемый бип-тест.

Измерения будут дополняться сбором геодезических данных. Эти данные будут сопутствующими переменными в детальном и углубленном анализе. Планируются следующие исследования: экономического и социального положения семей учащихся (шкала ФАС), физической активности (развернутая анкета IPAQ) и частоты приема пищи (опросник КомПАН). Кроме того, после каждого урока студенты будут заполнять анкеты по шкале субъективного ощущения усталости (RPE) и шкале привлекательности урока (PACES).

V. Статистический анализ. Будет проведена оценка распределения собранных данных. В зависимости от типа распределения будут применяться параметрические и непараметрические методы. В многомерных исследовательских процедурах данные, не соответствующие условию нормальности распределения, будут преобразованы и масштабированы. Предполагаются сравнения между несколькими группами с повторными измерениями (MANOVA/ANOVA смешанных эффектов), изучение корреляций (регрессионный анализ в смешанных моделях), изучение сходства (кластерный анализ) и совместное возникновение (анализ соответствия).

Для анализа зависимости «доза-реакция» планируется использовать простую линейную регрессию, полиномиальную регрессию (полином 2-й и 3-й степени) и различные процедуры множественного сравнения (семейство процедур множественного сравнения).

Расчет будет проводиться в среде R [43] и другом статистическом программном обеспечении.