Efectele modificării independente a greutății corporale și a masei corporale asupra costului metabolic al alergării
REZUMAT
Introducere
În timpul alergării la nivel, mușchii picioarelor trebuie să susțină greutatea corporală, să frâneze/să propulseze centrul de masă în direcția din spate și să întoarcă picioarele înainte. Este necesară puțină muncă pentru a depăși forțele rezistive la aer (Van Ingen Schenau și Cavanagh, 1990), lucrarea mecanică externă netă efectuată pe centrul de masă este aproape zero (Cavagna și colab., 1977), iar picioarele acționează efectiv ca arcuri care stochează și returnează energie elastică în cadrul fiecărei etape (Cavagna și colab., 1977; Farley și Ferris, 1998). Cu toate acestea, costul metabolic al alergării este substanțial.
Studiile anterioare sugerează că generarea forței pentru a susține greutatea corporală este determinantul principal al costului metabolic al alergării (Farley și McMahon, 1992; Kram și Taylor, 1990; Taylor și colab., 1980). Greutatea corporală este definită în mod specific ca forța gravitațională care acționează asupra corpului și este măsurată în Newtons. Un al doilea factor determinant major al costului metabolic al alergării este propulsia înainte a masei corporale (Chang și Kram, 1999). Masa corporală este independentă de accelerația gravitațională și este astfel măsurată în kilograme. Pare rezonabil că manipularea greutății sau a masei corporale ar afecta costul metabolic al alergării. Cu toate acestea, efectele metabolice ale modificării independente a greutății corporale și a masei corporale nu au fost anterior măsurate în timpul alergării.
Pe scurt, nu este clar modul în care greutatea corporală de susținere și masa de frânare/propulsie afectează în mod independent costul metabolic al alergării. Mai mult, există un motiv pentru a reexamina metoda simulată a gravitației reduse a lui Farley și McMahon (Farley și McMahon, 1992). Am urmărit să rezolvăm aceste probleme prin manipularea independentă a greutății corporale și a masei corporale și prin compararea atât a metodelor „scripete fixe”, cât și a „căruciorului rulant” de simulare a gravitației reduse. Am cuantificat ratele metabolice în timpul funcționării normale și alergării sub mai multe combinații de greutate redusă și încărcare. Mai exact, am redus doar greutatea, am adăugat atât greutate, cât și greutate și am adăugat masă singură. Am emis ipoteza că, pentru funcționare: (1) ratele metabolice ar fi mai mari cu metoda căruciorului de rulare, comparativ cu metoda fuliei fixe, la niveluri echivalente de greutate redusă simulată; (2) reducerea greutății corporale ar reduce proporțional rata metabolică; (3) adăugarea de masă și greutate ar crește rata metabolică proporțional; (4) deoarece Chang et al. (Chang și colab., 2000) au constatat că adăugarea de masă singură nu a schimbat forțele aplicate la sol, adăugarea de masă singură nu ar avea niciun efect semnificativ asupra ratei metabolice.
Materiale și metode
Subiecte
Zece alergători umani recreați (6 bărbați, 4 femei, vârsta de 32 ± 7 ani, masa corporală 63,3 ± 9,8 kg, înseamnă ± s.d.) au participat la acest studiu. Am informat fiecare subiect despre scopurile, protocolul, procedurile experimentale și orice riscuri și beneficii asociate studiului. Fiecare subiect a dat consimțământul scris pentru a participa. Comitetul de cercetare umană al Universității din Colorado a aprobat experimentul. Subiecții au fost toți alergători cu experiență pe banda rulantă, iar studiile anterioare au arătat o obișnuință rapidă la condițiile experimentale pe care le-am folosit în acest studiu (Donelan și Kram, 2000), deci nu a fost necesar să se acomodeze subiecții înainte de testare.
Prezentare generală
Subiecții au rulat pe o bandă de alergat de măsurare a forței în mod normal, sub greutate redusă simulată (greutate redusă), cu masă și greutate adăugate și cu masă adăugată singură. Le-am măsurat ratele de consum de oxigen și producția de dioxid de carbon, forțele de reacție la sol (GRF) și cinematica.