Resumen
La pérdida de complejidad en los sistemas fisiológicos puede ser un biomarcador dinámico del envejecimiento y la enfermedad. En este estudio, los efectos del entrenamiento combinado de fuerza y resistencia en comparación con los del entrenamiento de resistencia o el entrenamiento de fuerza solos en la complejidad del ritmo cardíaco (recursos humanos) y los índices de variabilidad tradicionales de recursos humanos se examinaron en mujeres de mediana edad. 90 voluntarias previamente no entrenadas entre los 40 y 65 años completaron un período de entrenamiento progresivo de 21 semanas de entrenamiento de fuerza, entrenamiento de resistencia o su combinación, o sirvieron como controles. Las series temporales continuas de recursos humanos se obtuvieron durante el descanso supino y el ejercicio submáximo de estado estacionario. La complejidad de la dinámica de recursos humanos se evaluó mediante análisis de entropía multiescala. Además, también se calcularon las medidas de dominio de tiempo y frecuencia estándar. La capacitación de resistencia condujo a aumentos en la complejidad de la RRHH y las medidas de variabilidad del dominio de tiempo y frecuencia seleccionadas (PAG<0.01) Cuando se mide durante el ejercicio. El entrenamiento combinado de fuerza y resistencia o entrenamiento de fuerza por sí solo no produjo cambios significativos en la dinámica de recursos humanos. La heterogeneidad entre sujetos de las respuestas fue particularmente notable en el grupo de entrenamiento combinado. En Supine REST, no se observaron cambios inducidos por el entrenamiento en los parámetros de la FC en ninguno de los grupos. Los hallazgos actuales enfatizan la utilidad potencial de la capacitación de resistencia para aumentar la variabilidad compleja de la FC en mujeres de mediana edad. Se necesitan más estudios para explorar las adaptaciones combinadas de entrenamiento de resistencia y fuerza y posibles factores relacionados con el género y la edad, así como otros mecanismos, que pueden mediar los efectos de los diferentes regímenes de entrenamiento en la dinámica de recursos humanos.
Introducción
Las series de tiempo de intervalo interbato cardíaco se analizan convencionalmente utilizando medidas de dominio lineal y de frecuencia de variabilidad de la frecuencia cardíaca (HRV) para examinar indirectamente la función autónoma cardíaca (1). Sin embargo, la dinámica de la frecuencia cardíaca (HR) también exhibe fluctuaciones complejas que se cree que reflejan las interacciones no lineales entre los mecanismos de control múltiples (2). Estas complejas fluctuaciones de recursos humanos típicamente demuestran una variabilidad multiescala que las medidas convencionales basadas en la media, la varianza o las técnicas de espectro de Fourier por sí solos no pueden capturar completamente (3). Los métodos derivados de la teoría de la dinámica no lineal, como la entropía multiescala, pueden, por lo tanto, proporcionar información complementaria sobre la estructura de estas series de tiempo.
La complejidad de RRHH se ha propuesto como un índice de regulación cardíaca integrada; Cuanto mayor sea la complejidad del sistema, mayor será su funcionalidad (4). El envejecimiento fisiológico se asocia con la pérdida de complejidad de recursos humanos (5), (6). El envejecimiento junto con la reducción del volumen e intensidad de la actividad física, conduce a un deterioro progresivo inevitable, no solo en la función autónoma cardíaca, sino también en la aptitud cardiorrespiratoria y la fuerza muscular. El entrenamiento de resistencia mejora la modulación vagal cardíaca y la aptitud cardiorrespiratoria, incluso en los ancianos (7), (8)pero tiene efectos menores en el rendimiento neuromuscular (9). El entrenamiento de fuerza, por otro lado, aumenta la fuerza muscular en hombres y mujeres que envejecen (10). Sin embargo, los hallazgos con respecto a los efectos del entrenamiento de fuerza en la dinámica de recursos humanos no son consistentes; Algunos estudios han informado un cambio positivo (11), (12) mientras que otros no han encontrado ningún cambio (13), (14).
Tanto la fuerza como el entrenamiento de resistencia producen adaptaciones cardiovasculares y neuromusculares específicas del modo de entrenamiento (15), (16) Y por lo tanto, el entrenamiento de fuerza y resistencia debe realizarse simultáneamente para mejorar todos los aspectos esenciales del rendimiento físico y la salud. Sin embargo, las distintas adaptaciones fisiológicas a estos dos tipos diferentes de estímulos de entrenamiento pueden bajo ciertas condiciones que afectan las adaptaciones óptimas de entrenamiento. Por lo tanto, el propósito de este estudio fue examinar los efectos de la fuerza combinada y el entrenamiento de resistencia en comparación con los del entrenamiento de resistencia o el entrenamiento de fuerza solo en la complejidad de recursos humanos y el HRV en mujeres de mediana edad.
Métodos
Sujetos
El plan de estudio fue aprobado por el Comité de Ética de la Universidad de Jyväskylä. Los participantes fueron informados sobre el diseño del estudio y los posibles riesgos e molestias relacionadas con las mediciones, y todos los participantes firmaron un consentimiento informado por escrito. Mujeres saludables sin entrenamiento de 40 a 65 años fueron reclutadas para la intervención por publicidad en periódicos y a través de listas de correo electrónico. Los sujetos se sometieron a un examen de la salud general y un electrocardiograma de reposo (ECG), administrado por un médico. Los sujetos sin trastornos cardiovasculares o musculoesqueléticos, diabetes o medicamentos que influyen en el rendimiento cardiovascular o neuromuscular continuaron en el estudio. Los sujetos que aprobaron el examen médico realizaron una prueba de ejercicio clínico para el agotamiento voluntario con el monitoreo de la presión arterial y la presión arterial bajo la supervisión de un médico. Los sujetos con evidencia de problemas cardiovasculares o musculoesqueléticos fueron excluidos del estudio.
Tres sujetos se retiraron después de la aleatorización en los grupos de estudio debido a razones personales, y 102 sujetos continuaron participando en la intervención. Seis mujeres no completaron el período de capacitación o control debido a la diabetes tipo 2 diagnosticada (n = 1) o razones personales (n = 5). Además, se excluyeron seis sujetos del análisis posterior debido al ruido o los latidos ectópicos excesivos en las series de tiempo de intervalo RR (ver la sección a continuación sobre el análisis de la serie de tiempo de intervalo RR). Por lo tanto, los datos se informan de 90 sujetos. Las características de los grupos de sujetos finales al inicio se presentan en Tabla 1.
Diseño experimental
Los sujetos fueron aleatorizados en cuatro grupos: entrenamiento de resistencia (E), entrenamiento de fuerza (s), entrenamiento combinado de fuerza y resistencia (SE) o controles (c). Las mediciones se realizaron al inicio y después de 10 y 21 semanas de entrenamiento. Los sujetos en el grupo de control se midieron al inicio y después de 21 semanas. Este estudio fue parte de un proyecto más grande y los datos sobre el rendimiento físico. (17)composición corporal (9) y concentraciones de hormona sérica (18) se han publicado previamente.
Prueba de aptitud cardiorrespiratoria
Se realizó una prueba de ejercicio máximo graduada para el agotamiento volicional en un ergómetro de bicicleta mecánicamente frenado (Ergomedic 839E, ejercicio de monark AB, Suecia) con electrocardiográfico simultáneo (ECG) y monitoreo de la presión arterial. La prueba fue supervisada por un médico. La intensidad del ejercicio se incrementó en 20 W cada 2Dakota del Norte El minuto comenzando con 50 W, y la frecuencia de pedaleo se mantuvo a 60 rpm durante la prueba. Las pruebas máximas fueron precedidas por un período de calentamiento de cinco minutos a la misma intensidad de ejercicio (50 W) que el primer grado real de prueba. Los parámetros respiratorios se midieron continuamente respirando por aliento (Sensormedics VMAX229; Sensormedics Corporation, Yorba Linda, CA). Captación máxima de oxígeno (VO2Peak) se determinó como el promedio minuto más alto de VO2 durante la prueba.
Medición de la resistencia máxima
La contracción voluntaria máxima (MVC) durante la extensión isométrica de la pierna bilateral se midió en un dinamómetro (19) en posición sentada con un ángulo de rodilla de 107 ° y un ángulo de cadera de 110 °. Los sujetos recibieron instrucciones de generar la máxima fuerza lo más rápido posible contra la placa de fuerza durante una duración de 2 a 4 s. Los sujetos realizaron un mínimo de tres ensayos, y la prueba con la fuerza máxima más alta se seleccionó para un análisis posterior. La señal de fuerza fue de paso bajo (20 Hz) y se analizó (Signal Software versión 2.15; Cambridge Electronic Design Ltd., Cambridge, Reino Unido).
Registro de intervalo RR en reposo y durante el ejercicio
Los intervalos RR se registraron en toda la prueba de aptitud cardiorrespiratoria y se analizaron a partir de la parte de estado estacionario de 5 minutos del ejercicio a una intensidad de ejercicio de 50 W a partir de dos minutos de inicio del ejercicio (Fig. 1). Además, los intervalos RR se registraron en reposo, un mínimo de 72 horas después de la prueba de aptitud cardiorrespiratoria. Las grabaciones se realizaron entre las 7∶00 y las 9∶00 a.m., después del ayuno durante la noche. La medición tuvo lugar en una habitación tranquila. Los intervalos RR se registraron en una posición supina durante diez minutos. La frecuencia de respiración era espontánea. Los intervalos RR se recopilaron para un análisis posterior con monitores Polar S810i HR mediante el uso de grabación en línea con interfaz infrarroja y software de rendimiento de precisión polar (Polar Electro Ltd, Kempele, Finlandia). El monitor Polar S810I HR ha sido validado para la grabación tanto en reposo como durante el ejercicio con una precisión mejor que 2 ms en comparación con un método ECG (20), (21). El ruido y los latidos cardíacos ectópicos fueron identificados y eliminados por un proceso automático en el software; Además, los datos se inspeccionaron visualmente para posibles artefactos. Las series temporales de intervalo RR que contenían más del 15% de ruido o latidos ectópicos se excluyeron del análisis posterior. El número preciso de intervalos RR analizados dependía de la FC de los sujetos y fue de aproximadamente 600 para el ejercicio y las condiciones de reposo.
Análisis de la serie temporal del intervalo RR
Para el análisis del dominio del tiempo, se calcularon los intervalos RR filtrados del ritmo sinusal normal (intervalos NN) y la FC promedio correspondiente. La desviación estándar de todos los intervalos NN (SDNN) se calculó como la raíz cuadrada de varianza. El análisis de la densidad espectral de potencia proporciona información sobre cómo se distribuye la varianza (potencia) en función de la frecuencia (2). Variables de dominio de frecuencia potencia de alta frecuencia (0.15
La complejidad de recursos humanos se midió utilizando el método de entropía multiescala (MSE), descrito en detalle en otra parte (3), (6), (23), (24). Brevemente, este método cuantifica el contenido de información de una serie temporal, que mide su riqueza estructural multiescala. El algoritmo comprende dos pasos: 1) un procedimiento de grano grueso para derivar un conjunto de series de tiempo, cada una de las cuales representa la dinámica del sistema a diferentes escalas de tiempo, y 2) la cuantificación del grado de irregularidad de cada serie de tiempo de grano grueso, que se puede lograr utilizando una medición de entropía como una muestra de la muestra (sampen)) (3). Técnicamente, el sampen es el logaritmo natural negativo de una estimación de la probabilidad condicional de que las secuencias coincidan en punto para metro puntos de datos consecutivos, dentro de una tolerancia riñonaltambién coincide con M+1 puntos de datos. Aquí, usamos metro= 2 y riñonal= 8 ms (25).
Para la serie de tiempo de intervalo NN obtenida en reposo, se calculó un índice de complejidad (IC) sumando los valores de sampen para las escalas 1 a 5 (CI1–5); Para la serie temporal obtenida durante el ejercicio, el índice de complejidad incluyó solo escalas de 1 a 2 (CI1–2) debido a la duración más corta de estas grabaciones (5 frente a 10 minutos).
Cuanto mayor sea el índice de complejidad, mayor es el contenido de información de la señal. Se observan valores de complejidad más bajos, calculados en un rango de escalas de tiempo, tanto para señales altamente periódicas (predecibles) como para señales completamente impredecibles (aleatorias). Ambas clases de series de tiempo transmiten el contenido de información más bajo y reflejan la adaptabilidad más baja de un sistema.
Entrenamiento de resistencia
El entrenamiento de resistencia se realizó dos veces por semana (26). Los niveles de recursos humanos para el entrenamiento de resistencia se determinaron en base a parámetros respiratorios …
