Influences of torque and joint angle on heart rate responses during isometric exercise in young men

OBJECTIVE: To evaluate the influence of joint angle on heart rate (HR) responses induced by isometric exercise. METHODS: Ten healthy men (23.8 ± 2.5 years old) underwent isometric maximum voluntary contraction (MVC) tests lasting 10 sec using an electronic dynamometer under the following experimental conditions: knee extension at angles of 60º and 90º and knee flexion at angles of 30º and 90º angles. Their HR was recorded at rest (65 sec), during MVC (10 sec) and during the recovery period (120 sec). The data on mean maximum torque (MMT) and HR variation (deltaHR) were analyzed using the Friedman test with the Dunn post-hoc test, and their correlation was analyzed using the Spearman test (alpha= 0.05). RESULTS: 1) MMT was significantly higher at 60º and 90º knee extension than at 30º and 90º knee flexion (p< 0.05), while no significant differences were found between the two extension angles or between the two flexion angles; 2) deltaHR was similar under all the experimental conditions; 3) No correlation was found between MMT and deltaHR. CONCLUSION: The data suggest that the rapid increase in HR during the 10 sec of isometric MVC does not depend on the joint angle or the morphofunctional differences between the two muscle groups studied.

OBJETIVO: Avaliar a influência do ângulo articular nas respostas da freqüência cardíaca (FC) induzida pelo exercício isométrico. MÉTODOS: Dez homens saudáveis (23,8 ± 2,5 anos) foram submetidos a testes de contração voluntária máxima (CVM) isométrica, durante 10s, em um dinamômetro eletrônico, nas seguintes condições experimentais: extensão do joelho nos ângulos de 60º e 90º e flexão do joelho nos ângulos de 30º e 90º. A freqüência cardíaca foi registrada durante o repouso (65s), durante a CVM (10s) e durante o período de recuperação (120s). Os dados de torque médio máximo (TMM) e de variação da FC (deltaFC) foram analisados usando teste de Friedman, com pós-teste de Dunn, e sua correlação foi analisada usando o teste de Spearman (alfa= 0,05). RESULTADOS: 1) TMM foi significativamente maior nos ângulos de 60º e 90º de extensão em relação aos ângulos de 30º e 90º de flexão (p< 0,05), enquanto entre os dois ângulos de flexão e entre os dois de extensão não foram encontradas diferenças significativas; 2) deltaFC foi similar em todas as condições experimentais; 3) Não foi encontrada correlação entre TMM e deltaFC. CONCLUSÕES: Os dados sugerem que a elevação rápida da FC, durante os 10 s de CVM isométrica, independe do ângulo articular e das diferenças morfofuncionais entre os dois grupos musculares estudados.

Determinação do limiar de anaerobiose de idosos saudáveis: comparação entre diferentes métodos / Determination of anaerobic threshold in healthy elderly people: comparison between different methods

OBJETIVO: Determinar o limiar de anaerobiose (LA) pelo método ventilatório (visual gráfico), pelos modelos matemáticos, Heteroscedástico e Hinkley, aplicados aos conjuntos de dados de freqüência cardíaca (FC), RMS do sinal mioelétrico (Root Mean Square) e VCO2 e comparar o LA obtido pelos três métodos. METODOLOGIA: Foram estudados 9 idosos ativos (61,4±1,8 anos) durante teste de exercício físico dinâmico contínuo do tipo rampa, em cicloergômetro, com incrementos de potência variando de 10 a 15 Watts/min. Foram coletados os dados de FC batimento a batimento, eletromiografia de superfície do músculo vasto lateral e variáveis ventilatórias respiração a respiração. Após a aplicação dos modelos matemáticos e identificados os pontos de quebra de comportamento, foram registrados neste momento os valores de potência, VO2 e FC, comparados e correlacionados aos obtidos pelo método visual gráfico (padrão ouro). Foi utilizado o teste de Friedman para comparações múltiplas e o teste de correlação de Spearman (nível de significância de 5 por cento). RESULTADOS: Não foram encontradas diferenças significantes, em relação ao padrão ouro, entre os valores de potência, VO2 e FC, no momento do LA identificado pelos diferentes modelos. Foram encontradas correlações significantes entre os valores de FC identificados pelos modelos matemáticos entre os valores de VO2 quando identificados pela freqüência cardíaca e de potência somente quando identificada pelo modelo de Hinkley aplicado aos dados de RMS do sinal mioelétrico. CONCLUSÕES: No grupo estudado, os modelos matemáticos mostraram-se adequados na determinação não-invasiva do LA, sendo que ambos ajustaram-se melhor aos dados de FC, seguido pela VCO2 e RMS.

OBJECTIVE: To determine the anaerobic threshold by the graphic visual ventilatory method and the Hinkley and heteroscedastic mathematical models, applied to heart rate, myoelectric root mean square (RMS) signal and VCO2 datasets, and to compare the anaerobic threshold obtained by the three methods. METHOD: Nine active elderly subjects were studied (aged 61.4 ± 1.8 years) during a ramp-load continuous dynamic physical exercise test on a cycle ergometer, with power ranging from 10 to 15 Watts/min. Beat-to-beat heart rate data, electromyographic data from the surface of the vastus lateralis muscle, and breath-to-breath ventilatory data were collected. After applying mathematical models and identifying the behavioral shift points, these power levels, heart rates and VO2 values were noted and these were compared and correlated with those obtained by the graphic visual model (gold standard). The Friedman test for multiple comparisons and the Spearman correlation test were utilized (significance level: 5 percent). RESULTS: No significant differences were found in relation to the gold standard, between the power levels, VO2 values and heart rates at the anaerobic threshold identified by the different models. Significant correlations were found between the heart rates identified by the mathematical models, between the VO2 values identified by the heart rates, and between power rates only when identified by the Hinkley model applied to myoelectric RMS signal data. CONCLUSION: In this study group, the mathematical models were shown to be adequate for non-invasively determining the anaerobic threshold. Both models worked best on the heart rate data, followed by VCO2 and RMS.

Effects of age and physical activity on the autonomic control of heart rate in healthy men

The effects of the aging process and an active life-style on the autonomic control of heart rate (HR) were investigated in nine young sedentary (YS, 23 ± 2.4 years), 16 young active (YA, 22 ± 2.1 years), 8 older sedentary (OS, 63 ± 2.4 years) and 8 older active (OA, 61 ± 1.1 years) healthy men. Electrocardiogram was continuously recorded for 15 min at rest and for 4 min in the deep breathing test, with a breath rate of 5 to 6 cycles/min in the supine position. Resting HR and RR intervals were analyzed by time (RMSSD index) and frequency domain methods. The power spectral components are reported in normalized units (nu) at low (LF) and high (HF) frequency, and as the LF/HF ratio. The deep breathing test was analyzed by the respiratory sinus arrhythmia indices: expiration/inspiration ratio (E/I) and inspiration-expiration difference (deltaIE). The active groups had lower HR and higher RMSSD index than the sedentary groups (life-style condition: sedentary vs active, P < 0.05). The older groups showed lower HFnu, higher LFnu and higher LF/HF ratio than the young groups (aging effect: young vs older, P < 0.05). The OS group had a lower E/I ratio (1.16) and deltaIE (9.7 bpm) than the other groups studied (YS: 1.38, 22.4 bpm; YA: 1.40, 21.3 bpm; OA: 1.38, 18.5 bpm). The interaction between aging and life-style effects had a P < 0.05. These results suggest that aging reduces HR variability. However, regular physical activity positively affects vagal activity on the heart and consequently attenuates the effects of aging in the autonomic control of HR.