Lo scopo di questo studio era confrontare le esigenze cardiometaboliche della corsa su un tapis roulant non motorizzato curvo (cNMT) con la corsa su terreno (OVR) e il tapis roulant motorizzato (MOT). Quattordici corridori addestrati maschi (n=7) e femmine (n=7) (VO2peak 56,6 ± 4,0 ml/kg/min.), hanno partecipato allo studio. Ciascuna sessione sperimentale consisteva in sessioni di corsa di 5 × 6 minuti a velocità progressivamente più elevate, separate da 6 minuti di riposo (femmine 9-15 km/h; maschi 10,5-16,5 km/h). Consumo di ossigeno (VO2) e la frequenza cardiaca (FC) sono stati misurati di ciascuna durante gli ultimi 2 minuti. Il funzionamento a una velocità impostata sul cNMT richiedeva una percentuale più alta di VO2peak, rispetto a OVR (media ± 90% CI, 22 ± 6%; ES ± 90% CI, 1,87 ± 0,15) e MOT (16 ± 6%; ES 1,50 ± 0,15) in esecuzione. Allo stesso modo, la FC durante il cNMT era maggiore rispetto agli studi OVR (25 ± 9 battiti/min., ES 1,23 ± 0,14) e MOT (22 ± 9 battiti/min., ES 1,35 ± 0,13). Il declino dell’economia della corsa osservato durante la prova cNMT era correlato negativamente alla massa corporea (R2 0,493, P=0,01), indicando che i corridori più leggeri dovevano lavorare a un’intensità relativa maggiore per superare la resistenza della cintura del tapis roulant. Questi dati dimostrano la maggiore richiesta cardiometabolica associata alla corsa a una data velocità sul cNMT. È fondamentale che queste differenze vengano prese in considerazione quando si prescrivono le intensità di allenamento sul cNMT o si traducono i dati dal laboratorio a un ambiente atletico.
Introduzione
I tapis roulant non motorizzati (NMT) stanno diventando sempre più popolari come strumento per l’allenamento, la riabilitazione clinica e la ricerca. Rispetto a un tapis roulant motorizzato (MOT), in cui la velocità del nastro è controllata da un motore esterno, gli NMT sono movimentati dai partecipanti e forniscono un’esperienza più ravvicinata alla locomozione in superficie consentendo accelerazioni e decelerazioni rapide, variabilità dell’andatura passo-passo e stimolazione interna (De Witt et al., 2009; Fullenkamp et al., 2015; Stevens et al., 2015). Numerosi studi recenti hanno dimostrato che i NMT sono uno strumento pratico, valido e affidabile per valutare una gamma di movimenti sia clinici (Janaudis-Ferreira et al., 2010), che specifici per lo sport; compreso lo sprint (Gonzalez et al., 2013; Mangine et al., 2014), l’endurance (Davies et al., 1984; Stevens et al., 2014, 2015; Morgan et al., 2016; Waldman et al., 2017) e la corsa negli sport di squadra (Sirotic e Coutts, 2008; Aldous et al., 2014; Tofari et al., 2015). Di conseguenza negli ultimi anni si è assistito a un marcato aumento dell’uso di NMT in laboratori che studiano l’impatto dei fattori ambientali (Aldous et al., 2016; Gerrett et al., 2016; Sweeting et al., 2017; Stevens et al. al., 2017a, b), riscaldamento (van den Tillaar et al., 2017), recupero (Pelka et al., 2017), affaticamento (Tofari et al., 2017) e aiuti ergogenici (ogni fattore esterno in grado di determinare un miglioramento delle performance fisiche. Questi fattori includono aiuti meccanici, aiuti farmacologici, aiuti fisiologici, aiuti nutrizionali e aiuti psicologici) (Sear et al., 2010; Coull et al., 2015) sulle prestazioni. Tuttavia non è ancora chiaro come le richieste cardiometaboliche di correre su un non-NMT siano paragonabili a quelle di correre su terreno o su un MOT.
A differenza degli NMT a nastro piatto, Woodway Curve™ (Woodway Inc., Waukesha, WI) utilizza un nastro curvo. Il design del nastro concavo offre una serie di vantaggi in quanto non richiede aiuto, consente al corridore di muoversi senza restrizioni e ai corridori di accelerare e decelerare utilizzando tecniche simili alla corsa su terreno. Tuttavia i risultati delle prestazioni sul tapis roulant non motorizzato curvo (cNMT) sono notevolmente ridotti rispetto a quelli ottenuti in superficie o su un MOT (Stevens et al., 2014; Smoliga et al., 2015; Morgan et al., 2016). Ad esempio è stato dimostrato che le prestazioni in prove a cronometro di 5 km, in corridori moderatamente allenati, diminuiscono di circa il 20% (272 s) se eseguite su un cNMT, rispetto a una pista all’aperto (Stevens et al., 2014). Allo stesso modo, la velocità di picco ottenuta durante un test da sforzo incrementale su un cNMT era di circa 2 km/h più lenta di quella ottenuta su un MOT (Morgan et al., 2016). In entrambi gli studi le prestazioni hanno stimolato carichi cardiometabolici simili, suggerendo che correre su un cNMT genera uno stress fisiologico maggiore per una data velocità, ma l’entità di questo aumento deve ancora essere completamente determinato.
Mentre il lavoro precedente ha dimostrato che un’inclinazione dell’1% su un MOT replica al meglio le esigenze fisiologiche della corsa all’aperto (Jones e Doust, 1996), solo uno studio ha esaminato le richieste relative della corsa su cNMT. Smoliga e altri (2015) hanno confrontato le esigenze fisiologiche di camminare (4,8 km/h) e correre (8,1 km/h) su un cNMT, con quelle di un MOT. La locomozione a entrambe le velocità sul cNMT ha determinato livelli di lattato nel sangue, frequenza cardiaca (FC) e consumo di ossigeno significativamente più elevati (VO2). Sebbene di potenziale rilevanza clinica, la rilevanza dello studio dal punto di vista atletico è più limitata a causa delle velocità relativamente basse selezionate (Boey et al., 2017), la più alta delle quali riflette il punto di rottura tra camminare e correre (Falls e Humphrey, 1975) e la mancanza di confronto con la locomozione su terreno.
L’elevata richiesta cardiometabolica associata alla corsa sul cNMT è probabilmente dovuta alla maggiore resistenza del nastro del tapis roulant e alla necessità di accelerare il nastro ad ogni passo. La forza richiesta per mantenere una velocità costante su un NMT aumenta con la massa dei corridori stessi, nonostante l’aumento della resistenza: la massa corporea è avvantaggiata, lasciando i corridori più leggeri in relativo svantaggio (Lakomy, 1987). Comprendere le differenze relative nelle richieste cardiometaboliche della corsa su un cNMT, rispetto a quelle della corsa su terreno o MOT è importante per i preparatori atletici e i chinesiologi al fine di consentire la proporre l’appropriata intensità di allenamento, nonché l’interpretazione e il trasferimento dei dati ottenuti utilizzando un cNMT dal laboratorio, all’ambiente atletico. Per questo l’obiettivo principale di questo studio è stato quello di confrontare le richieste cardiometaboliche della corsa su un cNMT, attraverso una serie di velocità di corsa rilevanti dal punto di vista atletico, con quelle sperimentate su terreno o su un MOT.
Gli obiettivi secondari dello studio sono stati:
- Valutare l’affidabilità delle misure cardiometaboliche ottenute su un cNMT;
- Dato il previsto aumento della resistenza del nastro sul cNMT, determinare se eventuali cambiamenti in VO2 siano stati correlati a differenze nella potenza della parte inferiore del corpo o nella forza massima.
Materiali e metodi
. Soggetti
Ventuno corridori (12 maschi e 9 femmine), di età compresa tra i 18 e i 45 anni e in grado di correre 5 km in <20 minuti si sono offerti volontari per partecipare allo studio. Sette corridori non hanno completato le sessioni richieste o sono stati esclusi dallo studio a causa di infortuni non correlati (n= 4), difficoltà respiratorie percepite associate all’uso del metabolimetro (n= 2) o problemi nella corsa (n= 1). Di conseguenza i dati presentati nello studio rappresentano 14 soggetti (7 maschi e 7 femmine). Seguendo le raccomandazioni di De Pauw e altri (2013) e Decroix e altri (2016), i soggetti di sesso maschile e femminile sono stati classificati, rispettivamente, come livello di prestazione 3 e 4. Questo studio è stato condotto in conformità con le raccomandazioni del governo australiano, del “National Health and Medical Research Council” con il consenso informato scritto di tutti i soggetti. Tutti i soggetti hanno dato il consenso informato scritto in conformità con la Dichiarazione di Helsinki. Il protocollo è stato approvato dall’”Australian Catholic University Human Research Ethics Committee” (2015-214H).
. Procedure
Ogni soggetto ha completato sei sessioni sperimentali. I soggetti sono arrivati al laboratorio per ogni sessione a digiuno, essendosi astenuti dalla caffeina per 12 ore e dall’alcol e da un intenso esercizio fisico per 24 ore prima di ogni sessione. Nella prima sessione, è stata determinata la potenza aerobica massima (VO2peak) e i soggetti hanno preso familiarità con i protocolli di test di forza, correndo sul cNMT. Nella seconda sessione i soggetti hanno eseguito i test di forza e hanno completato una seconda familiarizzazione sul cNMT per garantire l’affidabilità dei dati (Gonzalez et al., 2013; Tofari et al., 2015). Le prove di familiarizzazione sul cNMT consistevano nel correre per 2 minuti a ciascuna delle velocità richieste. Ogni fase di corsa è stato separata da 1 minuto di recupero passivo ad eccezione dell’ultima fase, che è stato preceduta da 4 minuti di recupero passivo. Le quattro sessioni finali comprendevano le prove sperimentali; su terreno (OVR), tapis roulant motorizzato (MOT) e corsa cNMT. Le prove sono state completate in modo randomizzato e controbilanciato, alla stessa ora del giorno e con almeno 48 ore tra le sessioni sperimentali per garantire un recupero adeguato. Sono state completate due prove cNMT per valutare l’affidabilità delle misurazioni fisiologiche e la capacità dei soggetti di mantenere la velocità appropriata sul tapis roulant. I due studi cNMT sono stati completati in sessioni consecutive all’interno dell’ordine dell’evidenza prova randomizzata.
Un test da sforzo incrementale, eseguito su un MOT (HP cosmos, Nussdorf-Traunstein, Germania) impostato a una pendenza dell’1%, è stato svolto per determinare il VO2max. Dopo 3 min a 10 km/h (maschio) o 8 km/h (femmina) la velocità del tapis roulant è stata aumentata di 1 km/h ogni minuto fino all’esaurimento volontario. I soggetti di sesso femminile hanno iniziato il test da sforzo incrementale a una velocità iniziale più lenta al fine di mantenere durate di test simili tra di loro (Schabort et al., 2000). L’aria espirata è stata misurata respiro per respiro utilizzando un metabolimetro portatile (K4b2, Cosmed, Roma, Italia) e la media dei dati è stata calcolata su periodi di 30s (Robergs et al., 2010). La frequenza cardiaca è stata monitorata continuamente (FT1, Polar, Finlandia) durante ogni prova e i soggetti hanno esplicato il loro livello di sforzo percepito (RPE) negli ultimi 15s di ogni fase utilizzando la scala Borg 6-20 (Borg, 1982). Il VO2 medio più alto registrato in 30s nel test da sforzo incrementale o nelle prove allo stato stazionario è stato definito come il picco VO2 dei soggetti e utilizzato per i calcoli successivi.
Le prestazioni di contromovimento (CMJ) e squat jumps (SJ) e trazione isometrica a metà coscia (IMTP) sono state valutate per determinare se la potenza della parte inferiore del corpo o la forza massima influenzassero il grado di variazione del VO2 osservato tra le prove di corsa. Tutti i test sono stati eseguiti in triplice copia utilizzando una piattaforma di forza (serie 400, Fitness Technology, Adelaide, Australia) e una frequenza di campionamento di 600 Hz (Ballistic Measurement System v 2015.0.0, Fitness Technology, Adelaide, Australia). Prima di ogni sessione di test la piattaforma di forza è stata livellata ed è stata eseguita una calibrazione a due punti. I soggetti hanno eseguito tre CMJ da una posizione eretta, con le mani sui fianchi per tutto il movimento. Durante SJ, i soggetti sono stati istruiti ad accovacciarsi con le mani sui fianchi e ad attendere (circa 3s di pausa) il comando “salta”, prima di saltare per la massima altezza. La prova di SJ è stata ripetuta se è stato rilevato un contro movimento >5% di massa corporea. Ogni prova è stata separata da 1 minuto di recupero passivo e la prova con la massima potenza di picco utilizzata per l’analisi dei dati. È stato eseguito un IMTP di 6 secondi utilizzando un impianto di trazione a metà coscia (Fitness Technology, Adelaide, Australia) e la prova con la forza di picco più alta è stata utilizzata per l’analisi. Ogni prova IMTP è stata separata da 3 minuti di recupero passivo.
In ciascuna delle prove sperimentali, i soggetti maschi (10,5, 12, 13,5, 15, 16,5 km/h) e femmine (9, 10,5, 12, 13,5, 15 km/h) hanno completato 5 corse di 6 minuti, in ordine crescente, separate da 6 minuti di recupero passivo (Jones e Doust, 1996). Le cinque velocità rappresentavano velocità di corsa del 50±2%, 58±2%, 66±3%, 73±3% e 81±3% dei soggetti con la velocità massima del tapis roulant. Le variabili ventilatorie (K4b2, Cosmed, Roma, Italia) e la FC sono state raccolte continuamente durante ogni prova di 6 minuti e i dati degli ultimi 2 minuti sono stati utilizzati per l’analisi. I respiri artefatti sono stati filtrati prima dell’analisi utilizzando un processo a due fasi. Le frequenze respiratorie 3,5 volte maggiori (140 atti respiratori min.) rispetto alle frequenze respiratorie massime riportate (Blackie et al., 1991) sono state inizialmente escluse prima che i dati fossero filtrati utilizzando una soglia impostata a 3 DS dalla VO2 media (Lamarra et al., 1987). I soggetti hanno indicato il loro RPE al termine di ogni fase. L’economia di corsa è stata confrontata tra le prove condotte a 10,5 km/h utilizzando i dati degli ultimi 2 minuti della sessione. Questa velocità è stata selezionata poiché è stata quella più comune tra maschi e femmine con 12 soggetti che hanno completato lo studio cNMT a questa velocità con un RER <1.0. L’economia di esercizio è stata espressa come costo unitario dell’ossigeno (ml/kg/km).
Le prove su terreno sono state completate in uno stadio sportivo al coperto con pavimento in legno per ridurre al minimo le influenze ambientali sulle prestazioni. È stata tracciata una pista di 144m utilizzando un raggio di 14m, per creare due curve di 43,98 m e rettilinei di 28,02m, evitando bruschi cambi di direzione. Luci di cronometraggio (Smartspeed, Fusion Sport, Sumner Park, Australia) sono state posizionate ogni 12m attorno alla pista per il ritmo visivo e un singolo gate di cronometraggio sulla linea di partenza/arrivo è stato utilizzato per fissare i tempi intermedi per l’analisi della velocità di corsa. Il tapis roulant (Pulsar, HP Cosmos, Nussdorf-Traunstein, Germania) utilizzato nelle prove MOT è stato impostato a una pendenza dell’1% (Jones e Doust, 1996). La precisione della velocità del nastro è stata controllata utilizzando una videocamera e si è trovata compresa tra 0,03 e 0,07 m/s (<1,5%) della velocità prescritta. La stimolazione durante le prove cNMT (Curve 3, Woodway, Waukesha, WI) è stata mantenuta utilizzando un pacer visivo (Pacer performance system, Innervations, Australia) proiettato su un grande schermo davanti al tapis roulant. Per mantenere la velocità di corsa corretta i soggetti hanno abbinato una linea di stimolazione, che rappresenta la loro velocità attuale, a una linea che indica la velocità richiesta. Questo stesso software ha consentito la raccolta della velocità del nastro cNMT, a una frequenza di campionamento di 200 Hz, per la valutazione dell’affidabilità.
. Analisi statistiche
Tutti i dati sono presentati come media ± deviazione standard. Una dimensione iniziale del campione di 12 è stata stimata sulla base di un test di potenza a priori (G Power, v 3.0.10) utilizzando dati pubblicati in precedenza (Smoliga et al., 2015) e progettato per ottenere α= 0,005 e β= 0,90. Un approccio analitico contemporaneo che coinvolge inferenze basate sulla grandezza è stato utilizzato per rilevare effetti importanti tra i diversi studi (Batterham e Hopkins, 2006). Utilizzando un foglio di calcolo personalizzato (Hopkins, 2003), i dati sono stati trasformati in log per tenere conto della non uniformità dell’errore e delle differenze tra le prove valutate utilizzando la statistica della dimensione dell’effetto (ES), con il 90% degli intervalli di confidenza utilizzando le deviazioni standard combinate dei gruppi maschili e femminili. L’entità della differenza tra le medie è stata classificata come praticamente “importante” quando c’è stata una probabilità ≥75% che il valore reale della statistica superasse un valore ES soglia (0,2) (Batterham e Hopkins, 2006). Le differenze con minore certezza sono state classificate come “banali” e quando la probabilità che la statistica si verifichi simultaneamente in entrambe le direzioni è stata >5%, l’effetto è stato segnalato come “poco chiaro” (Batterham e Hopkins, 2006). Successivamente è stata utilizzata un’analisi di regressione multipla (metodo forward) per determinare se (1) massa corporea e (2) misurazioni di forza e potenza relative hanno contribuito alla variazione della percentuale di VO2max durante la corsa su cNMT (IBM SPSS Statistics v22; SPSS Inc., Chicago, IL, USA). L’affidabilità media tra le prove cNMT, delle variabili fisiologiche e percettive a ciascuno degli incrementi di velocità è stata stimata calcolando l’errore tipico ed esprimendolo come percentuale [coefficiente di variazione (CV%)] ± 90% dei limiti di confidenza (CL) (Hopkins, 2000).
. Risultati
I corridori maschi erano più anziani, più alti e avevano una massa corporea maggiore rispetto ai corridori femminili. Il picco assoluto di VO2, la velocità di picco del tapis roulant e le misurazioni della forza e della potenza relativa della parte inferiore del corpo sono state più alte nei maschi. Tuttavia la differenza di VO2max relativo tra maschi e femmine non è stato così chiaro. Tutti i soggetti hanno completato con successo ciascuna delle cinque velocità richieste nelle prove OVR e MOT. Tuttavia solo un partecipante (maschio) ha completato l’intera prova cNMT e solo 6 dei 14 corridori sono riusciti a mantenere la penultima velocità per 6 minuti sul cNMT (4 maschi, 2 femmine). Di conseguenza i confronti statistici che coinvolgono il cNMT includono solo le velocità del tapis roulant tra 9 e 13,5 km/h, mentre i confronti tra le prove MOT e OVR utilizzano i dati di tutte le velocità.
. Affidabilità
Al fine di confrontare le diverse modalità di corsa, era fondamentale che i partecipanti mantenessero in modo affidabile la velocità appropriata e fossero allo stato stazionario quando sono stati raccolti i dati fisiologici. Le velocità di corsa impostate sono state mantenute entro 0,02 e 0,01 m/s nelle prove cNMT e OVR, rispettivamente. La velocità del nastro tra le due prove cNMT era affidabile (CV 0,19-0,51%) ed entro <1% di ciascuna delle velocità target. L’intervallo di CV% per le variabili fisiologiche tra gli studi cNMT era 1,36-3,03%. Lo sforzo percepito era il meno affidabile (CV 2,06–7,71%), sebbene ciò rappresenti una differenza nel punteggio RPE di circa 1 unità. Confronto di VO2 e i dati sulle FC, tra i minuti cinque e sei, a tutte le velocità, hanno rivelato solo differenze insignificanti durante tutte le prove e relazioni quasi perfette. Pertanto i soggetti sono stati considerati allo stato stazionario e i dati degli ultimi 2 minuti sono stati combinati per ulteriori analisi.
. Risposte fisiologiche
Le differenze nella percentuale di VO2, FC e RPE tra corridori maschi e femmine a tutte le velocità sono state banali o poco chiare sia in OVR, che MOT. Tuttavia durante lo studio cNMT i maschi hanno lavorato a una percentuale di VO2 inferiore (ES -0,70 ± 0,57) e hanno riportato un RPE inferiore (ES -0,51 ± 0,53), rispetto alle femmine, mentre la differenza nelle FC è rimasta poco chiara (ES 0,22 ± 0,54). Quando i dati maschili e femminili sono stati combinati a tutte le velocità, la percentuale di VO2max media e la FC sono state più alte nel cNMT, rispetto all’OVR (media ± DS,% VO2max 22 ± 6%; FC 25 ± 9 battiti/min.) e MOT (percentuale di VO2max 16 ± 6%; FC 22 ± 9 battiti/min.). Anche se il picco medio di percentuale medio di VO2 è stato più alto nel MOT, rispetto allo studio OVR (5 ± 6%), la differenza nella FC è risultata insignificante (2 ± 4 battiti/min.).
. Risposte percettive
L’intensità percepita della corsa sul cNMT è stata maggiore rispetto a OVR (2 ± 2 UA) e MOT (2 ± 2 UA), mentre la differenza tra RPE, durante OVR e MOT è stata insignificante (0 ± 1). Di conseguenza la percentuale di VO2-RPE è stata maggiore negli studi cNMT (7,18 ± 1,46; ES 0,64 ± 0,28) e MOT (6,83 ± 1,45; ES 0,36 ± 0,21), rispetto agli studi OVR (6,44 ± 0,87), ma solo una differenza insignificante tra gli studi cNMT e MOT (ES 0.10 ± 0.23). Differenze nel rapport FC-RPE in tutti gli studi è stata banale o poco chiaro.
. Running Economy
Le differenze nell’economia della corsa tra maschi e femmine non erano chiare nella OVR (ES -0,50 ± 0,91), MOT (ES -0,25 ± 0,90) e cNMT (ES 0,61 ± 0,98). Nel complesso l’economia di corsa durante la OVR (194 ± 13 ml/kg/km) è stata nettamente migliore rispetto al MOT (213 ± 16 ml/kg/km; ES 1,31 ± 0,67) e cNMT ( 266 ± 17 ml/kg/km; ES 4,45 ± 0,62). Allo stesso modo, l’economia durante lo studio MOT è stata migliore rispetto a cNMT (ES 2,70 ± 0,57). Una significativa relazione negativa tra massa corporea ed economia della corsa è stata trovata negli studi cNMT (VO2= -0,93 * massa + 323,56; r= -0,70, P= 0,01). Questa relazione non era presente né nelle prove OVR (VO2= 0,04 * massa + 191,57; r= 0,039, P= 0,89) o MOT (VO2 = -0,22 * massa + 226,89; r = -0,17, P= 0,57) e non è stata migliorata misurando la potenza e la forza della parte inferiore del corpo.
Discussione
Lo scopo del presente studio è stata quello di confrontare le risposte cardiometaboliche e percettive alla corsa su un cNMT, con quelle osservate durante la corsa MOT e OVR. I risultati dimostrano che, se abbinata alla velocità, la corsa sul cNMT genera uno stress cardiometabolico molto maggiore rispetto a MOT o OVR, sia nei corridori maschi, che in femmine. La diminuzione dell’economia della corsa è stata negativamente correlata alla massa corporea, indicando che i corridori più leggeri hanno trovato correre sul cNMT più impegnativo, rispetto ai corridori più pesanti. La forza e la potenza relative della parte inferiore del corpo non sembravano influenzare il grado di cambiamento nell’economia della corsa. Sia il VO2, che la FC aumentavano linearmente con la velocità di corsa in tutte le prove e sono risultate nettamente superiori nello studio cNMT. Numerosi studi precedenti hanno alluso a un aumento della domanda cardiometabolica associata alla deambulazione (Seneli et al., 2013; Smoliga et al., 2015) e alla corsa (Stevens et al., 2014; Smoliga et al., 2015; Morgan et al., 2016) su un cNMT, rispetto a un MOT o OVR. Questo aumento della domanda è stato chiaramente dimostrato nello studio attuale dall’incapacità di tutti, tranne uno dei corridori, di completare gli intervalli richiesti sul cNMT, nonostante tutti i partecipanti abbiano completato le stesse velocità nelle prove OVR e MOT. Mentre la maggior parte dei partecipanti non è stata in grado di completare lo studio cNMT, il VO2 medio durante l’ultima fase completata era pari al 96 ± 3% VO2max e marginalmente superiore ai livelli raggiunti durante le prove MOT (93 ± 6%) e OVR (91 ± 6%). Inoltre, l’RPE si è dimostrato simile alla fine della fase finale completata in tutte le prove (OVR 15,2 ± 2,3; MOT 15,5 ± 2,0; cNMT 15,8 ± 1,8) indicando un alto grado di sforzo.
Solo un altro studio ha esaminato direttamente le esigenze fisiologiche e percettive della locomozione su un cNMT. Smoliga e altri (2015) hanno confrontato il cammino (4,8 km/h) e la corsa (8,1 km/h) su un cNMT, con un MOT e hanno riportato un aumento del VO2 assoluto (0,6 e 0,8 l/min.) e FC (21 e 31 battiti/min.) a entrambe le velocità. Gli aumenti di VO2 (0,5 l/min.) e FC (25 battiti/min.) osservati nello studio corrente confrontando la corsa alla velocità più bassa (9 km/h) su cNMT e MOT, sono stati leggermente inferiori a quelli riportati di Smoliga e altri (2015). A tutte le velocità l’aumento del consumo di ossigeno equivale a un aumento del livello relativo del consumo di ossigeno di circa il 15% del VO2max. Questa discrepanza è probabile perché gli autori hanno utilizzato una pendenza dell’1% durante lo studio MOT, aumentando la domanda relativa rispetto alla pendenza dello 0%, utilizzato da Smoliga e altri (2015) e quindi riducendo la differenza tra le prove cNMT e MOT. Le più grandi differenze di VO2 e FC sono state osservate tra le prove cNMT e OVR e sono stati equiparate a un aumento del livello relativo di consumo di ossigeno di circa il 20% del VO2max. La maggiore diminuzione dell’economia di corsa osservata durante la prova cNMT è probabilmente dovuta alla necessità di superare il carico inerziale del nastro cNMT. La forza orizzontale necessaria per mantenere una velocità costante su un NMT aumenta con la massa del corridore (Lakomy, 1987). Tuttavia l’aumento della resistenza non è direttamente proporzionale alla massa corporea, lasciando i corridori più leggeri in una posizione di svantaggio in quanto hanno bisogno di produrre un aumento relativo maggiore di forza e potenza, per superare la resistenza della cintura a una data velocità (Lakomy, 1987). La forte relazione negativa tra la massa corporea dei partecipanti e la diminuzione dell’economia della corsa osservata nello studio corrente suggerisce che esiste una relazione simile sul cNMT ed è in accordo con il lavoro precedente, che mostra una relazione positiva tra massa corporea e prestazioni di corsa il cNMT (Stevens et al., 2014). Infatti maggiore è il VO2 osservato nelle femmine, rispetto ai maschi, durante la prova cNMT è probabile dovuto alla loro massa corporea più leggera (circa 18 kg). Basata sull’aumento della VO2 assoluta a 10,5 km/h durante le prove MOT (10%) e cNMT (37%), la velocità media di corsa dovrebbe essere ridotta rispettivamente di 1,1 e 4,1 km/h, al fine di mantenere la stessa intensità relativa, come quella durante la OVR (Burkett et al., 1985). Queste diminuzioni, stimate, della velocità di corsa, sono maggiori di quelle osservate durante una prova a cronometro di 5 km, eseguita su un cNMT, dove i corridori hanno ridotto la loro velocità di circa 2,5 km/h al fine di mantenere un carico interno simile (Stevens et al., 2014 ), ma potrebbe essere semplicemente dovuto alla massa corporea media inferiore nei soggetti. L’aggiunta di misurazioni della potenza della parte inferiore del corpo e della forza massima, non ha fornito alcuna ulteriore spiegazione del cambiamento nell’economia della corsa al di sopra di quella della massa corporea stessa, suggerendo che almeno all’interno di questa popolazione di studio, le differenze di forza e potenza relative non erano di ampiezza sufficiente per superare ogni ulteriore aumento della resistenza del nastro. Tuttavia va notato che l’attuale studio non è stato adeguatamente potenziato per escludere un ruolo per queste variabili ed è stato anche limitato da un pool di soggetti relativamente omogeneo. Sebbene i criteri d’inclusione relativi alle prestazioni fossero necessari per garantire che i partecipanti potessero completare una serie di fasi del cNMT, gli studi futuri dovrebbero prendere in considerazione l’idea di rivolgersi a un gruppo più diversificato di atleti, in particolare quelli con massa corporea e forza relativa maggiori, come gli atleti di sport di squadra.
Oltre alla resistenza intrinseca del nastro, i corridori su un cNMT gestiscono la velocità del nastro atterrando in diversi punti della curva. Ad esempio per accelerare i corridori si avvicinano in avanti, atterrando inizialmente su un’area del nastro angolata a 5-10 ° sopra l’orizzontale. Il consumo di ossigeno aumenta con la pendenza su un MOT (Jones e Doust, 1996) ed è stato suggerito che anche l’inclinazione della nastro cNMT possa contribuire all’aumento dell’intensità (Smoliga et al., 2015); tuttavia, il grado di contributo di questa variabile varia probabilmente sia tra i soggetti, che all’interno dei soggetti stessi, poiché la lunghezza e la frequenza del passo vengono variate per mantenere la velocità corretta, rendendo difficile determinarne il contributo.
Sono state osservate diminuzioni nell’economia di corsa anche quando il MOT è stato confrontato con l’OVR. Questa scoperta supporta quelli di studi precedenti che suggeriscono che la diminuzione dell’economia durante la corsa su tapis roulant è dovuta a modelli di movimento meno economici e al conseguente aumento del lavoro ventilatorio (Meyer et al., 2003; Mooses et al., 2015). Tuttavia il grado di differenza tra le due prove potrebbe anche essere stato esagerato da fattori correlati alle apparecchiature. Ad esempio, nella prova MOT la pendenza del tapis roulant è stato fissato all’1% per compensare la mancanza di resistenza al vento (Jones e Doust, 1996). Sebbene questo livello di pendenza sia ben accettato in letteratura, anche la conformità del tapis roulant fornisce un importante contributo all’economia di corsa e non è stata presa in considerazione nello studio attuale (Smith et al., 2017).
Non sorprende che, data la maggiore richiesta cardiometabolica, i partecipanti percepissero le prove cNMT più difficili del MOT e dell’OVR. Questi dati sono coerenti con studi precedenti che hanno dimostrato che le velocità di corsa auto-selezionate su un cNMT sono più lente di quelle su MOT (Smoliga et al., 2015) o OVR (Stevens et al., 2014) poiché i soggetti regolano la loro velocità a ottenere un carico interno simile. Tuttavia i nostri risultati sono in diretto contrasto con quelli di Morgan e altri (2016), che non hanno riscontrato differenze nell’RPE durante il 75% delle fasi di un test da sforzo incrementale eseguito su un MOT o cNMT, nonostante differenze significative nel VO2 e FC. Le femmine percepivano che correre sul cNMT era più difficile dei maschi a tutte le velocità, ciò probabilmente correlato alla percentuale del VO2max più alta richiesta, a causa della loro massa corporea inferiore, poiché quando l’RPE veniva espresso rispetto alla percentuale corrispondente al VOmax non c’era differenza tra maschi e femmine. Il rapporto percentuale tra VO2max-RPE si è dimostrato, tuttavia, più alto in entrambi gli studi MOT e cNMT, rispetto a OVR. Pertanto i partecipanti hanno percepito una maggiore richiesta metabolica come leggermente più facile in entrambe le condizioni del tapis roulant. Questo cambiamento nell’intensità percepita di un dato carico metabolico è difficile da spiegare, ma è probabilmente dovuto a un conflitto tra gli input sensoriali e l’esperienza precedente di un individuo. La corsa su tapis roulant non fornisce al runner il normale flusso ottico, privando così i soggetti di un’importante fonte di feedback di stimolazione (Pelah e Barlow, 1996). Questa mancanza di una rappresentazione visiva della velocità, combinata con la relativa novità della corsa su tapis roulant e i relativi potenziali cambiamenti nella cinetica e cinematica della corsa, potrebbe aver portato a un giudizio alterato sull’intensità dell’esercizio (Kong et al., 2012).
Indipendentemente dalla causa dell’aumento dello sforzo fisiologico, i dati di questo studio dimostrano chiaramente che le velocità di corsa derivate dai test eseguiti su MOT o OVR devono essere attentamente valutate prima di essere utilizzati per prescrivere programmi di esercizio su un cNMT. La trasposizione diretta delle velocità assolute derivate dalle prestazioni di corsa OVR o MOT può comportare la prescrizione di carichi di allenamento che inducono uno sforzo fisiologico molto maggiore del previsto, aumentando il rischio di lesioni e sovrallenamento e probabilmente rendere le sessioni difficili potenzialmente impossibili da completare. Anche basare l’intensità dell’allenamento sull’RPE è potenzialmente problematico, poiché mentre lo sforzo percepito è stato maggiore durante il cNMT, la relazione tra VO2 – RPE è stata modificata. Pertant, le prescrizioni basate sull’RPE possono far sì che gli atleti lavorino a intensità di esercizio che richiedono in media il 9% in più del loro picco di VO2 per raggiungere il cNMT. Questa riduzione relativa dello sforzo percepito, che è stata notata in precedenza durante i test di esercizio stazionario e massimale utilizzando un cNMT (Smoliga et al., 2015; Morgan et al., 2016), potrebbe anche rivelarsi vantaggiosa quando si cerca di aumentare il carico metabolico di un programma di allenamento senza il concomitante aumento dello sforzo.
Un obiettivo secondario dello studio è stato quello di esaminare l’affidabilità dei dati cardiometabolici, raccolti durante la corsa a velocità diverse sul cNMT. I partecipanti hanno completato due sessioni di familiarizzazione per assicurarsi di poter mantenere il ritmo corretto e correre con sicurezza sul cNMT senza la necessità di supporto (Sirotic e Coutts, 2008; Mangine et al., 2014; Tofari et al., 2015). Utilizzando il pacer visivo, i soggetti sono stati in grado di mantenere in modo affidabile la velocità del nastro cNMT entro 0,02 m/s della velocità target, una precisione simile a quella precedentemente riportata per camminare e fare jogging su un cNMT (Smoliga et al., 2015). Anche le variabili fisiologiche misurate erano altamente affidabili tra i test (CV%: VO2 1.4 – 3.0, FC 1.4 – 2.5), simili a quelli precedentemente riportati nella corsa MOT sottomassimale [CV%: VO2 2.4-2.5, FC 1.7–2.4 (Saunders et al., 2004)] e prove a tempo basate su cNMT [CV%: VO2 2.7-4.3, FC 1.1–2.1 (Stevens et al., 2015)] e ben al di sopra dei livelli di affidabilità precedentemente riportati per il sistema Cosmed stesso (Duffield et al., 2004). Pertanto, questo studio dimostra che è possibile ottenere prestazioni affidabili e dati cardiometabolici durante la corsa a ritmo visivo su una gamma di velocità su un cNMT dopo due sessioni di familiarizzazione.
Limitazioni e prospettive
Includendo solo soggetti in grado di correre 5 km in <20 min, gli autori hanno reclutato un pool relativamente omogeneo di corridori di resistenza, con una massa corporea relativamente bassa. Data la relazione tra la massa corporea e la forza relativa richiesta per superare la resistenza del nastro, ciò potrebbe aver gonfiato la differenza nell’intensità dell’esercizio osservata. Pertanto il grado di aumento del VO2 durante la corsa su un cNMT può essere inferiore negli individui con una massa maggiore, come gli atleti di sport di squadra di sesso maschile. Inoltre i criteri d’inclusione relativi alle prestazioni limitavano le dimensioni del pool di partecipanti e il basso numero di partecipanti significava che lo studio non è stato adeguatamente alimentato per indagare appieno qualsiasi potenziale relazione tra le variabili di prestazione (ad esempio, potenza della parte inferiore del corpo, forza) e il cambiamento di VO2
Conclusione
I tapis roulant non motorizzati (cNMT) offrono un’alternativa interessante all’allenamento su un MOT, poiché consentono un’approssimazione più ravvicinata della corsa su terreno in termini di ritmo e andatura. Tuttavia i risultati dell’attuale studio dimostrano che a qualsiasi velocità submassimale, correre su un cNMT fornisce uno stress cardiometabolico notevolmente più elevato, rispetto alla corsa su un MOT o su terreno. Ciò è particolarmente vero per le atlete la cui massa inferiore del corpo può metterle in una posizione di svantaggio nel superare la resistenza del nastro del tapis roulant. Pertanto quando si prevede un esercizio su un cNMT, è fondamentale che la relazione tra la velocità di corsa e l’intensità dell’esercizio, così come la massa corporea dell’atleta, sia considerata al fine di generare un carico interno appropriato e uno stimolo di allenamento.
Tratto da: Edwards R.B., Tofari P.J. , Cormack S.J. and Whyte D.G. Non-motorized Treadmill Running Is Associated with Higher Cardiometabolic Demands Compared with Overground and Motorized Treadmill Running. School of Exercise Science, Australian Catholic University, Melbourne, VIC, Australia. Frontiers in Physiology, 14 November 2017 | https://doi.org/10.3389/fphys.2017.00914.
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