Острое влияние приема кофеина на время при напряжении и мощности, возникающей во время движения в жиме лежа
Способность генерировать высокий уровень мощности является одним из ключевых факторов, определяющих успех во многих спортивных дисциплинах.
Хотя существуют исследования, подтверждающие эргогенное воздействие кофеина (CAF) на различные физические и умственные способности, остается много споров о его влиянии на энергию.
Основной целью данного исследования была оценка влияния добавок кофеина на время в состоянии напряжения (TUT) и количество выполненных повторений (REP).
Вторая цель состояла в том, чтобы определить влияние добавок CAF на мощность (P) и скорость движения (V) во время движения в жиме лежа.
Кроме того, авторы оценили, оказывает ли CAF существенное влияние на скорость стержня в эксцентрической (ECC) фазе (VE)ЗНАЧИТЬ) движения жима лежа.
Методика
В исследование приняли участие 20 мужчин (20–31 года, 87,3 ± 7,7 кг) с опытом тренировок с отягощениями не менее 2 лет.
Участники исследования были случайным образом разделены на две группы: группа, получавшая добавки, принимала кофеин перед тренировкой (GКАФ), в то время как контрольной группе давали плацебо (GРАЗВОДИТЬ). Протокол упражнения заключался в выполнении движения жима лежа с нагрузкой, равной 70%1ПМ с максимально возможной скоростью (X/0/X/0). Экспериментальные сеты выполнялись до кратковременного мышечного отказа.
Результаты
Повторные измерения ANOVA между GКАФ и GРАЗВОДИТЬ В группах выявлены статистически значимые различия по 2 переменным.
Апостериорные тесты продемонстрировали статистически значимые различия в ТТН при сравнении группы, получавшей кофеин (13,689 с ГКАФ) к лицу, принимающему плацебо (15,332 с GРАЗВОДИТЬ) при p = 0,002.
Значительные различия наблюдались также в средней скорости во время эксцентрической фазы движения (0,690 м/с в фазе GКАФ до 0,609 дюйма GРАЗВОДИТЬ при p = 0,002). Существенных различий в генерируемой мощности и скорости в фазе CON движения между перегрузками не выявленоКАФ и GРАЗВОДИТЬ.
Выводы
Основным выводом исследования является то, что прием внутрь CAF увеличивает скорость движения стержня в эксцентрической фазе движения, что приводит к сокращению времени натяжения (TUT), необходимого для выполнения определенного количества повторений, без снижения мощности и скорости в CON-фазе движения.
Тренировки с отягощениями и силовые тренировки являются важными компонентами программ физической подготовки в соревновательных видах спорта.
Способность генерировать высокий уровень мощности была указана как определяющий фактор успеха в видах спорта, требующих оптимального соотношения силы и скорости при выполнении двигательной активности [Цитата
2]. Оптимизация тренировок с отягощениями и закономерность адаптационных изменений, связанных с развитием мышечной силы и мощности, оказались в центре внимания ученых из разных областей исследований [Цитата
6]. В дополнение к тренировкам, диета и добавки также оказывают значительное влияние на адаптацию и реакцию после тренировки [Цитата
12]. На сегодняшний день было показано, что немногие добавки оказывают прямое эргогенное воздействие на физическую работоспособность. Среди них кофеин, моногидрат креатина, бикарбонат натрия и бета-аланин [Цитата
13]. Хотя исследования подтвердили эргогенные эффекты кофеина (CAF) во многих аспектах, остается много споров о его влиянии на энергию, вырабатываемую верхними конечностями [Цитата
15]. Наиболее часто потребляемая доза кофеина во время исследований с участием спортсменов составляет от 2 до 9 мг/кг массы тела, принимается внутрь в виде таблеток или капсул за 30-90 минут до тренировки.
Механизмы, ответственные за эргогенное действие кофеина, связаны с воздействием на различные ткани, органы и системы человеческого организма. В центральной нервной системе (ЦНС) CAF действует через взаимодействие с аденозиновыми рецепторами, которые влияют на высвобождение норадреналина, дофамина, ацетилхолина и серотонина [Цитата
19] и, следовательно, увеличивают мышечное напряжение [Цитата
20]. Повышенная мышечная активация может привести к более высокой потребности в энергии во время физических упражнений, что приводит к более быстрому истощению энергетических субстратов в мышечных клетках [Цитата
21]. Кофеин может стимулировать высвобождение кальция из саркоплазматического ретикулума [Цитата
22] и также может препятствовать его обратному захвату [Цитата
23]. В многочисленных исследованиях обсуждалось влияние потребления кофеина на физическую форму человека [Цитата
30]. Однако, что касается силы и силовых показателей, результаты приема добавок с кофеином неоднозначны. Исследования показали более быструю нервно-мышечную проводимость [Цитата
31], повышенная активация двигательного блока [Цитата
33] и увеличенное количество повторений (REP) в жиме лежа после приема кофеина за 60 минут до тренировки по сравнению с плацебо [Цитата
34]. Кроме того, Green et al. [Цитата
35] не удалось продемонстрировать существенных различий в количестве REP между группами плацебо и CAF во время жима лежа, а также для первого и второго подходов упражнения на жим ногами. Отсутствие эргогенного влияния CAF на REP также было задокументировано в исследовании Grgic и Mikulic [Цитата
36]. Учитывая влияние CAF на уровень максимальной силы, результаты, как правило, неубедительны. Гольдштейн и др. [Цитата
18] продемонстрировали значительное влияние добавок КАФ на силу в группе женщин. Напротив, Astorino et al. [Цитата
15] не обнаружили такого эффекта в группе опытных силовых атлетов. Следует подчеркнуть, что в предыдущих исследованиях по приему добавок КАФ и уровню силы и мощности, а также количеству выполняемых повторений рассматривались упражнения с сопротивлением, выполняемые при волевой или максимальной скорости (V) всего движения, без точного контроля темпа движения во время концентрической (CON) и эксцентрической (ECC) фаз.
Темп движения определяется секундами, которые соответствуют индивидуальным каденциям движений (ECC/пауза/CON/пауза). Значение X для концентрического движения представляет максимальную скорость движения. Изменение темпа движений во время тренировки с отягощениями влияет на объем упражнений, уровень создаваемой силы, мышечную мощь и скорость мышечной гипертрофии [Цитата
45]. Количество REP, выполненных в определенном темпе, влияет на общее время под напряжением (TUT) в конкретном сете. TUT предоставляет точную информацию о продолжительности нагрузки с сопротивлением для подхода и для всей тренировки. Wilk et al. [Цитата
44] продемонстрировал значительные различия в темпах TUT и REP между темпами 2/0/2/0 и 5/0/3/0, а также темпами 6/0/4/0, несмотря на использование одной и той же внешней нагрузки и упражнений до кратковременного мышечного отказа. Это исследование показало, что большее количество выполненных REP не является синонимом более длительного TUT.
Таким образом, TUT является показателем работы, выполняемой мышцами как в фазах ECC, так и в CON. TUT определяет, как долго длится усилие сопротивления, независимо от количества выполненных REP. В предыдущих исследованиях, посвященных эргогенному влиянию кофеина на объем упражнений, количество выполненных повторений или уровень генерируемой мощности, не учитывались частота упражнений, а также конкретные фазы движения и TUT.
Это может объяснить расходящиеся результаты исследований, в которых потребление кофеина использовалось перед тренировками с отягощениями. Кроме того, в исследованиях не удалось проанализировать влияние CAF во время контролируемого или переменного темпа движения или каденса, а также влияние этих факторов на силу, мышечную мощность и объем тренировки. Не было продемонстрировано, относится ли эргогенный эффект кофеина ко всему движению или к отдельным фазам движения (CON и ECC).
Таким образом, основной целью данного исследования было оценить влияние приема кофеина на время в состоянии напряжения, количество выполненных повторений, а также определить влияние CAF на мышечную силу (P) и скорость движения (V) в фазе CON.
Дополнительной целью исследования было продемонстрировать влияние добавок CAF на среднюю скорость в ECC (VEЗНАЧИТЬ) движения жима лежа.
Методика
Все испытания проводились в Силовой и силовой лаборатории Академии физического воспитания им. Ежи Кукучки в Катовице.
Эксперимент проводился по рандомизированному перекрестному, плацебо-контролируемому, двойному слепому дизайну, где каждый участник проводил ознакомительную сессию с тестом 1RM в один день и две разные экспериментальные сессии с интервалом в неделю. Участники исследования были случайным образом разделены на две группы: группа, которая принимала кофеин (GКАФ) и группой плацебо (GРАЗВОДИТЬ).
За шестьдесят минут до каждого протокола тренировки перорально вводили CAF (5 мг/кг д.м.) или плацебо (универсальную муку). КАФ выпускали в виде стандартных капсул, содержащих 300 мг КАФ, а также специально подготовленных для исследования, содержащих дозы КАФ 50 и 5 мг.
Плацебо поставлялось в идентичных капсулах, что и CAF. Все капсулы CAF и плацебо были произведены компанией «Олимп Лабс». Перед началом исследования было проведено интервью о непереносимости кофеина или любых других физиологических реакциях на употребление кофе в кофе.
Ни один из испытуемых не сообщил о побочных эффектах в ответ на использование CAF. Участников проинструктировали следовать общим протоколам питания и физических упражнений.
Все испытуемые заполнили анкеты относительно истории болезни, привычного потребления кофеина из кофе, чая, безалкогольных напитков, шоколада, спортивных напитков и содержащих кофеин безрецептурных препаратов за неделю до тестирования.
Они были отобраны на основе их обычного потребления кофеина (< 200 мг/неделю), как было определено в анкете. Кроме того, испытуемых попросили воздерживаться от тяжелых физических упражнений и употребления алкоголя в течение 48 часов до тестирования и воздерживаться от употребления продуктов и напитков, содержащих кофеин, в течение 7 дней до и на протяжении всего исследования.
Участники исследования
Двадцать здоровых мужчин, тренирующихся на силовой основе, вызвались принять участие в исследовании после заполнения формы этического согласия (возраст = 25,7 ± 2,2 года, масса тела = 87,3 ± 7,7 кг, жим лежа 1RM = 102,3 ± 8,5 кг; данные представлены в виде среднего значения ± стандартного отклонения [SD]) с опытом тренировок с отягощениями не менее одного года (2,3 ± 0,63 года; среднее значение ± стандартное отклонение [SD]).
Все участники исследования были старше 18 лет. Участникам было разрешено выйти из эксперимента в любой момент, и у них не было никаких патологий или травм. Протокол исследования был одобрен Комитетом по биоэтике научных исследований при Академии физического воспитания в Катовице, Польша, в соответствии с этическими нормами Хельсинкской декларации 1983 года.
Процедуры
Ознакомительное занятие и тест с одним повторением максимум
Тестированию максимального количества повторений предшествовало ознакомительное занятие. Эти две цели были разделены 15-минутным периодом восстановления.
Участники прибыли в лабораторию в то же время суток, что и предстоящие экспериментальные сеансы (утром с 09:00 до 11:00 утра) и в течение 5 минут катались на эргометре с интенсивностью, которая привела к частоте сердечных сокращений около 130 уд/мин, после чего проводилась общая разминка верхней части тела. Затем участники выполнили 15, 10 и 5 повторений упражнения на жим лежа, используя 20, 40 и 60% от своего расчетного 1ПМ с каденсом 2/0/X/0.
Затем участники выполняли одиночные повторения, используя волевую каденцию с 5-минутным интервалом отдыха между успешными попытками. Нагрузка для каждой последующей попытки увеличивалась на 2,5 кг, и процесс повторялся до отказа. Постановка рук на штанге подбиралась индивидуально с шириной хвата на штанге 150% индивидуального биакромиального расстояния (BAD) [Цитата
47]. БАД определяли путем пальпации и маркировки акромиона маркером, а затем измерения расстояния между этими точками стандартной антропометрической лентой [Цитата
48]. Положение рук записывалось для обеспечения равномерного положения рук во время всех тестовых сессий. Не допускались костюмы для жима лежа, пояса для тяжелой атлетики или другая поддерживающая одежда.
Экспериментальные сеансы
Для экспериментальных испытаний были проведены две испытательные сессии. Ширина хвата отмечалась на штанге тонкими полосками атлетической ленты в начале каждой тренировки. Общая и специфическая разминка для экспериментальных сеансов была идентична той, которая использовалась для ознакомительного сеанса.
После разминки участники приступили к основным экзаменам и выполнили один подход жима лежа до кратковременного отказа с нагрузкой 70%1ПМ. Эксцентриковая и концентрическая фазы выполнялись с максимально возможной скоростью (X/0/X/0). Все повторения выполнялись без отскока штанги от груди, без намеренных пауз при переходе между эксцентрической и концентрической фазами, а также без отрыва поясницы от скамьи.
Интервал между двумя этапами эксперимента составил 7 дней. В ходе экспериментальных испытаний участникам предлагалось выполнять упражнения с максимальной вовлеченностью в соответствии с рекомендациями Брауна и Вейра [Цитата
49]. Для оценки скорости стержня использовалась система датчиков линейного положения "Tendo Power Analyzer" (Tendo Sport Machines, Тренчин, Словакия). Tendo Power Analyzer - это надежная система для измерения скорости и мощности движения [Цитата
56]. Система состоит из датчика скорости, подключенного к грузу кевларовым кабелем, который через интерфейс мгновенно передает вертикальную скорость стержня в специальное программное обеспечение, установленное в компьютере (Tendo Power Analyzer Software 5.0). Измерение производилось независимо при каждом повторении и автоматически преобразовывалось в значения мощности (max, mean), концентрической скорости (max, mean) и эксцентрической скорости (mean).
Все ознакомительные и экспериментальные сеансы были записаны с помощью фотоаппарата Sony (Sony FDR191 AX53). Время под напряжением было получено вручную по записанным данным с использованием медленного воспроизведения (1/5 скорости). Для того, чтобы обеспечить надежность ручного сбора данных, четыре независимых человека провели анализ данных с камеры Sony. Существенных различий в ТТН между данными, собранными 4 оценщиками, не выявлено.
Все участники прошли описанный протокол тестирования. Процедуры проводились в идентичных условиях окружающей среды, при температуре воздуха 19,2 °C и влажности 58% (ареометр Карла Рота, Германия).
Были зарегистрированы следующие переменные:
- ТУТ - время под напряжением [с]
- REP - количество повторений [n],
- PМАКС - максимальная концентрическая мощность [Вт]
- PЗНАЧИТЬ - средняя концентрическая мощность [Вт]
- VМАКС - максимальная концентрическая скорость [м/с]
- VЗНАЧИТЬ - средняя концентрическая скорость [м/с]
- ВЕЗНАЧИТЬ - средняя эксцентриковая скорость [м/с]
Статистический анализ
Тесты Шапиро-Уилка, Левина и Моучли были использованы для проверки нормальности, однородности и сферичности дисперсии данных выборки. Проверка различий между GКАФ и GРАЗВОДИТЬ после приема кофеина и плацебо с использованием ANOVA с повторными измерениями. Размеры эффекта (d) Коэна сообщали там, где это было уместно. Размеры параметрических эффектов были определены как большие для d > 0,8, как умеренные в диапазоне от 0,8 до 0,5 и как малые для < 0,5 [Цитата
59]. Статистическая значимость была установлена на уровне p < 0,05. Все статистические анализы были выполнены с использованием Statistica 9.1 и Microsoft Office и были представлены в виде средних значений со стандартными отклонениями.
Результаты
Повторные измерения ANOVA между GКАФ и GРАЗВОДИТЬ после приема кофеина и плацебо выявлены статистически значимые различия между группами по 2 переменным (Таблицы 1, 2).
Таблица 1 Результаты 7 рассмотренных переменных в группе, которая принимала кофеин (GКАФ) и группой плацебо (GРАЗВОДИТЬ)
Таблица 2 Различия в 7 рассматриваемых переменных между группой, которая принимала кофеин (GКАФ) и группой плацебо (GРАЗВОДИТЬ)
Подходящая формула для сравнения средних в двух равных по величине группах представлена ниже:
n=2
d
2
xc
стр.сила
n=2d2xcp.сила
где n — количество предметов, необходимое для каждой группы, d — стандартизированная разность, c — p, мощность — константа, определяемая значениями, выбранными для значения P и степени. Число участников, необходимое в каждом испытании для обнаружения стандартизированной разницы 0,87 при 80% мощности с использованием порогового значения для статистической значимости 0,05, является следующим:n=2
0,87
2
xc
0,05,80%
=2
0,756
х 7,9=2,
39х 7,9=20,89
n=20,872xc0,05,80%=20,756x7,9=2,39x7,9=20,89
Апостериорные тесты выявили статистически значимые различия по ТТН [с] при сравнении группы КАФ (13,689 с) с контрольной группой (15,332 с) при p = 0,002. Аналогичные, статистически значимые различия наблюдались и для эксцентриковой скорости: от 0,690 м/с при GКАФ до 0,609 дюйма GРАЗВОДИТЬ при p = 0,002.
Средний результат жима лежа на 1ПМ составил 102,3 ± 8,5 кг.
Обсуждение
Основным выводом исследования было то, что добавки CAF оказывают значительное влияние на TUT[s], при этом количество выполненных REP[n] не приводит к существенным изменениям.
Прием внутрь CAF приводил к значительному снижению TUT во время взрывного упражнения на жим лежа между группами CAF (GКАФ) и группой плацебо (GПЛМ). На сегодняшний день ни одно научное исследование не анализировало влияние кофеина на TUT. Несмотря на значительные различия в ТТП между GПЛМ и GКАФ, это не было связано с количеством выполненных REP. Оценки не показали статистической значимости при РЭП (GКАФ 16.6 ± 1.56 против GПЛМ 15.9 ± 1.69). Это не согласуется с предыдущими выводами [Цитата
34] продемонстрировал увеличение объема упражнений при использовании внешней нагрузки на 60%1RM после применения 5 мг CAF/кг/м.м. В последующие годы Дункан и др. [Цитата
60] также подтвердили значимое влияние приема КАФ на количество выполненных МП, объем упражнений и увеличение мышечной активности. Результаты нашего исследования частично согласуются с опубликованными Goldstein et al. [Цитата
18], которые не смогли обнаружить влияние добавок КАФ на количество выполненных РЭП. Аналогичная закономерность наблюдалась в исследовании Williams et al. [Цитата
37], Ричардсон и Кларк [Цитата
62]. Тем не менее, следует подчеркнуть, что большинство исследований, в которых анализировалось влияние потребления CAF на объем физической нагрузки, продемонстрировали значительное влияние на способность к физической нагрузке [Цитата
63] и те, которые не подтвердили такие эффекты [Цитата
62], рассчитанный объем упражнений с использованием числа REP или тоннажа. Ни в одном из предыдущих исследований не учитывался темп движения и TUT во время упражнений с отягощениями. Согласно Wilk et al. [Цитата
44] ТТУ является более точным и достоверным показателем выполненной работы по сравнению с количеством выполненных РЭП. Эти результаты также были подтверждены в нашем исследовании, которое показало значительное снижение TUT между GКАФ и GРАЗВОДИТЬ группы (13,68 ± 1346 против 15,33 ± 1698 с) без существенных изменений в численности РЭП.
TUT определяет, как долго длится усилие сопротивления, независимо от количества выполненных REP. Снижение значений TUT в группе CAF могло быть результатом повышенного мышечного напряжения, возникающего во время движения в группе CAF. CAF приводит к более высокой активации двигательных узлов [Цитата
32]. Повышенная мышечная активация может привести к более высокой потребности в энергии во время физических упражнений, что приводит к более быстрому истощению энергетических субстратов в мышечных клетках [Цитата
21], что может частично объяснить снижение TUT в GКАФ группа. Тем не менее, эффект повышенного мышечного напряжения после приема CAF не изменил мощность, генерируемую во время фазы CON. Эксперимент не продемонстрировал существенных изменений PЗНАЧИТЬ,МАКС и VЗНАЧИТЬ, VМАКС, несмотря на значительное укорочение TUT в GКАФ группа.
Отсутствие значимых различий в P и V свидетельствует о снижении TUT в GКАФ не связана с уровнем генерируемой мощности и скорости в КОН-фазе механизма. Важно отметить, что эксперимент показал значительное увеличение скорости, но только в фазе ECC движения (VEЗНАЧИТЬ).
Значительное увеличение скорости ECC (GКАФ 0,690 ± 0,08 мс против GПЛМ 0,609 ± 0,05 мс) с предполагаемым увеличением мышечного напряжения в GКАФ может частично объяснить снижение TUT. Коул и др. [Цитата
64] и другие авторы предположили, что кофеин влияет на механорецепторы обратной связи, такие как аппарат Гольджи и мышечные афференты класса III/IV [Цитата
66]. Кофеин может изменять информацию о прямой связи и может изменять способ централизованной обработки информации от любого механизма прямой связи/обратной связи [Цитата
67]. Несмотря на увеличение скорости движения ECC, оно не привело к существенным изменениям скорости и мощности, вырабатываемой во время фазы CON движения. Кронин и др. [Цитата
68] продемонстрировало, что мышечная сила, генерируемая во время движения CON, зависит от эффективного использования цикла растяжения-укорочения (SSC). Цикл SSC приводит к высвобождению энергии, накопленной в фазе ECC, чтобы максимизировать мощность, вырабатываемую во время фазы CON. Тот же автор[Цитата
68] продемонстрировало, что выполнение сокращения ECC до фазы CON влияет на генерируемую мощность по сравнению с выполнением только концентрической фазы механизма. Более быстрый темп всего цикла движения без паузы между фазами ECC и CON увеличивает активацию и более эффективное использование цикла SSC [Цитата
69]. Однако на сегодняшний день остается неясным, зависит ли эффективность SSC от скорости в фазе ECC и восприимчив ли SSC к добавке CAF. Хотя в данном исследовании VEЗНАЧИТЬ был выше в GКАФ (0,690 ± 0,08 мс против 0,609 ± 0,05 мс) это изменение не привело к более эффективному использованию накопленной энергии для взрывного исполнения фазы CON.
Таким образом, можно предположить, что изменение НЭЗНАЧИТЬ и потребление CAF не приводят к более эффективному использованию цикла SSC. Нет увеличения обоих средних значений (VЗНАЧИТЬ; PЗНАЧИТЬ) и максимальные (VМАКС; PМАКС) значения движения CON при снижении TUT ставят под сомнение обоснованность приема CAF перед высокоинтенсивными анаэробными упражнениями продолжительностью от десяти до двадцати секунд.
Ограничение настоящего исследования связано с отсутствием оценок, связанных с непереносимостью КАФ у тестируемых спортсменов. Однако следует отметить, что до и во время эксперимента ни один из участников исследования не сообщал о каких-либо побочных эффектах от употребления кофеина.
Заключение
Результаты настоящего исследования свидетельствуют о том, что применение КАФ перед тренировкой не оказывает существенного влияния на генерируемую мощность и скорость КОН-фазы движения. Прием внутрь CAF увеличивает скорость движения стержня в эксцентрической фазе движения, что приводит к сокращению времени, необходимого для выполнения определенного количества повторений, без уменьшения мощности и скорости CON-фазы движения.
Наши результаты показывают, что значение TUT может быть более точным и достоверным показателем работы, выполненной во время тренировки с отягощениями, по сравнению с количеством выполненных повторений и, следовательно, может быть новой переменной, используемой при анализе эргогенных вспомогательных средств на работоспособность у спортсменов.
Вклад авторов
Компания MW, MK принимала участие в разработке концепции и дизайне исследования. MW, MK и AM были задействованы в сборе данных, в то время как AM выполняла статистический анализ. В интерпретации данных принимали участие все авторы. MW, MK выполнили обзор литературы, в то время как MW, AZ и JC написали обсуждение и выводы. Все авторы одобрили окончательный вариант рукописи
