Acute effects of suspension training and other perturbative sources on lower limb strength tasks

Abstract

Actualment, els dispositius de suspensió són un dels materials més utilitzats per produir pertorbació i enfortir de forma global la majoria de grups musculars. Encara que, manquen evidències dels seus efectes sobre l’extremitat inferior. Així, l’objectiu principal d’aquesta tesi doctoral va ser quantificar la producció de força, l’activitat muscular i la magnitud de la pertorbació a l’esquat búlgar i altres exercicis de l’extremitat inferior en condicions d’inestabilitat. Es van analitzar 18 estudis per dur a terme una revisió sistemàtica (estudi 1) i 75 participants físicament actius van ser reclutats per realitzar els diferents estudis transversals sobre els efectes dels dispositius de suspensió, les superfícies inestables i les vibracions mecàniques (plataforma vibratòria i vibració superposada) en exercicis de l’extremitat inferior (estudis 2-6). Es va confirmar que l’activació a la part inferior del cos només va ser investigada en el concentrat d’isquiosurals en suspensió (estudi 1). La posició i el ritme d’execució (70 bpm) van ser determinants per la producció de força exercida sobre el tirant de suspensió a l’esquat búlgar (estudi 2). El dispositiu de suspensió a l’esquat búlgar va augmentar les forces verticals contra el terra (estudi 3). Sobre el dispositiu la producció de força va ser major quan el nivell d’inestabilitat era baix (estudi 3 i 4), però a nivell muscular el dispositiu va ser igual de demandant que l’exercici tradicional (estudi 3). Un augment de la pertorbació, va incrementar l’activació muscular (estudis 3, 4, 5) i la magnitud de la inestabilitat per l’esquat búlgar i el mig squat amb barra (estudis 4 i 5). Així, la vibració superposada en un dispositiu de suspensió esdevé un repte per incrementar el nivell de pertorbació i millorar la força, la resistència muscular i l’estabilització (estudi 6). A més, els sensors de força són una eina adequada i usable per valorar les forces exercides sobre els dispositius de suspensió, i l’ús de l’acceleròmetre permet determinar la magnitud de la pertorbació que ofereixen els diferents materials desestabilitzadors mesurant l’acceleració del centre de masses corporal.

Actualmente, los dispositivos de suspensión son uno de los materiales más utilizados para producir perturbación y fortalecer globalmente la mayoría de los músculos. Aunque, faltan evidencias de sus efectos sobre la extremidad inferior. Así, el objetivo principal de esta tesis doctoral fue cuantificar la producción de fuerza, la actividad muscular y la magnitud de la perturbación en la sentadilla búlgara y otros ejercicios de la extremidad inferior en condiciones de inestabilidad. Se analizaron 18 estudios para llevar a cabo una revisión sistemática (estudio 1) y 75 participantes físicamente activos fueron reclutados para realizar los diferentes estudios transversales sobre los efectos de los dispositivos de suspensión, las superficies inestables y las vibraciones mecánicas (plataforma vibratoria y vibración superpuesta) en ejercicios de la extremidad inferior (estudios 2-6). Se confirmó que la activación en la parte inferior del cuerpo sólo fue investigada en el concentrado de isquiosurales en suspensión (estudio 1). La posición y el ritmo de ejecución (70 bpm) fueron determinantes para la producción de fuerza ejercida sobre el tirante de suspensión en la sentadilla búlgara (estudio 2). El dispositivo de suspensión en la sentadilla búlgara aumentó las fuerzas verticales contra el suelo (estudio 3). Sobre el dispositivo la producción de fuerza fue mayor cuando el nivel de inestabilidad era bajo (estudio 3 y 4), pero a nivel muscular el dispositivo fue igual de demandante que el ejercicio tradicional (estudio 3). Un aumento de la perturbación incrementó la activación muscular (estudios 3, 4, 5) y la magnitud de la inestabilidad en la sentadilla búlgara y la media sentadilla con barra (estudios 4 y 5). Así, la vibración superpuesta en un dispositivo de suspensión se convierte en un reto para incrementar el nivel de perturbación y mejorar la fuerza, la resistencia muscular y la estabilización (estudio 6). Además, los sensores de fuerza son una herramienta adecuada y usable para valorar las fuerzas ejercidas sobre los dispositivos de suspensión, y el uso del acelerómetro permite determinar la magnitud de la perturbación que ofrecen los diferentes materiales desestabilizadores midiendo la aceleración del centro de masas corporal.

Nowadays, suspension devices are one of the most widely used pieces of equipment to produce perturbation and strengthen most muscle groups globally. However, there is a lack of evidence of their effects on the lower limb. Thus, the main objective of this doctoral thesis was to quantify force production, muscle activity and the magnitude of perturbation in the Bulgarian squat and other lower extremity exercises under unstable conditions. Eighteen studies were analysed for a systematic review (study 1) and 75 physically active participants were recruited to perform the different cross-sectional studies on the effects of suspension devices, unstable surfaces, and mechanical vibrations (vibration platform and superimposed vibration) on lower limb exercises (studies 2-6). It was confirmed that lower body activation had only been previously investigated in the suspended hamstring curl (study 1). Position and pace (70 bpm) were determinants for the force exerted on the suspension strap in the Bulgarian squat (study 2). The suspension device in the Bulgarian squat increased the vertical ground reaction forces (study 3). The force production was higher on the device when the level of instability was low (study 3 and 4), but for muscle activity the device was just as demanding as a traditional exercise (study 3). Increased perturbation enhanced muscle activation (studies 3, 4, 5) and the magnitude of instability in the Bulgarian squat and barbell half-squat (studies 4 and 5). Thus, superimposed vibration on a suspension device becomes a challenge to increase the level of perturbation and improve strength, muscular endurance, and stabilisation (study 6). In addition, load cells are a suitable and practical tool to assess the forces exerted on suspension devices, and the use of an accelerometer makes it possible to determine the magnitude of the perturbation offered by different equipment providing instability by measuring the acceleration of the body's centre of mass.