Frequency band analysis of muscle activation during cycling to exhaustion

Ano: 2012 | Volume: 14 | Número: 3

Autores: Fernando Diefenthaeler, Rodrigo Rico Bini, Marco Aurélio Vaz

Palavras-chave: Eletromiografia, Fadiga, Bandas de frequencia.

Resumo Português:

A ativação dos músculos do membro inferior foi avaliada durante a pedalada até
a exaustão utilizando bandas de frequência. Nove ciclistas foram avaliados em dois dias.
No primeiro dia, os ciclistas realizaram um teste de carga incremental para a determinação
da máxima potência aeróbia, sendo esta utilizada como carga de trabalho para o teste de
carga constante até a exaustão durante o segundo dia de avaliações. Foi adquirida durante
o teste de carga constante a ativação dos músculos vastus lateralis (VL), porção longa do
biceps femoris (BF), porção lateral do gastrocnemius (GL), e tibialis anterior (TA) do membro
inferior direito. Uma série de nove filtros digitais do tipo passa-banda Butterworth foi
utilizada para a determinação da amplitude do sinal obtido de cada banda de frequência. As
ativações musculares oriundas das nove bandas, das bandas de alta frequência e das bandas
de baixa frequência foram definidas para a análise dos efeitos da fadiga muscular por meio
da magnitude das alterações. O padrão da ativação global das nove bandas durante o teste
de carga constante foi determinado utilizando um polinômio de segunda ordem, enquanto
a variabilidade da ativação foi avaliada por meio do coeficiente de variação. Reduções
substanciais nas bandas de alta frequência foram observadas para os músculos VL e BF ao
longo do teste. A ativação das nove bandas e das bandas de baixa frequência apresentou
alterações triviais. Uma elevada capacidade preditiva do padrão de ativação muscular foi
observada utilizando o polinômio de segunda ordem (R2 > 0,89). Uma elevada variabilidade
(~25%) foi observada para a ativação muscular ao longo do teste. Alterações substanciais nas
características da ativação muscular foram observadas apenas quando mudanças extremas
no estado de fadiga muscular foram induzidas.

Resumo Inglês:

Lower limb muscles activation was assessed during cycling to exhaustion using
frequency band analysis. Nine cyclists were evaluated in two days. On the first day, cyclists
performed a maximal incremental cycling exercise to measure peak power output, which
was used on the second day to define the workload for a constant load time to exhaustion
cycling exercise (maximal aerobic power output from day 1). Muscle activation of vastus
lateralis (VL), long head of biceps femoris (BF), lateral head of gastrocnemius (GL), and
tibialis anterior (TA) from the right lower limb was recorded during the time to exhaustion
cycling exercise. A series of nine band-pass Butterworth digital filters was used to
analyze muscle activity amplitude for each band. The overall amplitude of activation and
the high and low frequency components were defined to assess the magnitude of fatigue
effects on muscle activity via effect sizes. The profile of the overall muscle activation during
the test was analyzed using a second order polynomial, and the variability of the overall
bands was analyzed by the coefficient of variation for each muscle in each instant of the
test. Substantial reduction in the high frequency components of VL and BF activation
was observed. The overall and low frequency bands presented trivial to small changes for
all muscles. High relationship between the second order polynomial fitting and muscle
activity was found (R2 > 0.89) for all muscles. High variability (~25%) was found for muscle
activation at the four instants of the fatigue test. Changes in the spectral properties of the
EMG signal were only substantial when extreme changes in fatigue state were induced.