FULL TEXT - Medycyna Sportowa
Transkrypt
FULL TEXT - Medycyna Sportowa
114 Szafraniec1:Layout 1 2013-01-29 11:57 Strona 1 ARTYKUŁ ORYGINALNY / ORIGINAL ARTICLE Zaangażowanie Autorów A – Przygotowanie projektu badawczego B – Zbieranie danych C – Analiza statystyczna D – Interpretacja danych E – Przygotowanie manuskryptu F – Opracowanie piśmiennictwa G – Pozyskanie funduszy Rafał Szafraniec1(A,C,D,F), Andrzej Samołyk2(B,F), Włodzimierz Wiązek3(B,F), Edyta Szczuka1(E,F) 1 2 3 1 2 3 Author’s Contribution A – Study Design B – Data Collection C – Statistical Analysis D – Data Interpretation E – Manuscript Preparation F – Literature Search G – Funds Collection Medycyna Sportowa © MEDSPORTPRESS, 2012; 4(4); Vol. 28, 257-265 DOI: 10.5604/1232406X.1030819 Katedra Sportu Osób Niepełnosprawnych, Akademia Wychowania Fizycznego, Wrocław Zakład Odnowy Biologicznej, Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa, Racibórz Zakład Wychowania Fizycznego i Sportu, Wyższa Szkoła Oficerska Wojsk Lądowych im. Tadeusza Kościuszki, Wrocław Chair of Disability Sport, University School of Physical Education, Wrocław Department of Biological Regeneration , State Higher Vocational School, Racibórz Department of Physical Education and Sport, General Tadeusz Kościuszko Military Academy of Land Forces, Wrocław POPRAWNOŚĆ I CZAS REAKCJI PO WYSIŁKU INTERWAŁOWYM O MAKSYMALNEJ INTENSYWNOŚCI ACCURACY AND TIME OF REACTION AFTER INTERMITTENT EXERCISE OF MAXIMAL INTENSITY Słowa kluczowe: poprawność reakcji, czas reakcji, wysiłek interwałowy, maksymalna intensywność Key words: reaction accuracy, reaction time, intermittent exercise, maximal intensity Streszczenie Wstęp. Celem pracy było wykazanie czy wysiłek interwałowy o maksymalnej intensywności wpływa na poprawność i czas reakcji oraz jak długo po wysiłku utrzymują się ewentualne zmiany w sposobie reagowania na bodźce wzrokowo-akustyczne. Materiał i metody. Badania przeprowadzono na 60-ciu mężczyznach, studentach Wyższej Szkoły Oficerskiej w wieku 20-24 lata. Wysiłek interwałowy polegał na trzykrotnym wykonaniu 30-sekundowego testu Wingate na ergometrze rowerowym. Przerwa między powtórzeniami wynosiła 3 minuty. Poprawność i szybkość reakcji mierzona była czterokrotnie: przed wysiłkiem, bezpośrednio po wysiłku, 5 min. po wysiłku i 10 min. po wysiłku. Do pomiaru reakcji wykorzystano urządzenie APR firmy UNIPAR (Polska). Analizie poddano parametry: Zl (liczba błędnych reakcji), Śr (średni czas reakcji), Ro (rozpiętość czasu reakcji), Sd (odchylenie standardowe czasu reakcji). Wyniki. Zl przed wysiłkiem wynosił 11, po wysiłku: bezpośrednio – 30, 5. min – 13, 10. min – 15. Śr w spoczynku 285,7 ms, a po wysiłku odpowiednio: 295,9 ms; 271,5 ms (p=0,02); 266,8 ms (p=0,002). Ro przed wysiłkiem 168,3 ms; po wysiłku: 246,1 ms (p=0,00008); 223,8 ms (p=0,004); 212,5 ms (p=0,02). Sd przed wysiłkiem 56,2 ms; po wysiłku: 83 ms (p=0,00004); 73,6 ms (p=0,007); 70,3 ms (p=0,03). Wnioski. Bezpośrednio po wysiłku interwałowym o maksymalnej intensywności istotnie wzrosła liczba błędnych reakcji. Średni czas reakcji pozostał na zbliżonym poziomie, a w dalszej części restytucji spadł poniżej wartości spoczynkowej. Wykonany wysiłek zdecydowanie pogorszył powtarzalność reakcji i sytuacja ta utrzymywała się co najmniej przez 10 minut od momentu zakończenia wysiłku. Summary Word count: Tables: Figures: References: 6022 3 4 17 Background. The aim of this study was to demonstrate if the intermittent exercise of maximal intensity affects the accuracy and reaction time, and how long after exercise persist any changes in response to visual and acoustic stimuli. Material and methods. Sixty male students aged 20-24 from Military Academy in Wroclaw participated in the study. Subjects performed the Wingate test lasting thirty seconds which was repeated three times on a cycle ergometer. Reaction time was measured on four occasions: before an exercise, directly after an exercise, five minutes after an exercise and ten minutes after an exercise. Such parameters as Śr (average reaction time), Ro (range), Sd (standard deviation), ZI (number of incorrect reactions) were taken into account. Results. Zl before exercise was 11, after exercise: directly – 30, 5. min after – 13, 10. min after – 15. Śr at rest 285.7 ms, and after exercise respectively: 295.9 ms; 271.5 ms (p=0.02); 266.8 ms (p=0.002). Ro before exercise 168.3 ms; after exercise: 246.1 ms (p=0.00008); 223.8 ms (p=0.004); 212.5 ms (p=0.02). Sd before exercise 56.2 ms; after exercise: 83 ms (p=0.00004); 73.6 ms (p=0.007); 70.3 ms (p=0.03). Conclusions. Immediately after the intermittent exercise of maximal intensity significantly increased the number of incorrect reactions. Average reaction time remained at similar level, and in the latter part of the recovery fell below resting value. Applied effort significantly contributed to the deterioration of response repeatability, and this situation has persisted for at least 10 minutes after the end of exercise. Adres do korespondencji / Address for correspondence Rafał Szafraniec Akademia Wychowania Fizycznego, Wydział Nauk o Sporcie, Katedra Sportu Osób Niepełnosprawnych 51-612 Wrocław, Al. I .J. Paderewskiego 35, tel./fax. (71) 347-35-68, e-mail: [email protected], Otrzymano / Received Zaakceptowano / Accepted 07.03.2012 r. 21.08.2012 r. 257 114 Szafraniec1:Layout 1 2013-01-29 11:57 Strona 2 Szafraniec R. i wsp., Poprawność i czas reakcji po wysiłku interwałowym Wstęp Background Czas reakcji jest to czas upływający od zadziałania bodźca do zapoczątkowania ruchu [1]. Możemy wyodrębnić typ reakcji prostej oraz złożonej. Reakcja prosta jest reakcją na przewidziany sygnał, a czasowi reakcji prostej odpowiada jedna, z góry określona reakcja ruchowa (w dużym stopniu czas ten zależy od czynników wrodzonych). Reakcja złożona natomiast wymaga wybiórczego zastosowania się do nieznanej sytuacji – niespodziewanego bodźca [2]. Analizie poddaje się także czas motoryczny (czas ruchu), który trwa od momentu pobudzenia mięśnia do zakończenia ruchu [3]. Na szybkość reakcji wpływa wiele czynników, m.in. poziom pobudzenia struktur nieswoistych układu nerwowego (przede wszystkim układu siatkowatego), wiek, płeć, stan psychiczny, cykl okołodobowy, zmęczenie, odżywianie, zażywanie używek, uwarunkowania genetyczne, a także osobnicze predyspozycje [3,4]. Szybkość reakcji zależy również od bodźca, który ma daną reakcje wywołać. Na bodźce dźwiękowe reagujemy znacznie szybciej (odpowiedź waha się w przedziale 105-108 ms) niż na sygnały wzrokowe (150- 225 ms) [5]. W wielu dyscyplinach sportu zawodnicy zmuszeni są wykonywać wysiłki o różnej intensywności, a jednocześnie muszą wykazywać się odpowiednimi zdolnościami psychomotorycznymi. Często konieczne jest wykorzystanie tych zdolności tak szybko jak to tylko możliwe [6]. Szybkość reakcji jest niezwykle istotnym czynnikiem decydującym o efektywności ruchu i jest ważnym elementem przygotowania zawodników. W sporcie wyczynowym zawodnicy muszą wykonywać zadania ruchowe nie tylko niezwykle precyzyjnie, ale również pod presją czasu. Tak jest m.in. w przypadku piłki nożnej, która jest dyscypliną wymagającą od gracza umiejętności techniczno-taktycznych, pozwalających na dokładne odebranie i wykonanie podania, strzału oraz szybkie dostosowanie się do sytuacji zmieniającej się na boisku [7]. Szybkość reakcji istotna jest również w sportach walki. Dla przykładu w taekwon-do czas prawidłowego wykonania techniki kopnięcia po obrocie nogą prostą jest krótszy niż czas reakcji na nią, więc cios, który nie jest sygnalizowany, bardzo trudno zablokować lub go uniknąć [3]. W piśmiennictwie można znaleźć wiele prac dotyczących treningu o intensywności większej niż VO2max, który określa się mianem treningu szybkościowego, sprinterskiego, interwałowego [8]. Pod tymi pojęciami kryje się jednak wiele różnorakich protokołów treningowych i szeroki zakres obciążeń wysiłkowych. Jednym z rodzajów treningu interwałowego jest trening wytrzymałości szybkościowej, który autorzy [9] dzielą na „trening wytwarzający” (production training) i „trening utrzymujący” (maintenance training). W „treningu wytwarzającym” wysiłki trwają do 40 s i są wykonywane z niemal maksymalną intensywnością, a przerwy wypoczynkowe są na tyle długie (co najmniej 5 razy dłuższe niż wysiłek) aby utrzymać maksymalną intensywność w kolejnych wysiłkach. „Trening utrzymujący” składa się z wysiłków trwających 5-90 s i krótszych przerw restytucyjnych (do 3 razy dłuższych niż wysiłek), co skutkuje nieco niższą intensywnością i systematyczną akumulacją zmęczenia podczas treningu. Badania Bangsbo i wsp. [10] dowodzą, iż trening wytrzymałości szybkościowej o charakterze wytwarzającym, z 30-s maksymalnymi wysiłkami i 3-min prze- Reaction (response) time is the time elapsed since the activation made by the stimulus to movement initiation [1]. You can extract the type of simple and complex reaction. Simple reaction is a reaction to prescribed signal, and the response time is represented by a straight, predetermined motor reaction (to a large extent, this time depends on congenital factors). Complex reaction, however, requires a selective application to an unknown situation – the unexpected stimulus [2]. It is also examined movement time, which is defined as the interval between the first change in electrical activity in a muscle and movement’s end [3]. Speed of reaction is affected by many factors, including level of arousal of non-specific structures of the nervous system (mainly reticular formation), age, sex, state of mind, circadian cycle, fatigue, nutrition, use of drugs, genetic predisposition, as well as intra-individual predispositions [3,4]. Speed of response is also dependent on the stimulus, which is intended to cause the reaction. We react faster to sound stimuli (response ranges 105-108 ms) than for visual signals (150- 225 ms) [5]. In many sports, athletes are forced to make the efforts of varying intensity and at the same time they must show an appropriate psychomotor skills. Often it is necessary to use this ability as quickly as possible [6]. Speed of reaction is very important factor in determining the efficiency of movement and a significant element of players preparation. In competitive sports athletes must perform motor tasks not only extremely precisely, but also under time pressure. That is, among others in the case of football, which is a discipline that requires from the player technical and tactical skills, allowing for accurate receiving and passing of the ball and quick adaptation to the changing situation on the field [7]. Speed of response is also important in combat sports. For example, in taekwon-do time of the proper implementation of straight leg kick after rotation technique is shorter than the response time on it, blow, which is not signaled is very difficult to be blocked or avoided [3]. In the literature you can find a lot of studies on training at intensities higher than VO2max, which is referred to as sprint, intermittent and interval training [8]. Under these terms, however, hides a lot of different training protocols and a wide range of exercise loads. One type of interval training is speed endurance training, which Iaia and Bangsbo divided into „production training„ and „maintenance training„ [9]. In „production training” the exercise bouts last less than 40 s and are performed at near maximal intensity, and the recovery periods are long enough (at least 5 times longer than the effort) to keep the maximal intensity in the subsequent exercise bouts. „Maintenance training” includes exercise bouts of 590 s with shorter rest periods (up to 3 times longer than the effort) which results in a slightly lower intensity and a systematic accumulation of fatigue during training. Bangsbo et al study [10] shows that speed endurance production training with 30-s all-out exercise and a 3-min rest is a very strong stimulus markedly improving performance during high-intensity short-term efforts. A similar protocol was used in our study, because its effectiveness has been fairly well documented [10]. In many sports the time that play- 258 114 Szafraniec1:Layout 1 2013-01-29 11:57 Strona 3 Szafraniec R. et al., Accuracy and time of reaction after intermittent exercise rwami, jest bardzo silnym bodźcem znacznie poprawiającym wydajność pracy podczas bardzo intensywnych wysiłków krótkotrwałych. Analogiczny protokół zastosowano w niniejszej pracy, gdyż jego skuteczność została dość dobrze udokumentowana [10]. W wielu dyscyplinach sportu czas, który zawodnicy mogą poświęcić na trening w trakcie sezonu jest mocno ograniczony. Trenerzy i zawodnicy często są zaniepokojeni, że redukcja jednostek treningowych i ich objętości może mieć ujemny wpływ na ich zdolność wysiłkową i dlatego czasami trenują więcej niż powinni. Iaia i Bangsbo [9] przekonują, że trening wytrzymałości szybkościowej, mimo niewielkiej objętości, prowadzi do poprawy zdolności do wysiłków krótkotrwałych o dużej intensywności, a jednocześnie pozwala utrzymać potencjał oksydacyjny, kapilaryzację i zdolność do wysiłków aerobowych na niezmienionym poziomie. Informacje te wydają się szczególnie istotne dla zawodników uprawiających takie dyscypliny sportu jak: biegi na dystansach 400, 800 i 1500 m, kolarstwo na dystansie 1000 m, pływanie 100-200 m, a także gry zespołowe i sporty walki. Podsumowując, „trening wytwarzający” (stosunek wysiłku do przerwy ok. 1: 6) poprawia zdolność do wykonywania powtarzanych wysiłków z maksymalną intensywnością, a „trening utrzymujący” (1:1-3) podnosi zdolność do utrzymania wysokiej intensywności podczas wysiłku. Stosowany przez piłkarzy nożnych trening wytrzymałości szybkościowej poprawia zdolność do powtarzanych sprintów o 1,9-2,1% [11,12]. Ten rodzaj treningu jest korzystny w grach zespołowych wymagających intensywnych wysiłków, ponieważ dodatkowo poprawia tempo restytucji po takim wysiłku w trakcie meczu i potencjalnie zwiększa liczbę okresów gry z dużą intensywnością podczas meczu. Większość przytoczonych powyżej prac dotyczyła wpływu wysiłku interwałowego na parametry fizjologiczne i biochemiczne, natomiast jego oddziaływanie na zdolność reagowania na bodźce jest zdecydowanie słabiej udokumentowana. Dlatego celem pracy było wykazanie czy wysiłek interwałowy o maksymalnej intensywności wpływa na poprawność i czas reakcji oraz jak długo po wysiłku utrzymują się ewentualne zmiany w sposobie reagowania na bodźce wzrokowo-akustyczne. ers can spend on training during the season is very limited. Coaches and athletes are often concerned that a reduction in training units and their volume can have a negative impact on their performance and sometimes they train more than required. Iaia and Bangsbo [9] argue that speed endurance training despite a small volume leads to performance improvements during high-intensity short-duration exercises, yet keeps the muscle oxidative potential, capillarization and aerobic performance unchanged. This information seems to be particularly important for athletes practicing sports such as 400, 800 and 1500 m track events, 1000 m cycling, 100-200 m swimming as well as team sports and martial arts. In summary, „production training” (the ratio of effort to rest about 1:6) improves the ability to perform repeated efforts with maximal intensity, and „maintenance training” (1:1-3) increases the ability to sustain high intensity during exercise. Used by football (soccer) players speed endurance training improves the ability to repeated sprints of 1,9-2,1% [11,12]. This type of training is beneficial in team games that require intensive efforts, as further improves the rate of recovery after such exercises during the game, and potentially increases the number of periods of high intensity during a match. Most of the works cited above, concerned the effect of interval exercise on physiological and biochemical parameters, and its impact on the ability to respond to stimuli is far less documented. Therefore, the aim of this study was to demonstrate if the intermittent exercise of maximal intensity affects the accuracy and reaction time, and how long after exercise persist any changes in response to visual and acoustic stimuli. Materiał i metody Material and methods Badania przeprowadzono na 60-ciu mężczyznach, studentach Wyższej Szkoły Oficerskiej Wojsk Lądowych we Wrocławiu, w wieku 20-24 lata. Średnia masa ciała wynosiła 78,3 kg (67-98 kg), a wysokość ciała 180,1 cm (169-188 cm). Badani charakteryzowali się wysokim poziomem sprawności i wydolności fizycznej. Wszyscy uczestnicy byli wcześniej poinformowani o przebiegu eksperymentu i zgłosili się do niego dobrowolnie. Dwie godziny przed badaniem nie przyjmowali kofeiny, witamin z grupy B, aminokwasów, nikotyny i innych środków oddziałujących na OUN [13] oraz nie wykonywali intensywnych wysiłków fizycznych 24 godziny przed badaniem. Przed przystąpieniem do badań dokonywano pomiaru masy ciała, częstości skurczów serca (Polar RS800SX, Finlandia) oraz ciśnienia tętniczego krwi. Następnie wykonywano badanie reakcji urządzeniem APR firmy UNIPAR (Polska), które składa się z zespołu przycisków ręcznych, pulpitu sterowniczego, Sixty male students aged 20-24 from Military Academy of Land Forces in Wrocław participated in the study. Mean body weight was 78.3 kg (67-98 kg), and body height 180.1 cm (169-188 cm). The subjects were characterized by a high level of physical fitness and exercise capacity. All participants were previously informed about the experiment and reported to it voluntarily. Two hours before the test they did not take caffeine, B-vitamins, amino acids, nicotine, and other substances affecting the central nervous system [13], and did not perform any intense physical activity 24 hours prior to testing. Before testing body weight, heart rate (Polar RS800 SX, Finland) and blood pressure were measured. Then the reaction was examined using APR device (UNIPAR, Poland), which consists of a team of hand buttons, control panel, sound and light emitter and power supply. During the test were sent light and sound stimuli. The purpose of the test was to respond as 259 114 Szafraniec1:Layout 1 2013-01-29 11:57 Strona 4 Szafraniec R. i wsp., Poprawność i czas reakcji po wysiłku interwałowym emitera światła i dźwięku oraz zasilacza. Podczas badania wysyłane były bodźce świetlne i dźwiękowe. Zadaniem badanego było jak najszybsze reagowanie na te bodźce za pomocą przycisków ręcznych. Na sygnał świetlny (lampka zielona) badany naciskał kciukiem przycisk ręczny, który trzymał w prawej ręce, natomiast na dźwięk reagował przyciskając kciukiem przycisk ręczny trzymany w lewej ręce. Aparat wysyłał również sygnały czerwone i żółte, na które badany nie miał reagować. Zaprogramowanych było 15 bodźców, w tym 7 (3 wizualne i 4 dźwiękowe), na które należało zareagować. Cały test trwał 40 sekund. Urządzenie mierzyło czas reakcji, czyli czas od momentu wygenerowania bodźca do naciśnięcia przycisku ręcznego oraz wyliczało następujące parametry: Zl – liczbę błędnych reakcji, Śr [ms] – średni czas reakcji, Ro [ms] – rozpiętość, czyli różnicę między najdłuższym i najkrótszym czasem reakcji i Sd [ms] – odchylenie standardowe czasu reakcji. Wysiłek interwałowy polegał na trzykrotnym wykonaniu testu Wingate na ergometrze rowerowym (Monark 894E, Szwecja), z zastosowaniem krótkich przerw między kolejnymi wysiłkami, które uniemożliwiały pełną restytucję organizmu. Przed wysiłkiem wykonywano 5-minutową rozgrzewkę na ergometrze z obciążeniem 50 W. Przez ostatnich 8 sekund pierwszej, drugiej i trzeciej minuty rozgrzewki, badany wykonywał sprint, a pozostałą część rozgrzewki wykonywał w tempie 50-60 obr./min. Po rozgrzewce następowała 1 min przerwy, po której przeprowadzany był 30-sekundowy test Wingate z obciążeniem 7,5% masy ciała. Na głosową komendę „start” osoba rozpoczynała próbę. Celem było w jak najkrótszym czasie osiągnięcie maksymalnej częstotliwości obrotów i utrzymanie jej jak najdłużej. Po wysiłku następowała 3- minutowa restytucja. Przez pierwsze 90 sekund wypoczynek był aktywny – jazda na ergometrze rowerowym z obciążeniem 50 W, a przez kolejne 90 sekund badany wypoczywał biernie, siedząc na ergometrze. Ta sama procedura została powtórzona jeszcze dwukrotnie. Zaraz po wykonaniu ostatniego wysiłku, w pozycji siedzącej na ergometrze, ponownie dokonywany był pomiar reakcji, który został jeszcze powtórzony w 5. i 10. minucie po wysiłku. Analizy statystycznej dokonano przy użyciu programu STATISTICA 10.0 (StatSoft), w którym zostały wyliczone wartości średnie i odchylenia standardowe mierzonych parametrów. Istotność różnic między wartościami parametrów uzyskanymi przed wysiłkiem i w kolejnych momentach po wysiłku zbadano testem ANOVA dla powtarzanych pomiarów, z wykorzystaniem testu post-hoc NIR. Za istotne statystycznie uznano różnice gdy p≤0,05. quickly as possible to these stimuli by using the hand buttons. At the light signal (green light), the subject pressed with the thumb the button, which he held in his right hand, while responding to the sound by pressing with the thumb the button, which he held in his left hand. The device also generated red and yellow signals on which the tested should not respond. There were 15 pre-programmed stimuli, including 7 (3 lights and 4 sounds) on which one had to react. The entire test lasted 40 seconds. The device measured reaction time, i.e. the time since the moment of stimulus generation to pushing the hand button, and estimated the following parameters: Zl – number of incorrect reactions, Śr [ms] – average reaction time, Ro [ms] – range (the difference between the longest and shortest reaction time) and Sd [ms] – standard deviation of reaction time. Interval exercise consisted of three Wingate tests performed on bicycle ergometer (Monark 894E, Sweden), using short rest periods between successive efforts that prevent full recovery. Before exercise was performed 5-minute warm-up on the ergometer with a load of 50 W. Over the last 8 seconds of the first, second and third minute of the warm-up, the subject performed sprint, and the remainder of the warm-up was performed at the rate of 50-60 r.p.m. After warming up, followed by 1 min rest, the 30 s Wingate test was carried out with a load of 7,5% of body weight. For voice command „start” person began the test. The aim was to achieve the maximal frequency of cycling in the shortest time and keep it as long as possible. Recovery after exercise lasted 3 minutes. For the first 90 s rest was active - riding a bicycle ergometer with a load of 50 W, and for the next 90 s the tested rested passively sitting on the ergometer. The same procedure was repeated twice more. Immediately after the last exercise, sitting on the ergometer, the accuracy and time of reaction was studied once again. Subsequent measurements were made at 5 and 10 minutes after exercise. Statistical analysis was performed using STATISTICA 10.0 (StatSoft), in which have been calculated mean values and standard deviations of the measured parameters. The significance of differences between the parameter values obtained before exercise and in subsequent moments after exercise were tested using ANOVA for repeated measures, with post-hoc test LSD. The differences were statistically significant when p≤0,05. Wyniki Results Bezpośrednio po wysiłku liczba nieprawidłowych reakcji wzrosła niemal trzykrotnie (Ryc. 1). W dalszej części restytucji liczba błędów wyraźnie spadła – nie osiągając jednak wartości spoczynkowych. Średni czas reakcji bezpośrednio po wysiłku wzrósł nieznacznie w odniesieniu do wartości spoczynkowej (Ryc. 2). Pięć minut po wysiłku reakcja badanych była szybsza niż przed wysiłkiem (p=0,02) (Tab. 1). Podobną sytuację obserwowano również po upływie 10 minut od zakończenia wysiłku interwałowego (p=0,002). Jeszcze większe różnice w czasie Immediately after exercise the number of incorrect responses has almost been tripled (Fig. 1). In the remainder of the recovery, the number of errors visible decreased, however, without reaching the resting value. Average reaction time immediately after exercise increased slightly with respect to the resting value (Fig. 2). Five minutes after exercise the subjects‘ reaction was faster than before exercise (p=0.02) (Tab. 1). A similar situation was also observed 10 minutes after the end of interval exercise (p=0.002). Even greater differences in response time were found 260 114 Szafraniec1:Layout 1 2013-01-29 11:57 Strona 5 Szafraniec R. et al., Accuracy and time of reaction after intermittent exercise Ryc. 1. Liczby błędnych reakcji (Zl) uzyskane w kolejnych pomiarach: PW – bezpośrednio po wysiłku; 5 min PW – 5 min po wysiłku, 10 min PW – 10 min po wysiłku Fig. 1. The number of incorrect reactions (Zl) obtained in consecutive measurements: PW – immediately after exercise; 5 min PW – 5 min after exercise, 10 min PW – 10 min after exercise Ryc. 2. Średni czas reakcji (Śr) uzyskany w kolejnych pomiarach: PW – bezpośrednio po wysiłku; 5 min PW – 5 min po wysiłku, 10 min PW – 10 min po wysiłku Fig. 2. Average reaction time (Śr) obtained in consecutive measurements: PW – immediately after exercise; 5 min PW – 5 min after exercise, 10 min PW – 10 min after exercise Tab. 1. Parametr Śr. Test NIR – prawdopodobieństwa dla testów post-hoc; PW – bezpośrednio po wysiłku; 5 min PW – 5 min po wysiłku, 10 min PW – 10 min po wysiłku; * p≤0,05 Tab. 1. Parameter Śr. Test NIR – the probability for post-hoc tests; PW – immediately after exercise; 5 min PW – 5 min after exercise, 10 min PW – 10 min after exercise; * p≤0,05 261 114 Szafraniec1:Layout 1 2013-01-29 11:57 Strona 6 Szafraniec R. i wsp., Poprawność i czas reakcji po wysiłku interwałowym Ryc. 3. Rozpiętość czasu reakcji (Ro) uzyskana w kolejnych pomiarach: PW – bezpośrednio po wysiłku; 5 min PW – 5 min po wysiłku, 10 min PW – 10 min po wysiłku Fig. 3. Range of reaction time (Ro) obtained in consecutive measurements: PW – immediately after exercise; 5 min PW – 5 min after exercise, 10 min PW – 10 min after exercise Tab. 2. Parametr Ro. Test NIR – prawdopodobieństwa dla testów post-hoc; PW – bezpośrednio po wysiłku; 5 min PW – 5 min po wysiłku, 10 min PW – 10 min po wysiłku; * p≤0,05 Tab. 2. Parameter Ro. Test NIR – the probability for post-hoc tests; PW – immediately after exercise; 5 min PW – 5 min after exercise, 10 min PW – 10 min after exercise; * p≤0,05 Ryc. 4. Odchylenie standardowe czasu reakcji (Sd) uzyskana w kolejnych pomiarach: PW – bezpośrednio po wysiłku; 5 min PW – 5 min po wysiłku, 10 min PW – 10 min po wysiłku Fig. 4. Standard deviation of reaction time (Sd) obtained in consecutive measurements: PW – immediately after exercise; 5 min PW – 5 min after exercise, 10 min PW – 10 min after exercise 262 114 Szafraniec1:Layout 1 2013-01-29 11:57 Strona 7 Szafraniec R. et al., Accuracy and time of reaction after intermittent exercise Tab. 3. Parametr Sd. Test NIR – prawdopodobieństwa dla testów post-hoc; PW – bezpośrednio po wysiłku; 5 min PW – 5 min po wysiłku, 10 min PW – 10 min po wysiłku; * p≤0,05 Tab. 3. Parameter Sd. Test NIR – the probability for post-hoc tests; PW – immediately after exercise; 5 min PW – 5 min after exercise, 10 min PW – 10 min after exercise; * p≤0,05 reakcji obserwowano między badaniem wykonanym bezpośrednio po wysiłku i tymi w kolejnych okresach restytucji (Tab. 1). Parametr Ro bezpośrednio po wysiłku znacznie wzrósł w odniesieniu do wartości spoczynkowej (p= 0,00008) i utrzymywał się na podwyższonym poziomie przez cały okres restytucji (Ryc. 3) (Tab. 2). Zmiany parametru Sd były analogiczne do zmian parametru Ro, tzn. bezpośrednio po wysiłku znacznie wzrosła jego wartość (p=0,00004) i następnie malała nie powracając jednak w czasie 10-minutowej restytucji do wartości sprzed wysiłku (Ryc. 4) (Tab. 3). between the test made directly after the effort, and those in subsequent periods of recovery (tab.1). Ro parameter directly after exercise significantly increased in relation to the resting value (p=0.00008), and remained elevated throughout the period of recovery (Fig. 3) (Tab. 2). Sd parameter changes were analogous to changes in Ro parameter, which means that immediately after exercise, its value significantly increased (p=0.00004), and then declined, however, not returning in 10 min to pre-exercise value (Fig. 4) (Tab. 3). Dyskusja Discussion Z badań Chmury i wsp. wynika, iż narastający wysiłek ma istotny wpływ na przebieg funkcji ośrodkowego układu nerwowego [4]. W pierwszej fazie szybkość reagowania, mobilizacja i koncentracja uwagi zwiększa się stopniowo wraz z pobudzeniem ośrodkowego układu nerwowego, aż do momentu osiągnięcia najszybszego reagowania, największej liczby reakcji poprawnie wykonanych. W drugiej fazie po przekroczeniu „progu psychomotorycznego zmęczenia” następuje znaczne pogorszenie szybkości reagowania, a także zaburzenie percepcji na bodźce wzrokowe i słuchowe (jednak badania nie określają intensywności, przy której próg ten występuje). Wiśnik i wsp. badali wpływ wysiłku na bieżni ruchomej (symulującego obciążenie meczowe) na szybkość reagowania piłkarzy [7]. Dowodzą oni, że najwyższa sprawność układu nerwowego wystąpiła w 45. minucie wysiłku. Czas reakcji był istotnie krótszy od czasu zanotowanego w spoczynku co oznacza, że wysiłek ten wpłynął mobilizująco na sprawność psychomotoryczną. Mogło to być spowodowane wzrastającym wraz z wysiłkiem fizycznym stanem wzbudzenia nieswoistych struktur mózgu, usprawnianiem kontroli ruchu na poziomie koordynacji sensomotorycznej na odcinku oko-ręka oraz ucho-ręka, a także większą gotowością czynnościową analizatorów wzroku i słuchu do odbioru emitowanych bodźców. Do dość podobnych wniosków doszli Davranche i Audifrren, którzy badali wpływ wysiłku o intensywności 20 i 50% VO2max na szybkość reakcji [14]. Uczestnikom badano czas reakcji wyboru w spoczynku oraz podczas jazdy na ergometrze. Wyniki ukazały, iż czas reakcji skrócił się podczas wysiłku o intensywności 50% VO2max, w stosunku do czasu osiągniętego w spoczynku. Nie zauważono jednak znaczącej różnicy między spoczynkiem a wysiłkiem o intensywności 20% VO2max. Wpływ wysiłku o maksymalnej intensywności na sprawność wykonania zadania psychomotorycznego The research by Chmura et al shows that a growing effort has a significant impact on the function of the central nervous system [4]. In the first phase, speed of response, mobilization and concentration increases progressively with stimulation of the central nervous system, to achieve the fastest reaction time, the largest number of correctly executed responses. In the second phase, after exceeding the „threshold of psychomotor fatigue”, there is a marked deterioration in response speed, and impaired perception of the visual and auditory stimuli (although the study did not determine the intensity at which this threshold occurs). Wiśnik et al studied the effect of exercise on the treadmill that simulates the load during the match, on the players’ reaction speed [7]. They argue that the highest efficiency of the nervous system occurred in the 45th minute of the effort. The reaction time was significantly shorter than that recorded at rest, which means that the effort had stimulatory effect on psychomotor efficiency. This could be due to increasing, along with exercise, the state of excitation of nonspecific brain structures, improvement of motion control at level of sensorimotor coordination on the stretch of eye-hand and ear-hand, as well as greater functional readiness of visual and auditory analyzers to emitted stimuli. Quite similar conclusions were formulated by Davranche and Audifrren, who studied the effect of exercise intensity of 20 and 50% VO2 max on reaction time [14]. Participants were tested on choice reaction time at rest and while cycling on the ergometer. The results showed that the reaction time is shortened during the exercise intensity of 50% VO2max, in relation to the time achieved at rest. However, no significant difference was noted between the rest and exercise intensity of 20% VO2max. Influence of maximal intensity exercise on the efficiency of whole body psychomotor task, was 263 114 Szafraniec1:Layout 1 2013-01-29 11:57 Strona 8 Szafraniec R. i wsp., Poprawność i czas reakcji po wysiłku interwałowym angażującego całe ciało studiowali McMorris i wsp. [6]. Analizowali oni zarówno czas inicjacji ruchu, jak i całego zadania ruchowego. Autorzy eksperymentu stwierdzili, że czas wykonania zadania ruchowego po wysiłku o maksymalnej intensywności (100% mocy maksymalnej) był istotnie dłuższy w porównaniu z badaniem spoczynkowym i tym wykonanym po wysiłku o intensywności 70% mocy maksymalnej. Może się to wydawać logiczne i wynikać, jak tłumaczą autorzy, z nagromadzenia kwasu mlekowego oraz ubytku neurotransmiterów w obwodowym układzie nerwowym. Wyniki te nie są jednak zgodne z tymi uzyskanymi w ich wcześniejszych badaniach, w których zaobserwowali poprawę czasu wykonania zadania ruchowego w trakcie wysiłku o maksymalnej intensywności [15]. Różnica może wynikać z tego, iż we wcześniejszym badaniu [15] wysiłek był wykonywany kończynami dolnymi, a zadanie psychomotoryczne kończynami górnymi. W późniejszym eksperymencie [6] zarówno wysiłek, jak i test reakcji psychomotorycznej wykonywano kończynami dolnymi. W pracy tej [6] stwierdzono także dłuższy czas inicjacji ruchu po wysiłku o maksymalnej intensywności w porównaniu ze spoczynkiem i wysiłkiem submaksymalnym (70% mocy maksymalnej). W badaniach własnych szybkość reakcji bezpośrednio po wykonaniu wysiłku interwałowego o maksymalnej intensywności tylko nieznacznie uległa pogorszeniu, a już w 5. i 10. minucie po wysiłku czas reakcji był krótszy niż przed wysiłkiem. W tym przypadku wysiłek wykonywany był kończynami dolnymi, a szybkość reakcji badano podczas prostego zadania ruchowego angażującego jedynie ręce. Miało to na celu wyeliminowanie, czy raczej zminimalizowanie, wpływu zmęczenia lokalnego na czas reakcji, a skupienie uwagi na wpływie zmęczenia na sprawność recepcji oraz percepcji bodźców oraz przekazania informacji eferentnej. Zastosowane w trakcie eksperymentu obciążenie wysiłkowe zdecydowanie zwiększyło liczbę błędnych reakcji oraz spowodowało, że badani reagowali na bodźce w sposób bardziej zróżnicowany (większe Ro i Sd po wysiłku). Ta gorsza powtarzalność czasu reakcji utrzymywała się przez cały okres restytucji. Kashihara i Nakahara [16] nie zaobserwowali jednak jakiegokolwiek wpływu wysiłku fizycznego na odsetek poprawnych reakcji. Może to wynikać z faktu, iż badali oni wpływ wysiłku o intensywności zbliżonej do progu anaerobowego, natomiast w pracy własnej zastosowano wysiłek o maksymalnej intensywności, dodatkowo powtórzony trzykrotnie. Wspomniani autorzy [16] stwierdzili także poprawę czasu reakcji po wysiłku, która utrzymywała się przez ok. 8 minut. W pracy własnej także zaobserwowano poprawę czasu reakcji utrzymującą się co najmniej 10 minut po wysiłku, jednak w pierwszej fazie restytucji czas reakcji nieznacznie się pogorszył. Lemmink i Visscher [17] stwierdzili brak wpływu wysiłku interwałowego wykonywanego na ergometrze rowerowym przez piłkarzy nożnych zarówno na czas reakcji wyboru, jak i częstotliwość popełnianych błędów. Autorzy jednocześnie wskazują na konieczność kontynuowania badań z uwzględnieniem różnych rodzajów wysiłku, ich intensywności, stosunku pracy do wypoczynku w wysiłku interwałowym i czułości zadań oceniających czas reakcji. 264 examined by McMorris et al [6]. They analyzed both the time of initiation of movement and the motor task. The authors of the experiment found that the movement time after exercise of maximal intensity (100% of maximal power) was significantly longer compared with the study at rest and after the effort of intensity 70% of maximal power. This may seem logical and due to, as the authors explain, the accumulation of lactate, and the loss of neurotransmitters in the peripheral nervous system. These results are not consistent with those obtained in the previous studies in which they observed an improvement of the movement time during exercise of maximal intensity [15]. The difference may be related to the fact that in the previous study [15] effort was carried out with lower limbs, and psychomotor task with upper limbs. In the later experiment [6], both exercise and test of psychomotor response were performed with lower limbs. In this work [6] it was also found that initiation time after maximal exercise was significantly slower than that at rest and after submaximal exercise (70% of maximal power). In our study, reaction time immediately after the intermittent exercise of maximal intensity only slightly deteriorated, and as early as 5 and 10 min after exercise, response time was shorter than before exercise. In this case, the exercise was performed with lower limbs, and reaction time was examined in a simple motor task involving only hands. This was to eliminate, or rather minimize, the impact of local fatigue on response time, and focus on the effects of fatigue on the efficiency of reception and perception of stimuli, as well as transmission of efferent information. Used during the experiment exercise load strongly increased the number of incorrect responses, and caused that subjects responded to stimuli in more differentiated way (greater Sd and Ro after exercise). This inferior repeatability of reaction time was maintained throughout the period of recovery. Kashihara and Nakahara [16] found that exercise had no effect on the percent of correct choices the subjects made. This may be due to the fact that they have studied the effect of exercise of the intensity close to the anaerobic threshold, while in our work, effort of maximal intensity was used, additionally repeated three times. These authors [16] also found that exercise improved reaction time, but only for the first 8 minutes after exercise. In our work, it was observed the improvement of reaction time, which lasted at least 10 minutes after exercise, but in the first phase of recovery, reaction time was slightly deteriorated. Lemmink and Visscher [17] found that choice reaction time and error rate in soccer players were not affected by interval exercise on a bicycle ergometer. The authors also point to the need for further studies including different types of exercise, intensity, work-rest ratio in intermittent exercise, or sensitivity of reaction time tasks. In many sports such as team sports, martial arts, tennis, players tolerate at the same time physiological and cognitive loads. In sport, response time is very important. Exhaustive physical activity is combined with the need for making risky behavior and precise movements under time pressure. 114 Szafraniec1:Layout 1 2013-01-29 11:57 Strona 9 Szafraniec R. et al., Accuracy and time of reaction after intermittent exercise W wielu dyscyplinach sportu np. gry zespołowe, sporty walki, tenis, zawodnicy znoszą jednocześnie fizjologiczne, jak i poznawcze obciążenia. W sporcie czas reakcji ma bardzo istotne znaczenie. Wyczerpujący wysiłek fizyczny łączy się bowiem z koniecznością dokonywania ryzykownych zachowań i wykonywania celnych, precyzyjnych ruchów pod presją czasu. Wnioski Conclusions 1. Bezpośrednio po wysiłku interwałowym o maksymalnej intensywności istotnie wzrosła liczba błędnych reakcji. Średni czas reakcji pozostał na zbliżonym poziomie, a w dalszej części restytucji spadł poniżej wartości spoczynkowych. 2. Wykonany wysiłek zdecydowanie pogorszył powtarzalność reakcji i sytuacja ta utrzymywała się co najmniej przez 10 minut od momentu zakończenia wysiłku. 1. Immediately after the intermittent exercise of maximal intensity significantly increased the number of incorrect reactions. Average reaction time remained at similar level, and in the latter part of the recovery fell below resting value. 2. Applied effort significantly contributed to the deterioration of response repeatability, and this situation has persisted for at least 10 minutes after the end of exercise. Piśmiennictwo / References 1. Obmiński Z, Ładyga M. Powysiłkowe zmiany stężenia kortyzolu i mleczanu we krwi oraz zdolności orientacyjnych u biegaczy. Medycyna Sportowa 2006; 4 (22): 199-202. 2. Kwiatkowski M, Borek D, Żukowski N. Normy klasyfikacyjne czasów reakcji dla grupy sportowców. Sport Wyczynowy 2006; 11-12: 503-4. 3. Bołoban W. Czas reakcji i czas motoryczny w ruchach sportowca. Pedagogics, Psychology, Medical-Biological Problems of Physical Training and Sport 2009; 10: 195-301. 4. Chmura J, Nazar K, Kociuba-Uściłko H. Próg psychomotoryczny zmęczenia. Sport Wyczynowy 2007; 4 (6), 508510: 27-35. 5. Suzuki M, Umeda T, Nakaji S, Shimoyama T, Mashigo T, Sugawara K. Effect of incorporating low intensity exercise into the recovery period after a rugby match. Br J Sports Med 2004; 4 (38): 436-40. 6. McMorris T, Delves S, Sproule J, Lauder M, Hale B. Effect of incremental exercise on initiation and movement times in a choice response, whole body psychomotor task. Br J Sports Med 2005; 39: 537-41. 7. Wiśnik P, Chmura J, Nazar K, Kaciuba-Uściłko H, Sokołowska B. Wpływ wysiłku na bieżni ruchomej, symulującego obciążenie meczowe, na szybkość reagowania piłkarza. Sport Wyczynowy 2006; 7 (8), 499-500: 22-38. 8. Laursen PB, Jenkins DG. The scientific basis for high-intensity interval training: optimising training programmes and maximising performance in highly trained endurance athletes. Sports Med 2002; 1 (32): 53-73. 9. Iaia FM, Bangsbo J. Speed endurance training is a powerful stimulus for physiological adaptations and performance improvements of athletes. Scand J Med Sci Sports 2010; 20 (Suppl. 2): 11-23. 10. Bangsbo J, Gunnarsson TP, Wendell J, Nybo L, Thomassen M. Reduced volume and increased training intensity elevate muscle Na+-K+ pump alpha2-subunit expression as well as short- and long-term work capacity in humans. J Appl Physiol 2009; 107: 1771-80. 11. Ferrari Bravo D, Impellizzeri FM, Rampinini E, Castagna C, Bishop D, Wisloff U. Sprint vs interval training in football. Int J Sports Med 2008; 8 (29): 668-74. 12. Thomassen M, Christensen PM, Gunnarsson TP, Nybo L, Bangsbo J. Effect of 2 weeks intensified training and inactivity on muscle Na+-K+ pump expression, phospholemman (FXYD1) phosphorylation, and performance in soccer players. J Appl Physiol 2010; 108 (4): 898–905. 13. Spradley BD, Crowley KR, Tai CY et al. Ingesting a pre-workout supplement containing caffeine, B-vitamins, amino acids, creatine, and beta-alanine before exercise delays fatigue while improving reaction time and muscular endurance. Nutr Metab 2012; 9: 28. 14. Davranche K, Audiffren M. Facilitating effects of exercise on information processing. J Sport Sci 2004; 22 (5): 419-28. 15. McMorris T, Tallon M, Williams C et al. Incremental exercise, plasma concentrations of catecholamines, reaction time, and motor time during performance of a noncompatible choice response time task. Percept Mot Skills 2003; 97 (2): 590–604. 16. Kashihara K, Nakahara Y. Short-term effect of physical exercise at lactate threshold on choice reaction time. Percept Mot Skills 2005; 100 (2): 275-91. 17. Lemmink K, Visscher C. Effect of intermittent exercise on multiple-choice reaction times of soccer players. Percept Mot Skills 2005; 100 (1): 85-95. 265