Nuove idee di programmazione per esercizi cardio tradizionali, parte 1

I programmami cardio continuano ad evolversi date le mutevoli esigenze e desideri degli utenti. Spinti in parte dai vincoli di tempo, ma anche dalla ricerca emergente, sono i programmami più brevi, più intensi ma efficienti in termini di tempo che sono forse la scelta più popolare oggi. Tuttavia, questo formato potrebbe non piacere a tutti, né è appropriato per molti principianti che iniziano esercizi in cui le esperienze positive sono fondamentali per l'aderenza e il successo a lungo termine. Sono formati più tradizionali di stato stazionario (SS) o più recenti intervalli aerobici (AI) che possono soddisfare meglio le loro esigenze. Esistono raccomandazioni di programmazione per guidare gli individui nella progettazione di esercizi SS, ma esistono anche limitazioni con queste linee guida. L'obiettivo di questo articolo (parte 1) è discutere alcune di queste limitazioni, fornire una semplice alternativa di programmazione per i nuovi utenti e quindi introdurre i principi scientifici alla base di quello che è forse il metodo di programmazione più accurato e personalizzato, derivato da uno specifico metabolismo. marcatori unici per l'individuo.

Percentuale di errore di frequenza cardiaca massima

Le variabili di programmazione manipolate nella progettazione dei programmi SS sono incapsulate dall'acronimo FITT-VPP (frequenza, intensità, tempo, tipo, volume, pattern, progressione) presentato dall'American College of Sports Medicine (ACSM), ma contengono limitazioni intrinseche (1) . Ad esempio, l'uso di una formula di frequenza cardiaca massima (MHR) predetta dall'età per misurare l'intensità dell'esercizio dimostra margini di errore significativi che meritano considerazione nella programmazione.

La formula MHR prevista dall'età, 220 - Età, continua ad essere utilizzata come base per la prescrizione di programmi di esercizi e come criterio per il raggiungimento dello sforzo massimo. Nonostante il suo uso diffuso come parte integrante della nostra cultura cardio negli ultimi 45 anni, la sua validità è stata studiata e ha dimostrato di mostrare errori significativi (2-5). Sebbene questa equazione sia stata originariamente determinata arbitrariamente dai risultati di 10 studi negli anni '70 (6), ricerche successive dimostrano che l'errore nella deviazione standard di questa stima è di circa dieci-dodici battiti. Come illustrato nella Figura 1-1 e utilizzando 12 battiti come esempio per i ventenni, ciò implica che per una deviazione standard di una popolazione (~ 68%), la loro MHR reale cade di 12 battiti su entrambi i lati del numero calcolato, mentre per due deviazioni standard (~ 95% di una popolazione), tale errore raddoppia a 24 battiti. Ciò introduce un errore significativo nelle intensità di formazione eccessiva e insufficiente per gli individui.

Figura 1-1: La deviazione standard per la formula 220 - Età utilizzando i ventenni come esempio.

Inoltre, questa equazione non è mai stata stabilita con un campione di popolazione che includesse un numero sufficiente di adulti più giovani e più anziani. Di conseguenza, la formula 220 - Age non convalida la MHR nell'intera fascia di età adulta negli esseri umani sani. Ad esempio, un sessantenne può facilmente superare un MHR calcolato di 160 battiti al minuto (bpm) mentre un ventenne potrebbe non raggiungere mai 200 bpm (7). Un'altra considerazione importante quando si utilizza% MHR è che non riesce a tenere conto delle discrepanze nella frequenza cardiaca a riposo (RHR) come illustrato nella Tabella 1-1. Ad esempio, un individuo con una RHR di 50 bpm dovrà allenarsi molto più duramente per raggiungere 140 bpm rispetto a un individuo con una RHR di 75 bpm. Ciò può aumentare ulteriormente la possibilità di prescrivere in eccesso o in difetto le intensità di formazione appropriate o previste per gli individui.

Sebbene questa formula stabilisca che le persone della stessa età sperimentano MHR simili, questo numero varia in modo significativo tra le persone della stessa età e non mostra un calo costante di un battito con l'età. Mentre l'età spiega circa l'80% delle variazioni individuali della MHR, anche i livelli di condizionamento e altri fattori esercitano un'influenza (4). L'invecchiamento mostra un graduale declino della MHR a causa della ridotta sensibilità mediata dai recettori β nel cuore alle catecolamine (p. Es., Adrenalina) e cambiamenti fisiologici all'interno del nodo senoatriale del cuore che abbassano la (forza) e cronotopica del cuore (frequenza) risposte. La verità, tuttavia, è che questo numero (cioè MHR) può rimanere in qualche modo costante per 20 anni negli individui condizionati (7).

Tabella 1-1: Discrepanza nella stima dell'intensità dell'esercizio utilizzando la% MHR tra due persone di 30 anni.

Altri fattori influenzano la MHR: la genetica esercita un'influenza significativa sia sulla RHR che sulla MHR, indipendennte dall'età o dal livello di condizionamento. La prestazione fisica non è influenzata dalla MHR e infatti, alcuni individui sperimentano MHR abbassati con livelli di condizionamento migliorati a causa delle espansioni del volume sanguigno, che a sua volta espande la gittata sistolica e la gittata cardiaca. L'MHR è anche influenzato dall'altitudine, dove si stima che scenda di circa un bpm per 1.000 piedi di altitudine data la nostra incapacità di allenarci così duramente.

Successivamente, negli ultimi anni ACSM e altre organizzazioni hanno riconosciuto che esistono formule matematiche più accurate per MHR con deviazioni standard più piccole e ora raccomandano che se si opta per l'uso di% MHR, di utilizzare queste formule invece di Fox e Haskell 220 - Age calcolo. Esempi di alcune formule sono presentati nella Tabella 1-2 (1, 5).

Tabella 1-2: Formule matematiche% MHR più accurate

Il tuo turno: fai i conti: Using the three mathematical formulas provided in table1-2 and traditional 220-Age formula, calculate Cassidy’s and Rachel’s target heart rates at 70% MHR if Cassidy is 22 years old and Rachel is 59 years old.

Una semplice alternativa di programmazione

La frequenza cardiaca (ad es.% MHR, Riserva frequenza cardiaca) è solo un metodo con cui possiamo misurare l'intensità dell'esercizio. Esistono altri metodi più semplicistici come le valutazioni dello sforzo percepito (RPE) e il talk-test che possono migliorare l'esperienza complessiva dell'esercizio e l'aderenza per i nuovi utenti.

Il volume (frequenza x durata) e l'intensità sono le due variabili principali manipolate nella progettazione dei programmi cardio e sono integrate nel Modello VIP (volume-intensità-progressione). Questo semplice modello può rivelarsi utile per qualcuno che inizia che non ha familiarità o non ha familiarità con le misurazioni della frequenza cardiaca (HR) o forse non vuole monitorare la FC. Questo modello può anche servire a individui atletici che preferiscono misurare le risposte fisiologiche collettive piuttosto che solo la frequenza cardiaca. Moltiplicando il volume per intensità si ottiene un numero quantificabile da raggiungere per l'attrezzo ginnico, fornendo contemporaneamente una base per la progressione. Le linee guida di base per l'utilizzo di questo modello devono semplicemente seguire:

• Identificare una frequenza e una durata appropriate che sia gestibile e raggiungibile. Ad esempio, tre volte a settimana per 20 minuti. Frequenza multipla per durata per calcolare il volume totale (ad esempio, 3 x 20 minuti = 60 minuti).
• Selezionare un'intensità appropriata utilizzando un punteggio RPE che fornisca il sovraccarico e l'esperienza appropriati. La tabella presentata nella Tabella 1-3 o la Scala del rapporto di categoria Borg 0-10 sono esempi di scale RPE appropriate.

Tabella 1-3: Scala RPE semplice da 1 a 10

• Moltiplicare il volume calcolato per l'intensità selezionata (ad esempio, 5) per determinare il target pianificato per la settimana e quindi decidere un tasso di progressione appropriato (ad esempio, 10%). Per esempio:
• Volume: 3 x 20 minuti = 60 minuti
• Intensità = 5 su 10
• Punti target: 60 minuti x RPE di 5 = 300 punti

A seguito di un tasso di progressione settimanale del 10%:

• Settimana 1 = 300 punti
• Settimana 2 = 330 punti
• Settimana 3 = 365 punti

• La progressione dovrebbe basarsi sul raggiungimento degli obiettivi settimanali, guadagnandosi così il diritto al progresso. Sebbene questo modello crei responsabilità nel tracciare i progressi individuali, allo stesso tempo consente una certa flessibilità nel modo in cui i punti target possono essere raggiunti, come illustrato nella Tabella 1-4. Ad esempio, l'obiettivo potrebbe essere quello di raggiungere il totale dei punti settimanali assegnati come delineato, ma il modello accoglie i cambiamenti imprevisti che possono verificarsi nella vita. Le opzioni risiedono nel manipolare le variabili insieme (ad esempio, riducendo la durata dell'allenamento, ma ottenendo comunque punti attraverso la frequenza o l'intensità). Ricorda tuttavia, che anche se intensità è un metodo efficiente per stimolare l'adatnto e il dispendio calorico, può anche aumentare la probabilità di logoramento associato a esperienze negative. Pertanto, avrebbe senso definire i parametri per la manipolazione dell'intensità.

Tabella 1-4: Manipolazione delle variabili di programmazione

Marcatori metabolici all'interno del corpo

Il tradizionale riferimento metabolico nell'allenamento è stato a lungo VO₂ e intensità espresse come percentuale di VO₂max, VO₂picco o VO₂ riserva (VO₂R). Sebbene la ricerca a sostegno di VO₂ come riferimento metabolico è forte, le applicazioni pratiche del test VO₂ e monitorare l'intensità con esso (ad esempio, VO₂picco, VO₂max, VO₂riserva) ne limita l'utilizzo. Più recennte, la ricerca ha fornito una maggiore comprensione del metabolismo e una visione specifica di marker ventilatori unici che ora possiamo utilizzare nella programmazione degli esercizi (8). Come illustrato nella Figura 1-2, all'aumentare dell'intensità dell'esercizio, aumenta anche la ventilazione in modo lineare. Le soglie ventilatorie, tuttavia, descrivono deviazioni non lineari in questa relazione che corrispondono a eventi metabolici significativi che si verificano all'interno del corpo chiamati soglia ventilatoria uno (VT1) e soglia ventilatoria due (VT2) (7). Prima di VT1, la ventilazione aumenta in modo abbastanza lineare con l'intensità dell'esercizio, quindi mostra una leggera deflessione o aumento (VT1). Questo aumento lineare stabilito continua ad intensità più elevate fino a quando si verifica una seconda deflessione, che definisce VT2, un evento più comunemente indicato come soglia del lattato da molti professionisti e dal pubblico.

Figura 1-2: Ventilazione polmonare che illustra VT1 e VT2.

Sebbene VT1 e VT2 possano essere misurati accurante in un ambiente di laboratorio, sono state sviluppate anche s che possono essere facilmente misurate sul campo che consentono ai professionisti di valutare questi marcatori e programmare di conseguenza - ad esempio, il test di conversazione viene utilizzato per misurare VT1. Originariamente il test del discorso è stato sviluppato come un metodo informale e soggettivo per stimare l'intensità dell'esercizio in base al livello di comfort di impegnarsi in una conversazione continua. Tuttavia, la ricerca supporta l'utilità di valutare la capacità di parlare continuamente come indicatore per VT1. Studi condotti su vari gruppi di popolazioni hanno dimostrato che il talk test è un ottimo marker di VT1 (9-11). Un requisito per parlare a proprio agio richiede il controllo della frequenza respiratoria, ma più specificamente la fase di espirazione, che è quando parliamo (8). Man mano che l'intensità dell'esercizio progredisce, gli aumenti ventilatori vengono attribuiti all'espansione del volume respiratorio (definito come volume corrente) e quindi alla frequenza respiratoria.

• Sotto VT1, parlare per interi paragrafi e usare frasi più lunghe è generalmente considerato comodo. In genere, le persone rispondono a una serie di stimoli che provocano il linguaggio (ad esempio, Pledge of Allegiance, gioco dell'alfabeto - "A se per mela, B per ragazzo", ecc.) E possono parlare comodamente per almeno 10 secondi.
• VT1 rappresenta il punto in cui il parlare continuo non è più comodo (cioè è diventato impegnativo, ma non difficile) ed è generalmente caratterizzato dalla capacità di usare solo frasi più brevi.
• Al di sopra di VT1, mentre ci si sposta verso VT2, questo continuo parlare comincia a diventare difficile dove sono possibili solo frasi e frasi molto brevi. VT2 è generalmente identificato quando si possono pronunciare solo poche parole tra i respiri o quando non è possibile parlare.

VT1 rappresenta l'intensità dell'esercizio in cui il parlare continuo passa da comodo a diventare difficile a scomodo. Come illustrato nella Figura 1-3, riflette il punto di crossover in cui il nostro carburante primario passa dai grassi ai carboidrati (ovvero passando dal 51% di grassi / 49% di utilizzo di carboidrati al 49% di grassi / 51% di utilizzo di carboidrati), che è spiegato in dettagli nella sezione seguente. Ma ciò che VT1 significa come marker metabolico è l'inizio della perdita della nostra capacità di continuare a utilizzare i grassi come combustibile primario, che è una misura dell'efficienza aerobica o della qualità calorica. Programmi di allenamento cardio efficaci, progettati per atleti o altro, non dovrebbero mai concentrarsi semplicemente su quanto si può lavorare duramente (cioè sulla quantità calorica). Piuttosto, dovrebbero mirare ad addestrare il corpo a utilizzare i grassi in modo più efficiente durante le più alte intensità di esercizio e quando il corpo è a riposo.

Figura 1-3: Utilizzo del carburante tra il riposo e l'esercizio massimo.

Respirazione cellulare dei combustibili

Da un punto di vista metabolico, questi cambiamenti nel parlare rappresentano rapporti mutevoli di ossigeno utilizzato e anidride carbonica prodotta che riflettono l'utilizzo del carburante che ora spiegheremo. È ben noto che a intensità di esercizio inferiori il corpo favorisce il grasso come combustibile, visto come l'apporto di ossigeno è adeguato a soddisfare il fabbisogno aggiuntivo di metabolizzazione dei grassi e come la richiesta di energia è ancora relativamente piccola. Esaminando l'equazione chimica bilanciata per un comune acido grasso libero utilizzato dalle cellule muscolari (cioè acido palmitico), notiamo una disparità tra la quantità di ossigeno utilizzata (23O₂) e la quantità di anidride carbonica prodotta (16CO₂). Da ciò, possiamo dedurre che la sfida cardiorespiratoria al corpo risiede nell'ispirazione (portando più ossigeno nel corpo) e non nell'espirazione dove viene prodotta meno anidride carbonica che richiede la rimozione.

C₁₆H₃₂O₂ + 23O₂ = Energia + 16CO₂ + 16H₂O

Questa richiesta di ossigeno aggiuntivo durante l'attività fisica viene soddisfatta inizialmente aumentando il volume corrente (TV), come evidenziato dai cambiamenti iniziali nella ventilazione a cui assistiamo all'inizio di esercizi di intensità moderata (gli aumenti della TV precedono gli aumenti della frequenza respiratoria). Poiché l'espirazione rimane un processo lento e graduale a queste intensità - espellendo delicante le piccole quantità di anidride carbonica prodotta, è lecito ritenere che la capacità di una persona di parlare continuamente non debba essere compromessa dato il modo in cui la conversazione viene eseguita durante la fase di espirazione. Pertanto, quando si utilizza il talk test, quando la conversazione rimane confortevole, possiamo presumere che i grassi siano il carburante principale (8).

Se ora esaminiamo l'equazione chimica bilanciata per il glucosio, presentata di seguito, notiamo che la disparità nelle quantità di gas non esiste più (cioè, tra la quantità di ossigeno utilizzata e l'anidride carbonica prodotta). Date queste quantità uguali, la nostra sfida cardiorespiratoria ora risiede sia nell'ispirazione (inspirando più ossigeno) che nell'espirazione (espirando più anidride carbonica). Ricorda anche che il glucosio produce meno energia per molecola rispetto a un acido grasso ed è favorito durante l'esercizio ad alta intensità. Nel complesso, ciò significa tassi di utilizzo del glucosio più rapidi rispetto ai grassi e volumi molto maggiori di ossigeno necessari e anidride carbonica prodotta.

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = Energia + 6CO₂ + 6H₂O

Inoltre, man mano che ci spostiamo verso intensità più elevate di esercizio, inizieremo anche ad accumulare maggiori quantità di lattato e idrogeno che si riversano nel sangue dalle cellule muscolari dato il maggior contributo dalle nostre vie anaerobiche. Il nostro bisogno di tamponare questi ioni di idrogeno genera anidride carbonica extra che espelliamo dai nostri polmoni. Nel complesso, la produzione più rapida di anidride carbonica respiratoria più questo volume aggiuntivo derivato dal nostro sistema tampone crea la necessità di espirazioni energiche. Un'espirazione più energica riduce la durata della fase espiratoria, consentendo così alla fase successiva di inspirazione di verificarsi prima, aumentando la nostra frequenza respiratoria. Poiché la conversazione viene eseguita durante la fase di scadenza, la capacità di una persona di parlare ora viene compromessa. Respiri brevi e forzati rendono la conversazione in frasi più lunghe più impegnative man mano che diventano forzate e instabili. Pertanto, quando si utilizza il talk test, quando parlare diventa difficile, possiamo presumere che il glucosio sia il carburante principale (8).

Ora che abbiamo una comprensione più chiara di VT1 e del parlare; efficienza aerobica e utilizzo del carburante, ora possiamo avviare una discussione su come somministrare un test pratico sul campo che misuri VT1 e sulla progettazione di programmi di allenamento efficaci volti a migliorare l'efficienza aerobica. Queste informazioni verranno fornite in Seconda parte di questa serie di programmazione cardio.

Riferimenti:

1. American College of Sports Medicine, (2014). Linee guida ACSM per i test da sforzo e la prescrizione (9^th). Philadelphia, PA, Wolters Kluwer/Lippincott Williams & Wilkins.
2. Whaley MH, Kaminsky LA, Dwyer GB, Getchell LH e Norton JA, (1992). Predittori di risultati eccessivi e insufficienti della frequenza cardiaca massima prevista dall'età. Medicina e scienza nello sport e nell'esercizio fisico, 24: 1173-1179.
3. Gellish RL, Goslin BR, Olson RE, McDonald A, Russi DG e Moudgil VK, (2007). Modellazione longitudinale della relazione tra età e frequenza cardiaca massima. Medicina e scienza nello sport e nell'esercizio fisico, 39 (5): 822-829.
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