The effect of intensity and stroke rate on timing and coordination during ergometer rowing
Abstract
Formål: Hensikten med denne studien er å undersøke den individuelle og kombinerte effekten av intensitet og ro-takt på mekaniske og elektromyografiske (EMG) utfallsvariabler (dvs. amplitude og tidshendelser) og tidsprofiler under ergometerroing. Studien ønsker å undersøke om koordinasjonen av muskelaktivitet påvirkes av ulike trening og konkurranse forhold (dvs. foretrukne intensitet og ro-takt kombinasjoner) og hvordan det gjenspeiles i det mekaniske kraft og effekt mønsteret til fot-pedalen og håndtaket. Metode: 12 mannlige eliteroere (alder 23.8 (± 1.8) år, kroppshøyde 189.2 (± 5.2) cm og kroppsvekt 92.3 (± 8.6) kg) gjennomførte et drag på konkurranseintensitet med foretrukken ro-takt (HH) i 1.5 minutt med samme relative intensitet. HH draget definerte videre moderat (75%) og lav intensitet (55%), hvor utøveren rodde med foretrukken ro-takt (henholdsvis MM and LL). De foretrukne dragene (HH, MM og LL) ble blandet (intensitet og ro-takt) og førte til seks flere drag, totalt ni (3x3) intensitet- og ro-takt- kombinasjoner. 3D-kinematikk, dynamikk og EMG (for åtte muskler) data ble registrert for å bergene mekaniske timing variabler (amplitude- og toppverdier), samt tidsprofilen av det mekaniske (kraft og effekt) og iEMG mønsteret under ergometer roing. Lineær Mixed Model ble brukt for å bestemme den fikserte effekten av intensitet, ro-takt og interaksjonen mellom dem for enkeltverdiene, mens Statistisk Parametrisk Kartlegging (SPM 3x3 2-way ANOVA og t-test) ble gjennomført for å undersøke tidsprofilen av det mekaniske- og iEMG mønsteret. Resultat: Intensitet og ro-takt påvirket mekaniske og iEMG utfallsvariabler og tidsprofiler. En signifikant økning i kraft, effekt og muskelaktivitet ble funnet ved høyere intensitet og ro-takt når de foretrukne dragene ble sammenlignet, i tillegg til at maks kraft og effekt inntraff tidligere i aktiv fase. I det mekaniske mønsteret forekommer forskjellen mellom de foretrukne dragene etter maks kraft/effekt for fot-pedalen og før maks kraft/effekt for håndtaket. For de registrerte musklene viser seks av åtte muskler små perioder med signifikante forskjeller mellom de foretrukne dragene under aktiv fase. For både det mekaniske og iEMG mønsteret oppdages forskjellene hovedsakelig mellom HH vs. LL and MM vs. LL dragene. Konklusjon: En tydelig effekt av intensitet og ro-takt på mekaniske mengdevariabler og en mer uttalt effekt av intensitet på gjennomsnittlig muskelaktivitet. Både intensitet og ro-takt påvirker det mekaniske mønsteret og iEMG mønsteret. Når roerne ror med foretrukken kombinasjon av intensitet og ro-takt er forskjellen mellom de foretrukne dragene små, noe som indikerer at effekten av intensitet og ro-takt til en viss grad utlignes, særlig når man undersøker iEMG mønstrene. Purpose: The purpose of the present study is to examine the individual and combined effect of intensity and stroke rate on mechanical and electromyographic (EMG) output (i.e., magnitude, timing events and time profiles) during ergometer rowing. Furthermore, the analysis allows to establish whether the coordination of muscle activity is influenced by condition such as applied in competition and training (i.e., preferred intensity and stroke rate combinations), and how this is reflected in the mechanical force and power pattern of the foot-stretcher and handle. Method: 12 high level rowers (age 23.8 (±1.8) years, body height 189.2 (±5.2) cm and body weight 92.3 (±8.6) kg) performed a 1.5-minute session at competition intensity with freely chosen stroke rate (HH) at the same relative intensity. The HH trail defined the moderate (75%) and low intensity (55%), subsequently establishing preferred stroke rate at the two different intensities (MM and LL respectively). The preferred conditions (HH, MM and LL) were mixed (intensity and stroke rate), leading to six more trials and a total of nine (3x3) intensity-stroke rate combinations. 3D kinematics, dynamics and EMG (of eight muscles) data were recorded to measure timing mechanical variables (i.e., amplitude and peak values), as well as the time profile of the mechanical (force and power) and iEMG pattern during ergometer rowing. Linear Mixed Model was used to determine the fixed effect of intensity, stroke rate and the interaction between them for single values, and Statistical Parametric Mapping (SPM 3x3 2-way ANOVA and t-test) was used to investigate the time profiles of the mechanical and iEMG patterns. Results: Intensity and stroke rate significantly affect mechanical and iEMG outputs. When comparing the preferred conditions significantly greater magnitude variables were found with higher intensities and stroke rates for both mechanical and iEMG variables, and peak force/power tend to occur earlier in the drive phase with higher intensities and stroke rates. In the mechanical patterns for the foot-stretcher and handle, differences between the preferred conditions occurs after peak force/power for the foot-stretcher and prior to peak force/power at the handle. Six out of the eight measured muscles show small periods of significant differences between the preferred conditions during drive phase. For both mechanical and iEMG outputs the main differences were detected between the HH vs. LL and the MM vs. LL condition. Conclusion: A clear effect of intensity and stroke rate were found on mechanical magnitude variables, and a more pronounced effect of intensity on mean muscle activity. For the mechanical and iEMG pattern both intensity and stroke rate influenced the patterns. Minor differences were detected between the preferred conditions, indicating that the effect of intensity and stroke rate were nullified to a certain extent, especially when investigating the iEMG patterns.