تاثیر مصرف کافئین پس از فعالیت وامانده ساز بر دامنه EMG حین پرش سارجنت: بررسی عملکرد ورزشی با رویکرد فعالیت الکتریکی عضله

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم ورزشی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه بین المللی قزوین، قزوین، ایران

2 گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده علوم تربیتی و روانشناسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

زمینه و هدف: خستگی ناشی از فعالیت‌های ورزشی وامانده‌ساز می‌تواند عملکرد عضلانی و توانایی اجرای حرکات انفجاری مانند پرش را تحت تأثیر قرار دهد. کافئین به‌منزلة یک مکمل ارگوژنیک (نیروزا) شناخته شده است که شاید بر عملکرد عضلانی پس از خستگی اثر مثبت داشته باشد. هدف از این پژوهش بررسی تأثیر دریافت کافئین پس از خستگی وامانده‌ساز بر دامنة فعالیت الکتریکی عضلات اندام تحتانی طی اجرای پرش سارجنت در دانشجویان پسر بود.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش کارآزمایی تصادفی دوسوکور و کنترل‌شده با دارونما، 30 دانشجوی پسر سالم 19 تا 25 سال به‌صورت تصادفی به دو گروه آزمایش (15 نفر) و کنترل (15 نفر) تقسیم شدند. هر دو گروه یک وهله فعالیت هوازی شدید وامانده‌ساز یکسان تا رسیدن به آستانة خستگی انجام دادند و پس از فعالیت وامانده‌ساز، گروه آزمایش به ازای هر کیلوگرم وزن بدن شش میلی‌گرم کافئین دریافت کرد، درحالی‌که گروه کنترل دارونما (محلول بدون کافئین) دریافت کرد. فعالیت الکتریکی (الکترومیوگرافی) هشت ماهیچة اصلی اندام تحتانی شامل عضلات دوقلوی داخلی، راست رانی، دوسر رانی، نیم‌وتری، نیم‌غشایی، پهن داخلی، پهن خارجی و سرینی بزرگ در دو مرحله (پیش‌آزمون و پس‌آزمون) طی اجرای پرش سارجنت اندازه‌گیری شد. داده‌ها با استفاده از آزمون تحلیل واریانس دوطرفه با اندازه‌گیری مکرر و نرم‌افزار SPSS نسخة 24 تحلیل شدند.
نتایج: نتایج تحلیل داده‌ها نشان داد که اثر عامل زمان بر دامنة فعالیت الکتریکی ماهیچة دوقلوی داخلی هنگام پرش سارجنت معنادار بود (039/0P=، 258/0=d). میانگین داده‌ها حاکی از کاهش معنادار دامنة فعالیت الکتریکی ماهیچة دوقلوی داخلی در پس‌آزمون نسبت به پیش‌آزمون بود. همچنین اثر عامل گروه بر دامنة فعالیت الکتریکی ماهیچة راست رانی (013/0P=، 483/0=d) و ماهیچة دوسر رانی (041/0P=، 374/0=d) اختلاف معناداری را نشان داد. در این دو عضله، دامنة فعالیت الکتریکی در گروه آزمایش (دریافت‌کنندة کافئین) به‌طور معناداری بیشتر از گروه کنترل بود. سایر عضلات مورد بررسی تفاوت معناداری بین گروه‌ها یا در طول زمان نشان ندادند.
 
 نتیجه‌گیری: یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که دریافت کافئین پس از یک جلسه فعالیت وامانده‌ساز می‌تواند دامنة فعالیت الکتریکی عضلات راست رانی و دوسر رانی را طی اجرای پرش سارجنت به‌طور معناداری بهبود بخشد. این اثر شاید به‌دلیل تأثیر کافئین بر کاهش خستگی عصبی-عضلانی و افزایش تحریک‌پذیری عضلانی است. بنابراین، کافئین می‌تواند به‌عنوان مکمل مؤثری برای بهبود عملکرد حرکات انفجاری‌توانی پس از خستگی در نظر گرفته شود.
 
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effects of caffeine consumption following an exhaustive exercise protocol on amplitude of EMG activity muscle electrical activity during Sargent jump: An investigation of exercise performance using the muscle electrical activity approach

نویسندگان [English]

  • Seyedeh Zeinab Parandak 1
  • Ali Hemmati Afif 1
  • Amirhossein Hormati Oughoulbaig 2
1 Department of Sport Sciences, Faculty of Social Sciences, Qazvin International University, Qazvin, Iran
2 Department of Sports Physiology, Faculty of Educational Sciences and Psychology, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
چکیده [English]

Background and Purpose: Exhaustive exercise induces fatigue that can compromise muscular performance, particularly in explosive movements such as the Sargent jump, which requires maximal power output. Caffeine, widely recognized as an ergogenic aid, may mitigate fatigue-related declines in neuromuscular function. This study aimed to evaluate the effect of caffeine consumption following exhaustive exercise on the amplitude of electromyographic (EMG) activity of lower limb muscles during the Sargent jump in male students, hypothesizing that caffeine would enhance muscle activation post-fatigue.
Materials and Methods: This randomized, double-blind, placebo-controlled trial was conducted on 30 healthy male students aged 19–25 years, who were randomly allocated to an experimental group (n=15) and a control group (n=15). Both groups performed an exhaustive exercise protocol, consisting of high-intensity aerobic cycling until volitional exhaustion, designed to induce significant neuromuscular fatigue. Immediately after exercise, the experimental group received 6 mg of caffeine per kilogram of body weight, while the control group received placebo (a tasteless, caffeine-free solution). Electromyographic activity was recorded from eight lower limb muscles (medial gastrocnemius, rectus femoris, biceps femoris, semitendinosus, semimembranosus, vastus medialis, vastus lateralis, and gluteus maximus) during the Sargent jump in two phases: pre-test (before the exhaustive exercise) and post-test (30 minutes after caffeine/placebo administration). EMG signals were captured using surface electrodes, normalized to maximum voluntary contraction, and analyzed for amplitude changes. Data were analyzed by using two-way repeated-measures ANOVA.
Results: Statistical analysis revealed a significant time effect on the amplitude of EMG activity of the medial gastrocnemius during the Sargent jump (p=0.039), with post-test amplitudes significantly lower than pre-test values, indicating fatigue-induced reductions. A significant group effect was observed for the rectus femoris (p=0.013) and biceps femoris (p=0.041), where the caffeine group exhibited significantly higher post-test amplitudes of EMG compared to the placebo group. No significant differences were observed for the other muscles, suggesting selective effects of caffeine on specific muscle groups.
Conclusion: Caffeine consumption post-exhaustive exercise significantly enhances the amplitude of EMG activity for the rectus femoris and biceps femoris during the Sargent jump, likely due to its stimulatory effects on the central nervous system and reduction of neuromuscular fatigue. These findings highlight caffeine’s potential as an ergogenic aid for improving explosive power performance in fatigued states. Future research should investigate optimal caffeine dosages, timing of administration, and its effects across different exercise modalities.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electromyography
  • Muscle fatigue
  • Rehabilitation
  • Performance-Enhancing Substances

مراجع

  1. Sahlin, K., Muscle energetics during explosive activities and potential effects of nutrition and training. Sports medicine, 2014. 44(Suppl 2): p. 167–173. https://doi.org/10.1007/s40279-014-0256-9
  2. McArdle, W.D., F.I. Katch, and V.L. Katch, Essentials of exercise physiology. 2006: Lippincott Williams & Wilkins.
  3. Di Domenico, F. and G. Raiola, Effects of training fatigue on performance. 2021. https://doi.org/10.14198/jhse.2021.16.Proc2.63
  4. Buckthorpe, M., M.T. Pain, and J.P. Folland, Central fatigue contributes to the greater reductions in explosive than maximal strength with high‐intensity fatigue. Experimental Physiology, 2014. 99(7): p. 964–973. https://doi.org/10.1113/expphysiol.2013.075614
  5. Galen, S.S., et al., Determining the electromyographic fatigue threshold following a single visit exercise test. Journal of visualized experiments: JoVE, 2015(101): p. 52729. https://doi:10.3791/52729
  6. Goldstein, E.R., et al., International society of sports nutrition position stand: caffeine and performance. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 2010. 7: p. 1–15. https://doi.org/10.1186/1550-2783-7-5
  7. Mesquita, R.N., et al., Effects of caffeine on neuromuscular function in a non‐fatigued state and during fatiguing exercise. Experimental Physiology, 2020. 105(4): p. 690–706. https://doi.org/10.1113/EP088265
  8. Lazić, A., et al., Acute effects of caffeine on overall performance in basketball players—A systematic review. Nutrients, 2022. 14(9): p. 1930. https://doi.org/10.3390/nu14091930
  9. Matsumura, T., et al., Acute effect of caffeine supplementation on 100-m sprint running performance: A field test. Medicine and Science in Sports and Exercise, 2022. 55(3): p. 525. https://doi: 10.1249/MSS.0000000000003057
  10. Reggiani, C., Caffeine as a tool to investigate sarcoplasmic reticulum and intracellular calcium dynamics in human skeletal muscles. Journal of muscle research and cell motility, 2021. 42(2): p. 281–289. https://doi.org/10.1007/s10974-020-09574-7
  11. Harman, E.A., et al., Estimation of human power output from vertical jump. The Journal of Strength & Conditioning Research, 1991. 5(3): p. 116–120. https://doi.org/10.1519/00124278-199108000-00002
  12. Franco-Alvarenga, P.E., et al., Caffeine increased muscle endurance performance despite reduced cortical activation and unchanged neuromuscular efficiency and corticomuscular coherence. Nutrients, 2019. 11(10): p. 2471. https://doi.org/10.3390/nu11102471
  13. Guest, N.S., et al., International society of sports nutrition position stand: caffeine and exercise performance. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 2021. 18(1): p. 1. https://doi.org/10.1186/s12970-020-00383-4
  14. San Juan, A.F., et al., Caffeine supplementation improves anaerobic performance and neuromuscular efficiency and fatigue in olympic-level boxers. Nutrients, 2019. 11(9): p. 2120. https://doi.org/10.3390/nu11092120
  15. Ganio, M.S., et al., Effect of caffeine on sport-specific endurance performance: a systematic review. The Journal of Strength & Conditioning Research, 2009. 23(1): p. 315–324. https://doi.org/10.1519/jsc.0b013e31818b979a
  16. Szerej, K., et al., The role of caffeine in enhancing physical performance: from metabolism to muscle function. Journal of Education, Health and Sport, 2024. 59: p. 158–165. https://doi.org/10.12775/jehs.2024.59.010
  17. Astorino, T.A., R.L. Rohmann, and K. Firth, Effect of caffeine ingestion on one-repetition maximum muscular strength. European journal of applied physiology, 2008. 102(2): p. 127–132. https://doi.org/10.1007/s00421-007-0557-x
  18. Trevino, M.A., et al., Acute effects of caffeine on strength and muscle activation of the elbow flexors. The Journal of Strength & Conditioning Research, 2015. 29(2): p. 513–520. https://doi.org/10.1519/jsc.0000000000000625
  19. Jennekens, F., B. Tomlinson, and J. Walton, Data on the distribution of fibre types in five human limb muscles An autopsy study. Journal of the neurological sciences, 1971. 14(3): p. 245–257. https://doi.org/10.1016/0022-510x(71)90215-2
  20. Domaszewski, P., et al., Caffeine-induced effects on human skeletal muscle contraction time and maximal displacement measured by tensiomyography. Nutrients, 2021. 13(3): p. 815. https://doi.org/10.3390/nu13030815
  21. Westerblad, H., J.D. Bruton, and A. Katz, Skeletal muscle: energy metabolism, fiber types, fatigue and adaptability. Experimental cell research, 2010. 316(18): p. 3093–3099. https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2010.05.019
  22. Tallis, J., M.J. Duncan, and R.S. James, What can isolated skeletal muscle experiments tell us about the effects of caffeine on exercise performance? British journal of pharmacology, 2015. 172(15): p. 3703–3713. https://doi.org/10.1111/bph.13187
  23. Walton, C., J. Kalmar, and E. Cafarelli, Caffeine increases spinal excitability in humans. Muscle & Nerve: Official Journal of the American Association of Electrodiagnostic Medicine, 2003. 28(3): p. 359–364. https://doi.org/10.1002/mus.10457
  24. Mielgo-Ayuso, J., et al., Caffeine supplementation and physical performance, muscle damage and perception of fatigue in soccer players: A systematic review. Nutrients, 2019. 11(2): p. 440. https://doi.org/10.3390/nu11020440
  25. Nelson, C.R. and R.H. Fitts, Effects of low cell pH and elevated inorganic phosphate on the pCa-force relationship in single muscle fibers at near-physiological temperatures. American Journal of Physiology-Cell Physiology, 2014. 306(7): p. C670–C678. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00347.2013
  26. Hargreaves, M. and L.L. Spriet, Skeletal muscle energy metabolism during exercise. Nature metabolism, 2020. 2(9): p. 817–828. https://doi.org/10.1038/s42255-020-0251-4
  27. Higgins, M.F., et al., Evaluating the effects of caffeine and sodium bicarbonate, ingested individually or in combination, and a taste-matched placebo on high-intensity cycling capacity in healthy males. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 2016. 41(4): p. 354–361. https://doi.org/10.1139/apnm-2015-0371
  28. Christensen, P.M., et al., Caffeine, but not bicarbonate, improves 6 min maximal performance in elite rowers. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 2014. 39(9): p. 1058–1063. https://doi.org/10.1139/apnm-2013-0577
  29. Barcelos, R.P., et al., Caffeine effects on systemic metabolism, oxidative-inflammatory pathways, and exercise performance. Nutrition research, 2020. 80: p. 1–17. https://doi.org/10.1016/j.nutres.2020.05.005

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 26 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری: 22 مرداد 1404
  • تاریخ پذیرش: 25 مرداد 1404
  • تاریخ اولین انتشار: 26 مرداد 1404
  • تاریخ انتشار: 01 فروردین 1405

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار