Voimaharjoittelun alkuvaiheessa tapahtuvat hermostolliset ja lihaksen rakenteelliset muutokset - Koski-Sipilä, Tarja (2005)
Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli määrittää aikaisemmin harjoittelemattomien ihmisten elimistön suorituskyvyn mukautumista polvinivelen ojentaja- ja koukistajalihaksiin kohdistuvaan voimaharjoitteluun. Tarkoituksena oli määrittää harjoittelun mahdollisesti aikaansaamia suorituskykymuutoksia sekä hermostollisella että lihaksen rakenteellisella tasolla. Tutkimukseen osallistui 6 naista ja 6 miestä, joilla ei ollut aikaisempaa kokemusta voimaharjoittelusta. Koehenkilöt osallistuivat ohjattuun voimaharjoitteluun kahdesti viikossa 12 viikon ajan. Harjoittelu kohdistui ensimmäiset 8 viikkoa vasempaan alaraajaan ja sitten 4 viikkoa oikeaan, jolloin vasenta alaraajaa ei harjoitettu. Harjoitus koostui 4 x 8-10 toiston sarjasta dynaamisia polven ojennus- ja koukistusliikkeitä kuorman ollessa 60 % 1 RM:stä. 1 RM polven ojennus- ja koukistusvoima määritettiin molemmista jaloista ennen ja jälkeen harjoittelun ja vasemmasta jalasta neljän viikon välein koko tutkimusjakson ajan. Ennen ja jälkeen harjoittelun ja neljän viikon välein määritettiin molempien jalkojen unilateraalinen isometrinen polven ojennuksen MVC ja aktivointikyky twitch interpolation –tekniikalla. Näinä ajankohtina määritettiin myös harjoitettavan jalan maksimaalinen polven ojennuksen kulmanopeus kuormilla 40 %, 60 % ja 80 % 1RM:stä. Harjoitetun raajan VL-lihaksesta määritettiin reisihermoa stimuloimalla maksimaalinen M-aalto, H-refleksi sekä levossa että MVC:n aikana ja V-aalto. Lisäksi jalan VL-lihasta tutkittiin ultraäänellä mahdollisten rakenteellisten muutosten selvittämiseksi.. EMG-aktiivisuutta mitattiin kummankin jalan VL-, VM-, RF- ja BF-lihaksista. Molempien jalkojen 1 RM polven ojennukset lisääntyivät tutkimusjakson aikana erittäin merkitsevästi (p<0.01), vasen 22 % ja oikea 12 %. Myös vasemman jalan MVC lisääntyi erittäin merkitsevästi (p<0.001). Suhteellisesti eniten MVC lisääntyi ensimmäisen 4 viikon sekä harjoitustauon aikana (p<0.05) tutkimusviikoilla 8-12. Oikean jalan MVC lisääntyi, mutta ei tilastollisesti merkitsevästi. Molempien jalkojen polven ojentajalihasten aktivointikyky säilyi lähes muuttumattomana tutkimuksen ajan. Vasemman jalan polven ojennuksen kulmanopeus lisääntyi ensimmäisen 4 viikon aikana erittäin merkitsevästi (p<0.001) kaikilla kolmella kuormalla. Tämän jälkeen kummankaan jalan kulmanopeudet eivät muuttuneet merkitsevästi. Ainoa EMG-aktiivisuuden merkitsevä (p<0.05) lisääntyminen tapahtui ensimmäisen 4 viikon aikana vasemman jalan VL-lihaksessa. Vasemman jalan M-aallon huippuamplitudi lisääntyi tutkimusjakson aikana yhteensä 29 % (p<0.05). Oikean jalan M-aallon koossa ei tapahtunut muutoksia harjoitusviikoilla 8-12. mutta tuona aikana vasemman jalan M-aaltojen kesto lyheni yllättävästi (p<0.05). Levossa määritetyn H-refleksin huippuamplitudi ja H/M-suhde määritettiin 7 koehenkilöltä ja ne vaikuttivat lisääntyvän harjoittelun seurauksena, vasemmassa ensimmäisen 4 viikon aikana merkitsevästi (p<0.05). MVC:n aikaiset H-refleksit vaikuttaisivat pienenevän harjoittelun seurauksena, mutta niitä ei voitu tässä tutkimuksessa luotettavasti määrittää. Ultraäänimittauksissa ainoa havaittu harjoitusvaste oli fasikulusten pennaatiokulmien pieni, ei-merkitsevä lisääntyminen vasemman jalan MVC:n aikana. Vaikutti siltä, että tässä tutkimuksessa havaittu quadriceps-lihaksen erittäin merkitsevä sekä dynaamisen että isometrisen voimantuoton lisääntyminen johtui enimmäkseen hermolihasjärjestelmän toiminnan tehostumisesta spinaalisella tasolla, hermolihasliitoksessa sekä lihassolun johtuvuudessa. Tutkimuksessa käytetty voimaharjoitusmalli kehitti todennäköisesti myös pienten ja hitaiden motoristen yksiköiden rekrytointikykyä. Tätä edesauttoi α-motoneuronialtaan ärtyvyyden lisääntyminen joko presynaptisen inhibition vähenemisen tai α-motoneuronin eksitatorisen ärsytyksen tehostumisen vuoksi. EMG- ja/tai voimamuuttujat eivät osoittaneet, että kontralateraalisen jalan ristikkäisharjoitusvaste esiintyisi voimakkaana quadriceps-lihaksessa. Suurimmat muutokset suorituskyvyn mukautumisessa voimaharjoitteluun tapahtuivat ensimmäisen 4 viikon aikana, mutta myös harjoitustauon vaikutus muodostui suhteellisen voimakkaaksi.