Physiological demands of competitive elite cross-country skiing

Introduction Researchers have, for decades, contributed to an increased collective understanding of the physiological demands in cross-country skiing; however, almost all of these studies have used either non-elite subjects and/or performances that emulate cross-country skiing. To establish the physiological demands of cross-country skiing, it is important to relate the investigated physiological variables to the competitive performance of elite skiers. The overall aim of this doctoral thesis was, therefore, to investigate the external validity of physiological test variables to determine the physiological demands in competitive elite cross-country skiing. Methods The subjects in Study I – IV were elite male (I – III) and female (III – IV) cross-country skiers. In all studies, the relationship between test variables (general and ski-specific) and competitive performances (i.e. the results from competitions or the overall ski-ranking points of the International Ski Federation (FIS) for sprint (FISsprint) and distance (FISdist) races) were analysed. Test variables reflecting the subject’s general strength, upper-body and whole-body oxygen uptake, oxygen uptake and work intensity at the lactate threshold, mean upper-body power, lean mass, and maximal double-poling speed were investigated. Results The ability to maintain a high work rate without accumulating lactate is an indicator of distance performance, independent of sex (I, IV). Independent of sex, high oxygen uptake in whole-body and upper-body exercise was important for both sprint (II, IV) and distance (I, IV) performance. The maximal double-poling speed and 60-s double-poling mean power output were indicators of sprint (IV) and distance performance (I), respectively. Lean mass was correlated with distance performance for women (III), whereas correlations were found between lean mass and sprint performance among both male and female skiers (III). Moreover, no correlations between distance performance and test variables were derived from tests of knee-extension peak torque, vertical jumps, or double poling on a ski-ergometer with 20-s and 360-s durations (I), whereas gross efficiency while treadmill roller skiing showed no correlation with either distance or sprint performance in cross-country skiing (IV). Conclusion The results in this thesis show that, depending on discipline and sex, maximal and peak oxygen uptake, work intensity at the lactate threshold, lean mass, double-poling mean power output, and double-poling maximal speed are all externally valid physiological test variables for evaluation of performance capability among elite cross-country skiers; however, to optimally indicate performance capability different test-variable expressions should be used; in general, the absolute expression appears to be a better indicator of competitive sprint performance whereas the influence of body mass should be considered when evaluating competitive distance performance capability of elite cross-country skiers.

Optimal V. O2max-to-mass ratio for predicting 15 km performance among elite male cross-country skiers

The aim of this study was 1) to validate the 0.5 body-mass exponent for maximal oxygen uptake (V. O2max) as the optimal predictor of performance in a 15 km classical-technique skiing competition among elite male cross-country skiers and 2) to evaluate the influence of distance covered on the body-mass exponent for V. O2max among elite male skiers. Twenty-four elite male skiers (age: 21.4±3.3 years [mean ± standard deviation]) completed an incremental treadmill roller-skiing test to determine their V. O2max. Performance data were collected from a 15 km classicaltechnique cross-country skiing competition performed on a 5 km course. Power-function modeling (ie, an allometric scaling approach) was used to establish the optimal body-mass exponent for V . O2max to predict the skiing performance. The optimal power-function models were found to be race speed = 8.83⋅(V . O2max m-0.53) 0.66 and lap speed = 5.89⋅(V . O2max m-(0.49+0.018lap)) 0.43e0.010age, which explained 69% and 81% of the variance in skiing speed, respectively. All the variables contributed to the models. Based on the validation results, it may be recommended that V. O2max divided by the square root of body mass (mL⋅min−1 ⋅kg−0.5) should be used when elite male skiers’ performance capability in 15 km classical-technique races is evaluated. Moreover, the body-mass exponent for V . O2max was demonstrated to be influenced by the distance covered, indicating that heavier skiers have a more pronounced positive pacing profile (ie, race speed gradually decreasing throughout the race) compared to that of lighter skiers.

Eficácia do treinamento de força sobre parâmetros cardiovasculares e antropométricos em adultos sedentários

This study aimed to determine the influence of strength training (ST), in three weekly sessions over ten weeks, on cardiovascular parameters and anthropometric measurements. It is a before and after intervention trial, with a sample composed of 30 individuals. Participants were adults aged between 18 and 40 years, from both sexes and sedentary for at least three months previously. Tests were computed ergospirometry, CRP, PWV and body composition (dependent variables) before and after the experiment. Independent variables, age and sex, were considered in order to determine their influence on the dependent variablesevaluatedend. By comparing the initial cardiovascular parameters with those obtained after intervention in patients undergoing the ST proposed (a Student s t-test was conducted within each group for samples matched to parameters with normal distribution, while the Wilcoxin was applied for those without), there was no significant difference in PWV(p =0469) or PCR(p =0.247), but there was an increase in anaerobic threshold(AT) (p=0.004) and Maximal Oxygen Uptake(VO2max) (p =0.052). In regard to anthropometric measures, individuals significantly reduced their body fat percentage (p<0.001) and fat mass (p<0,001), as well as increasing lean mass (p<0.001). However, no changes were recorded in the waist-to-hip ratio (WHR) (p= 0.777), body mass (p=0.226) or body mass index (BMI) (p =0.212). Findings of this study lead us to believe that the proposed ST, and did not increase the VOP or PCR improves cardiorespiratory capacity and body composition. Devotees of this training can therefore safely enjoy all its benefits without risk to the cardiovascular system

Consumo máximo de oxigênio e limiar anaeróbio de jogadores de futebol: comparação entre as diferentes posições

O grau de desenvolvimento das capacidades físicas no futebol é fator determinante do nível desportivo do jogador. O objetivo do presente estudo foi comparar valores de limiar anaeróbio e consumo máximo de oxigênio entre jogadores profissionais de futebol de diferentes posições. Para tanto, 25 atletas (idade = 22,08 ± 8,28 anos, peso = 76,12 ± 9,8kg, altura = 179,8 ± 7,1cm e relação corporal = 12,21 ± 3,67% de gordura corporal) foram divididos em cinco grupos, como se segue: goleiros (GO), zagueiros (ZA), laterais (LA), meio-campistas (MC) e atacantes (AT). O VO2max foi determinado em esteira ergométrica através de análise direta e a velocidade de corrida correspondente ao limiar anaeróbio fixo de 4mM (V4mM), em teste de campo (2 x 1.000m a 90 e 95% da velocidade máxima para a distância) através de interpolação linear. A V4mM foi menor (p < 0,05) para o grupo GO em relação aos demais grupos. Além disso, os grupos LA e MC apresentaram valores de V4mM significantemente maiores em relação aos grupos ZA e AT. O grupo GO mostrou VO2max significantemente menor em relação a todos os outros grupos, sendo que estes últimos não apresentaram diferença entre si. Uma vez que os atletas de diferentes posições não realizavam treinamento diferenciado, os autores creditam as diferenças encontradas à especificidade da movimentação durante partidas e coletivos.

VO2máx estimado e sua velocidade correspondente predizem o desempenho de corredores amadores

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Respostas fisiológicas durante o exercício contínuo e intermitente: implicações para a avaliação e a prescrição do treinamento aeróbio

The objective of this study was to review the acute responses to maximal and supramaximal intermittent exercise (intensities near or above maximal oxygen uptake - iVO(2)max), and also at submaximal intermittent exercise, with intensities near maximal lactate steady state (MLSS). At the conditions of interval training above 100% iVO(2)max with short repetitions (<60 s), the passive recovery between the repetitions allows higher intensity during sets. For longer repetitions, the active recovery can be more efficient, since promotes greater blood lactate removal and longer time near VO(2)max. At the conditions of submaximal interval training, the relationship between intensity and duration of the repetitions are still maintained, i.e., the longer durations (>300 s) allow lower intensities and the shorter (150-300 s) allow higher intensities, with similar metabolic conditions (i.e., MLSS). However, both recovery types can be utilized, since they proportionate similar intensities at these conditions.

Velocidade de corrida associada ao consumo máximo de oxigênio em meninos de 10 a 15 anos

O objetivo deste estudo foi determinar a influência da idade cronológica e da maturação biológica sobre o consumo máximo de oxigênio (VO2max) e a velocidade de corrida correspondente ao VO2max em crianças e adolescentes brasileiros, do sexo masculino, com idade entre 10 e 15 anos, não praticantes de atividade física sistemática. Participaram do estudo 40 voluntários, divididos em dois grupos, segundo a idade cronológica (GC1 - n = 20; 11,4 ± 0,6 anos; 38,8 ± 8,6kg; 143,6 ± 8,2cm e GC2 - n = 20; 14,1 ± 0,6 anos; 55,9 ± 14,2kg; 163,3 ± 10,2cm) e maturação biológica (GB1 - n = 20; estágios 1, 2 e 3; e GB2 - n = 20; estágios 4 e 5). O VO2max foi mensurado em um teste progressivo e intermitente de corrida em esteira rolante, com estágios de três minutos e pausa de 20 segundos, incrementos de 1km/h a começar com 9km/h, até a exaustão voluntária. A velocidade correspondente ao VO2max (vVO2max) foi considerada como a menor velocidade em que se observou o maior valor de VO2. A máxima velocidade aeróbia (Va max) foi calculada pela fórmula proposta por di Prampero (1986). Houve diferença significante para os valores de VO2max(l/min), Va max(km/h)e vVO2max(km/h) entre os grupos GC1 e GC2 (1,84 ± 0,41 / 2,81 ± 0,61; 11,8 ± 1,2 / 12,6 ± 1,2; 12,1 ± 1,2 / 12,9 ± 1,1, respectivamente), GB1 e GB2 (1,80 ± 0,37 / 2,87 ± 0,56; 12,1 ± 1,2 / 12,9 ± 1,1; 11,8 ± 1,2 / 12,5 ± 1,1, respectivamente), mas não para os valores de VO2max em ml.kg-1.min-1 para todos os grupos (GC1 e GC2: 47,9 ± 6,8 / 50,4 ± 5,5; GB1 e GB2: 47,9 ± 6,8 / 50,3 ± 5,5, respectivamente). Com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que o VO2max (l/min), aVa max e a vVO2max têm seus valores aumentados como um provável efeito do crescimento e desenvolvimento, podendo, ainda, expressar melhora da economia de movimento, mesmo em indivíduos não praticantes de atividade física sistemática.

Indexes of power and aerobic capacity obtained in cycle ergometry and treadmill running: comparisons between sedentary, runners, cyclists and triathletes

The objectives of this study were: a) to determine, in a cross-sectional manner, the effect of aerobic training on the peak oxygen uptake, the intensity at O2peak and the anaerobic threshold (AnT) during running and cycling; and b) to verify if the transference of the training effects are dependent on the analized type of exercise or physiological index. Eleven untrained males (UN), nine endurance cyclists (EC), seven endurance runners (ER), and nine triathletes (TR) were submitted, on separate days, to incremental tests until voluntary exhaustion on a mechanical braked cycle ergometer and on a treadmill. The values of O2peak (ml.kg-1.min-1) obtained in running and cycle ergometer (ER = 68.8 ± 6.3 and 62.0 ± 5.0; EC = 60.5 ± 8.0 and 67.6 ± 7.6; TR = 64.5 ± 4.8 and 61.0 ± 4.1; UN = 43.5 ± 7.0 and 36.7 ± 5.6; respectively) were higher in the group that presented specific training in the modality. The UN group presented the lower values of O2peak, regardless of the type of exercise. This same behavior was observed for the AnT (ml.kg-1.min-1) determined in running and cycle ergometer (ER = 56.8 ± 6.9 and 44.8 ± 5.7; EC = 51.2 ± 5.2 and 57.6 ± 7.1; TR = 56.5 ± 5.1 and 49.0 ± 4.8; UN = 33.2 ± 4.2 and 22.6 ± 3.7; respectively). It can be concluded that the transference of the training effects seems to be only partial, independently of the index (O2peak, IO2peak or AnT) or exercise type (running or cycling). In relation to the indices, the specificity of training seems to be less present in the O2peak than in the IO2peak and the AnT.

Índices fisiológicos associados com a performance aeróbia em corredores de endurance: efeitos da duração da prova

O objetivo deste estudo foi analisar a validade do consumo máximo de oxigênio (VO2max), da velocidade correspondente ao VO2max (vVO2max), do tempo de exaustão na vVO2max (Tlim), da economia de corrida (EC) e do limiar anaeróbio (LAn) para a predição da performance de atletas de endurance. Quatorze corredores de endurance (33,4 ± 4,4 anos; 62,7 ± 4,3kg; 166,1 ± 5,0cm; VO2max = 60,4 ± 5,9ml.kg-1.min-1) realizaram os seguintes testes: a) competição simulada nas distâncias de 1.500 e 5.000m. e; b) testes de laboratório para a determinação do VO2max, vVO2max, EC, LAn e Tlim na intensidades de 100% vVO2max. As velocidades (km/h) da vVO2max (18,7 ± 0,8), LAn (17,3 ± 1,1) v1.500m (19,9 ± 0,8) e v5.000m (17,9 ± 0,9) foram significantemente diferentes. A regressão múltipla stepwise revelou que o LAn foi o único preditor da performance da v5.000m, explicando 50% da variação desta performance. Para a v1.500m, o Tlim e a vVO2max explicaram 88% da variação da performance. Com base em nossos resultados, pode-se concluir que a validade dos índices fisiológicos (VO2max, vVO2max, Tlim, EC e LAn), para a predição da performance aeróbia de atletas de endurance, é dependente da distância da prova (1.500 x 5.000m) analisada.

Influência da forma de indução à acidose na determinação da intensidade de lactato mínimo em corredores de longa distância

O objetivo principal deste estudo foi verificar se diferentes formas de indução à acidose interferem na determinação da intensidade do lactato mínimo (LACmin) em corredores de longa distância. Desse modo, 14 corredores de provas fundas do atletismo participaram do estudo. Os atletas realizaram três protocolos: 1) teste incremental em esteira rolante, com incrementos de 1km.h-1 a cada três minutos até a exaustão, para a determinação das intensidades de limiar anaeróbio (OBLA), de limiar aeróbio (Laer), consumo máximo de oxigênio (VO2max) e intensidade de consumo máximo de oxigênio (vVO2max); 2) teste de lactato mínimo em pista de atletismo (LACminp), que consistiu de dois esforços máximos de 233m na pista de atletismo com intervalo de um minuto entre cada repetição, com oito minutos de recuperação passiva, seguido de um teste incremental semelhante ao do protocolo 1; e 3) teste de lactato mínimo em esteira rolante (LACmine), constituído de dois esforços máximos de um minuto e 45 segundos com intervalo de um minuto, na intensidade de 120% da vVO2max, seguido dos mesmos procedimentos do protocolo 2. Foram coletadas amostras de sangue do lóbulo da orelha ao final de cada estágio em todos os protocolos e no 7º minuto de recuperação passiva dos testes de LACmine e LACminp. A análise de variância (ANOVA) mostrou que ocorreram diferenças significativas entre as intensidades de LACmine (13,23 ± 1,78km.h-1) e OBLA (14,67 ± 1,44km.h-1). Dessa maneira, a partir dos resultados obtidos no presente estudo, é possível concluir que a determinação da intensidade correspondente ao lactato mínimo é dependente do protocolo utilizado para a indução à acidose. Além disso, o LACmine subestimou a intensidade correspondente ao OBLA, não podendo ser utilizado para a mensuração da capacidade aeróbia de corredores fundistas.

Variáveis fisiológicas e neuromusculares associadas com a performance aeróbia em corredores de endurance: efeitos da distância da prova

O objetivo deste estudo foi analisar a validade do consumo máximo de oxigênio (VO2max), velocidade associada ao VO2max (vVO2max), tempo de exaustão na vVO2max (Tlim), limiar anaeróbio (LAn), economia de corrida (EC) e força explosiva (FE) para predizer a performance aeróbia de corredores de endurance nas distâncias de 1.500m, 5.000m e 10.000m. Participaram deste estudo 11 corredores de endurance moderadamente treinados (28,36 ± 6,47 anos) que realizaram os seguintes testes: provas simuladas em uma pista de 400m em diferentes dias, nas distâncias de 10.000m, 5.000m e 1.500m; teste incremental máximo para determinar os índices VO2max, vVO2max, e LAn; um teste submáximo de carga constante para determinar a EC, seguido por um teste máximo também de carga constante a 100% da vVO2max para determinar o Tlim; e um teste de salto vertical para determinar a FE. de acordo com a análise de regressão múltipla, a vVO2max utilizada de forma isolada explicou 57% da variação de performance na prova de 1.500m. No entanto, quando o Tlim, a FE e a vVO2max foram analisados em conjunto, a explicação para a performance nessa prova foi de 88%. Nos 5.000m, o Tlim, a vVO2max e o LAn responderam por 88% da variação de performance (p < 0,05). Diferentemente, na prova de 10.000m, o LAn foi a única variável que apresentou capacidade de predição de performance. em conclusão, a predição da performance aeróbia de corredores moderadamente treinados por meio de variáveis fisiológicas e neuromusculares é dependente da distância da prova (1.500m, 5.000m e 10.000m)

Interval training at 95% and 100% of the velocity at VO2 max: effects on aerobic physiological indexes and running performance

The objective of this study was to analyze the effect of two different high-intensity interval training (HIT) programs on selected aerobic physiological indices and 1500 and 5000 m running performance in well-trained runners. The following tests were completed (n = 17): (i) incremental treadmill test to determine maximal oxygen uptake (VO2max), running velocity associated with VO2 max (VVO2max), and the velocity corresponding to 3.5 mmol/L of blood lactate concentration (vOBLA); (ii) submaximal constant-intensity test to determine running economy (RE); and (iii) 1500 and 5000 m time trials on a 400 m track. Runners were then randomized into 95% vVO(2max) or 100% vVO(2max) groups, and undertook a 4 week training program consisting of 2 HIT sessions (performed at 95% or 100% vVO(2max), respectively) and 4 submaximal run sessions per week. Runners were retested on all parameters at the completion of the training program. The VO2 max values were not different after training for both groups. There was a significant increase in post-training vVO(2 max), RE, and 1500 in running performance in the 100% vVO(2 max) group. The vOBLA and 5000 m running performance were significantly higher after the training period for both groups. We conclude that vOBLA and 5000 m running performance can be significantly improved in well-trained runners using a 4 week training program consisting of 2 HIT sessions (performed at 95% or 100% vVO(2max)) and 4 submaximal run sessions per week. However, the improvement in vVO(2 max), RE, and 1500 in running performance seems to be dependent on the HIT program at 100% vVO(2 max).

Does 75% of the difference between VO2 at lactate threshold and VO2max lie at the severe-intensity domain in well-trained cyclists?

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Aerobic fitness level typical of elite athletes is not associated with even faster VO2 kinetics during cycling exercise

The aim of this study was to address the question if the VO2 kinetics is further improved as the aerobic training status increases from trained to elite level athletes. Maximal oxygen uptake (VO(2)max), work-rate associated to VO(2)max (IVO(2)max) and VO2 kinetics of moderate (Mod) and maximal exercise (Max) were determined in fifty-five subjects. Then, they were assigned into three groups: low (LF), intermediate (IF) and high (HF) aerobic fitness level. In average, the VO(2)max of LF, IF and HF groups were, respectively, 36.0 +/- 3.1, 51.1 +/- 4.5 and 68.1 +/- 3.9 ml . kg . min(-1) (p <= 0.05 among each other). VO2 kinetics mean response time of both exercise intensities were significantly faster (p <= 0.05) in HF (Mod, 27.5 +/- 5.5 s; Max, 32.6 +/- 8.3 s) and IF (Mod, 25.0 +/- 3.1 s; Max, 42.6 +/- 10.4 s) when compared to LF (Mod, 35.7 +/- 7.9 s; Max: 57.8 +/- 17.8 s). We can conclude that VO2 kinetics is improved as the fitness level is increased from low to intermediate but not further improved as the aerobic fitness level increases from intermediate to high.

Relação da potência aeróbica máxima e da força muscular com a economia de corrida em atletas de endurance

The objective of this study was to analyze the relationship of maximal aerobic power and the muscular strength (maximal isotonic strength and vertical jump explosive power) with the running economy (RE) in endurance athletes. Twenty-six male runners (27.9 ± 6.4 years; 62.7 ± 4.3 kg; 168.6 ± 6.1 cm; 6.6 ± 3.1% of body fat) performed in different days the following tests: a) incremental test to determine the maximal oxygen uptake (V̇O2max) and the intensity corresponding to the V̇O2max (IV̇O2max); b) constant-velocity treadmill run to determine RE; c) 1-RM test in the leg press and; d) maximal vertical jump test (VJ). V̇O2max (63.8 ± 8.3 ml/kg/min) was significantly correlated (r = 0.63; p < 0.05) with RE (48.0 ± 6.6 ml/kg/min). However, the IV̇O2max (18.7 ± 1.1 km/h), the maximal isotonic strength (230.3 ± 41.2 kg) and the VJ (30.8 ± 3.8 cm) were not significantly correlated with RE. One concludes that the maximal aerobic power can explain in part the inter-individual RE variability in endurance athletes. However, maximal isotonic strength and explosive strength seem not to be associated with RE values observed in this group of athletes.