Effects of physical exercise on neuromuscular performance and quality of life in people with multiple sclerosis
- Autores: Luis Andreu Caravaca
- Directores de la Tesis: Domingo Jesús Ramos Campo (dir. tes.), Linda Chung (dir. tes.), Pedro Manonelles Marqueta (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Católica San Antonio de Murcia ( España ) en 2022
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Fabio Pigozzi (presid.), Fernando Alacid Cárceles (secret.), Miguel del Valle Soto (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias del Deporte por la Universidad Católica San Antonio
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
- español
Sedentary lifestyle is one of the main problems facing the population today.
Low levels of physical activity have been correlated with an increased risk of various diseases, resulting in increased mortality and morbidity rates.
Considering this fact, home confinement caused by the COVID-19 pandemic, which forced the general population to become housebound for almost nine weeks, made it more difficult for the population to maintain their usual physical activity levels, specifically in vulnerable populations such as patients with multiple sclerosis. This supervening situation prompted the need to study the effects of confinement on the signs and symptoms associated with multiple sclerosis.
On the other hand, previous research has demonstrated, since the 1980s, the potential of physical exercise may have on people with multiple sclerosis. Thus, different types of exercise, mainly aerobic and strength training programs, have been established as valid strategies to improve muscle strength, functional capacity or mobility. However, the effect of these types of training or the optimal dose of exercise to improve neuromuscular performance variables, functional capacity or quality of life are still unknown.
In this context, it is also unknown how the manipulation of some of the training variables, such as the intention to move the load at maximum velocity in strength training, influences neuromuscular and quality of life variables in people with multiple sclerosis. Thus, it is necessary to control the estimation of intensity in strength training, another variable that determines neuromuscular adaptations.
The control of intensity in strength exercise is carried out through a wide variety of methods, among which the repetition maximum is the most widespread.
However, its direct calculation has several disadvantages, such as the long time required or the high fatigue it causes, problems that in people with multiple sclerosis may acquire, and possible with more magnitude. For this reason, in this population, it is necessary to validate other indirect methods for calculating the maximum repetition, such as the one based on movement velocity.
On the other hand, in recent years, there has been growing interest in other types of alternative training, among which whole-body vibration training stands out. This type of training has lower perceptions of fatigue and provides long-term neuromuscular benefits, making it an interesting exercise modality for people with multiple sclerosis. However, the acute effects of this training in this population have not been studied. In addition, and in search of training that leads to the greatest benefits with the least fatigue, the use of the hypoxia condition presents itself as a potentially interesting tool. Therefore, the combination of vibration training and hypoxia condition could be effective in a chronic way, but its effects in an acute way should be studied first. Therefore, the present doctoral thesis was proposed with the general objective of analyzing the effect of confinement, as well as the acute effects and adaptations to different types of physical exercise programs on neuromuscular performance and quality of life in the population with multiple sclerosis.
Firstly, the three studies carried out during the COVID-19 pandemic are presented, in which the consequences of home confinement on some of the main signs and symptoms of the disease in the population with multiple sclerosis were examined. Furthermore, the doctoral thesis includes two meta-analyses that analyze the effects and optimal dose of aerobic training and strength training on neuromuscular variables, functional capacity and quality of life in people with multiple sclerosis. In addition, the acute effects of vibration training in normoxic and hypoxic conditions on neuromuscular, physiological and functional performance were examined in a sample of persons with multiple sclerosis. Also, a study was implemented to validate movement velocity as a method for estimating maximal repetition in this population. Finally, another five studies were carried out to analyze the effects of 10 weeks of strength training developing the concentric phase of movement at maximum voluntary velocity on different neuromuscular, functional, cardiac autonomic control and quality of life parameters in a population with multiple sclerosis.
The results showed that nine weeks of home confinement resulted in worsened sleep quality, functional capacity, anxiety, general physical selfperception, voluntary activation, and spasticity in participants with multiple sclerosis. However, muscle contractile properties, muscle activity during a maximal contraction, maximal strength, self-perceived quality of life, and cardiac autonomic control were not modified after the confinement period in the sample of persons with multiple sclerosis. From a meta-analytic point of view, aerobic training programs led to improvements in cardiorespiratory fitness, functional capacity, balance and fatigue perception, whereas strength training programs led to improvements in maximal isometric strength, functional capacity and balance.
The results regarding the optimal dose were inconclusive. On the other hand, the study of the acute effects of vibration training under hypoxia and normoxia showed no differences between conditions after the training session in voluntary activation, maximal isometric strength, functional capacity or balance. However, decreases in muscle activity were found after the hypoxia session compared to the normoxia session.
Regarding the validation of movement velocity as a method to estimate intensity, a linear relationship was found between the direct method of calculating the repetition maximum and the estimation of the repetition maximum through movement velocity in leg press and bench press exercises in the population with multiple sclerosis. Finally, strength training performed with the concentric phase at maximum velocity caused improvements in maximal strength, rate of force development, voluntary activation, neural drive, functional capacity, spasticity, self-perceived quality of life, sleep quality and perception of fatigue and pain in people with multiple sclerosis. However, this training modality did not lead to improvements in cardiac autonomic control, muscle contractile properties or static balance.
In conclusion, the results of the present thesis highlight the negative effects of confinement on some of the main signs and symptoms of multiple sclerosis.
Furthermore, it highlights the usefulness of physical exercise, mainly aerobic and strength training, for the improvement of neuromuscular performance and quality of life in people suffering from this neurological disease. Also, it is shown that vibratory training in hypoxia condition, acutely, is a safe training mode in this population. In addition, it was proved that the movement velocity is a valid method to estimate the intensity in strength exercises in people with multiple sclerosis. Finally, it is shown that strength training performed with the concentric phase at maximum voluntary velocity is a type of training that provides interesting benefits, mainly neuromuscular and functional, in this population
- español
El estilo de vida sedentario es uno de los principales problemas a los que se enfrenta la población actualmente. Los bajos niveles de actividad física se han correlacionado con un mayor riesgo de padecer diversas enfermedades, lo que da lugar a un incremento de las tasas de mortalidad y morbilidad. Teniendo en cuenta este hecho, el confinamiento domiciliario provocado por la pandemia de la COVID-19, el cual condujo a la población general a recluirse en casa por casi nueve semanas, hizo más difícil que la población mantuviera sus niveles de actividad física habituales, específicamente en poblaciones vulnerables como lo son los pacientes con esclerosis múltiple. Esta situación generada de forma sobrevenida provocó la necesidad de estudiar los efectos del confinamiento sobre los signos y síntomas asociados con la esclerosis múltiple.
Por otro lado, la investigación previa ha demostrado, desde la década de los 80, el potencial del ejercicio físico sobre las personas con esclerosis múltiple. Así, diferentes tipos de ejercicio, principalmente los programas de entrenamiento aeróbico y de fuerza, se han establecido como estrategias válidas para mejorar la fuerza muscular, la capacidad funcional o la movilidad. Sin embargo, el efecto de estos tipos de entrenamiento o la dosis óptima de ejercicio para mejorar variables de rendimiento neuromuscular, capacidad funcional o calidad de vida son todavía desconocidos.
En este contexto, tampoco se conoce cómo influye la manipulación de algunas de las variables de entrenamiento, como por ejemplo la intención de mover la carga a máxima velocidad en el entrenamiento de fuerza, sobre las variables neuromusculares y de calidad de vida en las personas que padecen esclerosis múltiple. Así, es necesario controlar la estimación de la intensidad en el entrenamiento de fuerza, otra de las variables que determina las adaptaciones neuromusculares. El control de la intensidad en el ejercicio de fuerza se lleva a cabo a través de una gran variedad de métodos, entre los que la repetición máxima es el más extendido. Sin embargo, su cálculo directo presenta una serie de desventajas, como el elevado tiempo que se necesita o la alta fatiga que ocasiona, problemas que en las personas con esclerosis múltiple pueden adquirir, si cabe, más protagonismo. Por ello, resulta necesario validar en esta población otros métodos indirectos para el cálculo de la repetición máxima, como el que se basa en la velocidad del movimiento.
Por otra parte, en los últimos años ha crecido el interés sobre otros tipos de entrenamientos alternativos, entre los que destaca el entrenamiento vibratorio de cuerpo completo. Este tipo de entrenamiento presenta menores percepciones de fatiga y aporta beneficios neuromusculares a largo plazo, por lo que se convierte en una modalidad de ejercicio interesante para las personas con esclerosis múltiple. Sin embargo, los efectos agudos de este entrenamiento en esta población no han sido estudiados. De forma añadida, y en búsqueda del entrenamiento que conduzca a los mayores beneficios con la menor fatiga, la utilización de la condición de hipoxia se presenta como una herramienta potencialmente interesante. Por ello, la combinación de entrenamiento vibratorio y de la condición de hipoxia podría ser eficaz de manera crónica, pero antes deben ser estudiados sus efectos de manera aguda. Por ello, se planteó la presente tesis doctoral que tuvo como objetivo general analizar el efecto del confinamiento, así como los efectos agudos y las adaptaciones a diferentes tipos de programas de ejercicio físico sobre el rendimiento neuromuscular y la calidad de vida en la población con esclerosis múltiple.
En primer lugar, se exponen los tres estudios llevados a cabo durante la pandemia de la COVID-19, en los que se examinaron las consecuencias del confinamiento domiciliario sobre algunos de los principales signos y síntomas de la enfermedad en población con esclerosis múltiple. Por otro lado, la tesis doctoral incluye dos meta-análisis que analizan los efectos y la dosis óptima del entrenamiento aeróbico y del entrenamiento de fuerza sobre variables neuromusculares, de capacidad funcional y de calidad de vida en las personas con esclerosis múltiple. Además, se examinaron los efectos agudos del entrenamiento vibratorio en condición de normoxia e hipoxia sobre el rendimiento neuromuscular, fisiológico y funcional en una muestra de personas con esclerosis múltiple. De forma añadida, se implementó un estudio para validar la velocidad de movimiento como método para la estimación de la repetición máxima en esta población. Por último, se realizaron cinco estudios en los que se analizaron los efectos de 10 semanas de entrenamiento de fuerza desarrollando la fase concéntrica del movimiento a la máxima velocidad voluntaria sobre diferentes parámetros neuromusculares, funcionales, de control autonómico cardíaco y de calidad de vida en población que padece esclerosis múltiple.
Los resultados mostraron que nueve semanas de confinamiento domiciliario provocó empeoramientos en la calidad del sueño, la capacidad funcional, la ansiedad, la autopercepción física general, la activación voluntaria y la espasticidad en los participantes con esclerosis múltiple. Sin embargo, las propiedades contráctiles musculares, la actividad muscular durante una contracción máxima, la fuerza máxima, la autopercepción de calidad de vida y el control autonómico cardíaco no se vieron modificados tras el periodo de confinamiento en la muestra de personas con esclerosis múltiple. Desde el punto de vista meta-analítico, los programas de entrenamiento aeróbico provocaron una mejora en la aptitud cardiorrespiratoria, en la capacidad funcional, en el equilibrio y en la percepción de fatiga, mientras que los programas de entrenamiento de fuerza condujeron a mejoras en la fuerza máxima isométrica, en la capacidad funcional y en el equilibrio. Los resultados en cuanto a la dosis óptima no fueron concluyentes. Por otro lado, el estudio de los efectos agudos del entrenamiento vibratorio en condición de hipoxia y normoxia mostró que no hubo diferencias entre condiciones tras la sesión de entrenamiento en la activación voluntaria, la fuerza isométrica máxima, la capacidad funcional o el equilibrio. Sin embargo, sí se encontraron disminuciones en la actividad muscular tras la sesión de hipoxia en comparación a la de normoxia.
En cuanto a la validación de la velocidad de movimiento como un método para estimar la intensidad, se encontró una relación lineal entre el método directo de cálculo de la repetición máxima y la estimación de la repetición máxima a través de la velocidad de movimiento en los ejercicios de prensa de piernas y press de banca en población con esclerosis múltiple. Por último, el entrenamiento de fuerza desarrollando la fase concéntrica a la máxima velocidad provocó mejoras en la fuerza máxima, la ratio de fuerza desarrollada, la activación voluntaria, la conducción neural, la capacidad funcional, la espasticidad, la autopercepción de calidad de vida, la calidad del sueño y la percepción de fatiga y dolor en las personas con esclerosis múltiple. Sin embargo, esta modalidad de entrenamiento no condujo a mejoras en el control autonómico cardíaco, las propiedades contráctiles del músculo o el equilibrio estático.
En conclusión, los resultados de la presente tesis doctoral subrayan los efectos negativos del confinamiento sobre algunos de los principales signos y síntomas de la esclerosis múltiple. Además, pone en valor la utilidad del ejercicio físico, principalmente del entrenamiento aeróbico y de fuerza, para la mejora del rendimiento neuromuscular y la calidad de vida en las personas que padecen esta enfermedad neurológica. Por otra parte, se muestra que el entrenamiento vibratorio en condición de hipoxia, de forma aguda, es un modo de entrenamiento seguro en esta población. Además, se comprobó que la velocidad de movimiento es un método válido para estimar la intensidad en los ejercicios de fuerza en las personas con esclerosis múltiple. Por último, se pone de manifiesto que el entrenamiento de fuerza desarrollando la fase concéntrica a la máxima velocidad es un tipo de entrenamiento que aporta interesantes beneficios, principalmente neuromusculares y funcionales, en esta población.
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