Published February 12, 2018
| Version v1
Publication
Open
Cardiac Autonomic Modulations and Psychological Correlates in the Yukon Arctic Ultra: The Longest and the Coldest Ultramarathon
Creators
- 1. Charité - Universitätsmedizin Berlin
- 2. University of Milan
- 3. University of Alaska Fairbanks
- 4. Pontificia Universidad Javeriana
Description
Studies on human physical performance in extreme environments have effectively approached the investigation of adaptation mechanisms and their physiological limits. As scientific interest in the interplay between physiological and psychological aspects of performance is growing, we aimed to investigate cardiac autonomic control, by means of heart rate variability, and psychological correlates in competitors of a subarctic ultramarathon, taking place over a 690 km course (temperatures between +5 and -47 °C). At baseline (PRE), after 277 km (D1), 383 km (D2). and post-race (POST, 690 km), heart rate (HR) recordings (supine, 15 min), psychometric measurements (Profile of Mood States-POMS, Borg fatigue, and Karolinska Sleepiness Scale scores both upon arrival and departure) were obtained in 16 competitors (12 men, 4 women, 38.6±9.5 years). As not all participants reached the finish line, comparison of finishers (FIN, n=10) and non-finishers (NON, n=6), allowed differential assessment of performance. Resting HR increased overall significantly at D1 (FIN +15.9; NON +14.0 bpm), due to a significant decrease in parasympathetic drive. This decrease was in FIN only partially recovered towards POST. In FIN only, baseline HR was negatively correlated with mean velocity [r -0.63 (P.04)] and parasympathetic drive [pNN50+: r -0.67 (P.03)], a lower HR and a higher vagal tone predicting a better performance. Moreover, in FIN, a persistent increase of the long-term self-similarity coefficient, assessed by detrended fluctuation analysis (DFAα2), was retrieved, possibly due to higher alertness. As for psychometrics, at D1, POMS Vigor decreased (FIN: -7.0; NON: -3.8), while Fatigue augmented (FIN: +6.9; NON: +5.0). Sleepiness increased only in NON, while Borg scales did not exhibit changes. Baseline comparison of mood states with normative data for athletes displayed significantly higher positive mood in our athletes. Results show that: the race conditions induced early decreases in parasympathetic drive; the extent of vagal withdrawal, associated to the timing of its recovery, is crucial for success; pre-competition lower resting HR predicts a better performance; psychological profile is reliably depicted by POMS, but not by Borg fatigue scales. Therefore, assessment of heart rate variability and psychological profile may monitor and partly predict performance in long-duration ultramarathon in extreme cold environment.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
اقتربت الدراسات حول الأداء البدني البشري في البيئات القاسية بشكل فعال من التحقيق في آليات التكيف وحدودها الفسيولوجية. مع تزايد الاهتمام العلمي بالتفاعل بين الجوانب الفسيولوجية والنفسية للأداء، استهدفنا التحقيق في التحكم الذاتي القلبي، عن طريق تقلب معدل ضربات القلب، والارتباطات النفسية في منافسي سباق الماراثون الفائق شبه القطبي، الذي يحدث على مدار 690 كم (درجات الحرارة بين +5 و -47 درجة مئوية). عند خط الأساس (قبل)، بعد 277 كم (D1)، 383 كم (D2). وبعد السباق (آخر، 690 كم)، تم الحصول على تسجيلات معدل ضربات القلب (HR) (ضعيف، 15 دقيقة)، والقياسات النفسية (ملف تعريف حالات المزاج - POMS، وإجهاد بورغ، ودرجات مقياس كارولينسكا للنعاس عند الوصول والمغادرة) في 16 منافسًا (12 رجلاً، 4 نساء، 38.6±9.5 سنوات). نظرًا لأن جميع المشاركين لم يصلوا إلى خط النهاية، فإن مقارنة التشطيبات (FIN، n=10) وغير التشطيبات (NON، n=6)، سمحت بالتقييم التفاضلي للأداء. زاد معدل ضربات القلب بشكل عام بشكل كبير عند D1 (FIN +15.9 ؛ بدون +14.0 نبضة في الدقيقة)، بسبب الانخفاض الكبير في محرك الأقراص اللاودي. كان هذا الانخفاض في الزعانف مستردًا جزئيًا فقط نحو المركز. في FIN فقط، ارتبط خط الأساس HR سلبًا بمتوسط السرعة [r -0.63 (P.04)] ومحرك نظير الودي [pNN50 +: r -0.67 (P.03)]، وانخفاض HR ونغمة مبهمية أعلى تتنبأ بأداء أفضل. علاوة على ذلك، في FIN، تم استرداد الزيادة المستمرة في معامل التشابه الذاتي على المدى الطويل، والذي تم تقييمه من خلال تحليل التذبذب المنحرف (DFAα 2)، ربما بسبب اليقظة العالية. بالنسبة للقياسات النفسية، في D1، انخفضت قوة POMS (FIN: -7.0 ؛ غير: -3.8)، بينما زاد التعب (FIN: +6.9 ؛ غير: +5.0). زاد النعاس فقط في غير الحالات، في حين أن مقاييس بورغ لم تظهر تغييرات. أظهرت المقارنة الأساسية للحالات المزاجية مع البيانات المعيارية للرياضيين مزاجًا إيجابيًا أعلى بكثير لدى رياضيينا. تظهر النتائج أن: ظروف العرق أدت إلى انخفاض مبكر في الدافع اللاودي ؛ مدى الانسحاب المبهم، المرتبط بتوقيت تعافيه، أمر بالغ الأهمية للنجاح ؛ يتنبأ قسم الموارد البشرية الأقل راحة قبل المنافسة بأداء أفضل ؛ يتم تصوير الملف النفسي بشكل موثوق من قبل POMS، ولكن ليس من خلال مقاييس إجهاد برج. لذلك، قد يراقب تقييم تقلب معدل ضربات القلب والملف النفسي الأداء ويتنبأ به جزئيًا في سباق الماراثون الطويل الأمد في بيئة شديدة البرودة.Translated Description (French)
Les études sur la performance physique humaine dans des environnements extrêmes ont efficacement abordé l'étude des mécanismes d'adaptation et de leurs limites physiologiques. Alors que l'intérêt scientifique pour l'interaction entre les aspects physiologiques et psychologiques de la performance augmente, nous avons cherché à étudier le contrôle autonome cardiaque, au moyen de la variabilité de la fréquence cardiaque, et les corrélats psychologiques chez les concurrents d'un ultramarathon subarctique, se déroulant sur un parcours de 690 km (températures comprises entre +5 et -47 °C). Au départ (PRE), après 277 km (D1), 383 km (D2). et après la course (POST, 690 km), des enregistrements de fréquence cardiaque (HR) (en décubitus dorsal, 15 min), des mesures psychométriques (scores Profil des états d'humeur-POMS, fatigue des Borgs et Échelle de somnolence de Karolinska à l'arrivée et au départ) ont été obtenus chez 16 concurrents (12 hommes, 4 femmes, 38,6±9,5 ans). Comme tous les participants n'ont pas atteint la ligne d'arrivée, la comparaison des finisseurs (fin, n=10) et des non-finisseurs (NON, n=6) a permis une évaluation différentielle des performances. La FC au repos a augmenté globalement de manière significative à J1 (fin +15,9 ; NON +14,0 bpm), en raison d'une diminution significative de la pulsion parasympathique. Cette diminution de l'AILERON n'a été que partiellement récupérée vers le POSTE. En FIN seulement, le HR de base était négativement corrélé avec la vitesse moyenne [r -0,63 (P.04)] et la pulsion parasympathique [pNN50+ : r -0,67 (P.03)], un HR plus faible et un tonus vagal plus élevé prédisant une meilleure performance. De plus, chez la NAGEOIRE, une augmentation persistante du coefficient d'auto-similarité à long terme, évaluée par une analyse de fluctuation tendancieuse (DFAα2), a été retrouvée, probablement en raison d'une vigilance plus élevée. En ce qui concerne la psychométrie, à J1, la vigueur DES POMS a diminué (fin : -7,0 ; NON : -3,8), tandis que la fatigue a augmenté (fin : +6,9 ; NON : +5,0). La somnolence n'augmentait que chez les NON, tandis que les écailles de Borg ne présentaient pas de changements. La comparaison de base des états d'humeur avec les données normatives pour les athlètes a montré une humeur positive significativement plus élevée chez nos athlètes. Les résultats montrent que : les conditions de course ont induit des diminutions précoces de la pulsion parasympathique ; l'ampleur du retrait vagal, associée au moment de sa récupération, est cruciale pour le succès ; un HR de repos inférieur avant la compétition prédit une meilleure performance ; le profil psychologique est représenté de manière fiable par DES POMS, mais pas par des échelles de fatigue Borg. Par conséquent, l'évaluation de la variabilité de la fréquence cardiaque et du profil psychologique peut surveiller et prédire en partie les performances dans un ultramarathon de longue durée dans un environnement extrêmement froid.Translated Description (Spanish)
Los estudios sobre el rendimiento físico humano en entornos extremos han abordado eficazmente la investigación de los mecanismos de adaptación y sus límites fisiológicos. A medida que crece el interés científico por la interacción entre los aspectos fisiológicos y psicológicos del rendimiento, nuestro objetivo fue investigar el control autonómico cardíaco, mediante la variabilidad de la frecuencia cardíaca, y los correlatos psicológicos en los competidores de una ultramaratón subártica, que tiene lugar en un recorrido de 690 km (temperaturas entre +5 y -47 °C). Al inicio del estudio (PRE), después de 277 km (D1), 383 km (D2) y después de la carrera (POST, 690 km), se obtuvieron registros de frecuencia cardíaca (FC) (en decúbito supino, 15 min), mediciones psicométricas (Perfil de estados de ánimo-POMS, fatiga de Borg y puntuaciones de la Escala de somnolencia de Karolinska tanto a la llegada como a la salida) en 16 competidores (12 hombres, 4 mujeres, 38,6±9,5 años). Como no todos los participantes llegaron a la línea de meta, la comparación de los finishers (fin, n=10) y los NO finishers (NO, n=6), permitió una evaluación diferencial del rendimiento. La FC en reposo aumentó significativamente en general en D1 (fin +15,9; NO +14,0 lpm), debido a una disminución significativa en el impulso parasimpático. Esta disminución fue en FIN solo parcialmente recuperado hacia POST. Solo en FIN, la FC basal se correlacionó negativamente con la velocidad media [r -0.63 (P.04)] y el impulso parasimpático [pNN50+: r -0.67 (P.03)], una FC más baja y un tono vagal más alto que predicen un mejor rendimiento. Además, en FIN, se recuperó un aumento persistente del coeficiente de autosimilaridad a largo plazo, evaluado mediante el análisis de fluctuación desfavorable (DFAα2), posiblemente debido a un mayor estado de alerta. En cuanto a la psicometría, en D1, POMS Vigor disminuyó (fin: -7.0; NON: -3.8), mientras que Fatiga aumentó (fin: +6.9; NON: +5.0). La somnolencia aumentó solo en NON, mientras que las escalas de Borg no mostraron cambios. La comparación inicial de los estados de ánimo con los datos normativos para los atletas mostró un estado de ánimo positivo significativamente mayor en nuestros atletas. Los resultados muestran que: las condiciones de la carrera indujeron disminuciones tempranas en el impulso parasimpático; el grado de abstinencia vagal, asociado con el momento de su recuperación, es crucial para el éxito; el HR en reposo más bajo previo a la competencia predice un mejor rendimiento; el perfil psicológico se representa de manera confiable por POMS, pero no por las escalas de fatiga Borg. Por lo tanto, la evaluación de la variabilidad de la frecuencia cardíaca y el perfil psicológico pueden monitorear y predecir en parte el rendimiento en ultramaratón de larga duración en entornos de frío extremo.Files
pdf.pdf
Files
(4.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b0aaee290ac9123158ce550e73e7041a
|
4.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التعديلات القلبية الذاتية والارتباطات النفسية في يوكون ألترا القطب الشمالي: أطول وأبرد سباق ألتراماراثون
- Translated title (French)
- Modulations cardiaques autonomes et corrélations psychologiques dans l'ultra arctique du Yukon : l'ultramarathon le plus long et le plus froid
- Translated title (Spanish)
- Modulaciones Autonómicas Cardíacas y Correlaciones Psicológicas en el Yukon Arctic Ultra: El Ultramaratón Más Largo y el Más Frío
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2793456860
- DOI
- 10.3389/fphys.2018.00035
References
- https://openalex.org/W113946754
- https://openalex.org/W1514648653
- https://openalex.org/W1517672231
- https://openalex.org/W1532341641
- https://openalex.org/W1728518529
- https://openalex.org/W1923816464
- https://openalex.org/W1929108078
- https://openalex.org/W1967270817
- https://openalex.org/W1970927401
- https://openalex.org/W1972200139
- https://openalex.org/W1980644458
- https://openalex.org/W1982619374
- https://openalex.org/W1986992285
- https://openalex.org/W1987176556
- https://openalex.org/W1987653327
- https://openalex.org/W1988752724
- https://openalex.org/W1992118762
- https://openalex.org/W1992547263
- https://openalex.org/W1998371135
- https://openalex.org/W2001006786
- https://openalex.org/W2004008756
- https://openalex.org/W2012462205
- https://openalex.org/W2015504335
- https://openalex.org/W2019623630
- https://openalex.org/W2022763981
- https://openalex.org/W2023233510
- https://openalex.org/W2025336028
- https://openalex.org/W2026699230
- https://openalex.org/W2029479262
- https://openalex.org/W2032855700
- https://openalex.org/W2042444646
- https://openalex.org/W2043644948
- https://openalex.org/W2045954241
- https://openalex.org/W2047003420
- https://openalex.org/W2049569991
- https://openalex.org/W2054463580
- https://openalex.org/W2058327100
- https://openalex.org/W2065383852
- https://openalex.org/W2065670962
- https://openalex.org/W2070601367
- https://openalex.org/W2071162267
- https://openalex.org/W2074021630
- https://openalex.org/W2077334692
- https://openalex.org/W2079037116
- https://openalex.org/W2080978978
- https://openalex.org/W2082001224
- https://openalex.org/W2083767335
- https://openalex.org/W2087796100
- https://openalex.org/W2090296913
- https://openalex.org/W2090303158
- https://openalex.org/W2108000303
- https://openalex.org/W2111075265
- https://openalex.org/W2121537890
- https://openalex.org/W2122464624
- https://openalex.org/W2123423366
- https://openalex.org/W2124033137
- https://openalex.org/W2124542089
- https://openalex.org/W2125885409
- https://openalex.org/W2129787090
- https://openalex.org/W2133932282
- https://openalex.org/W2137412972
- https://openalex.org/W2137418727
- https://openalex.org/W2146051529
- https://openalex.org/W2147558499
- https://openalex.org/W2147600751
- https://openalex.org/W2149156354
- https://openalex.org/W2154248348
- https://openalex.org/W2154699152
- https://openalex.org/W2157737303
- https://openalex.org/W2161259339
- https://openalex.org/W2166782307
- https://openalex.org/W2169267222
- https://openalex.org/W2177297210
- https://openalex.org/W2184170234
- https://openalex.org/W2221831393
- https://openalex.org/W2252537765
- https://openalex.org/W2275850612
- https://openalex.org/W2285072859
- https://openalex.org/W2293552807
- https://openalex.org/W2295313313
- https://openalex.org/W2308505436
- https://openalex.org/W2320468180
- https://openalex.org/W2360188957
- https://openalex.org/W2403395202
- https://openalex.org/W2405601659
- https://openalex.org/W2409057274
- https://openalex.org/W2409651898
- https://openalex.org/W2460671633
- https://openalex.org/W2522720425
- https://openalex.org/W2529571591
- https://openalex.org/W2562437774
- https://openalex.org/W2587550652
- https://openalex.org/W2604261502
- https://openalex.org/W2611223738
- https://openalex.org/W2735036748
- https://openalex.org/W4298441315