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Coexistence of potentiation and low-frequency fatigue during voluntary exercise in human skeletal muscle

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The role of muscle potentiation in overcoming low-frequency fatigue (LFF) as it developed during submaximal voluntary exercise was investigated in eight males (age 26.4 ± 0.7 years, mean ± SE) performing isometric leg extension at ~30% of maximal voluntary contraction for 60 min using a 0.5-duty cycle (1 s contraction, 1 s rest). At 5, 20, 40, and 60 min, exercise was interrupted for 3 min, and the maximum positive rate of force development (+dF/dt max) and maximal twitch force (P t) were measured in maximal twitch contractions at 0, 1, 2, and 3 min of rest (R0, R1, R2, R3); they were also measured at 15 min of recovery following the entire 60-min exercise period. These measures were compared with pre-exercise (PRE) as an indicator of potentiation. Force at low frequency (10 Hz) was also measured at R0, R1, R2, and R3, and at 15 min of recovery, while force at high frequency (100 Hz) was measured only at R0 and R3 and in recovery. Voluntary exercise increased twitch +dF/dt max at R0 following 5, 20, 40, and 60 min of exercise, from 2553 ± 150 N/s at PRE to 39%, 41%, 42%, and 36% above PRE, respectively (P < 0.005). Twitch +dF/dt max decayed at brief rest (R3) following 20, 40, and 60 min of exercise (P < 0.05). P t at R0 following 5 and 20 min of exercise was above that at PRE (P < 0.05), indicating that during the early phase of moderate- intensity repetitive exercise, potentiation occurs in the relative absence of LFF. At 40 and 60 min of exercise, P t at R0 was unchanged from PRE. The LFF (10 Hz) induced by the protocol was evident at 40 and 60 min (R0–R3; P < 0.05) and at 15 min following exercise (P < 0.05). High-frequency force was not significantly compromised by the protocol. Since twitch force was maintained, these results suggest that as exercise progresses, LFF develops, which can be compensated for by potentiation.Key words: excitability, myosin light chain, phosphorylation, isometric exercise.

Le rôle de la potentialisation musculaire dans le renversement de la fatigue à basse fréquence (FBF), qui se développe durant un exercice volontaire sous-maximal, a été examiné chez 8 hommes (âge 26,4 ± 0,7 ans, moyenne ± ÉT) effectuant une extension isométrique de la jambe à ~30 % d'une contraction maximale volontaire, pendant 60 min, selon un cycle de travail de 0,5 (contraction 1 s, repos 1 s). À 5, 20, 40 et 60 min, l'exercice a été interrompu pendant 3 min, et la force maximale développée (+dF/dt max) ainsi que la force maximale de la secousse (P t) ont été mesurées en contractions maximales à 0, 1, 2 et 3 min de repos (R0, R1, R2, R3), ainsi qu'à 15 min de la récupération suivant la période d'exercice de 60 min. Ces mesures ont été comparées aux valeurs de pré-exercice (PRE) à titre d'indicateur de potentialisation. La force à basse fréquence (10 Hz) a aussi été mesurée à R0, R1, R2 et R3, et à 15 min de la récupération, alors que la force à haute fréquence (100 Hz) a été mesurée uniquement à R0 et R3, et durant la récupération. L'exercice volontaire a augmenté la +dF/dt max à R0, après 5, 20, 40 et 60 min d'exercice, de 2553 ± 150 N/s valeur PRE à 39 %, 41 %, 42 % et 36 % au-dessus de la valeur PRE, respectivement (P < 0,005). La +dF/dt max a diminué lors d'un bref repos (R3) après 20, 40 et 60 min d'exercice (P < 0,05). La P t à R0, après 5 et 20 min d'exercice, a été supérieure à la valeur PRE (P < 0,05), ce qui indique que durant la phase initiale d'un exercice répété d'intensité moyenne, il se produit une potentialisation en l'absence relative de FBF. Après 40 et 60 min d'exercice, la P t à R0 n'a pas différé de la valeur PRE. La FBF (10 Hz) induite par le protocole a été manifeste à 40 et 60 min (R0-R3; P < 0,05) et à 15 min post-exercice (P < 0,05). La force à haute fréquence n'a pas été affectée de manière significative par le protocole. La force de la secousse ayant été maintenue, ces résultats donnent à penser que la FBF se développe au cours de l'exercice, ce qui pourrait être compensé par la potentialisation.Mots clés : excitabilité, chaîne légère de myosine, phosphorylation, exercice isométrique.[Traduit par la Rédaction]
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Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2003

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