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MUSCLE AND TENDON INTERACTION OF THE HUMAN GASTROCNEMIUS MEDIALIS DURING BODY WEIGHT SUPPORTED RUNNING USING THE VERTICAL TREADMILL FACILITY

Richter, C. und Braunstein, B. und Stäudle, Benjamin und Attias, J. und Suess, A. und Weber, T. und Mileva, K. und Rittweger, Jörn und Green, D.A. und Albracht, Kirsten (2019) MUSCLE AND TENDON INTERACTION OF THE HUMAN GASTROCNEMIUS MEDIALIS DURING BODY WEIGHT SUPPORTED RUNNING USING THE VERTICAL TREADMILL FACILITY. In: BOOK OF ABSTRACTS, Seite 49. ECSS. 24th Annual Congress of the EUROPEAN COLLEGE OF SPORT SCIENCE, 2019-07-02 - 2019-07-06, Prague, Czech Republic.

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Offizielle URL: http://wp1191596.server-he.de/DATA/CONGRESSES/PRAGUE2019/Documents/Prague_BOA_Web.pdf

Kurzfassung

INTRODUCTION: To attenuate physiological deconditioning due to a lack of gravity, current ISS crew members perform a daily exercise countermeasure program, including frequent treadmill running. However, the maximum vertical loading applied is usually not more than 70-80% of body weight (BW) [1] leading to a reduced requirement of the gastrocnemius medialis (GM) muscle-tendon unit (MTU) to generate force and work to support and propel the human body [2]. As lower forces are acting on the Achilles tendon during unloading, we expect a smaller tendon elongation but its impact on fascicle and MTU length is still unknown. Therefore, the aim of this study was to confirm a smaller tendon elongation and to determine, whether it is compensated by a shorter MTU (different joint angles), longer fascicles or smaller pennation during running at 70% and 38% BW (Mars G). METHODS: Eight male subjects (31.9 ± 4.7 yrs) ran at 125% of their preferred walk-to-run transition speed at 70% and 38% BW on the vertical treadmill facility, and with 100% BW. GM fascicle length and pennation were measured via ultrasonography. Further, joint kinematics (goniometers) were analyzed to determine GM MTU length. Tendon length was estimated by using a MTU model [3]. Plantar pressure (loadsol) was measured to determine stance phase. One-way repeated measures ANOVA for dependent samples (38% vs 70% vs 100% BW) followed by post-hoc tests with Holm-Sidaks corrections for multiple comparisons were used to test for significant differences in joint angles, MTU and tendon elongation, fascicle length and pennation when running at different loadings. RESULTS: Compared to 100% BW, maximum ankle dorsiflexion and knee flexion during early stance was significantly smaller at 38% BW (- 6.4 ± 3.6°, p = 0.003; -8.1 ± 3.8°, p = 0.001), whereas for 70% BW no significant differences were found. Tendon and MTU elongation was significantly smaller at 70% BW (18.70 ± 13.7%, p = 0.005; 25.50 ± 20.3%, p = 0.009) and 38% BW (35.2 ± 11.5%, p < 0.001; 47.3 ± 17.3%, p < 0.001). Although, GM fascicles operated at a significantly longer length and smaller pennation at 70% BW (8.9 ± 5.8%, p = 0.024; 8 ± 4.4%, p = 0.015) and 38% BW (12.4 ± 6.4%, p < 0.001; 9.5 ± 6%, p = 0.015), fascicle shortening showed no significant differences. CONCLUSION: Reduced tendon elongation proves that less force is acting on the Achilles tendon resulting in a reduced storage of elastic energy. The reduced tendon elongation has shown to be compensated by a smaller MTU elongation, smaller pennation and longer fascicles, which leads to a more economical force generation due to the force-length relationship. These effects are observed at 70% and exaggerated at 38% BW. To determine if running with 70% BW is sufficient to maintain muscle mass and function, additional measurements of torque and neuromuscular activation are required to estimate the strain on the GM.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/133717/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:MUSCLE AND TENDON INTERACTION OF THE HUMAN GASTROCNEMIUS MEDIALIS DURING BODY WEIGHT SUPPORTED RUNNING USING THE VERTICAL TREADMILL FACILITY
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Richter, C.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Braunstein, B.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stäudle, BenjaminFachhochschule AachenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Attias, J.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Suess, A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weber, T.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mileva, K.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rittweger, JörnJoern.Rittweger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2223-8963NICHT SPEZIFIZIERT
Green, D.A.Centre of Human & Aerospace Physiological Sciences, King's College London, London, UK.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albracht, KirstenGerman Sport University Colognehttps://orcid.org/0000-0002-4271-2511NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juli 2019
Erschienen in:BOOK OF ABSTRACTS
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Seitenbereich:Seite 49
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Bunc, V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tsolakidis, E.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:ECSS
Name der Reihe:24th Annual Congress
Status:veröffentlicht
Stichwörter:GASTROCNEMIUS; tendon Elongation; fascicle length
Veranstaltungstitel:24th Annual Congress of the EUROPEAN COLLEGE OF SPORT SCIENCE
Veranstaltungsort:Prague, Czech Republic
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:2 Juli 2019
Veranstaltungsende:6 Juli 2019
Veranstalter :Charles University Prague
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Systemphysiologie (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Muskel- und Knochenstoffwechsel
Hinterlegt von: Becker, Christine
Hinterlegt am:21 Jan 2020 09:40
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:37

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