Spectral analysis and muscle conduction velocity, two techniques to evaluate neuromuscular changes in medial gastrocnemius with high-density surface electromyography.
| dc.creator | Valencia, Oscar | |
| dc.date | 2020 | |
| dc.date.accessioned | 05-01-2026 18:23 | |
| dc.date.available | 05-01-2026 18:23 | |
| dc.description | The amount of people that practice sports activity has increased in recent years. However, the percentage of sedentarism in Chile is still devastating. Furthermore, several studies have related sedentarism with the dropout rate within the first weeks of physical activity. One of the leading causes of this dropout is muscle damage and pain after eccentric contractions, which could manifest through independent neuromuscular changes according to each muscle’s structural morphology. Some research has currently reported a muscular group of the human body that could resist post-exercise damage, unlike what is observed in other muscles. This is the medial gastrocnemius (MG), a muscle with particular anatomy and function, requested in many daily activities. However, there is no clarity about the neuromuscular adaptations underlying this phenomenon. On the other hand, non-invasive tools, such as surface electromyography (sEMG) have allowed searching for new findings based on possible neuromuscular changes, linked to the myoelectrical activity and the effect of the exercise, using, for example, analysis of the sEMG signals in the time and frequency domain. Some studies focused on processing the sEMG signal intend to respond to possible neuromuscular changes caused by eccentric exercise. These studies use variables such as median frequency (MF) of the signal’s power spectral density, muscle fiber conduction velocity (MFCV), amplitude of the sEMG signal, among other. However, there is little evidence about changes in the GM after eccentric exercise. Based on the above, this research’s main aim was to study the use of spectral analysis and muscle conduction velocity to describe possible neuromuscular changes in the recording of high-density sEMG of the MG, in sedentary people.<br/>Starting from a non-randomizer experimental study (previously developed), the myoelectrical activity of the MG in sedentary subjects was registered using high-density sEMG, before (PRE), two hours (2H), forty-eight hours (48H), and seven days (7D) after one session of eccentric exercise. Each volunteer developed an exercise protocol requesting the plantar flexor muscles. The MF and MFCV were estimated using a non-parametric spectral analysis (Welch), and an optimization algorithm based on the maximum likelihood principle and the Newton method, respectively. The results ended in preparation of two articles. The first described the relevance of the window size used to estimate the MF. This article suggested a range between 256ms and 4096ms when using the Welch method. The second article determined possible neuromuscular changes based on the analysis of the MF and MFCV, after a protocol eccentric exercise for the MG. The data show a decrease in both variables after 2H post-exercise in sedentary people. At the same time, no significant changes were found after 48H and 7D. This could reflect only acute changes in response to the periarticular tissue inflammation and not a neuromuscular change in the MG, the opposite behavior observed in other human body muscles. | eng |
| dc.description | La cantidad de personas que practica alguna actividad deportiva ha aumentado durante los últimos años. Sin embargo, el porcentaje sedentarismo en Chile sigue siendo devastador. Adicionalmente, diversos estudios han relacionado el sedentarismo con la tasa de deserción dentro de las primeras semanas de actividad física. Una de las principales causas es el daño y dolor muscular posterior a contracciones excéntricas, los cuales podrían manifestarse a través de cambios neuromusculares independientes según la morfología estructural de cada músculo. Algunas investigaciones han reportado actualmente un grupo muscular del cuerpo humano que podría resistir el daño post-ejercicio, opuesto a lo observado en otros músculos. Este es gastrocnemio medial (GM), músculo con una anatomía y función particular, solicitado en gran cantidad de actividades cotidianas. Sin embargo, no existe claridad acerca de las adaptaciones neuromusculares subyacentes a este fenómeno. Por otro lado, herramientas no invasivas, como la electromiografía de superficie (EMGs) ha permitido buscar nuevos hallazgos en base a posibles cambios neuromusculares, vinculados a la actividad mioeléctrica y el efecto del ejercicio, utilizando, por ejemplo, el análisis de las señales electromiográficas en el dominio del tiempo y la frecuencia. Algunos estudios enfocados en el procesamiento de señales EMGs, intentan responder a posibles cambios neuromusculares causados por el ejercicio excéntrico. Estos estudios usan variables como la frecuencia mediana (FM) a partir de análisis espectral, velocidad de conducción de la fibra muscular (VCFM), amplitud de la señal EMGs, entre otros. Sin embargo, existe poca evidencia en base a los cambios en el GM luego del ejercicio excéntrico. Basado en lo anterior, el objetivo principal de esta investigación fue estudiar el uso de análisis espectral y velocidad de conducción muscular para describir posibles cambios neuromusculares en el GM registradas con EMGs de alta densidad, en personas sedentarias.<br/>A partir de un estudio experimental no aleatorizado (previamente desarrollado), se registró la actividad mioeléctrica del GM en persona sedentarias usando EMGs de alta densidad, antes (PRE), dos horas (2H), cuarenta y ocho horas (48H), y siete días (7D) después de una sesión de ejercicio excéntrico. Cada voluntario desarrolló un protocolo de ejercicio solicitando los músculos flexores plantares. La FM y VCFM fueron estimadas utilizando un análisis espectral no paramétrico (Welch), y un algoritmo de optimización basado en el principio de máxima verosimilitud y el método Newton, respectivamente. Los resultados finalizaron con el desarrollo de dos artículos. El primero describe la relevancia del tamaño de ventana utilizada para estimar la FM. Este artículo sugiere un rango entre 256ms y 4096ms al utilizar el método Welch. El segundo artículo determinó posibles cambios neuromusculares basados en el análisis de la FM y VCFM, posterior a un protocolo de ejercicio excéntrico para el GM. Los datos muestran una disminución de ambas variables luego de 2H post-ejercicio en personas sedentarias. Al mismo tiempo, no se encontraron cambios significativos posterior a 48H y 7D. Esto podría reflejar solo cambios agudos producto de la inflamación del tejido periarticular y no de un cambio neuromuscular del GM, opuesto al comportamiento observado en otros músculos del cuerpo humano.<br/> | spa |
| dc.identifier | https://investigadores.uandes.cl/en/studentTheses/21751082-ea94-4d4b-b4b8-70d06356ecc2 | |
| dc.language | spa | |
| dc.subject | Electromiografía de superficie | |
| dc.subject | gastrocnemio medial | |
| dc.subject | análisis espectral | |
| dc.subject | comportamiento de frecuencias | |
| dc.subject | velocidad de conducción de la fibra muscular | |
| dc.subject | Surface electromyography | |
| dc.subject | medial gastrocnemius | |
| dc.subject | spectral analysis | |
| dc.subject | frequency behaviour | |
| dc.subject | muscle fiber conduction velocity | |
| dc.title | Spectral analysis and muscle conduction velocity, two techniques to evaluate neuromuscular changes in medial gastrocnemius with high-density surface electromyography. | eng |
| dc.title | Análisis espectral y velocidad de conducción muscular, dos técnicas para evaluar cambios neuromusculares en gastrocnemio medial a partir de electromiografía de superficie de alta densidad. | spa |
| dc.type | Master's Thesis | eng |
| dc.type | Tesis de máster | spa |