.: ORİJİNAL ARAŞTIRMA
Short-Term Autonomic Responses to Repeated Sprint Exercise Under Normobaric Hypoxia: A Randomized Controlled Trial
Normobarik Hipokside Tekrarlı Sprint Egzersizine Kısa Süreli Otonom Sinir Sistemi Yanıtları: Randomize Kontrollü Çalışma
Turkiye Klinikleri J Sports Sci.
doi: 10.5336/sportsci.2025-111397
Makale Dili: EN
Tam Metin
ABSTRACT
Objective: Exposure to hypoxia during exercise intensifies physiological stress, potentially altering autonomic nervous system activity. In exercise programs that incorporate additional physiological stressors such as hypoxia, it is important to allow sufficient recovery time between training sessions to ensure that high-intensity efforts, such as sprints, can be performed at maximal capacity. This study examined the short-term autonomic effects of a single session of repeated sprint training in normobaric hypoxia (RSH), with a specific focus on heart rate variability (HRV) responses using time- and frequency-domain parameters to determine the sufficient recovery duration. Material and Methods: Eighteen moderately trained males (age: 19.35±1 y) were assigned in a randomized parallel-group design. Participants performed a cycling-based repeated sprint protocol under normoxic or hypoxic (FiO2=14.5-14.7%) conditions. The protocol included 4 sets of 5×5-second sprints, separated by 25 seconds of rest and 5 minutes of active recovery between sets. HRV was measured during exercise and at rest across 4 time points: baseline, intervention day, 48h, and 72h post-intervention. Results: Hypoxia exposure significantly reduced standard deviation of normal-to-normal intervals during both exercise (p=0.017) and recovery (p=0.023), and was associated with a higher post-exercise heart rate (p=0.041). Additionally, resting HRV showed a significant time effect for root mean square of successive differences (RMSSD) (p=0.032), with both groups displaying increased parasympathetic activity at 72h post-exercise. At the end of the 72 period following the intervention, RMSSD values increased by 138% in the hypoxia group and by 76% in the control group. No statistically significant differences or interactions were observed in low frequency (LF), high frequency (HF), or the LF:HF ratio at any time point between the interventions. Conclusion: In summary, a single session of RSH elicited a greater increase in sympathetic activation and a more pronounced suppression of parasympathetic activity compared to the same training performed in normoxia, thereby delaying vagal recovery. These findings highlight the importance of carefully planning hypoxic training sessions with adequate recovery intervals to balance performance and recovery processes. Nonetheless, the results also suggest that a 72h rest period is sufficient for full autonomic recovery, as indicated by HRV measures.
Keywords: Acute hypoxia; normobaric; repeated sprint; heart rate variability; autonomic nervous system
Objective: Exposure to hypoxia during exercise intensifies physiological stress, potentially altering autonomic nervous system activity. In exercise programs that incorporate additional physiological stressors such as hypoxia, it is important to allow sufficient recovery time between training sessions to ensure that high-intensity efforts, such as sprints, can be performed at maximal capacity. This study examined the short-term autonomic effects of a single session of repeated sprint training in normobaric hypoxia (RSH), with a specific focus on heart rate variability (HRV) responses using time- and frequency-domain parameters to determine the sufficient recovery duration. Material and Methods: Eighteen moderately trained males (age: 19.35±1 y) were assigned in a randomized parallel-group design. Participants performed a cycling-based repeated sprint protocol under normoxic or hypoxic (FiO2=14.5-14.7%) conditions. The protocol included 4 sets of 5×5-second sprints, separated by 25 seconds of rest and 5 minutes of active recovery between sets. HRV was measured during exercise and at rest across 4 time points: baseline, intervention day, 48h, and 72h post-intervention. Results: Hypoxia exposure significantly reduced standard deviation of normal-to-normal intervals during both exercise (p=0.017) and recovery (p=0.023), and was associated with a higher post-exercise heart rate (p=0.041). Additionally, resting HRV showed a significant time effect for root mean square of successive differences (RMSSD) (p=0.032), with both groups displaying increased parasympathetic activity at 72h post-exercise. At the end of the 72 period following the intervention, RMSSD values increased by 138% in the hypoxia group and by 76% in the control group. No statistically significant differences or interactions were observed in low frequency (LF), high frequency (HF), or the LF:HF ratio at any time point between the interventions. Conclusion: In summary, a single session of RSH elicited a greater increase in sympathetic activation and a more pronounced suppression of parasympathetic activity compared to the same training performed in normoxia, thereby delaying vagal recovery. These findings highlight the importance of carefully planning hypoxic training sessions with adequate recovery intervals to balance performance and recovery processes. Nonetheless, the results also suggest that a 72h rest period is sufficient for full autonomic recovery, as indicated by HRV measures.
Keywords: Acute hypoxia; normobaric; repeated sprint; heart rate variability; autonomic nervous system
ÖZET
Amaç: Egzersiz sırasında hipoksi maruziyeti, fizyolojik stresin şiddetini artırarak otonom sinir sistemi aktivitesinde değişikliklere yol açabilmektedir. Hipoksi gibi ek fizyolojik stres kullanılarak yapılan egzersiz programlarında, sprint gibi yüklenmelerin maksimum eforlarla yerine getirilebilmesi için 2 egzersiz seansı arasında yeterli toparlanma süresi konulması önemlidir. Bu çalışmada, tek seans normobarik hipokside tekrarlı sprint antrenmanının [repeated sprint training in normobaric hypoxia (RSH)] kısa vadeli otonom etkileri incelemiş ve özellikle kalp hızı değişkenliği (KHD) üzerindeki yanıtları zaman ve frekans alanı parametreleriyle yeterli toparlanma süresini belirlemek için analiz edilmiştir. Gereç ve Yöntemler: Rastgele paralel grup tasarımında, yaş ortalaması 19,35±1 yıl olan 18 orta düzeyde antrenmanlı erkek çalışmaya dâhil edilmiştir. Katılımcılar, bisiklet ergometresinde normoksik veya hipoksik (FiO2=%14,5-14,7) koşullar altında bisiklet bazlı tekrarlı sprint protokolünü uygulamışlardır. Her biri 5×5 sn'lik sprintler ve 4 setten oluşan, sprintler arasında 25 sn dinlenme ve setler arasında yaklaşık 50 W'da 5 dk'lık aktif toparlanma süresi içeren bir protokol uygulatılmıştır. HRV ölçümleri; bazal ölçüm, girişim günü, 48 saat ve 72 saat sonrası olmak üzere 4 zaman noktasında yapılmıştır. Bulgular: Hipoksi maruziyeti, egzersiz (p=0,017) ve toparlanma sırası (p=0,023) normal atımlar arası intervallerin standart sapması değerlerini anlamlı düzeyde düşürmüş; ayrıca egzersiz sonrası kalp atım hızı daha yüksek bulunmuştur (p=0,041). Dinlenme durumunda KHD analizinde ardışık normal atımlar arası intervallerin farklılıklarının kareleri toplamının ortalamasının karekökü [root mean square of successive differences (RMSSD)] için zaman etkisi anlamlı bulunmuştur (p=0,032). Girişim sonrası 72 saat sonunda RMSSD değerinde hipoksi grubunda %138 ve kontrol grubunda %76 artış gözlenmiştir. Düşük frekans [low frequency (LF)], yüksek frekans in [high frequency (HF)] ve LF:HF oranında tüm zaman noktalarında istatistiksel olarak anlamlı bir fark ya da etkileşim bulunmamıştır. Sonuç: Sonuç olarak, hipoksik koşullarda yapılan tek seanslık tekrarlı sprint antrenmanı, normokside yapılan aynı antrenmana nispeten sempatik aktivasyonu daha fazla artırmış ve parasempatik aktiviteyi daha fazla baskılayarak vagal toparlanmayı geciktirmiştir. Bu sonuçlar, performans ve toparlanma süreçlerinin dengelenebilmesi için hipoksik antrenmanın yeterli toparlanma süreleriyle dikkatli planlanması gerektiğine işaret etmekle birlikte 72 saatlik dinlenme süresinin KHD için tam toparlanma bakımından yeterli olduğunu göstermiştir.
Anahtar Kelimeler: Akut hipoksi; normobarik; tekrarlı sprint; kalp hızı değişkenliği; otonomik sinir sistemi
Amaç: Egzersiz sırasında hipoksi maruziyeti, fizyolojik stresin şiddetini artırarak otonom sinir sistemi aktivitesinde değişikliklere yol açabilmektedir. Hipoksi gibi ek fizyolojik stres kullanılarak yapılan egzersiz programlarında, sprint gibi yüklenmelerin maksimum eforlarla yerine getirilebilmesi için 2 egzersiz seansı arasında yeterli toparlanma süresi konulması önemlidir. Bu çalışmada, tek seans normobarik hipokside tekrarlı sprint antrenmanının [repeated sprint training in normobaric hypoxia (RSH)] kısa vadeli otonom etkileri incelemiş ve özellikle kalp hızı değişkenliği (KHD) üzerindeki yanıtları zaman ve frekans alanı parametreleriyle yeterli toparlanma süresini belirlemek için analiz edilmiştir. Gereç ve Yöntemler: Rastgele paralel grup tasarımında, yaş ortalaması 19,35±1 yıl olan 18 orta düzeyde antrenmanlı erkek çalışmaya dâhil edilmiştir. Katılımcılar, bisiklet ergometresinde normoksik veya hipoksik (FiO2=%14,5-14,7) koşullar altında bisiklet bazlı tekrarlı sprint protokolünü uygulamışlardır. Her biri 5×5 sn'lik sprintler ve 4 setten oluşan, sprintler arasında 25 sn dinlenme ve setler arasında yaklaşık 50 W'da 5 dk'lık aktif toparlanma süresi içeren bir protokol uygulatılmıştır. HRV ölçümleri; bazal ölçüm, girişim günü, 48 saat ve 72 saat sonrası olmak üzere 4 zaman noktasında yapılmıştır. Bulgular: Hipoksi maruziyeti, egzersiz (p=0,017) ve toparlanma sırası (p=0,023) normal atımlar arası intervallerin standart sapması değerlerini anlamlı düzeyde düşürmüş; ayrıca egzersiz sonrası kalp atım hızı daha yüksek bulunmuştur (p=0,041). Dinlenme durumunda KHD analizinde ardışık normal atımlar arası intervallerin farklılıklarının kareleri toplamının ortalamasının karekökü [root mean square of successive differences (RMSSD)] için zaman etkisi anlamlı bulunmuştur (p=0,032). Girişim sonrası 72 saat sonunda RMSSD değerinde hipoksi grubunda %138 ve kontrol grubunda %76 artış gözlenmiştir. Düşük frekans [low frequency (LF)], yüksek frekans in [high frequency (HF)] ve LF:HF oranında tüm zaman noktalarında istatistiksel olarak anlamlı bir fark ya da etkileşim bulunmamıştır. Sonuç: Sonuç olarak, hipoksik koşullarda yapılan tek seanslık tekrarlı sprint antrenmanı, normokside yapılan aynı antrenmana nispeten sempatik aktivasyonu daha fazla artırmış ve parasempatik aktiviteyi daha fazla baskılayarak vagal toparlanmayı geciktirmiştir. Bu sonuçlar, performans ve toparlanma süreçlerinin dengelenebilmesi için hipoksik antrenmanın yeterli toparlanma süreleriyle dikkatli planlanması gerektiğine işaret etmekle birlikte 72 saatlik dinlenme süresinin KHD için tam toparlanma bakımından yeterli olduğunu göstermiştir.
Anahtar Kelimeler: Akut hipoksi; normobarik; tekrarlı sprint; kalp hızı değişkenliği; otonomik sinir sistemi
.: İşlem Listesi