1. Ventilatory thresholds assessment from heart rate variability during an incremental exhaustive running test
- Author
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Richard Heubert, Pierre-Marie Leprêtre, Philippe Lopes, Véronique Billat, François Cottin, Claire Médigue, Département de pharmacochimie moléculaire ( DPM ), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), LEPHE, Université d'Évry-Val-d'Essonne ( UEVE ), Applications and Tools of Automatic Control ( SOSSO2 ), Inria Paris-Rocquencourt, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ), INRIA Rocquencourt, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ), Applications and Tools of Automatic Control ( SOSSO ), Génomique métabolique ( UMR 8030 ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université d'Évry-Val-d'Essonne ( UEVE ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Structure et évolution des génomes ( SEG ), CNS-Université d'Évry-Val-d'Essonne ( UEVE ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive ( LBBE ), Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), SIgnals and SYstems in PHysiology & Engineering ( SISYPHE ), Génétique moléculaire, génomique, microbiologie ( GMGM ), Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de Chimie des Substances Naturelles ( ICSN ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Neurobiologie des Réseaux Sensorimoteurs ( LNRS ), Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ), NASA Goddard Space Flight Center ( GSFC ), Laboratoire d'Etude de la PHysiologie de l'Exercice ( LEPHE ), Département de pharmacochimie moléculaire (DPM), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude de la PHysiologie de l'Exercice (LEPHE), Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE), Génomique métabolique (UMR 8030), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Structure et évolution des génomes (SEG), CNS-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), SIgnals and SYstems in PHysiology & Engineering (SISYPHE), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Génétique moléculaire, génomique, microbiologie (GMGM), Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Neurobiologie des Réseaux Sensorimoteurs (LNRS), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5), NASA Goddard Space Flight Center (GSFC), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Applications and Tools of Automatic Control (SOSSO2), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Applications and Tools of Automatic Control (SOSSO), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
- Subjects
Male ,MESH : Anaerobic Threshold ,Anaerobic Threshold ,MESH : Soccer ,[SDV.NEU.NB]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Neurobiology ,RR interval ,030204 cardiovascular system & hematology ,MESH: Pulmonary Ventilation ,MESH: Carbon Dioxide ,MESH: Tidal Volume ,Running ,MESH: Linear Models ,0302 clinical medicine ,Heart Rate ,MESH : Linear Models ,Heart rate variability ,Orthopedics and Sports Medicine ,MESH: Oxygen Consumption ,MESH: Heart Rate ,MESH : Oxygen Consumption ,Tidal volume ,Mathematics ,MESH: Anaerobic Threshold ,Linear model ,MESH : Adult ,MESH : Running ,MESH : Carbon Dioxide ,MESH : Tidal Volume ,[ SDV.NEU.NB ] Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Neurobiology ,Cardiology ,Lactates ,Adult ,medicine.medical_specialty ,Frequency band ,MESH : Male ,Physical Therapy, Sports Therapy and Rehabilitation ,MESH: Lactates ,MESH: Soccer ,03 medical and health sciences ,Oxygen Consumption ,Internal medicine ,Linear regression ,Heart rate ,Soccer ,medicine ,Tidal Volume ,Humans ,MESH: Humans ,MESH : Heart Rate ,Heart rate monitor ,MESH: Running ,MESH : Humans ,MESH: Adult ,030229 sport sciences ,Carbon Dioxide ,MESH: Male ,MESH : Pulmonary Ventilation ,MESH : Exercise Test ,MESH : Lactates ,Exercise Test ,Linear Models ,Pulmonary Ventilation ,MESH: Exercise Test - Abstract
The present study examined whether the ventilatory thresholds during an incremental exhaustive running test could be determined using heart rate variability (HRV) analysis. Beat-to-beat RR interval, V(.-)O (2), V(.-)CO (2) and V(.-) (E) of twelve professional soccer players were collected during an incremental test performed on a track until exhaustion. The "smoothed pseudo Wigner-Ville distribution" (SPWVD) time-frequency analysis method was applied to the RR time series to compute the usual HRV components vs. running speed stages. The ventilatory equivalent method was used to assess the ventilatory thresholds (VT1 and VT2) from respiratory components. In addition, ventilatory thresholds were assessed from the instantaneous components of respiratory sinus arrhythmia (RSA) by two different methods: 1) from the high frequency peak of HRV ( FHF), and 2) from the product of the spectral power contained within the high frequency band (0.15 Hz to fmax) by FHF (HF x FHF) giving two thresholds: HFT1 and HFT2. Since the relationship between FHF and running speed was linear for all subjects, the VTs could not be determined from FHF. No significant differences were found between respective running speeds at VT1 vs. HFT1 (9.83 +/- 1.12 vs. 10.08 +/- 1.29 km x h (-1), n.s.) nor between the respective running speeds at VT2 vs. HFT2 (12.55 +/- 1.31 vs. 12.58 +/- 1.33 km x h (-1), n.s.). Linear regression analysis showed a strong correlation between VT1 vs. HFT1 (R (2) = 0.94, p < 0.001) and VT2 vs. HFT2 (R (2) = 0.96, p < 0.001). The Bland-Altman plot analysis reveals that the assessment from RSA gives an accurate estimation of the VTs, with HF x FHF providing a reliable index for the ventilatory thresholds detection. This study has shown that VTs could be assessed during an incremental running test performed on a track using a simple beat-to-beat heart rate monitor, which is less expensive and complex than the classical respiratory measurement devices.
- Published
- 2007
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