Impact of whole-body electromyostimulation on energy metabolism in adults

Abstract

Lack of time and the low motivation to exercise are the two main barriers for not being physically active. In recent decades, new training methodologies have emerged in order to, precisely, counteract these two problems. These new methodologies, which are thought to increase the intensity of exercise while reducing the volume of training, seem to offer the same or even better results compared to the more traditional programs. One tool that allows this increment of intensity is whole-body electromyostimulation (WBEMS). The administration of electrical impulses through an artificial device increases the amount of skeletal muscle recruited, thus, elevating total energy expenditure during a training session. However, the electrical parameters used to optimize energy metabolism during a training session are currently unknown. The overall aim of the present Doctoral Thesis is to investigate the effects of WBEMS applied in different situations (i.e., at rest and during exercise) on energy metabolism and nutrients oxidation in young adults. The results of the present Doctoral Thesis showed that the manipulation of electrical parameters plays a key role in energy metabolism kinetics. Our findings demonstrated that the application of different electrical frequencies and intensities can optimize the effects of WB-EMS on energy expenditure both at rest and during exercise. We found that 4 Hz at rest and 6 Hz during exercise are the optimal frequencies to increase the benefits of WB-EMS. Our data showed an increment of ≈ 604% in energy expenditure at rest and ≈ 44% during uphill walking (study I). Likewise, it was shown that the addition of WB-EMS to a basic physical activity recommendation (i.e., the recommended daily 10,000 steps per day) produces a significant increase (≈ 21%) in energy expenditure (study II). In conclusion, this Doctoral Thesis shows that WB-EMS is an effective tool to increase energy expenditure at rest and during exercise. Moreover, WB-EMS is able to modify substrate oxidation in both conditions. Therefore, WB-EMS should be considered a promising therapy to help energy balance’ management.

La falta de tiempo y la escasa motivación hacia el ejercicio son las dos principales barreras que impiden que la población realice más ejercicio. En las últimas décadas han surgido nuevas metodologías de entrenamiento para, precisamente, contrarrestar estos dos problemas. Estas nuevas metodologías, que aumentan la intensidad del ejercicio al tiempo que reducen el volumen de entrenamiento, parecen ofrecer los mismos o incluso mejores resultados comparados con programas más tradicionales. Y una herramienta que permite aumentar la intensidad del ejercicio es la electroestimulación global de cuerpo completo (WB-EMS). La administración de corriente eléctrica a través de un dispositivo artificial aumenta el número de músculos contraídos provocando una elevación del gasto energético total durante la sesión de entrenamiento. Sin embargo, actualmente se desconocen los parámetros eléctricos que optimizan el uso de esta herramienta y su efecto en el metabolismo energético. El objetivo general de la presente Tesis Doctoral es investigar los efectos de la WB-EMS en diferentes situaciones (i.e., en reposo y durante el ejercicio) sobre el metabolismo energético y la oxidación de nutrientes en adultos jóvenes. Los resultados de la presente Tesis Doctoral mostraron que la manipulación de los parámetros eléctricos juega un papel clave en el metabolismo energético. Nuestros hallazgos demostraron que la aplicación de diferentes frecuencias e intensidades eléctricas puede optimizar los efectos de la WB-EMS sobre el gasto energético tanto en reposo como durante el ejercicio. Encontramos que 4 Hz en reposo y 6 Hz durante el ejercicio son las frecuencias óptimas para incrementar los beneficios de la WB-EMS. Nuestros datos mostraron un incremento de ≈ 604% en reposo y de ≈ 44% durante la marcha cuesta arriba (estudio I). Asimismo, se demostró que la adición de WB-EMS a una recomendación de actividad física básica (es decir, los 10.000 pasos diarios recomendados) produce un aumento significativo del ≈ 21% en el gasto energético (estudio II). En conclusión, esta Tesis Doctoral demuestra que la WB-EMS es una herramienta eficaz para aumentar el gasto energético en reposo y durante el ejercicio. Además, la WBEMS es capaz de modificar la oxidación de sustratos en ambas condiciones. Por lo tanto, WB-EMS debería considerarse una terapia prometedora para ayudar a los problemas relacionados con el desequilibrio energético.