Open-access Comparación entre la actividad EMG del pectoral mayor, deltoide anterior y tríceps braquial durante los ejercicios supino recto y cruz

rbme Revista Brasileira de Medicina do Esporte Rev Bras Med Esporte 1517-8692 1806-9940 Sociedade Brasileira de Medicina do Exercício e do Esporte São Paulo, SP, Brazil La identificación de las peculiaridades de cada movimiento y su adecuación a los objetivos de entrenamiento es una tarea que exige la interacción de varias áreas de conocimiento. Tal tarea es fundamental para el éxito en las diversas modalidades deportivas y programas de entrenamiento con fines de rehabilitación y/o estética. El objetivo del presente estudio ha sido comparar la actividad electromiográfica (EMG) de los músculos pectoral mayor (PM), deltoides anterior (DA) y tríceps braquial (TB) durante la ejecución de los ejercicios supino recto con barra (SP) y de cruz en máquina (CR). Las actividades EMG de los músculos PM, DA y TB fueron evaluados durante la realización de 10 repeticiones máximas en CR y SP en 13 hombres entrenados. Los resultados no revelaron diferencias en la actividad de PM y DA entre los ejercicios. La actividad de TB fue mayor en la realización de SP en comparación con CR. Durante SP, la actividad de PM fue mayor en relación a TB, sin diferencias entre PM y DA o DA y TB. En CR, la actividad de PM y DA fueron mayores en relación a TB, sin diferencias entre DA y PM. De acuerdo con los resultados obtenidos en el presente estudio se puede concluir que en caso de que el objetivo de entrenamiento sea promover estímulos para DA o PM, ambos ejercicios pueden ser usados, dependiendo de la disponibilidad de materiales y/o de la especificidad de la actividad motora en la cual se procure mejorar el desempeño. ARTIGO ORIGINAL Comparação entre a atividade EMG do peitoral maior, deltóide anterior e tríceps braquial durante os exercícios supino reto e crucifixo Comparación entre la actividad EMG del pectoral mayor, deltoide anterior y tríceps braquial durante los ejercicios supino recto y cruz Valdinar de Araújo Rocha JúniorI; Paulo GentilII; Elke OliveiraIII; Jake do CarmoI IFaculdade de Educação Física, Universidade de Brasília (Brasília/DF) IIPrograma de Pós-Graduação em Educação Física da Universidade Católica de Brasília (Brasília/DF). Grupo de Estudos Avançados em Saúde e Exercícios (Brasília/DF) IIIFaculdade de Ciências da Saúde, Universidade de Brasília (Brasília/DF). Grupo de Estudos Avançados em Saúde e Exercícios (Brasília/DF) Endereço para correspondência RESUMO A identificação das peculiaridades de cada movimento e sua adequação aos objetivos do treinamento é uma tarefa que exige a interação de vários conhecimentos. Tal tarefa é fundamental para o sucesso nas diversas modalidades esportivas e programas de treinamento com fins de reabilitação e/ou estética. O objetivo do presente estudo foi comparar a atividade eletromiográfica (EMG) dos músculos peitoral maior (PM), deltóide anterior (DA) e tríceps braquial (TB) durante a execução dos exercícios supino reto com barra (SP) e crucifixo na máquina (CR). As atividades EMG dos músculos PM, DA e TB foram avaliadas durante a realização de 10 repetições máximas no CR e SP em 13 homens treinados. Os resultados não revelaram diferenças na atividade do PM e DA entre os exercícios. A atividade do TB foi maior na realização do SP em comparação com o CR. Durante o SP, a atividade do PM foi maior em relação ao TB, sem diferenças entre PM e DA ou DA e TB. No CR, a atividade do PM e a do DA foram maiores em relação ao TB, sem diferenças entre DA e PM. De acordo com os resultados obtidos no presente estudo pode-se concluir que, caso o objetivo do treinamento seja promover estímulos para o DA ou PM, ambos os exercícios podem ser usados, dependendo da disponibilidade de materiais e/ou da especificidade da atividade motora na qual se procura melhorar a performance. Palavras-chave: Treinamento resistido. Repetições máximas. Eletromiografia. Recrutamento muscular. RESUMEN La identificación de las peculiaridades de cada movimiento y su adecuación a los objetivos de entrenamiento es una tarea que exige la interacción de varias áreas de conocimiento. Tal tarea es fundamental para el éxito en las diversas modalidades deportivas y programas de entrenamiento con fines de rehabilitación y/o estética. El objetivo del presente estudio ha sido comparar la actividad electromiográfica (EMG) de los músculos pectoral mayor (PM), deltoides anterior (DA) y tríceps braquial (TB) durante la ejecución de los ejercicios supino recto con barra (SP) y de cruz en máquina (CR). Las actividades EMG de los músculos PM, DA y TB fueron evaluados durante la realización de 10 repeticiones máximas en CR y SP en 13 hombres entrenados. Los resultados no revelaron diferencias en la actividad de PM y DA entre los ejercicios. La actividad de TB fue mayor en la realización de SP en comparación con CR. Durante SP, la actividad de PM fue mayor en relación a TB, sin diferencias entre PM y DA o DA y TB. En CR, la actividad de PM y DA fueron mayores en relación a TB, sin diferencias entre DA y PM. De acuerdo con los resultados obtenidos en el presente estudio se puede concluir que en caso de que el objetivo de entrenamiento sea promover estímulos para DA o PM, ambos ejercicios pueden ser usados, dependiendo de la disponibilidad de materiales y/o de la especificidad de la actividad motora en la cual se procure mejorar el desempeño. Palabras-clave: Entrenamiento resistido. Repeticiones máximas. Electro miografía. Reclutamiento muscular. INTRODUÇÃO A identificação das peculiaridades de cada movimento e sua adequação aos objetivos do treinamento é uma tarefa que exige a interação de vários conhecimentos. Tal tarefa é fundamental para o sucesso nas diversas modalidades esportivas e programas de treinamento com fins de reabilitação e/ou estética. Muitos exercícios podem ser adotados para desenvolver um mesmo grupamento muscular; entretanto, um exercício normalmente é o mais indicado para cada situação específica. Desse modo, o estudo biomecânico torna-se importante para seleção dos exercícios em cada sessão de treino, de modo a otimizar os estímulos em cada segmento corporal. Entre os exercícios utilizados para desenvolver a musculatura da parte anterior do tórax, pode-se destacar o supino reto realizado com barras e o crucifixo executado na máquina. Ambos envolvem a adução horizontal da articulação escápulo-umeral, sendo que o supino reto também envolve a extensão da articulação do cotovelo(1). Desse modo, a principal diferença entre o supino e crucifixo seria o fato de o primeiro ser biarticular, enquanto o segundo envolve apenas uma articulação. Nesse sentido, acredita-se que os exercícios multiarticulares exigem maior coordenação neural entre os músculos(2); portanto, tais movimentos poderiam apresentar um padrão diferenciado na solicitação dos músculos motores primários e acessórios. Por outro lado, muitos treinadores e entusiastas defendem que os exercícios uniarticulares, também conhecidos como exercícios de isolamento, promovem maior ativação da musculatura, fato confirmado por estudos recentes(3). O uso de máquinas ou pesos livres também pode interferir no recrutamento muscular, tendo em vista que exercícios com pesos livres requerem o controle do implemento em três dimensões, o que pode gerar maior ativação dos músculos estabilizadores(4-5). Em contrapartida, supõe-se que os exercícios em máquinas imponham maior sobrecarga no músculo motor primário por reduzir a ação dos estabilizadores(6). Nesse sentido, McCaw e Friday(5) compararam o supino realizado com pesos livres e em máquina com 60% e 80% da carga equivalente a uma repetição máxima (1-RM) e observaram maior ativação muscular do deltóide anterior e médio durante o supino com pesos livres. No entanto, não foram reportadas diferenças significativas entre os exercícios na atividade dos músculos peitoral maior e do tríceps braquial. A literatura científica traz poucas informações com relação à comparação da atividade muscular entre os exercícios supino reto e crucifixo. Welsch et al.(7) comparam a atividade dos músculos peitoral maior e deltóide anterior em três exercícios: supino reto realizado com barras, supino reto com halteres e o crucifixo com halteres. De acordo com os resultados, não houve diferenças na atividade EMG do peitoral maior e deltóide anterior entre os exercícios. Uma das mais abrangentes avaliações de exercícios é citada por Bompa e Cornacchia(8); nesse estudo, 56 exercícios foram comparados com o objetivo de classificá-los em relação ao sinal EMG integrado normalizado pela contração isométrica voluntária máxima (CIVM). Essa análise, limitada em sua generalização por captar o sinal de um único músculo, apontou o supino declinado com halteres como o movimento que gera maior sobrecarrega ao peitoral maior (93%), seguido pelo supino declinado com barra (89%) e pela flexão de braços entre os bancos (88%). Não foi possível encontrar nenhum estudo que tenha comparado a atividade EMG entre as duas variações mais populares dos dois exercícios: o supino reto na barra e o crucifixo na máquina. Outro ponto que necessita maiores esclarecimentos é a diferença entre a atividade EMG dos músculos no mesmo exercício. No estudo de Welsch et al.(7), os autores não relataram diferenças entre a atividade do peitoral maior e dos deltóides em nenhum dos exercícios avaliados (supino realizado com barras, supino reto com halteres e o crucifixo com halteres); no entanto, não foram realizadas análises no músculo tríceps braquial. Em 1997, Clemons e Aaron(9) relataram que o sinal EMG do tríceps braquial, normalizado pela máxima CIVM, mostrava-se superior em relação ao sinal EMG do peitoral maior durante o supino reto. Os resultados não revelaram diferenças entre a atividade do peitoral maior e deltóide anterior ou deltóide anterior e tríceps braquial. No entanto, uma falha no procedimento de normalização do sinal EMG pode ter interferido nas comparações realizadas por Clemons e Aaron(9). Muitas variações metodológicas têm sido empregadas com o intuito de ampliar os conhecimentos em relação ao supino reto e suas modificações; porém, a literatura carece de parâmetros de comparação com outros exercícios que também são amplamente utilizados no treinamento de força. O objetivo do presente estudo foi comparar a atividade EMG dos músculos peitoral maior (PM), deltóide anterior (DA) e tríceps braquial (TB) durante o supino reto realizado com a barra (SP) e crucifixo na máquina (CR). MÉTODOS Amostra A amostra foi composta de 13 indivíduos do sexo masculino, com idade média de 25,08 (± 2,58) anos, massa corporal de 75,35 (± 8,49)kg e estatura média de 175,41 (± 5,10)cm. O tempo médio de treinamento de força dos avaliados foi de 7,38 (± 4,43) anos. Todos os sujeitos possuíam experiência na execução dos exercícios propostos e eram capazes de realizar 1-RM dos exercícios com uma carga superior à da massa corporal. Os participantes assinaram um termo de consentimento livre e esclarecido antes do experimento. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética da Universidade de Brasília. Procedimentos experimentais Para avaliar as diferenças entre a ativação muscular nos exercícios SP e CR, a EMG dos músculos PM, TB e DA foi mensurada durante a execução de uma série máxima com a carga equivalente a 10-RM em ambos os aparelhos. O teste de 10-RM foi empregado, em vez dos percentuais de 1-RM, para aproximar o experimento da situação real de treino e minimizar variações entre exercícios e entre indivíduos que podem ocorrer na aplicação dos percentuais de carga máxima(10-11). Pré-teste Na semana anterior à da coleta de dados, os indivíduos realizaram testes de 10-RM nos dois exercícios de acordo com os procedimentos usados anteriormente por Simão et al.(12). O objetivo dos testes foi determinar a carga máxima com a qual fosse possível efetuar 10 movimentos completos e consecutivos na cadência de dois segundos para fase excêntrica e dois segundos para a fase concêntrica. Caso a carga não fosse mensurada com precisão na primeira tentativa, ajustava-se o peso em 4 a 10kg e o indivíduo era submetido a um novo teste. O intervalo mínimo entre cada tentativa foi estabelecido em cinco minutos. Somente três tentativas foram permitidas em cada sessão. Os testes foram realizados em duas ocasiões diferentes separadas por, no mínimo, 48 horas. Os resultados dos dois testes foram analisados pela correlação de Pearson e os valores obtidos foram de 0,99 para o CR e 0,98 para o SP. A carga obtida no último teste realizado foi utilizada no experimento. Além da definição da carga, o pré-teste serviu para adaptação dos sujeitos ao protocolo experimental. Teste No dia do teste os sujeitos realizaram uma série máxima de cada exercício com a carga equivalente a 10-RM. A ordem de execução dos exercícios foi randomizada entre os indivíduos. Os exercícios foram realizados com um intervalo mínimo de 20 minutos. Os exercícios foram realizados em equipamentos da linha High On® produzidos pela Righetto Fitness Equipment (São Paulo-Brasil). No SP, os sujeitos foram orientados a realizar a fase excêntrica direcionando a barra numa linha próxima ao centro do esterno, sem, contudo, tocar o tórax para evitar movimentação dos eletrodos. A altura do banco na máquina de CR foi ajustada de forma que o braço do executante assumisse uma posição ligeiramente mais baixa em relação a uma linha imaginária paralela ao solo. A cadência dos movimentos foi a mesma adotada no pré-teste. Para auxiliar na manutenção da velocidade de movimento, foi utilizado um metrônomo com o ritmo de 60 batimentos por minuto. Os sujeitos foram instruídos a sincronizar os bipes com o início e o fim de cada fase (concêntrica e excêntrica). Eletromiografia Para a coleta da EMG foram utilizados eletromiógrafos da marca Delsys-Bagnoli 2 (DelSys Inc., Boston, MA, EUA) com eletrodos de superfície ativos, bipolares de Ag/AgCl. A capacidade de rejeição do modo comum do eletromiógrafo usado no experimento foi de 90dB. Os eletrodos foram fixados no hemisfério direito (dominante) dos sujeitos por meio de adesivos dupla-face específicos após a remoção de pêlos e limpeza do local com álcool. Os eletrodos foram posicionados paralelamente às fibras musculares. O posicionamento nos músculos DA e TB seguiu as recomendações anatômicas de Zipp(13). Para o PM foram observados os procedimentos adotados por Clemons e Aaron(9). A identificação dos pontos anatômicos e a colocação dos eletrodos foram realizadas pelo mesmo pesquisador. A EMG foi obtida com ganho de 1.000, freqüência de amostragem de 2.000Hz e o sinal foi submetido a um filtro passa-faixa de 20Hz a 500Hz. A bulha média de cinco repetições foi calculada para assegurar que as análises fossem realizadas com repetições envolvendo cadências e técnicas corretas. A primeira bulha foi sempre excluída do cálculo, pois havia a possibilidade de os movimentos de retirada da barra e o ajuste de amplitude da máquina serem captados pelo eletromiógrafo. A segunda bulha foi eliminada, pois normalmente a cadência ainda não estava adequada nessa repetição. A violação da cadência também ocorria quando os indivíduos se aproximavam da fadiga, o que levou à exclusão das últimas bulhas. Portanto, foram usadas as bulhas da terceira à sétima repetição. Após a retificação do sinal, foi realizada a normalização pelo máximo pico de contração da bulha média(14-15) e a energia RMS (root mean square) foi calculada. Análise estatística Os dados foram submetidos a procedimentos da estatística descritiva (média e desvio-padrão). As cargas usadas nos exercícios SP e CR foram comparadas por meio de teste t. ANOVA fatorial 2 x 3 (exercícios x músculo) foi utilizada para verificar a interação entre os exercícios e grupos musculares. Em caso de diferenças significativas, foram aplicados procedimentos de comparações múltiplas com correção do intervalo de confiança pelo método de Bonferroni. O nível de significância foi estabelecido em p < 0,05. RESULTADOS As características da amostra estão representadas na tabela 1. Apesar de a média da carga de 10-RM para o CR ser ligeiramente superior em comparação com o SP, os valores não atingiram diferença significativa (p > 0,05). Os resultados da atividade EMG estão ilustrados na figura 1. A ANOVA fatorial revelou interação significativa entre músculos e exercícios (p < 0,05). Durante o SP, os valores médios de RMS foram de 5,942 (± 3,058) para o músculo PM, 4,444 (± 2,21) para o DA e 3,053 (± 1,403) para o TB. As análises post-hoc revelaram que durante o SP houve maior ativação muscular do PM em relação ao TB (p < 0,01). Não houve diferenças entre os músculos PM e DA e entre o TB e DA (figura 1). Para o CR, os valores médios de RMS foram de 5,501 (± 2,771) para o músculo PM, 3,626 (± 1,977) para o DA e 0,552 (± 0,227) para o TB. No CR, foi verificada maior ativação dos músculos DA e PM em relação ao TB (p < 0,01). Não houve diferenças entre a atividade EMG dos músculos DA e PM (figura 1). A comparação entre exercícios indicou maior ativação muscular do TB para o SP em comparação com o CR (p < 0,01). Não houve diferenças entre os exercícios para atividade dos músculos PM e DA (figura 1). DISCUSSÃO As diferenças metodológicas tornam difícil a comparação e aplicação prática de estudos que, por meio da EMG, buscam avaliar a eficiência de exercícios na requisição de músculos específicos. Um exemplo é a utilização de protocolos que fazem uso de percentuais de 1-RM para estabelecer a intensidade dos testes. Hoeger et al.(10) conduziram um estudo para verificar o número de repetições possíveis de efetuar com percentuais de carga máxima fixos para diferentes exercícios. Os autores reportaram que um determinado percentual de 1-RM permite um número exacerbado de repetições para alguns exercícios e um número reduzido para outros. Desse modo, estudos com essa metodologia, como os de Barnett et al.(16), Glass e Armstrong(17) e Bompa e Cornacchia(8), devem ser analisados com cautela, tendo em vista que o procedimento em si pode acarretar diferenças nos exercícios por subestimar ou superestimar a capacidade muscular em diferentes movimentos. Os resultados do presente estudo revelaram que ambos os exercícios recrutam de forma similar os músculos PM e DA. Portanto, seria equivocado afirmar que apenas o músculo PM é motor primário nesses movimentos, como comumente sugerido em alguns livros(18). Esses achados estão de acordo com estudos anteriores realizados no supino reto e no crucifixo com halteres(7,9) e devem ser levados em conta no momento da prescrição de treinamentos, pois seria desnecessário, e talvez contraproducente, que treinos envolvendo esses exercícios fossem complementados com exercícios direcionados ao músculo DA. No SP, os valores de RMS registrados para o músculo TB mostraram-se estatisticamente inferiores aos do PM e não diferentes em comparação com o DA. Esses achados estão contrários aos relatos de Clemons e Aaron(9), os quais encontraram maior atividade muscular do TB em relação ao PM durante o SP. A despeito dessa incompatibilidade de resultados, o presente estudo mostra-se mais consistente para análise do TB no SP, visto que, no estudo de Clemons e Aaron(9), os valores do sinal na fase concêntrica do movimento excederam o valor da CIVM e geraram percentuais acima de 100% para energia do sinal, sugerindo falha no processo de normalização. Ao avaliar a atividade muscular na extensão dos joelhos sentada (mesa extensora) e na pressão de pernas por meio de ressonância magnética, Enocson et al.(3) verificaram que a atividade muscular do quadríceps durante a mesa extensora foi superior à atividade do quadríceps durante a pressão de pernas. Apesar de esse trabalho sugerir maior recrutamento muscular em exercícios uniarticulares, os resultados obtidos no presente estudo não confirmam essa hipótese, tendo em vista que não foi encontrada diferença significativa na atividade dos músculos PM e DA entre CR e SP, o que sugere que tais músculos sejam igualmente solicitados nos dois exercícios. Apesar de vários autores relatarem um padrão de recrutamento diferenciado dos músculos estabilizadores em exercícios em máquina e exercícios com pesos livres(4-6), essa disparidade não foi confirmada no presente estudo, visto que os valores de RMS dos músculos PM e DA foram semelhantes entre ambos os exercícios, corroborando achados recentes de Welsch et al.(7). Desse modo, é possível inferir que ambos os exercícios sejam igualmente eficientes no recrutamento de tais músculos. Welsch et al.(7) indicam o crucifixo com halteres como exercício suplementar, pois esse movimento apresenta menor tempo de ativação dos músculos PM e DA em comparação com o SP. Contudo, uma extrapolação dessa recomendação para o CR realizado em máquina deve ser vista com cautela devido às interações observadas no presente estudo e a carência de outros relatos na literatura sobre esse movimento. Os resultados obtidos no presente estudo referem-se a uma amostra composta por indivíduos treinados. Portanto, estudos adicionais são necessários para avaliar as respostas em indivíduos sem experiência com os exercícios testados. Também é importante ressaltar que o cálculo da amplitude do sinal EMG permite a análise quantitativa do recrutamento de unidades motoras, enquanto os resultados obtidos com um programa de exercícios resistido dependem do controle de diversas variáveis. Desse modo, deve-se ter cautela ao utilizar tais resultados para qualificação dos exercícios, pois não é possível prever as adaptações a um programa de treinamento com base unicamente nesses dados. CONCLUSÃO Os músculos PM e DA foram igualmente recrutados nos exercícios SP e CR, o que contraria a idéia de que exercícios uniarticulares promovam maior atividade dos motores primários devido ao isolamento. Portanto, caso o objetivo seja promover estímulos para esses músculos, ambos os exercícios podem ser usados, dependendo da disponibilidade de materiais e/ou da especificidade da atividade motora na qual se procura melhorar a performance. Durante o CR e o SP não houve diferença entre a atividade RMS dos músculos PM e DA, tornando possível concluir que ambos os músculos são igualmente recrutados nos exercícios, o que pode fazer com que atletas e praticantes de atividade treinamento resistido economizem tempo ao não inserir exercícios específicos para o músculo DA nas sessões de treino. O músculo TB, por outro lado, não tem relevância na execução do CR e parece ter solicitação reduzida no SP, o que justifica a utilização desses exercícios prioritariamente para o desenvolvimento dos músculos do tórax. AGRADECIMENTOS Ao sr. Mauro Siqueira, da Righetto Fitness Equipament, por fornecer os equipamentos usados no experimento. Endereço para correspondência: Paulo Gentil CLS 203, bl.A, lj.05 70233-510 – Brasília, DF Tel.: (61) 8118-4732, fax: (61) 3322-7972 E-mail: paulogentil@hotmail.com Recebido em 17/10/05. Versão final recebida em 21/3/06. Aceito em 19/7/06. Todos os autores declararam não haver qualquer potencial conflito de interesses referente a este artigo. 1. Hay JG, Reid JG. As bases biomecânicas do movimento humano. Rio de Janeiro: Prentice-Hall do Brasil, 1985. As bases biomecânicas do movimento humano 1985 Hay JG Reid JG 2. Fleck SJ, Kraemer WJ. Designing resistance trainig programs. 3rd ed. Champaing, IL: Human Kinetics, 2004. 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A comparison between free-weight and isokinetic bench pressing. Med Sci Sports Exerc. 1985;17(3):344-53. A comparison between free-weight and isokinetic bench pressing Med Sci Sports Exerc 1985 344 53 3 17 Lander JE Bates BT Sawhill JA Hamill J 7. Welsch EA, Bird M, Mayhew JL. Electromyographic activity of the pectoralis major and anterior deltoid muscles during 3 upper-body lifts. J Strength Cond Res. 2005; 9:449-52. Electromyographic activity of the pectoralis major and anterior deltoid muscles during 3 upper-body lifts J Strength Cond Res 2005 449 52 9 Welsch EA Bird M Mayhew JL 8. Bompa TO, Cornacchia L. Serious strength training. Champaing, IL: Human Kinetics, 1998. Serious strength training 1998 Bompa TO Cornacchia L 9. Clemons JM, Aaron. Effect of grip width on the myoelectric activity of the prime movers in the bench press. J Strength Cond Res. 1997;1:82-7. 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Treinamento de força: passos para o sucesso 2000 Baechle TR Groves BR Original Articles Comparison among the EMG activity of the pectoralis major, anterior deltoidis and triceps brachii during the bench press and peck deck exercises (200/2005) The identification of the characteristics of each movement and its adjustment to the training goals are tasks that demand the interaction of many knowledge areas. These tasks are essential to the success in sports activities and training programs designed with athletic, aesthetic or healthy purposes. The objective of the present study was to compare the electromyograhic (EMG) activity of the pectoralis major (PM), anterior deltoids (DA) and triceps brachii (TB) muscles during the barbell bench press (SP) and the peck deck (PD) exercises. EMG activity of TB, PM and DA were assessed during 10 maximum repetitions performed in SP and PD in 13 trained men. The results did not show any differences between exercises for PM and DA activity; however, TB activity was higher for SP than PD exercise. During SP, the PM muscle activity was higher than TB. There were no differences between PM and DA, or between DA and TB. During the PD exercise, the PM and DA muscle activities were higher than TB. There were no differences between PM and DA. It was concluded that the prime movers of both exercise are DA and PM, and there are no differences between them. Therefore, both PD and SP could be performed with the purpose to stimulate DA and PM muscles, depending on the availability of the equipments and/or the specificity of the motor tasks. Resistance training Maximum repetitions Electromyography Muscle recruitment ORIGINAL ARTICLE Comparison among the EMG activity of the pectoralis major, anterior deltoidis and triceps brachii during the bench press and peck deck exercises Comparación entre la actividad EMG del pectoral mayor, deltoide anterior y tríceps braquial durante los ejercicios supino recto y cruz Valdinar de Araújo Rocha JúniorI; Paulo GentilII; Elke OliveiraIII; Jake do CarmoI IFaculdade de Educação Física, Universidade de Brasília (Brasília/DF) IIPrograma de Pós-Graduação em Educação Física da Universidade Católica de Brasília (Brasília/DF). Grupo de Estudos Avançados em Saúde e Exercícios (Brasília/DF) IIIFaculdade de Ciências da Saúde, Universidade de Brasília (Brasília/DF). Grupo de Estudos Avançados em Saúde e Exercícios (Brasília/DF) Correspondence to ABSTRACT The identification of the characteristics of each movement and its adjustment to the training goals are tasks that demand the interaction of many knowledge areas. These tasks are essential to the success in sports activities and training programs designed with athletic, aesthetic or healthy purposes. The objective of the present study was to compare the electromyographic (EMG) activity of the pectoralis major (PM), anterior deltoids (DA) and triceps brachii (TB) muscles during the barbell bench press (SP) and the peck deck (PD) exercises. EMG activity of TB, PM and DA were assessed during 10 maximum repetitions performed in SP and PD in 13 trained men. The results did not show any differences between exercises for PM and DA activity; however, TB activity was higher for SP than PD exercise. During SP, the PM muscle activity was higher than TB. There were no differences between PM and DA, or between DA and TB. During the PD exercise, the PM and DA muscle activities were higher than TB. There were no differences between PM and DA. It was concluded that the prime movers of both exercise are DA and PM, and there are no differences between them. Therefore, both PD and SP could be performed with the purpose to stimulate DA and PM muscles, depending on the availability of the equipments and/or the specificity of the motor tasks. Keywords: Resistance training. Maximum repetitions. Electromyography. Muscle recruitment. RESUMEN La identificación de las peculiaridades de cada movimiento y su adecuación a los objetivos de entrenamiento es una tarea que exige la interacción de varias áreas de conocimiento. Tal tarea es fundamental para el éxito en las diversas modalidades deportivas y programas de entrenamiento con fines de rehabilitación y/o estética. El objetivo del presente estudio ha sido comparar la actividad electromiográfica (EMG) de los músculos pectoral mayor (PM), deltoides anterior (DA) y tríceps braquial (TB) durante la ejecución de los ejercicios supino recto con barra (SP) y de cruz en máquina (CR). Las actividades EMG de los músculos PM, DA y TB fueron evaluados durante la realización de 10 repeticiones máximas en CR y SP en 13 hombres entrenados. Los resultados no revelaron diferencias en la actividad de PM y DA entre los ejercicios. La actividad de TB fue mayor en la realización de SP en comparación con CR. Durante SP, la actividad de PM fue mayor en relación a TB, sin diferencias entre PM y DA o DA y TB. En CR, la actividad de PM y DA fueron mayores en relación a TB, sin diferencias entre DA y PM. De acuerdo con los resultados obtenidos en el presente estudio se puede concluir que en caso de que el objetivo de entrenamiento sea promover estímulos para DA o PM, ambos ejercicios pueden ser usados, dependiendo de la disponibilidad de materiales y/o de la especificidad de la actividad motora en la cual se procure mejorar el desempeño. Palabras-clave: Entrenamiento resistido. Repeticiones máximas. Electro miografía. Reclutamiento muscular. INTRODUCTION The identification of each movement's peculiarities and its suitability to the training objectives is a task which demands the interaction of many fields of knowledge. Such task is crucial for the success in the several sports modalities and training programs with rehabilitation and/or aesthetic purposes. A number of exercises can be adopted for the development of a given muscular group; however, an exercise is usually more indicated for each specific situation. Therefore, the biomechanical study becomes important for exercises selection in each training session in order to optimize the stimuli in each body segment. Among the used exercises for the development of the musculature of the anterior part of the chest are the barbell bench press and the machine peck deck. Both exercises involve horizontal adduction of the scapulo humeral joint; moreover, the bench press also involves the extension of the elbow joint(1). Therefore, the main difference between the bench press and the peck deck would be the fact that the former is bi-articular while the latter involves only one articulation. Within this context, it is believed that multi-articular exercises require greater neural coordination among the muscles(2), therefore, such movements could present a differentiated pattern in the demand of the primary and accessory motor muscles. Conversely, many coaches and enthusiasts claim that the uni-articular exercises, also known as isolation exercises, promote greater musculature activation, what is confirmed by recent studies(3). The use of machines or free weights may also interfere in the muscular recruitment, once free weight exercises require the control of the implement in three dimensions, which can generate greater activation of the stabilizer muscles(4-5). On the other hand, it is believed that machine exercises require more overload in the primary motor muscle due to the reduction of the stabilizers action(6). McCaw and Friday(5) compared the free weight and machine bench press with 60% and 80% of the workload equivalent to one maximal repetition (1RM) and observed greater muscular activation of the anterior and medium deltoids during the free weight bench press. Nevertheless, no significant differences were reported between the exercises in the activity of the pectoralis major and triceps brachii muscles. The literature is scarce concerning the comparison of the muscular activity between the bench press and peck deck exercises. Welsch et al.(7) compare the activity of the pectoralis major and anterior deltoids muscles in three exercises: the barbell bench press; free weight bench press and free weight peck deck. According to the results, there were no differences in the EMG activity of the pectoralis major and anterior deltoids in the exercises. One of the broadest exercises is mentioned by Bompa and Cornacchia(8), in this study 56 exercises were compared with the purpose to classify them concerning the integrated EMG signal normalized by the maximal voluntary isometric contraction (MVIC). This analysis, limited in its generalization for picking the signal of a single muscle, mention the free weight bench press as the movement which generates the heaviest overload over the pectoralis major (93%), followed by the barbell bench press (89%) and by the push-ups between benches (88%). It was not possible to find any study which has compared the EMG activity between the two most popular variations of the two exercises: the barbell bench press and the peck deck. Another issue which needs further explanation is the difference between the EMG activities of the muscles in the same exercise. In the study by Welsch et al.(7), the authors did not report differences between the pectoralis major and the deltoids activity in any of the evaluated exercises (barbell bench press; free weight bench press and peck deck); however, analyses in the triceps brachii muscle were not performed. In 1997, Clemons and Aaron(9) reported that the EMG signal of the triceps brachii normalized by the maximal MVIC, was higher comparing to the EMG signal of the pectoralis major during the bench press. The results did not reveal differences between the pectoralis major and anterior deltoids activities or anterior deltoids and triceps brachii activities. Nonetheless, a flaw in the normalization procedure of the EMG signal may have interfered in the comparisons performed by Clemons and Aaron(9). Several methodological variations have been applied with the purpose to improve the knowledge concerning the bench press and its modifications; however, the literature is scarce concerning comparison parameters with other exercises which are also widely used in strength training. The aim of the present study was to compare the EMG activity of the pectoralis major (PM), anterior deltoids (AD) and triceps brachii (TB) muscles during the barbell bench press (BP) and machine peck deck (PD). METHODS Sample The sample consisted of 13 male individuals, mean age 25.08 (± 2.58) years, weight 75.35 (± 8.49) kg and mean height 175.41 (± 5.10) cm. The mean strength training time of the subjects was 7,.8 (± 4.43) years. All subjects were experienced in the proposed exercises performance and were able to perform a 1RM of the exercises with a workload heavier than their weight. The participants signed a free and clarified consent form prior to the experiment. The study was approved by the Ethics Committee of the University of Brasília. Experimental procedures The EMG of the PM, TB and AD were measured during the performance of a maximal series with workload equivalent to 10 RM in both machines in order to evaluate the differences in the muscular activation in the exercises BP and PD. The 10 RM test was applied instead of the 1RM percentages with the aim to get the experiment closer to the real training situation as well as to minimize variations between exercises and individuals which can occur in the application of the maximal workload percentages(10-11). Pre-test In the week prior to the data collection, the individuals performed 10 RM tests in the two exercises according to the procedures previously used by Simão et al.(12). The aim of the tests was to determine the maximal workload which would be used in order to perform 10 complete and consecutive movements within 2 seconds for the eccentric phase and 2 seconds for the concentric phase. Would the workload not been precisely measured in the first try, the weight was adjusted in 4 to 10 kg and the individual was submitted to a new test. The minimum interval set between each try was 5 minutes. Only three tries were allowed in each session. The tests were performed in two different occasions separated by at least 48 hours. The results of the two tests were analyzed by the Pearson correlation and the values obtained were 0.99 for the PD and 0.98 for the BP. The workload obtained in the last test performed was used in the experiment. Besides the workload establishment, the pre-test was useful for the adaptation of the subjects to the experimental protocol. Test At the test day, the subjects performed a maximal series of each exercise with the workload equivalent to 10 RM. The exercises were randomly performed among the individuals. The exercises were performed with a minimum interval of 20 minutes. The exercises were performed in High On® machines by Righetto Fitness Equipment (São Paulo-Brazil). In the BP, the subjects were told to perform the eccentric phase placing the bar in a line close to the center of the sternum, not touching the chest though, to avoid movement of the electrodes. The bench height in the PD machine was adjusted so that the arm of the subject would assume a position slightly lower in relation to an imaginary line parallel to the ground. The rhythm of the movements was the same adopted in the pre-test. A metronome with a rhythm of 60 beats per minute was used in order to aid in the maintenance of the movement velocity. The subjects were told to synchronize the beep with the beginning and the end of each phase (concentric and eccentric). Electromyography Electromyographies brandname Delsys-Bagnoli 2 (DelSys Incorporated, Boston, MA, USA) with bipolar active surface electrodes of Ag/AgCl were used for the EMG data collection. The rejection capacity of the usual mode of the electromyographies used in the experiment was of 90 dB. The electrodes were placed on the right side (dominant) of the subjects with the aid of specific double-faced adhesive patches after hair removal and cleaning of the site with alcohol. The electrodes were placed parallel to the muscular fibers. The positioning in the AD and TB muscles followed anatomic recommendations by Zipp(13). Differently, for the PM the procedures adopted by Clemons and Aaron(9) were observed. The identification of the anatomic points and placement of the electrodes were performed by the same researcher. The EMG was obtained with a 1.000 gain, a sample frequency of 2.000 Hz and the signal was submitted to a passband filter of 20 Hz to 500 Hz. The mean of five repetitions was calculated in order to guarantee that the analyses would be performed with repetitions involving correct rhythm and techniques. The first try was always excluded from the calculation since there was a possibility of the bar removal movement as well as the machine breadth being picked by the electromyography. The second try was eliminated since normally the rhythm was not adequate yet in this repetition. The rhythm violation also occurred when the individuals were close to fatigue, which led to the exclusion of the last tries. Therefore, the third to the seventh repetitions were used. After the ratification of the signal the normalization was performed by the maximal peak of contraction of the mean try(14-15) and the RMS (Root Mean Square) energy was calculated. Statistical analysis The data were submitted to descriptive statistics procedures (mean and Standard deviation). The workloads used in the BP and PD exercises were compared through a t-Student test. A 2 x 3 factorial ANOVA (exercises x muscle) was used in order to verify the interaction between the exercises and muscular groups. Would significant differences occur, multiple comparisons procedures with the reliability interval correction by the Bonferroni method were applied. The significance level was of p < 0.05. RESULTS The sample characteristics are presented in table 1. Although the 10 RM workload mean for the PD was slightly higher comparing to the BP, the values did not reach significant difference (p > 0.05). The results of the EMG activity are illustrated in figure 1. The factorial ANOVA revealed a significant interaction between muscles and exercises (p < 0.05). During the BP, the mean values of RMS were of 5.942 (± 3.058) for the PM muscle; 4.444 (± 2.21) for the AD and 3.053 (± 1.403) for the TB. The post-hoc analyses revealed that during the BP there was greater muscular activation of the PM in relation to the TB (p < 0.01). There were no differences between the PM and AD muscles and between the TB and AD (figure 1). For the PD, the mean values of RMS were 5.501 (± 2.771) for the PM muscle; 3.626 (± 1.977) for the AD and 0.552 (± 0.227) for the TB. In the PD, higher activation of the AD and PM muscles was verified in relation to the TB (p < 0.01). There were no differences between the EMG activity of the AD and PM muscles (figure 1). The comparison between exercises indicated higher muscular activation of the TB for the BP in comparison to the PD (p < 0.01). There were no differences between exercises for the activity of the PM and AD muscles (figure 1). DISCUSSION The methodological differences make the comparison and practical application of studies which through EMG try to evaluate the efficiency of exercises in the demand of specific muscles. One example is the utilization of protocols which make use of 1RM percentages for the establishment of tests intensity. Hoeger et al.(10) conducted a test in order to verify the number of repetitions possible to be performed with steady maximal workload for different exercises. The authors reported that a given percentage of 1RM allows an exacerbated number of repetitions for some exercises and a reduced number for others. Thus, studies with this methodology, such as the ones by Barnett et al.(16), Glass and Armstrong(17) and Bompa and Cornacchia(8), should be carefully analyzed, once the procedure itself may lead to differences in the exercises due to the overestimation or underestimation of the muscular capacity in different movements. The results of the present study reveal that both exercises similarly recruit the PM and AD muscles. Therefore, it would be a mistake to affirm that only the PM muscles is primary motor in these movements, as commonly suggested in some books(18). These findings are according to previous studies performed in the free weight bench press and peck deck(7,9) and should be considered at the moment of trainings prescription, since it would be unnecessary and perhaps counter producing, that training involving these exercises are complemented with exercises directed to the AD muscle. In the BP, the RMS values registered for the TB muscle were statistically lower than the ones for the PM and not different in comparison with the AD. These findings are opposite to the reports by Clemons and Aaron(9), who found greater muscular activity of the TB in relation to the PM during the BP. Despite this incompatibility of results, the present study is more consistent for analysis of the TB in the BP, once in the study by Clemons and Aaron(9) the values of the signal in the concentric phase of the movement exceeded the value of the MVIC as well as generated percentages above 100% for signal energy, suggesting hence, flaw of the normalization process. When analyzing the muscular activity in the seating knees extension (extensor table) and in the legs pressure through magnetic resonance, Enocson et al.(3) verified that the muscular activity of the quadriceps during the extensor table was higher than the quadriceps activity during the legs pressure. Although such study suggests a higher muscular recruitment in uni-articular exercises, the obtained results in the present study do not confirm this hypothesis, once no statistically significant difference was found in the activity of the PM and AD muscles between the PD and BP, which suggests that such muscles are equally recruited in the two exercises. Although several authors have reported a differentiated recruitment pattern of the stabilizer muscles in machine exercises and free weight exercises(4-6), such disparity was not confirmed in the present study, since the RMS values of the PM and AD muscles were similar between both exercises, corroborating recent findings by Welsch et al.(7). Thus, it is possible to infer that both exercises are equally efficient in the recruitment of these muscles. Welsch et al.(7) recommend the free weight peck deck as a supplementary exercise, since this movement presents shorter activation time of the PM and AD muscles comparing to the BP. However, an extrapolation of this recommendation for the PD performed in machine should be cautiously seen due to the observed interactions in the present study as well as the lack of other reports in the literature about this movement. The obtained results in the present study refer to a sample consisting of trained individuals; thereby, further studies are needed in order to evaluate the responsiveness in individuals with no experience with the tested exercises. Moreover, it is important mentioning that the calculation of the EMG signal breadth allows the quantitative analysis of the recruitment of motor units, while the results obtained with a resisted exercises program depend on the control of several variables. Therefore, one should be careful when using such results for qualification of the exercises, since it is not possible to predict the adaptations to a training program uniquely based on these data. CONCLUSION The PM and AD muscles were equally recruited in the BP and PD exercises, which clashes with the Idea that uni-articular exercises promote greater activity of the primary motors due to isolation. Therefore, would the aim be to promote stimuli for these muscles, both exercises may be used, depending on the availability of materials and/or specificity of motor activity in which performance improvement is searched. During the PD and the BP there was no difference between the RMS activity of the PM and AD muscles, which leads one to conclude that both muscles are equally recruited in the exercises. Such fact can make athletes and resisted training activity practitioners save time when not including exercises specific for the AD muscle in the training sessions. Conversely, the TB muscle is not relevant in the PD performance. Moreover, it seems to have reduced recruitment in the BP, which justifies the use of these exercises mainly for the development of the chest muscles. ACKNOWLEDGMENTS To Mr. Mauro Siqueira from the Righetto Fitness Equipment for supplying the equipment used in the experiment. REFERENCES Correspondence to: Paulo Gentil, CLS 203, bl.A, lj.05 70233-510 – Brasília, DF Tel.: (61) 8118-4732, fax: (61) 3322-7972 E-mail: paulogentil @hotmail. com Received in 17/10/05. Final version received in 21/3/06. Approved in 19/7/06. All the authors declared there is not any potential conflict of interests regarding this article.
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