מכשיר אימון של דגי זברה המושרה בשחייה לגישות אימון מגוונות

מכשיר האימון המיועד לדגים חסרי מזל מאפשר יישום של פרוטוקולי אימון מגוונים בעוצמות משתנות על ידי מניפולציה של מהירות זרימת המים, הניתנת להשגה באמצעות רוטקסיס.

כדי לחקור באופן מקיף את ההשפעות של פעילות גופנית על בריאות ומחלות, מודלים של בעלי חיים ממלאים תפקיד מרכזי. דג זברה, אורגניזם מודל של חולייתנים הנמצא בשימוש נרחב, מציע פלטפורמה ייחודית למחקרים כאלה. מחקר זה הציג פיתוח של מכשיר חסכוני המותאם למחקרי אימון של דגי זברה תוך שימוש בחומרים זמינים. המכשיר מושתת על עקרונות מנהרת שחייה ומקיף רשת צינורות ושסתומים המחוברים למשאבה טבולה. זרימת המים מנוטרת בקפידה על ידי חיישן ומווסתת באמצעות שסתומים. כדי להעריך את יעילות המנגנון, יושמו שני פרוטוקולי אימון: אימון מתמשך בעצימות בינונית (MICT) ואימוני אינטרוולים בעצימות גבוהה (HIIT). דגים אומנו באופן קולקטיבי, וביצועי השחייה שלהם הוערכו באמצעות מבחן סיבולת. שני פרוטוקולי האימון הובילו לשיפור בביצועי השחייה לאחר 30 ימי אימונים וגרמו לשינויים בתגובה המולקולרית לפעילות גופנית בהשוואה לקבוצת ביקורת יושבנית. יש לציין כי HIIT הפגין יעילות עדיפה על MICT. מערכת האימון של דגי הזברה הוכיחה את עצמה ככלי רב ערך לחקירות בפיזיולוגיה של המאמץ ומקדמת עוד יותר את התועלת של מודל דגי הזברה בתחום זה.

פעילות גופנית כוללת כל תנועה גופנית המבוצעת על ידי שרירי השלד הגורמת להוצאה אנרגטית מוגברת, כאשר פעילות גופנית היא תת-קבוצה מובנית וחוזרת על עצמה של פעילות גופנית¹. פעילות גופנית, פעילות רב-תכליתית וחסכונית המערבת את כל הגוף, מניבה יתרונות בריאותיים רבים, כגון מניעת תסמונת מטבולית וסרקופניה². כתוצאה מכך, תחום הפיזיולוגיה של המאמץ הוא בעל עניין רב מכיוון שהוא מבקש להבהיר כיצד הגוף מסתגל ללחץ החריף של פעילות גופנית, ללחץ הכרוני של אימון גופני, ולהשפעה הכוללת של פעילות גופנית על הבריאות¹.

ביצוע מחקרים פיזיולוגיים של פעילות גופנית בבני אדם יכול להיות גם יקר וגם גוזל זמן בשל אתגרים בתכנון הניסוי וניטור המשתתפים³. לכן, השימוש במודלים של בעלי חיים בתנאי מעבדה מומלץ מאוד בשל אחידותם הגנטית והפיזיולוגית. יתר על כן, בתנאי מעבדה מבוקרים, לבעלי חיים יש בדרך כלל אורח חיים יושבני וצריכת מזון מווסתת⁴. מבין המודלים של בעלי חיים, מכרסמים היו הנפוצים ביותר במחקר שכלל פעילות גופנית¹. עם זאת, דגי זברה (Danio rerio; המילטון, 1822) הוא מודל משלים למורין ולמינים אחרים למחקרי התעמלות 5,6,7,8.

במחקר דגי זברה, ניתן לבצע פעילות גופנית באמצעות מנהרות שחייה זמינות מסחרית או מותאמות אישית. בין האפשרויות הזמינות מסחרית, מנהרה מסוג בלזקה, שפותחה על ידי מערכת Loligo, היא בשימוש הנפוץ ביותר ^7,9,10. מערכת זו גורמת לשחייה מאולצת באמצעות מדחף המחובר למנוע חשמלי, ויוצרת זרימת מים רציפה בתוך המנהרה. יכולת שחייה זו מושרשת בעקרון הריאוטקסיס, התנהגות מולדת אצל דגים המניעה אותם לשחות נגד זרמי מים ולשמור על מיקומם¹¹. ריאוטקסיס מאפשר מדידה של מהירות שחייה קריטית (אוקריט), המייצגת את המהירות המרבית שדג יכול לקיים למשך זמן מסוים. עם זאת, ראוי לציין כי ציוד זה, בעוד יקר להערכת התנהגות שחייה וצריכת חמצן, מגיע עם עלות משמעותית¹².

חוקרים פיתחו מנגנון חלופי לאימון דגי זברה, המבוסס לעתים קרובות על מנגנון מסוג בלזקה^10,13,14 או מנגנונים פשוטים יותר ^8,15,16. עם זאת, שיטות אלה עשויות להיות מוגבלות על ידי הדרישות הטכניות של הפרוטוקול, כולל משכי זמן ארוכים, הוצאות ציוד משמעותיות ומגבלות בתפוקה ובדיוק. כתוצאה מכך, המטרה העיקרית של המחקר הייתה לתכנן מערכת אימון של דגי זברה במחיר סביר וידידותית למשתמש תוך שימוש בחומרים זמינים, המספקים מנגנון חלופי חדש לפעילות גופנית בדגים. מטרה משנית הייתה ליישם משטרי פעילות אירובית ואנאירובי בדגי זברה, ולקדם עוד יותר את השימוש במודל דגי הזברה כאסטרטגיית התערבות במחקר האימון.

הנהלים קיבלו אישור מראש מוועדת האתיקה לשימוש בבעלי חיים של האוניברסיטה הפדרלית של סאו פאולו (CEUA/UNIFESP מס '9206260521). במחקר זה הועסקו רק נקבות בר בוגרות מסוג Danio rerio, בנות 6 חודשים ובמשקל 2.5-3 גרם. הציוד והריאגנטים הדרושים למחקר מפורטים בטבלת החומרים.

1. מכשיר תרגול מותאם אישית של דגי זברה

הערה: מנגנון האימון נבנה בהתאמה אישית. לפרטים ראו תרשים 1, טבלה משלימה 1, קובץ משלים 1 ותיק משלים 2.

1. הניחו משאבה טבולה (N) בתוך מיכל מים (O) (≥30 ליטר). ודא כי המים עומדים בתנאים הבאים: pH של 7.2 ± 0.5 ו 400 ± 50 μS, 28 ± 1 ° C.
2. טבלה משלימה זורמת 1 ואיור 1, חברו את צינור (I) כדי להצביע על צינור טי (B), וחברו צינור קטן (G) לצד של B. מ-G, ליצור חיבורים לשסתום גלובוס (F), ואז ל-G אחר, וברצף למרפק צינור (A) ו-I, ובכך להשלים את המקטע האחראי על ויסות לחץ המים בתוך המערכת. תקנה זו מושגת באמצעות זרימה חוזרת למיכל המים (O).
3. בחלק החלופי של B, חבר אותו לצינור (J), ואחריו חיבורים ל- A ו- G. השתמש בהתאמת צינור שקע (D) כדי לחבר את שסתום המים בשער (E) ל- G.
4. שלב יציאת כניסה לדגים במערכת על ידי חיבור B ל- G בקצה אחד וחיבור G נוסף בקצה הנגדי. לאחר מכן, חברו את Socket Pipe Fitting (C) ל-G השני הזה, ויצרו רצף שמתחבר לצינור אקרילי (K), שהוא חיוני להדמיה של התנהגות שחייה.
   1. כדי לקשר את K לחיישן זרימת המים (M), השתמש בצינורות C, G ו-D. המשך לחבר את M ל-G באמצעות D, ולאחר מכן שלב את A, G ו-H כדי להקל על החזרת המים למאגר.
      הערה: הכנס מסך יתושים בקטע הצינור הקצר שבין השער לשסתום הגלובוס (F2) כדי למנוע מדגים גישה לחלקים אחרים של המנגנון. שסתום הגלובוס (F) משרת מטרה כפולה. שסתום הגלובוס הראשון (F1) שולט על זרימת המים החוזרת למאגר לפני הכניסה לשאר המנגנון, ומתפקד כשסתום בקרת לחץ מערכת. שסתום הגלובוס (F2) הוא נקודת כניסה ויציאה של דגי הזברה בתוך המערכת.
5. חבר חיישן זרימת מים במורד הזרם של הצינור האקרילי.
   הערה: יש לחבר את חיישן הזרימה לצג LCD ולתכנת אותו באמצעות Arduino (איור 1). פרטים על מערך הארדואינו מופיעים בקובץ משלים 2.

2. פעולת המנגנון

1. כדי להכניס בבטחה את הדגים למערכת, חיוני להפריע לזרימת המים. כדי להשיג זאת, סגור את שסתום השער (E) תוך שמירה על שסתום הגלובוס (F1) פתוח. לאחר מכן, פתח את שסתום הגלובוס (F2), המשמש ככניסה למערכת, הצג בעדינות את הדג וסגור מייד את שסתום F2. לבסוף, פתח את שסתום E כדי למלא את אזור התרגיל במים.
2. השתמש בשסתום הגלובוס כדי לשלוט במהירות הזרימה, והסיט מים חזרה למאגר בעת הצורך.
3. השתמש בשסתום השער (F2) לכוונון זרימה מדויק ולניהול גישה לדגים.
4. כדי להסיר את הדג בסוף הבדיקה, יש לסגור את השסתום (E) עם עמידה בקריטריוני התשישות. לאחר מכן, פתח את השסתום F וסובב אותו 180° ביחס לציר הצינור האקרילי; זה יקל על ניקוז המים הנושאים את הדגים המותשים יחד איתם.
5. בצע את ניטור הזרימה.
   הערה: יש צורך לפקח על מהירות זרימת המים באמצעות מערכת המשלבת Arduino Nano, מסך LCD 16 x 2, נגד 10 kΩ, 0.25 W חור דרך, ופוטנציומטר 10 kΩ. חיישן הזרימה מנטר ברציפות את מהירות זרימת המים בהתבסס על טכנולוגיית אפקט הול¹⁷. כל פולס של זרם מתאים לסיבוב אחד של פלופר החיישן, וכתוצאה מכך תדר (Hz) של 6.6 x Q (קצב זרימה ב- L/min).
   1. חבר את החוטים המתאימים של חיישן הזרימה לפינים 5 V, GND ו- D2 של Arduino Nano (טבלה משלימה 1). טען את הסקיצה שסופקה (קובץ משלים 1) לארדואינו באמצעות IDE של Arduino. הפעל את המערכת דרך יציאת ה-USB Arduino.
      הערה: מדידות הזרימה מוצגות במסך LCD בגודל 16 x 2. הכיול של חיישן זרימת המים מתואר באיור 2. הסכמות של חיבורי הארדואינו ל-LCD מודגמות באיור 3.

3. מבחן סיבולת

הערה: שלב זה מתאר את ההליך של מבחן הסיבולת כדי לקבוע את מהירות השחייה המרבית (Umax) של דגי זברה.

1. ראשית, אפשרו לדגים להסתגל במשך 60 דקות ביום למהירות זרימת מים נמוכה (0.06 מטר לשנייה) בתוך מנהרת השחייה למשך שבועיים.
   הערה: לאחר תקופה של 24 שעות לפני ההתניה, דגי זברה בודדים יעברו את מבחן ביצועי השחייה הממושך. מטרת בדיקה זו היא לקבוע את האומקס של כל דג.
2. מניחים את דגי הזברה בנפרד במנגנון.
3. תנאי בדיקה: מקמו את הדג כנגד זרימת מים במהירות התחלתית של 0.06 מ"ש למשך 10 דקות.
4. הפרשי מהירות: הגדל את זרימת המים בשלבים בדידים, עם הפרשי מהירות של 0.02 מטר לשנייה המתרחשים מדי דקה למשך 40-50 דקות.
5. קביעת אומקס: חזרו על מהירות השחייה המרבית (Umax) כאשר הדג עומד בקריטריוני התשישות.
   הערה: תשישות מוגדרת כאשר נצפה הראשון מבין המצבים הבאים: (1) חוסר יכולת לשמור על מיקומו כנגד זרימת המים במשך יותר משלושה מקרים, או (2) חוסר יכולת לשמור על מיקומו למשך יותר מ-5 שניות.
6. סגור את המסתם (E) לאחר התבוננות בקריטריוני תשישות. לאחר מכן, פתח את השסתום F וסובב אותו 180° ביחס לציר הצינור האקרילי. זה יקל על ניקוז המים, נושא את הדגים מותשים.

4. קבוצות תרגיל ונוהל

הערה: כדי לקבוע פרוטוקולי אימון ברורים, חיוני לכלול קבוצה יושבנית החשופה לתנאי ניסוי זהים כדי להשוות את ההשפעות של פרוטוקולי אימון, אם כי מבלי לעבור פעילות גופנית בעצימות גבוהה. זה גם חיוני כדי לקבוע את Umax כי השברים של ערך Umax נחוצים כדי לקבוע את עוצמת פרוטוקולי התרגיל.

1. קבוצה יושבנית (SED): יש לשחות את הדג בכוח נגד זרימת המים במהירות של 0.06 מטר לשנייה למשך 60 דקות.
   הערה: המנגנון מייצר זרימת מים רציפה, ומאלץ את הדגים לשחות נגד זרם זה בהתבסס על עקרון הריאוטקסיס¹¹.
2. קבוצת אימון מתמשך בעצימות בינונית (MICT): יש לשחות את הדג בכפייה נגד זרימת המים ב-60% מ-Umax, כפי שנקבע במבחן הקיבולת המרבית, למשך 35 דקות.
   הערה: פרוטוקול זה הותאם מ-Húngaro et ^al.18. במהלך 10 הדקות הראשונות, הדג התאקלם באותה מהירות כמו הקבוצה היושבנית (0.05 מטר לשנייה).
3. קבוצת אימוני הפוגות בעצימות גבוהה (HIIT): העבירו את הדג לשחייה מאולצת לסירוגין במהירויות השחייה: 2 דקות ב-90% של Umax ולאחר מכן 2 דקות ב-30% של Umax, חזרה על הפעולה במשך 18 דקות (9 מחזורים). פרוטוקול זה הותאם ממרצ'ינקו ואחרים ¹⁹.
   הערה: במהלך 10 הדקות הראשונות של תקופת התרגיל, יש צורך לאקלם את הדג באותה מהירות כמו הקבוצה היושבנית (0.06 מ '/ שנייה).
4. יישם את כל פרוטוקולי האימונים במשך 5 ימים בשבוע במשך תקופה של ארבעה שבועות.
   הערה: דגים צריכים להיות מאוחסנים באקווריומים המספקים תנאים מתאימים, ויש להכניס אותם למכשיר האימון רק בתקופות אימון ייעודיות. דגים צריכים להיות מסופקים עם מזון דגים טרופיים flaked שלוש פעמים ביום, ואת המים באקווריומים תחזוקה צריך לעבור שינוי חלקי כל 2 ימים.
5. חזור על מבחן הסיבולת בסוף כל שבוע, עם נתוני השהיה ומהירות בנקודת העייפות כאינדיקטורים לפרמטרים של התניה פיזית.
6. כדי לגרום לאפקט של אימון יתר, הגדילו את מהירות זרימת המים מדי שבוע בהתבסס על תוצאות מבחן הסיבולת שנערך לאחר כל מחזור אימון בן 4 ימים. יש להתאים את משכי האימונים כך שיתחשבו במרחק הנסיעה (מהירות × זמן), ופרקי זמן אלה צריכים להישאר עקביים בין קבוצות המתאמנים.
7. התאימו את זמן השחייה בתגובה לזרימת המים המוגברת, ובכך תקננו את עומס האימונים בין קבוצות המתאמנים.

5. מידות גוף

1. מרדימים את הדג עם 0.0075% טריקאין (w/v) על ידי טבילה לביצוע מדידות גוף (משקל וגודל)²⁰.
2. צלמו ושקילו את הדג כדי לקבוע את מידות הגוף באמצעות תוכנת ImageJ.
3. בטא את הנתונים במונחים של מדדי מצב גוף (משקל [g]/אורך סטנדרטי [mm]2; BMI) וניקוד מצב הגוף (BCS)²⁰.
4. כדי למנוע שינויים בגודל ובמשקל הנגרמים על ידי היווצרות ביצים, הכפיפו את הדגים לרבייה סטנדרטית²⁰, ואחריה מדידות ושקילה.

מנגנון התרגיל הפגין יעילות יוצאת דופן בוויסות מהירות הזרימה. כדי לשפר בהדרגה את מהירות השחייה, זרימת המים הוגברה בהדרגה מדי שבוע עבור כל הקבוצות, למעט קבוצת SED, אשר נשמרה במהירות זרימה קבועה של 0.06 מטר לשנייה. יש לציין כי המנגנון איפשר רמת דיוק יוצאת דופן, והשיג התאמות מהירות זרימה עדינות של 0.001 מטר לשנייה. עם זאת, שיעור השגיאה היה 30% במהירויות נמוכות, כגון 0.06 מטר לשנייה. במהירויות גבוהות, כגון 0.3 מטר לשנייה ו-0.5 מטר לשנייה, שיעור השגיאה היה 3%-4% (איור 2). המהירות המרבית שהושגה במהלך האימון הייתה 0.4 מטר לשנייה ב-SED, 0.44 מטר לשנייה ב-MICT ו-0.49 מטר לשנייה בקבוצות ה-HIIT בסיבולת האחרונה.

הביצועים הפיזיים של דגי הזברה הוערכו מדי שבוע באמצעות Umax במבחן הסיבולת. התוצאות הראו שיפורים משמעותיים בביצועים הפיזיים של דגי זברה שעברו MICT ו-HIIT בהשוואה לקבוצת SED (איור 4). גם MICT וגם HIIT נשלחו לאותו מרחק שעבר במהלך האימונים; עם זאת, קבוצת HIIT גרמה לשיפור מהיר, עם עלייה משמעותית ב- Umax שנצפתה לאחר שבועיים בלבד (p = 0.0003). במהלך תקופת האימונים, קבוצת HIIT הדגימה שיפור שבועי עקבי של 10%, מה שהביא לשיפור כולל של כ-30%. לעומת זאת, אימוני MICT הובילו לעלייה הדרגתית יותר, כאשר עלייה ניכרת של ~10% באומקס נרשמה רק בשבוע השלישי של האימונים, ולאחר מכן לא חל שיפור נוסף בשבוע שלאחר מכן (p = 0.0024). ממצאים אלה מדגישים את ההשפעות הדיפרנציאליות של פרוטוקולי אימון HIIT ו-MICT על הביצועים הפיזיים של דגי זברה.

איור 1: תכנון מכשירים. (A) סכמות של מנגנון השחייה. החיצים הכחולים מציינים את כיוון זרימת המים. אורכי הצינור הרלוונטיים מתוארים. האותיות מייצגות כל רכיב מכשיר המתואר בטבלה משלימה 1. (ב) צילום המנגנון. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: כיול חיישן זרימת המים על-ידי מדידת הזמן הדרוש לזרימה של 0.5 ליטר. ה-SEM היה 0.277 בקבוצות 0.06 מטר לשנייה, 0.123 בקבוצות 0.3 מטר לשנייה ו-0.109 בקבוצות 0.5 מטר לשנייה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: סכמות של חיבורי הארדואינו ל-LCD. החוטים המתאימים של החיישן צריכים להיות מחוברים או מולחמים בין פין D2 של הארדואינו לבין נגד 10 kΩ (חוט אות), הארקת הארדואינו (חוט שחור) ו- 5 V של הארדואינו (חוט אדום). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

תרשים 4: ביצועי השחייה מתבטאים במהירות שחייה מרבית (Umax). a, b ו-c מציינים את ההבדלים הסטטיסטיים בין אומדני יכולת השחייה השבועיים בכל קבוצה. *מציין את ההבדל בין הקבוצות, השוואה באמצעות ניתוח דו-כיווני של שונות (Tukey posthoc). *p = 0.01; **p = 0.001; p = 0.0001. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: מדידות מורפולוגיות. (A) מדדי מצב גוף (משקל [g] / אורך סטנדרטי [mm]2; BMI). (B) תמונה מייצגת של מידות הגוף. (C) ניקוד מצב גוף (BCS). סרגל השגיאה מתאים לטווח של 0.026 עד 0.045 עבור BMI ו- 0.4 עד 0.96 עבור BCS. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

טבלה משלימה 1: חומרים ומדריך הרכבה למכשיר האימון של דגי הזברה. הטבלה כוללת אותיות המתיישרות עם סדר ההרכבה המתואר באיור. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ משלים 1: שרטוט ארדואינו מבואר למדידת מהירות המים. הערות לכל שורת קוד משולבות לאחר הקווים הנטויים הכפולים קדימה. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ משלים 2: קובץ Arduino, כולל פרטי ההתקנה. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

במחקר זה פותחה מערכת אימון חדשנית וחסכונית בהשראת מד הנשימה של מנהרת השחייה מבית Loligo Systems²¹ ומערכת Flume²² לבחינה מקיפה של ביצועי השחייה של דגי זברה. האומקס נקבע על ידי הגברה שיטתית של זרימת המים בשלבים בדידים, עם הפרשי מהירות שהתרחשו על פני פרקי זמן קצרים (20-30 דקות) עד שהדגים הגיעו לתשישות, שהתאפיינה בשלוש עייפות רצופות או חוסר יכולת להתגבר על הזרם במנהרת השחייה. קביעות אלה סייעו בעיצוב שני פרוטוקולי אימון (MICT ו-HIIT). בניגוד לפרוטוקולים הכוללים משכי שלב ארוכים יחסית (הנעים בין שעה למספר שעות), מהירות זרימת המים בעת תשישות ידועה בשם מהירות שחייה קריטית (Ucri)¹². ערכי Umax שחושבו באמצעות מערכת האימונים היו בטווח שנצפה במחקרים אחרים⁷, ואישרו את יעילותו של מכשיר שחייה זה במנהרה להערכת הביצועים הפיזיים של דגי זברה. יתר על כן, מכשיר קומפקטי זה הוא בעל הרבגוניות לכסות את כל הספקטרום של מהירויות זרימת המים, מה שמקל על התאמה אישית של פרוטוקולי אימון יישומיים.

בפיתוח מנגנון זה, ניתן ליצור פרוטוקולים שונים של תרגול על ידי שליטה במהירות זרימת המים בלבד. מדידה מדויקת של מהירות זרימת המים הציבה אתגרים במהירויות נמוכות, וכתוצאה מכך שיעור שגיאות של כ -30%. עם זאת, הדיוק השתפר במהירויות ביניים וגבוהות, קרוב ל-Umax, עם מדידת מהירות אמינה יותר ושיעור שגיאות מופחת של 3%-4%. כתוצאה מכך זוהתה מגבלה בדיוק המכשיר במהירויות נמוכות. למרות מגבלה זו, המחקר מצא כי אפילו עם שינוי מהירות של 0.02 מטר לשנייה, לא נצפתה השפעה משמעותית על היכולת הפיזית של קבוצת SED במהלך האימון. הדבר מצביע על כך ששינויים באימונים בעצימות נמוכה עשויים שלא להשפיע באופן משמעותי על היכולת הגופנית, לפחות במודל שהוצג במחקר זה. מגבלה נוספת של המנגנון המוצע היא היעדר חיישן חמצן, שאינו מאפשר למדוד את צריכת החמצן.

מחקרים קודמים הראו פער ניכר במהירות השחייה בין זכרים בוגרים לדגי זברה נקביים, עם ייחוסים מוצעים הכוללים הבחנות מורפולוגיות, כגון היקף מוגבר של נקבות גרבידיות, והבדלים פיזיולוגיים, כגון תפוקת כוח שריר מופחתת בדגי גרביד ^5,23,24. מחקר זה הכפיף באופן בלעדי נקבות דגי זברה למשטר האימונים, והכיר בכך שנקבות אלה עברו שלושה מחזורי רבייה לפני, במהלך ואחרי אימון, באופן עקבי לפני מדידות הגוף. גישה אסטרטגית זו מיתנה ביעילות את הבדלי הגוף הבין-מיניים. יתר על כן, מחקר זה לא גילה הבדלים ניכרים בפרמטרים של הגוף בין קבוצות האימון (איור 5) או כאשר השוו תנאים לפני ואחרי האימון אצל נשים. אמנם לא נמצאה בקרה על שונות הגיל בין אנשים, אך מתועד היטב כי ביצועי שחייה ודרישות אנרגיית תנועה יכולים להשתנות באופן משמעותי לאורך מחזור החיים עקב אונטוגניות, רבייה והזדקנות 25,26,27. למרות הבדלי הגילאים הפוטנציאליים בתוך כל קבוצה, כל בעלי החיים קובצו בקפידה על בסיס גודל, משקל גוף ושלב בוגר מינית עקבי. יש לציין כי לא נצפו הבדלים מובהקים סטטיסטית בין הקבוצות לפני תחילת משטר האימונים. כתוצאה מכך, הועלתה ההנחה כי ניתן לייחס בביטחון את השיפור שנצפה ביכולת השחייה אך ורק לפרוטוקולי הפעילות הגופנית שננקטו.

מחקר זה נועד להעריך את האפקטיביות של מערכת האימונים על ידי יישום שני פרוטוקולי אימון נפרדים. בעוד MICT כולל משטר אימונים מתמשך וממושך, HIIT משלב התפרצויות קצרות של פעילות גופנית בעצימות מרבית ואחריה תקופות התאוששות קצרות ופחות אינטנסיביות. שני הפרוטוקולים הותאמו בקפידה כדי לספק עומסי אימון שווים לאורך כל תקופת האימון מבלי לגרום לתשישות. קבוצת SED עברה את אותו מבחן סיבולת פעם בשבוע במשך ארבעה שבועות, כמו קבוצות האימון האחרות, אך הציגה שיפור מינימלי בביצועים. אימוני סיבולת מוכרים כמשפרים את תפוקת הלב, צריכת חמצן מרבית וביוגנזה מיטוכונדריאלית²⁸; עם זאת, תדירות האימונים השבועית לא הספיקה כדי לגרום לשינויים משמעותיים בביצועי השחייה. כאשר דגי זברה עברו אימוני MICT, נצפה שיפור ניכר בביצועי השחייה לאחר השבוע השלישי של האימונים. עם זאת, לא חל שיפור נוסף בשבוע שלאחר מכן. MICT כרוך באנשים המקיימים עומס עבודה תת-מקסימלי לפרקי זמן ממושכים, מה שמחייב תפוקת חשמל גבוהה מהממוצע²². קבוצת ה-HIIT הראתה את השיפור המשמעותי ביותר, עם שיפור משמעותי בביצועים שניכר לאחר שבועיים בלבד של אימונים, שנמשך עד השבוע הרביעי. בעוד שידוע היטב כי פעילות גופנית קצרה בעצימות גבוהה מובילה להסתגלות לסיבולת, סוג התרגיל הספציפי האחראי להפעלת תזוזות שרירים פנוטיפיות נותר נושא לחקירה מתמשכת²⁸.

חשוב להבהיר כי אין אינטרסים כלכליים מתחרים הקשורים למחקר המוצג בכתב יד זה. לא הוקמו שותפויות או קשרים פיננסיים עם ארגונים או גופים שעלולים להשפיע או להטות את התוצאות של עבודה זו. הצהרה זו משמשת כערובה לכך שתהליך המחקר היה פשוט וכנה, ללא קונפליקטים כספיים שהשפיעו על התוצאות. הצגת עבודה זו מונעת על ידי תשוקה אמיתית לנושא, המונעת אך ורק על ידי אהבה לאקדמיה ורדיפה אחר ידע מדעי.

תודה לד"ר עומר מרטינס על כך שסיפק בנדיבות גישה למעבדה לתחזוקת דגים וביצוע בדיקות. יתר על כן, תודות ניתנות FAPESP, CNPq, ו- CAPES על הענקת מלגות לתמיכה במחקר זה.