Effects of muscle fatigue on the knee joint-position sense and muscle coactivation of healthy individuals

• Type: Thesis
• Date: 2025-11-11

Authors

Joana Raquel Ferreira Santos Azevedo (Author) FADEUP

Thesis

Effects of muscle fatigue on the knee joint-position sense and muscle coactivation of healthy individuals

Doctorate

Thesis

Scientific classification

FOS: Medical and Health sciences > Health sciences

Other information

Resumo (PT): Esta tese explorou o efeito da fadiga muscular (MF) na sensação de posição articular do joelho (KJPS) e na coativação muscular de indivíduos saudáveis. Além disso, foram fornecidos valores normativos em diferentes avaliações da KJPS, e estudado o impacto de fatores relacionados com o protocolo de avaliação e de fatores individuais. Para tal, foram efetuados quatro estudos: (i) uma revisão sistemática, que sumarizou a evidência acerca do efeito da MF na proprioceção do joelho; (ii) um estudo transversal que objetivou fornecer valores normativos em avaliações da KJPS cobrindo diferentes parâmetros de avaliação que poderiam levar a uma precisão superior no reposicionamento (posição de teste, tipo de reposicionamento, e ângulos-alvo), assim como a influência dos fatores individuais (sexo e dominância); (iii) um estudo randomizado controlado que investigou os efeitos de diferentes protocolos de MF localizados na KJPS; e (iv) um estudo quase-experimental que visou descrever os padrões de coativação muscular durante avaliações da KJPS, antes e após a indução de MF. Os resultados destes estudos demonstraram: (i) que a MF afeta negativamente a proprioceção do joelho de indivíduos treinados e não-treinados, seja ela induzida de forma localizada ou generalizada; (ii) que avaliações da KJPS em pé e sentado levam a precisões superiores no reposicionamento; que o tipo de reposicionamento (concêntrico/excêntrico) parece não afetar os erros de reposicionamento; que a acuidade é superior em ângulos extremos quando a KJPS é avaliada em cadeia cinética aberta, e superior em amplitudes intermédias em avaliações em cadeia cinética fechada; e que o sexo e a dominância parecem não ter influência; (iii) protocolos isolados de MF concêntricos e excêntricos envolvendo o quadríceps e os isquiotibiais afetam negativamente a KJPS; e (iv) a coativação muscular entre os extensores e flexores do joelho é alta em testes de KJPS, o que pode ser uma estratégia para manter a precisão, sendo que a MF leva a uma diminuição desta coativação. Estes estudos confirmam assim um efeito negativo da MF na KJPS e na coativação muscular de indivíduos saudáveis, podendo contribuir para a instabilidade da articulação e para um risco aumentado de lesão. Palavras-chave: fadiga muscular; sensação de posição articular; coativação muscular; joelho; proprioceção

Abstract (EN): This thesis investigated the effect of muscle fatigue (MF) on the knee joint position sense (KJPS) and muscle coactivation of healthy individuals. In addition, normative values for different KJPS assessments were provided, and the influence of protocol-related and individual factors was examined. To accomplish this, four studies were conducted: (i) a systematic review summarizing the evidence on the impact of MF on the knee proprioception; (ii) a cross-sectional study that aimed to provide normative values for KJPS assessments, covering different parameters that could enhance repositioning accuracy (test position, type of repositioning, and target angles), as well as the influence of individual factors (sex and dominance); (iii) a randomized controlled trial investigating the effects of different localized MF protocols on the KJPS; and (iv) a quasi-experimental study describing muscle coactivation patterns during JPS assessments before and after inducing MF. The results showed that: (i) MF negatively affects knee proprioception in both trained and untrained individuals, regardless of whether fatigue is induced locally or generally; (ii) KJPS assessments performed in standing and sitting positions result in better repositioning accuracy; the type of repositioning (concentric/eccentric) does not appear to influence repositioning errors; proprioceptive acuity is greater at extreme angles when KJPS is assessed in non-weight-bearing, and greater at intermediate angles in weight-bearing assessments; and sex and dominance do not seem to have an effect; (iii) isolated concentric and eccentric MF protocols involving the quadriceps and hamstrings negatively impact KJPS; and (iv) coactivation between knee extensors and flexors is high during JPS tests, possibly as a strategy to maintain accuracy, with MF leading to reduced coactivation. These studies confirm a negative effect of MF on the KJPS and muscle coactivation of healthy individuals, which may contribute to joint instability and increased injury risk.

Language: English