important role in predicting exercise adherence. Previous studies using self-paced exercise protocols

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1 ABSTRACT Speculation exists that a positive affective response experienced during exercise may play an important role in predicting exercise adherence. Previous studies using self-paced exercise protocols have been associated with health benefits and pleasant experiences. However, all of these studies were conducted in laboratories, and consequently, the external validity of the findings may be questionable. In this context, the primary aim of this thesis was to determine whether the environmental setting (treadmill vs overground) differentially influences physiological, exertional, and affective responses to exercise at a self-selected pace in healthy men and women (Study 1). Thirty-four individuals (17 men and 17 women) between 18 and 30 years volunteered to participate in the research. During the orientation session, participants underwent an initial screening, anthropometric measurements, and familiarization with the experimental procedures. Next, individuals underwent a maximal treadmill test. In the two experimental trials, participants performed 20-min bouts of treadmill and overground walking at a self-selected pace, which were completed in a counterbalanced order. At least 48 h separated experimental trials. Using repeatedmeasures ANOVA, overground walking speed was significantly faster than treadmill walking speed (P < 0.01) during the 20-min bout of self-paced exercise. However, exercise intensity (% O 2 R and %HRR) and perceived exertion during the session of overground walking were significantly lower (P < 0.05) when compared with those during the treadmill session. In addition, affective valence was more positive during the session of overground walking than during the treadmill session (P < 0.01). These data showed that environmental setting influences physiological, exertional, and affective responses during exercise at a self-selected pace. Self-paced exercise performed over ground resulted in lower exertional and more positive affective responses. As noted, self-paced exercise protocols have been associated with health benefits and pleasant experiences. However, no study has been carried out to investigate whether these protocols produce an adequate stimulus to maximize fat oxidation (i.e., an exercise intensity that falls within the individual zone of maximal fat oxidation) in both men and women. From a practical standpoint,

2 an improved fat oxidation would encourage personal trainers and interventionists to incorporate self-paced exercise protocols when designing weight maintenance and weight loss programs for their clients, maximize fat use during exercise and provide health and psychological benefits for them. However, if participants are able to choosing similar exercise intensities, women would demonstrate a greater fat oxidation contribution to total EE during self-paced exercise in comparison with men. In this context, the secondary aim of this thesis was to examine whether men and women would intuitively select an exercise intensity that falls within or around their zone of maximal fat oxidation (Study 2). Seventeen men and 17 women performed a maximal exercise test and a 20-min bout of self-paced treadmill walking to determine carbohydrate and fat oxidation rates. Gas exchange measurements were recorded throughout the tests, and stoichiometric equations were used to calculate substrate oxidation rates. For each individual, a best-fit polynomial curve was constructed using fat oxidation rate (g.min -1 ) vs. exercise intensity (% O 2max ). Each individual curve was used to obtain the following variables: maximal fat oxidation (MFO), the peak rate of fat oxidation measured over the entire range of exercise intensities; fat max, the exercise intensity at which the MFO was observed; and fat max zone, range of exercise intensities with fat oxidation rates within 10% of fat oxidation rates at fat max. Although the MFO was similar between genders, fat max was lower in men than in women. Similarly, the low and high borders of the fat max zone were lower in men than in women. During exercise at a self-selected pace, carbohydrate oxidation rates were greater in men than in women, despite no gender-based differences in fat oxidation rates. However, fat oxidation contribution to EE was greater in women than in men, despite no genderbased differences in the exercise intensity. In conclusion, although both genders self-selected a similar exercise intensity, the contribution of fat oxidation to EE is greater in women than in men. Importantly, both genders self-selected an exercise intensity that falls within the fat max zone. In summary, this thesis has provided further evidence that physiological, exertional, and affective responses during exercise at a self-selected pace are influenced by the environmental setting. Specifically, a self-paced overground walking protocol results in lower exercise intensity,

3 reduced perceived exertion, and more pleasant affective valence when compared with a self-paced treadmill walking protocol in healthy men and women. In addition, this thesis has demonstrated that individuals are really able to intuitively choose an exercise intensity associated with an improved fat oxidation.

4 RIASSUNTO Avere una risposta affettiva positiva all attività fisica può giocare un ruolo importante nel prevederne l aderenza. Studi precedenti hanno dimostrato che lo svolgimento di un protocollo di attività fisica ad una intensità auto-regolata ha effetti benefici sulla salute producendo stimoli piacevoli. Tali studi sono però stati svolti in laboratorio e quindi i risultati possono essere discutibili nel caso in cui ci si riferisca ad un ambiente aperto. A questo proposito, lo scopo primario di questa tesi è stato quello di determinare se il contesto ambientale (tapis roulant rispetto ad un ambiente aperto) può influenzare diversamente le risposte fisiologiche ed affettive di uomini e donne sani durante lo svolgimento di un esercizio svolto ad una intensità auto-regolata (Studio 1). Trentaquattro individui (17 uomini e 17 donne) di età compresa tra 18 e 30 anni hanno volontariamente partecipato allo studio. Durante la sessione di orientamento, i soggetti sono stati sottoposti ad una prima selezione nella quale sono state rilevate le misure antropometriche e si è svolta la familiarizzazione con le procedure sperimentali. Successivamente, è stato eseguito un test massimale sul tapis roulant. Nelle due prove sperimentali, i soggetti hanno eseguito 20 minuti di tapis roulant e di camminata su pista ad un ritmo auto-regolato, svolgendo le prove in un ordine controbilanciato. Le prove sperimentali sono state effettuate ad almeno 48 ore di distanza. Mediante ANOVA per misure ripetute, la velocità di camminata su pista è risultata significativamente più veloce di quella sul tapis roulant (P < 0.01) considerando i 20 minuti di esercizio auto-regolato. Tuttavia, l intensità dell attività (% O 2 R e %HRR) e la percezione dello sforzo durante la sessione di camminata sulla pista sono risultate relativamente basse (P < 0.05) se comparate a quelle rilevate durante esercizio su tapis roulant. Inoltre, la valenza affettiva è risultata essere maggiormente positiva durante la prova su pista rispetto a quella eseguita sul tapis roulant (P < 0.01). Questi dati mostrano che il contesto ambientale influenza le risposte fisiologiche, da sforzo ed affettive, nello svolgimento di un esercizio ad un ritmo auto-regolato. L esercizio auto-regolato svolto su pista viene percepito come meno faticoso di quello eseguito su tapis roulant ed ottiene maggiori risposte affettive positive.

5 Come osservato, i protocolli di esercizio auto-regolato sono stati associati a benefici per la salute ed a stimoli piacevoli. Tuttavia, non è ancora stato svolto nessuno studio in grado di stabilire se questi protocolli siano in grado di fornire uno stimolo adeguato al fine di massimizzare l ossidazione dei grassi (per esempio, una intensità di esercizio che cade nella zona individuale della massima ossidazione dei grassi) sia nell uomo che nella donna. Da un punto di vista pratico, una migliore ossidazione dei grassi potrebbe incoraggiare i personal trainers e gli esperti del settore ad incorporare nei programmi di allenamento protocolli di esercizio auto-regolato per il raggiungimento ed il mantenimento di un determinato peso corporeo, massimizzare l utilizzo di grasso durante l attività fisica e fornire loro benefici psicologici e per la salute. Comunque, nel caso in cui i partecipanti fossero in grado di scegliere l intensità di tale attività fisica, le donne dimostrerebbero rispetto agli uomini un maggiore contributo all ossidazione dei grassi nei confronti del dispendio energetico totale (EE) durante una attività auto-regolata. In questo contesto, l obiettivo secondario di questo studio è stato quello di esaminare se uomini e donne, siano in grado di selezionare intuitivamente quell intensità di attività fisica che rientri nella loro zona di massima ossidazione di grassi (Studio 2). Diciassette uomini e diciassette donne sono stati sottoposti ad un test fisico e a una camminata auto-regolata di venti minuti ciascuna per detterminare i tassi di ossidazione di grasso e di carboidrati. Lo scambio gassoso è stato misurato e registrato durante i test, ed attraverso equazioni stechiometriche sono stati calcolati i tassi di ossidazione del substrato. Per ogni singolo individuo, è stata ricostruita una curva di best-fit polinomiale usando il tasso di ossidazione dei grassi (g min -1 ) in relazione all intensità dell attività fisica (% O 2max ). Da ogni curva individuale sono state ottenute le seguenti variabili: la massima ossidazione di grassi (MFO), la velocità di picco dell ossidazione di grassi misurata sull intera gamma delle intensità fisiche; fat max, l intensità fisica alla quale è stato osservato l MFO; e la zona fat max, la gamma di intensità di esercizio aventi un tasso di ossidazione dei grassi comprese in un intervallo del 10% rispetto alla fat max. Sebbene la MFO è simile tra i due generi, fat max è risultata essere minore negli uomini rispetto alle donne. Anche i limiti bassi ed alti della zona fat max sono

6 stati riscontrati più bassi negli uomini rispetto alle donne. Durante lo svolgimento dell attività fisica auto-regolata, i tassi di ossidazione dei carboidrati sono stati maggiori negli uomini rispetto alle donne, nonostante non ci siano state differenze di genere nel tasso di ossidazione di grassi. D altronde, il contributo che l ossidazione dei grassi ha dato all EE è stato maggiore nelle donne rispetto agli uomini, nonostante non ci siano state differenze di genere nell intensità dell attività fisica. Concludendo, nonostante entrambe i generi abbiano auto selezionato una simile intensità di esercizio, il contributo dell ossidazione dei grassi nei confronti dell EE è stato maggiore nelle donne che negli uomini. Inoltre, è importante osservare che entrambe i generi hanno auto selezionato un intensità di esercizio che cade all interno della zona fat max. Riassumendo, questa tesi ha fornito ulteriori prove che le risposte fisiologiche, da sforzo e affettive durante l attività fisica ad un ritmo auto-regolato sono influenzate dalle condizioni ambientali. Più nello specifico, il protocollo di camminata auto-regolata su pista risulta essere di intensità più bassa, di ridurre la percezione dello sforzo, e di avere una maggiore valenza affettiva rispetto ad un protocollo di camminata auto-regolata sul tapis roulant sia in uomini che in donne sane. Inoltre, questa tesi ha dimostrato che le persone sono realmente capaci di scegliere intuitivamente una intensità di fisica esercizio corrispondente ad una aumentata ossidazione di grassi.