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 (% O2R 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,
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 (% O2max). 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; fatmax, the exercise intensity at
which the MFO was observed; and fatmax zone, range of exercise intensities with fat oxidation rates
within 10% of fat oxidation rates at fatmax. Although the MFO was similar between genders, fatmax
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 fatmax 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,
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.
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 (% O2R 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.
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 (% O2max). 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; fatmax, l’intensità fisica alla quale è stato osservato l’MFO; e la zona
fatmax , 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, fatmax è risultata
essere minore negli uomini rispetto alle donne. Anche i limiti bassi ed alti della zona fatmax sono
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.