Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Recently, inspiratory muscle training (IMT) has been widely used by professionals and amateurs’ athletes as a complementary exercise training method, with the aim of improving sports performance. However, there is still no consensus on the IMT prescription protocols in the literature, as well as the effects on cardiovascular autonomic control. It is known that the modulation of breathing has a strong influence on the cardiovascular system and that IMT can be an ally to improve cardiovascular homeostasis with possible effects on physical performance. Study 1 – Aims: To carry out a systematic review to determine if IMT promotes changes in cardiovascular autonomic responses in humans. Methods: The methodology followed the PRISMA statement for reporting systematic review analysis. MEDLINE, PEDro, SCOPUS and PubMed electronic databases were searched from the inception to March 2017. The quality assessment was performed using a PEDro scale. The articles were included if: (1) primary objective was related to the effects of IMT on the cardiovascular autonomic nervous system, and (2) randomized clinical trials and quasi-experimental studies. Exclusion criteria were reviews, short communications, letters, case studies, guidelines, theses, dissertations, qualitative studies, scientific conference abstracts, studies on animals, non-English language articles and articles addressing other breathing techniques. Outcomes evaluated were measures of cardiovascular autonomic control, represented by heart rate variability (HRV) and blood pressure variability (BPV) indexes. Results: The search identified 729 citations and a total of 6 studies were included. The results demonstrated that IMT performed at low intensities can chronically promote an increase in the parasympathetic modulation and/or reduction of sympathetic cardiac modulation in patients with diabetes, hypertension, chronic heart failure and gastroesophageal reflux, when assessed by HRV spectral analysis. However, there was no study which evaluated the effects of IMT on cardiovascular autonomic control assessed by BPV. Conclusion: IMT can promote benefits for cardiac autonomic control, however the heterogeneity of populations associated with different protocols, few studies reported in the literature and the lack of randomized controlled trials make the effects of IMT on cardiovascular autonomic control inconclusive. Study 2 – Aims: To evaluate the chronic effects of different IMT intensities on cardiovascular control in amateur cyclists. Methods: A longitudinal, randomized, controlled blind study was performed on 30 recreational male cyclists undergoing IMT for 11 wk. Participants were randomly allocated into sham-trained group (SHAM, n = 9), trained group at 60% of the maximal inspiratory pressure (MIP60, n = 10), and trained group at critical inspiratory pressure (CIP, n = 11). Electrocardiogram (ECG), finger arterial pressure, and respiratory movements were recorded before (PRE) and after (POST) training at rest in supine position (REST) and during active standing (STAND). From the beat-to-beat series of heart period (HP) and systolic arterial pressure (SAP), we computed time domain markers, frequency domain indexes in the low frequency (LF, 0.04–0.15 Hz) and high frequency (HF, 0.15– 0.4 Hz) bands, an entropy-based complexity index (CI), and baroreflex markers estimated from spontaneous HP-SAP sequences. Results: Compared with SHAM, the positive effect of MIP60 over the HP series led to the HF power increase during REST (PRE: 521.2 ± 447.5 ms2; POST: 1,161 ± 878.9 ms²) and the CI rise during STAND (PRE: 0.82 ± 0.18; POST: 0.97 ± 0.13). Conversely, the negative effect of CIP took the form of the decreased HP mean during STAND (PRE: 791 ± 71 ms; POST: 737 ± 95 ms). No effect of IMT was visible over SAP and baroreflex markers. Conclusion: These findings suggest that moderate-intensity IMT might be beneficial when the goal is to limit cardiac sympathetic hyperactivity at REST and/or in response to STAND. Study 3 – Aims: To evaluate the effect of IMT on cardiorespiratory coupling in amateur cyclists. Methods: Thirty male young healthy cyclists underwent a sham IMT-SHAM (n = 9), an IMT-MIP60 (n = 10) and IMT-CIP (n = 11). The ECG, non-invasive arterial pressure, and thoracic respiratory movement (RM) were PRE and POST at REST and during STAND. The beat-to-beat series of HP and SAP were analyzed with the RM signal via a traditional non-causal approach, such as squared coherence function, and via a causal model-based transfer entropy (TE) approach. Cardiorespiratory coupling was quantified via the HP-RM squared coherence at the respiratory rate (K2HP-RM), the unconditioned TE from RM to HP (TERM→HP) and the TE from RM to HP conditioned on SAP (TERM→HP|SAP). Results: In PRE condition we found that STAND led to a decrease of TERM→HP|SAP. After SHAM and CIP training this tendency was confirmed, while MIP60 inverted it by empowering cardiorespiratory coupling. This behavior was observed in presence of unvaried SAP mean and with usual responses of the baroreflex control and HP mean to STAND. TERM→HP and K2HP-RM were not able to detect the post-training increase of cardiorespiratory coupling strength during STAND, thus suggesting that conditioning out SAP is important for the assessment of cardiorespiratory interactions. Conclusion: Since the usual response of HP mean, SAP mean and baroreflex sensitivity to postural stressor were observed after MIP60 training, we conclude that the post-training increase of cardiorespiratory coupling during STAND in MIP60 group might be the genuine effect of some rearrangements at the level of central respiratory network and its interactions with sympathetic drive and vagal activity. General conclusions: According to this thesis, we conclude that the IMT, when performed at moderate intensity, is able to promote an increase in cardiac parasympathetic modulation at rest, as well as promoting a greater cardiorespiratory coupling to cope with the postural challenge, requiring lower cardiovascular autonomic to deal with orthostatic stress. This response may be beneficial for athletes, considering the constant exposure to physiological stresses to guarantee cardiovascular demand during sport. O treinamento muscular inspiratório (TMI) tem sido amplamente utilizado por atletas de elite e amadores como um método de treinamento complementar de exercício físico, com o objetivo de melhorar o desempenho desportivo. Contudo, ainda não há um consenso sobre os protocolos de prescrição do TMI na literatura, bem como os efeitos sobre o controle autonômico cardiovascular. Sabe-se que a modulação da respiração promove forte influência sobre o sistema cardiovascular e que o TMI pode ser um aliado para melhorar a homeostase cardiovascular com possíveis efeitos sobre a performance física. Esta tese é composta por por três estudos. Estudo 1 - Objetivo: Realizar uma revisão sistemática para determinar se o treinamento muscular inspiratório (TMI) promove mudanças nas respostas autonômicas cardiovasculares em humanos. Métodos: A metodologia seguiu a declaração do PRISMA para reportar estudos de revisão sistemática. As bases de dados eletrônicas MEDLINE, PEDro, SCOPUS e PubMed foram pesquisadas desde o início até 13 de Março de 2017. A avaliação da qualidade metodológica foi realizada por meio da escala PEDro. Os artigos foram incluídos se: (1) o objetivo primário estivesse relacionado aos efeitos do TMI no sistema nervoso autônomo cardiovascular e (2) ensaios clínicos randomizados e estudos quase experimentais. Os critérios de exclusão foram revisões, comunicações curtas, cartas, estudos de caso, diretrizes, teses, dissertações, estudos qualitativos, resumos de conferências científicas, estudos em animais, artigos em outros idiomas e artigos sobre outras técnicas respiratórias associadas. Os resultados avaliados foram as medidas de controle autonômico cardiovascular, representado pelos índices de variabilidade da frequência cardíaca (VFC) e variabilidade da pressão arterial (VPA). Resultados: A busca identificou 729 citações e um total de 6 estudos foram incluídos. Os resultados mostraram que o TMI realizado em baixas intensidades pode promover cronicamente aumento da modulação parassimpática e/ou redução da modulação simpática cardíaca em pacientes com diabetes, hipertensão, insuficiência cardíaca crônica e refluxo gastroesofágico, quando avaliados pela análise espectral da VFC. No entanto, não houve estudo que avaliasse os efeitos do TMI sobre o controle autonômico vascular avaliado pela VPA. Conclusões: O TMI pode promover benefícios para o controle autonômico cardíaco, porém a heterogeneidade das populações associada a diferentes protocolos, o pequeno número de estudos relatados na literatura e a falta de ensaios clínicos randomizados tornam inconclusivos os efeitos do TMI no controle autonômico cardiovascular. Estudo 2 - Objetivo: Avaliar os efeitos crônicos de diferentes intensidades de TMI sobre o controle cardiovascular de ciclistas amadores. Métodos: Trata-se de um estudo longitudinal, randomizado, controlado e cego realizado em 30 ciclistas recreacionais do sexo masculino submetidos a 11 semanas de TMI. Os participantes foram alocados aleatoriamente em um grupo com treinamento simulado (SHAM, intensidade leve, n=9), grupo treinado com 60% da pressão inspiratória máxima (MIP60, intensidade moderada, n=10) e grupo treinado com pressão inspiratória crítica (CIP, intensidade alta, n=11). O eletrocardiograma (ECG), pressão arterial de pulso e movimentos respiratórios foram registrados antes (PRÉ) e após (PÓS) o TMI, em repouso em decúbito dorsal (REP) e durante a posição ortostática ativa (ORTO). Das séries do período cardíaco (PC) e pressão arterial sistólica (PAS), batimento a batimento, foram calculados marcadores de domínio de tempo, índices de domínio de frequência nas bandas de baixa frequência (BF, 0,04–0,15 Hz) e alta frequência (AF, 0,15– 0,4 Hz), um índice de complexidade baseado em entropia (IC) e marcadores barorreflexos estimados a partir de sequências PC-PAS espontâneas. Resultados: Em comparação com SHAM, o efeito positivo do MIP60 sobre o PC levou ao aumento da potência AF durante REP (PRÉ: 521,2 ± 447,5 ms2; PÓS: 1,161 ± 878,9 ms2) e aumento do IC durante STAND (PRÉ: 0,82 ± 0,18; PÓS : 0,97 ± 0,13). Por outro lado, o efeito negativo da CIP assumiu a forma de diminuição da média do PC durante ORTO (PRÉ: 791 ± 71 ms; PÓS: 737 ± 95 ms). Nenhum efeito do TMI foi visível sobre os marcadores da PAS e barorreflexo. Conclusões: Esses achados sugerem que o TMI de intensidade moderada pode ser benéfico quando o objetivo é limitar a hiperatividade simpática cardíaca no REP e/ou em resposta ao ORTO. Estudo 3 – Objetivo: Avaliar os efeitos do TMI sobre o acoplamento cardiorrespiratório em ciclistas amadores. Métodos: Trinta jovens ciclistas saudáveis do sexo masculino foram submetidos a um TMI-SHAM (n = 9), TMI-MIP60 (n = 10) e TMI-CIP (n = 11). ECG, pressão arterial não invasiva e movimento respiratório torácico (MR) foram coletados PRÉ e PÓS o treinamento em REP e ORTO. As séries batimento a batimento do PC e da PAS foram analisados com o sinal MR por meio de uma abordagem não causal tradicional, como função de coerência quadrada, e por meio de uma entropia de transferência (ET) baseada em modelo causal. O acoplamento cardiorrespiratório foi quantificado por meio da coerência quadrada de PC-MR na frequência respiratória (K2PC-MR), a ET não condicionada de MR para PC (ETMR→PC) e a ET do MR para PC condicionado pela PAS (ETMR→PC|PAS). Resultados: Na condição PRÉ, descobrimos que o ORTO levou a uma diminuição da ETMR→PC|PAS. Após o treinamento de SHAM e CIP, essa tendência foi confirmada, enquanto o MIP60 a inverteu, potencializando o acoplamento cardiorrespiratório. Esse comportamento foi observado sem modificação na PAS média e com respostas usuais do controle barorreflexo e da média do PC durante ORTO. A ETMR→PC e K2PC-MR não foram capazes de detectar o aumento da força de acoplamento cardiorrespiratório pós TMI durante ORTO, sugerindo que o condicionamento da PAS é importante para a avaliação de interações cardiorrespiratórias. Conclusões: Uma vez que a resposta usual da média do PC, média da PAS e sensibilidade barorreflexa ao estressor postural foram observadas após o treinamento MIP60, concluímos que o aumento do acoplamento cardiorrespiratório durante ORTO no grupo MIP60 pode ser o efeito genuíno de alguns rearranjos no nível de rede respiratória central e suas interações com o impulso simpático e a atividade vagal. Conclusões gerais: De acordo com os achados dessa tese, concluímos que o TMI quando realizado em intensidade moderada, é capaz de promover um aumento da modulação parassimpática cardíaca de repouso, bem como, promover uma maior força de acoplamento cardiorrespiratório para lidar com o desafio postural, necessitando menor contribuição do controle autonômico cardiovascular para lidar com o estresse ortostático. Além disso, essa resposta pode ser benéfica para atletas, considerando a constante exposição à estresses fisiológicos para garantir a demanda cardiovascular durante o desporto. FAPESP: 2017/13402-0 FAPESP: 2018/11123-0 CAPES, Programa de Pós-Graduação em Fisioterapia, processo: 001