Mecanismos de controle

Muitos estudos do controle postural têm utilizado o deslocamento do centro de pressão (CP) para quantificar a oscilação corporal e suas características (por exemplo, TAGUCHI; TADA, 1988; RIACH; HAYES, 1987; FIGURA; CAMA; CAPRANICA; GUIDETTI; PULEJO, 1991; RIACH; STARKES, 1994; USUI; MAEKAWA; HIRASAWA, 1995). O centro de pressão representa a resultante da aplicação de força vertical dentro da base de suporte do indivíduo (DUARTE; ZATSIORSKY, 2000), e pode representar a oscilação corporal quando determinada a sua trajetória ao longo do tempo. Inicialmente para a análise da trajetória do CP durante a manutenção da postura ereta, o deslocamento do CP era entendido como um processo estacionário. Um processo estacionário significa que durante um determinado período de tempo o comportamento se apresenta de maneira invariante, sendo assim, a condição inicial seria exatamente igual à condição final (CARROLL; FREEDMAN, 1993). No entanto, Carroll e Freedman (1993) realizaram um estudo para analisar as características do deslocamento do CP durante a postura ereta e apontam que essa afirmação não é correta, pois o comportamento inicial do CP não se apresentara semelhante algum tempo após esse início.

Recentemente, a literatura tem trazido a atividade estocástica como um aspecto marcante a respeito do comportamento do CP. Harris e Wolpert (1998) em um estudo sobre o movimento sacádico dos olhos e braços, reportam que um relevante papel tem sido assumido pelo ruído fisiológico inerente ao sistema. O que significa que os comandos neurais enviados para a execução de uma ação estão constantemente sofrendo a interferência de ruídos e, ainda, a variação desse ruído é proporcional ao tamanho do sinal (HARRIS; WOLPERT, 1998). Portanto, existiria uma diferença entre o comando enviado e a ação executada, desta forma, parece que o

ruído estaria presente na musculatura, pois o SNC envia um comando para uma determinada ação e o resultado final não é exatamente o esperado.

Segundo Collins e De Luca (1993) os movimentos do CP durante a postura ereta devem ser entendidos como proveniente da combinação de mecanismos determinísticos e estocásticos. O comportamento estocástico do CP pode ser definido como um processo que apresenta elementos randômicos, não previsíveis, e está relacionado com a atividade muscular. O determinístico seria um comportamento previsível, onde o estado final pode ser predito a partir do estado inicial do sistema. Ou seja, a partir de um ponto onde foi projetado o CP dentro da base de suporte, poderia ser determinado o ponto seguinte onde estariam sendo aplicadas as forças. Desta forma, durante a manutenção da postura ereta, os dois tipos de comportamento do CP estariam presentes. Essas alterações ou ruídos, estão sempre presentes nos resultados mecânicos do sistema musculoesquelético (DE LUCA; LEFEVER; MCCUE; XENAKIS, 1982) e, ainda, aumentam conforme aumenta atividade muscular (JOYCE; RACK, 1974).

Amblard e colegas (1985) analisaram a oscilação corporal através de um estroboscópio. Os resultados da freqüência média de oscilação corporal apontaram a atuação de dois sistemas de controle postural, um sistema resistente ao estroboscópio e outro sistema vulnerável. O sistema estrobo resistente apresenta freqüências de atuação abaixo de 2 Hz e as evidências apontaram que era utilizado para determinar a posição de referência do corpo no espaço. O sistema estrobo- vulnerável, parece atuar em uma possível imobilização do corpo, responsável pela manutenção do equilíbrio ao redor da posição de referência e apresenta freqüência média de oscilação acima de 4 Hz.

Lestienne e Gurfinkel (1988) também verificaram a atuação de dois sistemas de controle postural e nomearam de sistema conservativo e operativo. O sistema conservativo, também chamado de sistema tônico, seria utilizado para determinar a posição de referência do corpo no

espaço. O sistema operativo, ou sistema fásico, seria responsável pela manutenção do equilíbrio ao redor da posição de referência.

Mais recentemente outros estudos têm utilizado o deslocamento do centro de pressão para compreender como funciona o sistema de controle postural. Collins e De Luca (1993) desenvolveram mecanismos estatísticos para análise e interpretação do deslocamento do centro de pressão. O deslocamento do centro de pressão foi analisado através do seu comportamento randômico (análise de random walk). Segundo a nomenclatura utilizada por Collins e De Luca (1993), durante curtos intervalos de tempo o sistema de controle postural utiliza um mecanismo de circuito aberto (open-loop) ou então chamado de comportamento persistente. Esse mecanismo não possibilita controle direto, ou seja, não pode ser influenciado pelo sistema nervoso central, portanto não utiliza feedback. Esse mecanismo apresenta um alto nível de atividade estocástica, com alta variabilidade do posicionamento do centro de pressão. O outro mecanismo seria de circuito fechado (closed-loop) ou comportamento anti-persistente. Usado em períodos de tempo mais longos, este mecanismo necessita de feedback para fazer os ajustes e correções necessárias durante a manutenção da postura. Este tipo de mecanismo pode ser controlado diretamente pelo SNC e o comportamento se apresenta de maneira mais determinística e previsível.

Desta forma, a maioria dos autores sugerem dois sistemas atuando durante a manutenção da postura, um de alta freqüência e outro de baixa freqüência. Sistema de circuito aberto e de circuito fechado, proposto por Collins e De Luca (1992), os sistemas resistente e vulnerável sugeridos por Amblard e col (1985) e ainda aos sistemas conservativo e operativo propostos por Lestienne e Gurfinkel (1988). Entretanto, freqüências de atuação diferentes foram verificadas para cada um dos mecanismos de controle propostos pelos diversos autores citados acima.

Recentemente Zatsiorsky e Duarte (1999) propuseram que o sistema de controle postural atua de duas maneiras distintas, porém eles quantificaram esses comportamentos através da

decomposição da trajetória do CP em duas trajetórias distintas, trajetória de tremor (trembling) e de perambulação (rambling). A análise destas trajetórias está baseada principalmente no conceito de ponto de equilíbrio ou ponto de força zero.

Inicialmente a hipótese do ponto de equilíbrio está embasada nas idéias de Feldman e colegas (ASATRYAN; FELDMAN, 1965; FELDMAN, 1966A; FELDMAN, 1966B) que propuseram a hipótese lambda (λ). Esta proposta esta baseada em um ponto virtual e a trajetória deste ponto foi definida por Latash (1993) como um caminho seguido pelos membros do corpo desde que não haja alterações da carga externa. A proposta do ponto de equilíbrio (PE) feita por Zatsiorsky e Duarte (1999) para a decomposição da trajetória do CP está especificamente relacionada com a biomecânica do movimento. De acordo com bases mecânicas, o equilíbrio é a condição em que cada resultante de todas as forças que estão agindo sobre um corpo é igual a zero. Zatsiorsky e Duarte (1999) chamam de posição de referência o estado de equilíbrio, ou seja, um ponto de referência onde todas as forças que estão atuando sobre o corpo são nulas, dentro de uma superfície de suporte. No entanto, a proposta de Zatsiorsky e Duarte (1999) assume que essa posição de referência pode ser obtida através da utilização da comparação dos parâmetros atuais com os parâmetros que se encontram presentes no modelo de referência interna (hipótese λ). Sendo assim, para que o corpo seja capaz de entrar em estado de equilíbrio, seria necessário uma “busca” de informações no modelo interno de referência, para que o sistema nervoso central possa determinar o ponto de equilíbrio.

A partir do momento em que a posição de referência é determinada, esta deve ser mantida através da atuação do sistema de controle postural. No entanto, a proposta de Zatsiorsky e Duarte (1999) é que esta posição ou estado de equilíbrio pode ser alterado de um lugar para outro atraído por um ponto atrator, sendo assim, um novo estado de equilíbrio pode ser alcançado. Segundo

estes autores, todas as análises existentes para verificar o deslocamento do centro de pressão têm assumido o CP como um sinal puramente estocástico e caótico, ou seja, não apresenta um padrão. A proposta é que o deslocamento do centro de pressão ao longo do tempo apresenta um certo padrão, que seriam essas mudanças de um ponto de equilíbrio para outro, ou de um estado atrativo para outro. Essa troca de ponto de equilíbrio se apresenta através de uma trajetória discreta que pode variar de uma posição para outra, essa variação, ou seja, essa troca de ponto de equilíbrio é chamada de trajetória de perambulação. Para que esse comportamento ocorra é necessário que o sistema seja alimentado com feedback para obter informações sobre onde o corpo está posicionado no espaço ou ainda, onde ele quer estar, o seu estado preferido. Sendo assim, esse comportamento apresenta controle direto, realizado através da atuação do sistema nervoso central.

Ainda, segundo Zatsiorsky e Duarte (2000), a oscilação corporal ocorre devido a dois fatores, o primeiro seria essa migração de um ponto de equilíbrio para outro. O segundo seriam as oscilações que ocorrem ao redor do ponto de equilíbrio encontrado (ZATSIORSKY; DUARTE, 2000). A partir do momento em que é encontrado um ponto de equilíbrio, o CP passa a oscilar ao redor deste. Esse deslocamento do CP ao redor do novo ponto de equilíbrio foi chamado por Zatsiorsky e Duarte (1999) de trajetória de tremor. Resultados obtidos em adultos jovens apontam que as oscilações apresentadas durante a trajetória de tremor apresentam uma freqüência até quatro vezes mais alta que a freqüência de oscilação da trajetória de perambulação. A trajetória de tremor não opera através de controle direto, ou seja, através da utilização de feedback pelo sistema nervoso central. Possivelmente, o sistema nervoso central não é capaz de perceber essas pequenas alterações que ocorrem no sistema muscular, por isso não pode executar as correções necessárias. Apenas quando essas variações ultrapassam um certo limite, é que o sistema nervoso central seria capaz de percebê-las e atuar para então determinar um novo ponto

de equilíbrio. Desta forma, Zatsiorsky e Duarte (1999) propuseram que a posição de referência, ou seja, o ponto de equilíbrio, é prescrito pelo sistema nervoso central, porém a atualização desta posição ou as pequenas correções realizadas durante a manutenção da postura, são executadas pelo sistema periférico (muscular) através das propriedades características da musculatura, como por exemplo, as forças elásticas e a rigidez intrínseca do sistema.

Tendo em vista a complexidade do funcionamento do sistema de controle postural, para que se possa compreender as possíveis diferenças entre a manutenção da postura ereta entre adultos e crianças é necessário que uma análise da atuação de cada um dos mecanismos de controle seja realizada.

2.3 PROPOSTA DO ESTUDO

Com base nos resultados dos estudos a respeito do funcionamento do controle postural (por exemplo, AMBLARD E COL. 1985; LESTIENNE; GURFINKEL, 1988; COLLINS; DE LUCA, 1992), parece que o sistema de controle postural opera através de dois mecanismos de controle, onde são verificados, conseqüentemente, dois tipos de comportamento. Sendo assim, ainda que existam teorias a respeito dos aspectos funcionais e comportamentais do controle postural apresentados por adultos e crianças, algumas questões ainda permanecem como, por exemplo, quais as diferenças no funcionamento do controle postural entre adultos e crianças?

Barela, Jeka e Clark (2003) observaram uma maior oscilação corporal em crianças e sugeriram que essa maior oscilação poderia estar relacionada com a variabilidade no acoplamento entre informação sensorial e ação motora. Desta forma, os autores sugeriram que esta maior variabilidade no acoplamento entre informação sensorial e ação motora apresentada pelas

crianças poderia ser decorrente de um alto nível de ruído presente no sistema de controle postural destas crianças. Ainda, segundo estes autores, esse ruído se apresenta de duas formas, sendo que uma delas, na forma de um ruído inerente ao funcionamento do sistema, e outra, na dificuldade em determinar a futura posição do corpo no espaço. O ruído inerente ao funcionamento do sistema está relacionado com a atividade muscular realizada para a ação. Neste caso, a contração muscular determinada pelo sistema nervoso central para executar uma ação é diferente daquela contração que realmente ocorre. A segunda fonte de ruído estaria relacionada com a dificuldade em saber em que posição no espaço o corpo se encontra. Desta forma, os autores sugerem que talvez as crianças tenham dificuldade em determinar a posição do seu corpo no espaço, pois ainda não apresentam um modelo interno de referência bem desenvolvido. A falta deste modelo interno completamente desenvolvido, impediria que as crianças pudessem "buscar" informações para determinar qual a posição do seu corpo no espaço e para efetuar possíveis ajustes posturais de maneira apropriada.

Sendo assim, a proposta em que a variabilidade no acoplamento entre informação sensorial e ação motora pode ser devido a duas fontes de ruído presentes no sistema de controle postural das crianças, este estudo vem propor a identificação e quantificação de cada uma das fontes de ruído através da técnica proposta por Zatsiorsky e Duarte (1999). A proposta destes autores está baseada na premissa de que o ponto de referência usado para a manutenção da postura pode ser alterado de um lugar para outro (ZATSIORSKY; DUARTE, 1999) e essas alterações que ocorrem devido a mudança de um ponto de referência para outro podem ser descritas através de duas trajetórias denominadas de trajetória de tremor e trajetória de perambulação.

A proposta deste estudo sugere que as trajetórias de tremor e perambulação, estariam relacionadas com cada uma das fontes de ruído propostas por Barela, Jeka e Clark (2002). A trajetória de tremor, que apresenta altas freqüências de oscilação e atividade estocástica do CP,

estaria relacionada com o ruído inerente ao funcionamento do sistema de controle postural, onde o sistema de controle postural atuaria diretamente. A trajetória de perambulação estaria relacionada com a segunda fonte de ruído, ou seja, a dificuldade do sistema de controle postural em determinar o ponto de referência para identificar e ajustar a posição do seu corpo no espaço.

Ainda, este estudo propõe que as trajetórias de tremor e perambulação poderiam também estar relacionadas com o tipo de mecanismo de controle envolvido durante a manutenção da postura. A trajetória de perambulação pode fornecer informações sobre o ponto de referência encontrado para a manutenção da postura. A dificuldade encontrada pelas crianças em estimar a posição do seu corpo no espaço (segunda fonte de ruído) estaria relacionada com o desenvolvimento de um modelo interno de referência segundo Barela, Jeka e Clark (2003). Para identificar o ponto de referência seria necessário uma "busca" de informações no modelo interno para que as forças que estariam atuando sobre o corpo pudessem ser estimadas e antecipadas, e então, uma ativação muscular apropriada seria realizada. A partir do momento em que as forças estão sendo estimadas e antecipadas, necessariamente estaria sendo utilizado um mecanismo de controle que atua utilizando o modelo interno de referência. No entanto, quando não houver um controle direto do sistema nervoso central, o comportamento se apresenta de maneira estocástica e sem padrão, como acontece durante a trajetória de tremor, neste caso, estaria atuando o ruído neuromuscular do sistema.

Com o propósito de verificar o funcionamento dos mecanismos de controle postural utilizados por crianças e adultos, este estudo realizará uma análise da postura ereta em crianças e adultos para quantificar cada um dos mecanismos de controle postural utilizados. O funcionamento dos mecanismos de controle será analisado através da identificação e quantificação das trajetórias de tremor e perambulação, para determinar quais são realmente as diferenças funcionais entre adultos e crianças sob condições normais e na ausência de alguma

fonte de informação. Através destas análises, seria possível determinar também, a partir de quando as crianças passam a utilizar de maneira semelhante a dos adultos cada um dos mecanismos de controle.

3. OBJETIVOS

O objetivo geral deste estudo foi examinar o funcionamento do sistema de controle

postural durante a manutenção da postura ereta em participantes de 4, 8 e 12 anos de idade e adultos nas condições com e sem visão.

Os objetivos específicos foram:

1) Comparar a dispersão da trajetória do centro de pressão, trajetória de tremor e trajetória de perambulação entre as faixas etárias de 4, 8 e 12 anos de idade e adultos;

2) Comparar a freqüência de deslocamento da trajetória do centro de pressão, trajetória de tremor e trajetória de perambulação entre as faixas etárias de 4, 8 e 12 anos de idade e adultos;

3) Comparar a dispersão da trajetória do centro de pressão, trajetória de tremor e trajetória de perambulação nas condições com e sem visão;

4) Comparar a freqüência de deslocamento da trajetória do centro de pressão, trajetória de tremor e trajetória de perambulação nas condições com e sem visão.

4. MATERIAL E MÉTODOS

4.1 PARTICIPANTES

Participaram deste estudo quarenta e cinco crianças e quinze adultos. As crianças foram divididas em 3 grupos etários: 4, 8, e 12 anos de idade, sendo que cada grupo foi composto por 15 crianças, determinadas com uma variação de ± 6 meses de idade. O grupo de adultos jovens foi constituído por alunos de graduação e pós-graduação do Instituto de Biociências, UNESP, Campus de Rio Claro. As médias e desvios padrão da idade, massa e estatura são apresentadas na Tabela 1.

Tabela 1. Médias e desvios padrão da idade, massa e estatura dos participantes dos quatro grupos etários.

Grupos Etários Idade (meses) Massa (kg) Estatura (cm)

Média DP Média DP Média DP

4 anos 50,8 4 20,57 2,37 109,4 2,8

8 anos 98,8 4,28 26,52 5,84 123,87 5,44

12 anos 144 3,68 47,03 9,32 151,03 7,23

Adultos 288,27 25,52 68,57 12,93 172,76 11,15

A escolha das faixas etárias deste estudo baseou-se em algumas evidências presentes na literatura. Estudos desenvolvimentais observaram que por volta da idade de 7 - 8 anos as crianças já apresentam oscilações corporais semelhantes aos adultos durante a manutenção da postura ereta (TAGUCHI; TADA, 1988; FIGURA; CAMA; CAPRANICA; GUIDETTI; PULEJO, 1991). Entretanto, parece que quando as crianças são submetidas a situações mais desafiadoras essa semelhança com os adultos ocorre tardiamente (ZERNICKE; GREGOR; CRATTY, 1982; GODOI, 2004). Desta forma, para este estudo foi determinada uma faixa etária de 4 anos, que precede a idade de possíveis alterações no sistema de controle postural, uma faixa etária de 8 anos que estaria ao redor dessas alterações. Finalmente, uma faixa etária de 12 anos, pois há indícios de que por volta de 12 anos os indivíduos começam a exibir comportamentos semelhantes aos adultos durante a manutenção da postura (TAGUCHI; TADA, 1988; GODOI, 2004). Todos os participantes compareceram ao Laboratório para Estudos do Movimento (LEM – Departamento de Educação Física – Instituto de Biociências – UNESP/RC) acompanhados dos pais ou responsáveis (no caso das crianças), foram informados sobre os procedimentos experimentais os quais seriam submetidos, e assinaram um Termo de Consentimento

(APÊNDICE A) devidamente aprovado pelo comitê de ética do Instituto de Biociências – UNESP/RC (ANEXO A).

4.2 PROCEDIMENTOS

Após um período de adaptação ao ambiente do LEM, cada participante foi instruído a permanecer em pé sobre uma plataforma de força KISTLER modelo 9286A de medidas 60 X 40 cm, posicionada dentro de uma sala constituída de três paredes, duas laterais e uma frontal, de dimensões 2,2 x 1,2 x 1,2 metros (altura, largura e comprimento). A sala foi usada para focar a atenção e diminuir a quantidade de informações do ambiente do laboratório para o participante.

A plataforma forneceu os dados a respeito das forças reativas exercidas pelos participantes contra a superfície de suporte. Estes dados foram amplificados (Amplificador Kistler - Modelo 9865E1Y28), transformados em dados digitais por meio de uma placa conversora analógico/digital, com 16 bits de resolução, da unidade de aquisição de dados analógicos do sistema OPTOTRAK (ODAU II). A freqüência de coleta para registro dos dados da plataforma foi de 100 Hz. Os dados referentes à força de reação do solo nos eixos Fx, Fy e Fz, onde, Fx e Fy são as componentes horizontais e Fz a componente vertical, foram utilizados para cálculo posterior dos momentos exercidos sobre a plataforma. Finalmente, a partir dos dados das forças e momentos foram calculadas a posição do centro de pressão (APÊNDICE B) e seu deslocamento dentro da série temporal.

Durante a tarefa, os participantes foram instruídos a permaneceram o mais estático possível sobre a plataforma em um lugar demarcado pelo experimentador, foram utilizadas duas figuras representando os pés dos participantes, onde eles deveriam se posicionar para garantir

sempre a mesma posição entre as tentativas. Os pés ficaram afastados em uma posição confortável, em uma distância próxima a largura do quadril, os braços deveriam estar posicionados confortavelmente ao longo do corpo. Os participantes foram submetidos a duas condições de informação sensorial, com visão e sem visão. Na condição com visão os participantes deviam fixar o olhar para uma figura de motivos infantis posicionada na parede