ANDRÉA CRISTINA DE LIMA PARDINI
Adaptabilidade de respostas posturais reativas em função de restrição imposta por tarefa voluntária: efeito do envelhecimento e da doença de Parkinson
São Paulo 2013
Tese apresentada à Comissão de Pós-Graduação da Escola de Educação Física e Esporte da Universidade de São Paulo para obtenção do grau de Doutora em Ciências.
Área de Concentração: Biodinâmica do Movimento Humano
Orientador: Prof. Dr. Luis Augusto Teixeira
Catalogação da Publicação Serviço de Documentação
Escola de Educação Física e Esporte da Universidade de São Paulo
De Lima Pardini, Andréa Cristina
Adaptabilidade de respostas posturais reativas em função de restrição imposta por tarefa voluntária: efeito do envelhecimento e da doença de Parkinson / Andréa Cristina de Lima Pardini ; orientador Luis Augusto Teixeira. – São Paulo, 2013. 98p.
Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, 2013
1. Controle postural. 2. Experiência prévia. 3. Tarefa dual. 4. Idosos. I. Teixeira, Luis Augusto. II. Título: Adaptabilidade de respostas posturais reativas.
Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial deste trabalho, por qualquer meio convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde que citada a fonte.
Nome: Andréa Cristina de Lima Pardini
Título: Adaptabilidade de respostas posturais reativas em função de restrição imposta por tarefa voluntária: efeito do envelhecimento e da doença de Parkinson
Aprovado em: Prof. Dr. _____________________________Instituição: ____________________ Julgamento:___________________________Assinatura:____________________ Prof. Dr. _____________________________Instituição: ____________________ Julgamento:___________________________Assinatura:____________________ Prof. Dr. _____________________________Instituição: ____________________ Julgamento:___________________________Assinatura:____________________ Prof. Dr. _____________________________Instituição: ____________________ Julgamento:___________________________Assinatura:____________________ Prof. Dr. _____________________________Instituição: ____________________ Julgamento:___________________________Assinatura:____________________
Tese apresentada à Comissão de Pós-Graduação da Escola de Educação Física e Esporte da Universidade de São Paulo para obtenção do grau de Doutora em Ciências.
Aos meus companheiros queridos e admirados, Maria Eduarda de Lima Lopes e Marcelo Bragato Pardini, pelo carinho, compreensão e incansável apoio durante o desenvolvimento deste trabalho.
AGRADECIMENTOS
Ao professor Luis Augusto Teixeira, por me ingressar no meio científico, me oferecendo a oportunidade de desenvolver este trabalho. Pela paciência, cuidado, atenção e dedicação despendidas à minha formação. Agradeço por ter contribuído imensamente para meu amadurecimento intelectual e pessoal.
Agradeço a professora Fay Horak e seus colaboradores do Balance Disorders Laboratory, por terem correspondido à minha busca ávida pelo conhecimento durante meu estágio de doutorado sanduíche. Em especial, agradeço à maravilhosa professora Fay Horak por sempre ser paciente, mostrando satisfação em me ensinar. Agradeço também por ter aceitado participar de minha defesa.
Agradeço aos demais professores que aceitaram compor a banca da minha defesa de doutorado: professor Luis Mochizuki, Professora Lilian Gobbi e Professor Fernando Magalhães. Fico muito satisfeita por fazerem parte da minha banca e contribuírem para meu crescimento acadêmico.
À minha filha Maria Eduarda de Lima Lopes, sempre tão paciente, companheira e imensamente compreensiva. Espero que a minha vivência acadêmica sirva de exemplo para que ela também se sinta compromissada com a produção de conhecimento e contribua para a sociedade em sua geração.
Ao meu esposo Marcelo Bragato Pardini. Agradeço por ser tão presente em minha vida acadêmica e por valorizar e se inspirar no meu trabalho. Também me inspiro muito em você e no seu maravilhoso trabalho. Desde o meu ingresso na vida acadêmica, sempre me apoiou e fez parte de todos os processos para eu chegar até aqui.
À minha mãe Maria Luiza de Lima, à meu pai Carlos Eduardo de Lima e ao meu irmão Carlos Eduardo de Lima Júnior que direta ou indiretamente sempre estiveram ao meu lado. Agradeço o apoio e valorização do meu trabalho.
À todos os meus colegas do laboratório Sistemas Motores Humanos, em especial aos meus queridos amigos Marina Brito, Daniel Boari, Alessandra Martinelli, Catarina Bourlinova, Raymundo Machado e Nametala Azzi que me auxiliaram muito com o desenvolvimento deste trabalho. Sentirei falta das discussões, momentos de descontração e até dos momentos de preocupações. Todos eles me fizeram crescer muito.
À todos os familiares e amigos que me apoiam e fazem parte da minha vida. São muitos nomes que não caberiam nesta página.
À secretaria de pós-graduação, em especial aos secretários Ilza, Márcio, Paulo e Mariana, por darem suporte e sempre estarem prontos a me ajudar quando mais precisava.
À CAPES, FAPESP (processo #2009/11319-2) e CNPq (processo #200321/2010-2) pelo apoio financeiro.
RESUMO
De Lima Pardini, A.C. Adaptabilidade de respostas posturais reativas em função de restrição imposta por tarefa voluntária: efeito do envelhecimento e da
doença de Parkinson. 2013, 98p. Tese (Doutorado) – Escola de Educação Física e
Esporte, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2013.
Neste estudo foi avaliado o efeito da restrição de estabilidade imposta por uma tarefa voluntária sobre a adaptação de respostas posturais reativas a perturbações externas em jovens, idosos sadios e idosos com doença de Parkinson (DP). No Experimento 1 participantes com DP e idosos sadios foram perturbados por meio de translação posterior da superfície de apoio, enquanto executavam duas versões de uma tarefa voluntária: segurando uma bandeja com um cilindro apoiado em sua base (BR) ou em seu lado circular (AR). A avaliação foi feita por meio de blocos alternados de baixa e alta restrição. Os resultados indicaram que ambos os grupos mostram menor velocidade da bandeja no contexto de AR em comparação ao de BR. A latência de resposta postural foi maior no contexto de AR apenas para indivíduos sadios. Indivíduos sadios apresentaram diferentes padrões de coordenação ombro-quadril em função da restrição da tarefa, enquanto idosos com DP apresentaram um padrão relativamente invariável. Estes resultados sugerem que a doença de Parkinson prejudica a capacidade de adaptar as respostas posturais às exigências impostas por uma tarefa voluntária. O Experimento 2 teve como objetivo comparar as respostas posturais reativas entre jovens e idosos sadios. O mesmo paradigma do Experimento 1, com exceção do tipo de perturbação, foi utilizado no Experimento 2. Ambos os grupos diminuíram a velocidade da bandeja no contexto de AR em comparação ao contexto de BR. Os resultados mais expressivos mostraram que, enquanto os jovens adaptaram a latência muscular, magnitude muscular, nível de coativação muscular e coordenação interarticular de acordo com a sequência, os idosos foram mais sensíveis ao contexto atual de restrição da tarefa voluntária. Estes resultados sugerem que o envelhecimento leva à mudança de uma adaptação mais generalizada para uma mais específica das respostas posturais reativas.
ABSTRACT
De Lima Pardini, A.C. Adaptability of reactive postural responses as a function of voluntary task constraint: influence of aging and Parkinson´s disease. 2013, 98p. Tese (Doutorado) – Escola de Educação Física e Esporte, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2013.
This study assessed the effect of stability constraints imposed by a voluntary task on the adaptation of postural responses to an external perturbation in healthy adults and in elderly individuals with Parkinson’s disease (PD). In Experiment 1 subjects with PD and age-matched controls were perturbed through a backward translation of the support surface while standing and performing two versions of a voluntary task: holding a tray with a cylinder placed with the flat side down (LC) or with the rolling round side down (HC). Participants performed alternating blocks of low and high constraint trials. Parkinson’s disease participants accomplished the voluntary task as well as controls, showing slower tray velocity in the high, as compared with the low, constraint context. Latency of postural responses was longer in the high constraint context only for control subjects. Control subjects presented different patterns of hip-shoulder coordination as a function of task constraint, whereas PD subjects had a relatively invariable pattern. These results suggest that Parkinson’s disease impairs the capacity to adapt postural responses to constraints imposed by a voluntary task. Experiment 2 aimed at comparing postural reactive responses between healthy young and elderly individuals in response to unexpected load release. Results showed that while the young group adapted muscular latency, muscular magnitude, coactivation level and interjoint coordination according to task-constraint sequence, the elderly group was more sensitive to the current context of voluntary task constraint. These results suggest that aging lead to more specific postural reactive responses adaptation.
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - Representação esquemática da tarefa experimental nas condições de baixa (BR) e alta (AR) restrição. Na representação à direita o sujeito está fletindo o corpo anteriormente para indicar os ângulos das articulações do ombro e do quadril. Os círculos pequenos representam marcadores cinemáticos. As setas horizontais indicam a direção da translação da plataforma………... 40 FIGURA 2 - Curvas médias da velocidade da bandeja e da diferença
entre centro de pressão (CP) e centro de massa (CM), representando a estabilidade postural para os participantes do grupo controle (A-D) e sujeitos com doença de Parkinson (E-H). A, C, E e G mostram o comportamento dos participantes que fizeram a sequência B-A. B, D, F e H mostram o comportamento dos participantes que fizeram a sequência A-B. As linhas descontínuas representam o contexto atual de BR e as linhas contínuas, o contexto de AR. Setas indicam a direção anterior. As áreas preenchidas representam a região abaixo da curva CP-CM utilizada para o cálculo da margem de estabilidade………... 45 FIGURA 3 - Comparação entre os valores médios (barras: erros
padrão) dos grupos Parkinson e controle em função do contexto atual e da sequência de restrições. (A) pico de velocidade da bandeja, (B) latência de ativação do músculo tibialis anterior (TA), e (C) estabilidade das respostas posturais automáticas (ERPA)……….. 46 FIGURA 4 - Coordenação interarticular dos participantes do grupo
controle e do grupo com doença de Parkinson em função do contexto atual e sequência de restrição. A: exemplos representativos da coordenação entre ombro e quadril de 21 tentativas. B: médias e erros-padrão da inclinação da
elipse. C: médias e erros-padrão da razão da elipse. D: fase relativa entre ombro e quadril………. 48 FIGURA 5 - Valores médios (barras: erros padrão) de pico de flexão
articular entre os blocos de 7 tentativas para o grupo controle e com doença de Parkinson em função do contexto atual e sequência de restrição. A: amplitude de flexão do ombro. B: amplitude de flexão do quadril. Quadrados preenchidos representam o contexto de AR e quadrados brancos representam o contexto de
BR……… 50
FIGURA 6 - Representação esquemática da tarefa experimental nas condições de baixa (BR) e alta (AR) restrição. Os círculos pequenos representam marcadores cinemáticos. A seta indica a direção da tração exercida no corpo do participante………. 61 FIGURA 7 Curvas representativas de um participante jovem (A-G) e
de um idoso (H-N) no contexto AR da velocidade da bandeja (A, H), deslocamento do centro de pressão (B, I), ativação dos músculos GM (C, J) e TA (D, K),
deslocamento angular do ombro (E, L), quadril (F, M) e tornozelo (G, N). As áreas em destaque nas curvas de ativação dos músculos GM e TA indicam a região
considerada para o cálculo de magnitude (0-75 ms) após o início de ativação do GM……….. 66 FIGURA 8 Comparação entre os valores médios (barras: erros
padrão) dos grupos de jovens e idosos em função do contexto atual e da sequência de restrições da velocidade da bandeja………. 67 FIGURA 9 Comparação entre os valores médios (barras: erros
padrão) dos grupos de jovens e idosos em função do contexto atual e da sequência de restrições da latência de ativação dos músculos GM (A) e TA (B)………. 69
FIGURA 10 Comparação entre os valores médios (barras: erros-padrão) entre os grupos de jovens e idosos em função do contexto atual e da sequência de restrição. (A) Magnitude do músculo GM (B) Coativação entre os músculo GM e TA. Comparação dos valores médios e erros padrão dos blocos de restrição ao longo do experimento de acordo com as sequências B-A e A-B da magnitude do músculo GM (C) e coativação entre GM e TA (D). Os quadrados preenchidos referem-se ao contexto atual AR. Os quadrados brancos referem-se ao contexto atual BR…… 70 FIGURA 11 Comparação entre os valores médios (barras: erros
padrão) dos grupos de jovens e idosos em função do contexto atual e da sequência de restrições da fase relativa entre as articulações do ombro e do quadril (A) e entre as articulações do quadril e tornozelo (B)………… 71 FIGURA 12 Inclinação da elipse formada pelo deslocamento articular
do ombro e quadril para os grupos de jovens e idosos em função do contexto atual e sequência de restrição. (A) exemplos representativos da coordenação entre ombro e quadril de 21 tentativas. (B) médias (barras: erros-padrão) da inclinação da elipse……….. 72 FIGURA 13 Inclinação da elipse formada pelo deslocamento articular
do quadril e tornozelo para os grupos de jovens e idosos em função do contexto atual e sequência de restrição. (A) exemplos representativos da coordenação entre ombro e quadril de 21 tentativas. (B) médias (barras: erros-padrão) da inclinação da elipse………... 73
LISTA DE SIGLAS, ABREVIATURAS E SÍMBOLOS
Ajustes Posturais Antecipatórios Alta restrição
Baixa restrição Centro de pressão Gastrocnemius medialis
Sequência de baixa para alta restrição Sequência de alta para baixa restrição Sistema Nervoso Central
Tibialis anterior
Centímetros
Centímetros por segundo Milissegundos Microvolts Segundos APAs AR BR CP GM Sequência B-A Sequência A-B SNC TA Unidades cm cm/s ms µV s
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO... 15
2 REVISÃO DA LITERATURA... 18
2.1 Liberação dos membros superiores como um grande marco na evolução da modulação cortical sobre o controle postural………... 18
2.2 Participação de circuitos corticais no controle postural e flexibilidade das respostas reativas de acordo com as exigências da tarefa voluntária….… 20 2.2.1 O papel nos núcleos da base na flexibilidade do controle postural: Alterações na Doença de Parkinson... 23
2.3 Envelhecimento e controle postural sob influência da tarefa voluntária….. 26
2.4 Integração entre controle postural e voluntário em jovens idosos e pacientes com DP………...….. 29 3 EXPERIMENTO 1………...……... 35 3.1 Objetivos gerais……..……….. 35 3.2 Justificativas... 36 3.3 Hipóteses... 37 3.4 Método.………..………. 38 3.4.1 Sujeitos... 38 3.4.2 Tarefas e equipamentos... 39 3.4.3 Delineamento esperimental... 39 3.4.4 Procedimentos... 40 3.4.5 Coleta de dados... 41 3.4.6 Análise estatística……….……… 43 3.5 Resultados... 44 3.6 Discussão... 51
3.6.1 Desempenho na tarefa voluntária e sua integração com respostas posturais………. 51
3.6.2 Influência da sequência de restrições……… 53
3.6.3 Adaptação postural………... 54
4 EXPERIMENTO 2... 56
4.1 Objetivos gerais... 56
4.2 Justificativas………..……..….. 57 Página
4.3 Hipóteses……….………….. 58 4.4 Método... 59 4.4.1 Sujeitos……….……….. 59 4.4.2 Avaliação cognitiva….……….………... 59 4.4.3 Tarefas e equipamentos... 59 4.4.4 Delineamento experimental... 61 4.4.5 Procedimentos………... 61 4.4.6 Coleta de dados………..……... 62 4.4.7 Análise estatística…………..………... 64 4.5 Resultados……….……… 65 4.6 Discussão………..………. 74 5 CONCLUSÕES GERAIS………. 80 REFERÊNCIAS……… APÊNDICE 1 ………... 82 92 APÊNDICE 2 ………... 93 APÊNDICE 3 ………... 94 APÊNDICE 4 ………... 95 APÊNDICE 5………. 96 APÊNDICE 6………. 98
