UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS
MECANISMOS DE CONTROLE DURANTE A MANUTENÇÃO DA POSTURA ERETA EM PARTICIPANTES DE 4, 8 E 12 ANOS E ADULTOS
PRISCILLA AUGUSTA MONTEIRO ALVES
RIO CLARO – SP Fevereiro/2005
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS
MECANISMOS DE CONTROLE DURANTE A MANUTENÇÃO DA POSTURA ERETA EM PARTICIPANTES DE 4, 8 E 12 ANOS E ADULTOS
PRISCILLA AUGUSTA MONTEIRO ALVES
Orientador: PROF. DR. JOSÉ ANGELO BARELA
Dissertação apresentada ao Instituto de Biociências do Campus de Rio Claro, Universidade Estadual Paulista, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Ciências da Motricidade – Área de Biodinâmica da Motricidade Humana.
RIO CLARO – SP Fevereiro/2005
Dedicatória
“Dedico esse trabalho a minha mãe Selma pelo apoio incondicional em todos os momentos da minha vida.”
AGRADECIMENTOS
Inicialmente gostaria de agradecer a Deus por iluminar meus caminhos e conduzir meus
passos em toda minha jornada pessoal e profissional.
Agradeço ao Prof. Dr. Marcos Duarte pela grande contribuição dada a este trabalho e a Prof. Dra. Lílian Gobbi, que além da contribuição a este trabalho sempre esteve pronta a ajudar
os alunos da pós-graduação nos tramites burocráticos desse processo de formação. Em especial meus agradecimentos ao Prof. Dr. José Angelo Barela, a quem tenho uma enorme admiração
por ser um profissional extremamente dedicado, sem o qual seria impossível a realização deste trabalho. Além dos seus ensinamentos teóricos fundamentais à minha formação, ao longo dos anos de trabalho em conjunto despertou em mim o interesse pela pós graduação, e principalmente, o gosto pelo ensino acadêmico. Espero um dia poder retribuir toda sua amizade, ajuda e seus ensinamentos de alguma forma.
Um agradecimento especial a todos os participantes e seus responsáveis, que prestaram
sua enorme contribuição em uma etapa fundamental do trabalho.
Obrigada à Valdete, Celso e suas filhas Ana Flávia e Natália pela amizade sincera e pelo
apoio diário desde o dia em que nos conhecemos, especialmente no período em que me acolheram em sua residência.
A todos membros do LEM que direta ou indiretamente diariamente fornecem suporte a todos os trabalhos realizados e também nos momentos difíceis da vida de cada um. Dani e Ana Paula minhas companheiras de casa sempre prontas a ajudar, Paula e seus conselhos pessoais e
profissionais sempre providenciais, Paulo sempre contribuindo com conversas e opiniões
importantes, Thátia uma profissional admirável conselheira e companheira nos eventos “sociais”
e “científicos”, Carol que alegra qualquer ambiente com sua presença, uma pessoa muito
ajudar, Adriana uma pessoa que trabalha muito pra si para os outros. Aninha que sempre ajuda a
esclarecer algumas dúvidas importantes, Guilherme que sempre chega para animar o ambiente
de trabalho no laboratório. Maria, e sua família Silvia e Isnardo, pessoas especiais que cruzaram
meu caminho. Maria, sua amizade foi uma escola, me ensinando muito sobre trabalho e dedicação, minha companheira em todas as etapas fáceis e difíceis do mestrado, uma amizade que espero preservar por toda a vida.
Um agradecimento muito especial a minha família que diretamente forneceu suporte e apoio durante todo o meu processo de formação. Aos meus avós Bina e Oswaldo e meu tio Zá
por todo carinho e admiração que têm por mim. A minha mãe Selma por todo amor, carinho e
apoio, à minha irmã Fani pela companhia a mim a minha mãe enquanto eu não estava presente e,
RESUMO
O objetivo deste estudo foi examinar os mecanismos de controle 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. Quarenta e cinco participantes de 4, 8 e 12 anos e 15 adultos jovens permaneceram em pé 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). Cada participante se posicionou dentro da sala sobre uma plataforma de força (Kistler, modelo 9286A), com os pés afastados na largura do quadril e realizou 10 tentativas, sorteadas aleatoriamente, sendo 5 com e 5 sem visão com duração de 30 segundos cada uma. A plataforma de força forneceu os dados das forças aplicadas sobre ela, que foram utilizados para cálculo das trajetórias do centro de pressão (CP), perambulação e tremor. Para cada uma das trajetórias foram calculadas a amplitude média e a freqüência predominante de deslocamento para as direções ântero-posterior e médio-lateral. Os resultados revelaram que o deslocamento das trajetórias do CP, perambulação e tremor diminuíram com o aumento da idade para as duas direções. Assim, foi verificado que mesmo aos 12 anos de idade crianças não apresentam a mesma performance que os adultos durante a manutenção da postura ereta. Ainda, na condição sem visão, o deslocamento das três trajetórias aumentou para todos os grupos etários, no entanto, a freqüência de deslocamento das trajetórias foi a mesma para todos os grupos nas duas condições. O maior deslocamento da trajetória de perambulação sugere que mesmo crianças de 12 anos de idade ainda apresentam dificuldades em estimar a posição do corpo no espaço e utilizar essa estimativa para manter a orientação postural desejada. Por outro lado, a similaridade na magnitude de deslocamento da trajetória de tremor sugere que a quantidade de ruído decorrente da diferença entre o comando enviado para a musculatura e a ação executada observado em crianças de 12 anos já se encontra semelhante à quantidade apresentada por adultos. Para crianças com idades
inferiores, entretanto, esse ruído ainda é maior que o observado para as crianças de 12 anos e adultos. De maneira geral, parece que crianças necessitam da experiência de passar pela tarefa várias vezes, para que possam construir parâmetros que serão armazenados no modelo interno de referência, e servirão de comparação para que possam realizar os ajustes necessários durante a realização de uma tarefa postural. Ainda, essa melhora na utilização de informação sobre a posição postural para o refinamento do controle postural ocorre após a redução de ruído interno do sistema efetor.
ABSTRACT
The purpose of this investigation was to examine the functioning of the postural control system in maintaining the upright stance in 4, 8, and 12 year-old children and adults with and without vision. Forty five participants aging 4, 8, and 12 years and 15 adults stood upright inside a room constituted of three walls, two laterals and one frontal, with 2,2 x 1,2 x 1,2 metros (height, breadth and lengh). Each participants was positioned inside the room standing on a force platform (Kistler, model 9286A) with his/her feet parallel and aligned with hip width and performed 10 trials, randomly defined, 5 with and 5 without vision, lasting 30 seconds each. The force measured the applied forces, used to calculate the trajectories of center of pressure, rambling and trembling. For each trajectory, mean amplitude displacement and predominant frequency were calculated for both anterior-posterior and medial-lateral directions. Results revealed that, the displacement of CP, rambling, and trembling trajectories decreased with age for both directions. Therefore, it was observed that even 12-year-old children did not show adults performance in maintaining the upright stance. In the vision condition, the displacement of CP, rambling, and trembling also increased for all groups, however, the frequency was the same for all groups in both conditions. The larger rambling trajectory displacement suggests that even 12-year-old children still show difficulties in estimating the body position and in using this estimation in order to maintain the desired postural orientation. On the other hand, the similar trembling trajectory displacement suggests that the amount of noise due to the muscular commands send to the muscular system in 12-year-old children is similar to the observed in adults. For 10-year-old and younger children, however, this noise is still larger compared to the observed in 12-year-old children and adults. In sum, it seems that children need to experience the task in order to acquire a well elaborate internal model of reference that will be used to compared the desired and actual position and promote the necessary adjustments to maintain or achieved the desired postural
orientation. Finally, this improvement in the use of this information seems to occur after the reduction of the noise in the muscular system.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIGURA 1. Visão posterior do participante durante a execução da tarefa ... 52
FIGURA 2. Exemplos de séries temporais do deslocamento do centro de pressão de uma criança
de 4 anos na condição com visão nas direções ântero-posterior (a) e médio-lateral (c), na condição sem visão nas direções ântero-posterior (b) e médio-lateral (d), e de um adulto na condição com visão nas direções ântero-posterior (e) e médio-lateral (g), e na condição sem visão nas direções ântero-posterior (f) e médio-lateral (h)... 57
FIGURA 3. Médias e os respectivos desvios padrão da amplitude média de deslocamento do
centro de pressão nas direções ântero-posterior e médio-lateral, para os quatro grupos etários, nas duas condições de informação visual... 58
FIGURA 4. Deslocamento da trajetória de perambulação (----) e tremor (___) durante uma tentativa
de uma criança de 4 anos, nas direções posterior com visão (a), ântero-posterior sem visão (b), médio-lateral com visão (c) e médio-lateral sem visão (d)... 60
FIGURA 5. Deslocamento da trajetória de perambulação (----) e tremor (___) durante uma tentativa
médio-lateral com visão (c) e médio-lateral sem visão (d)... 61
FIGURA 6. Médias e os respectivos desvios padrão da amplitude média de deslocamento da
trajetória de perambulação nas direções ântero-posterior e médio-lateral, para os quatro grupos etários, nas duas condições de informação visual... 62
FIGURA 7. Médias e os respectivos desvios padrão da amplitude média do deslocamento da
trajetória de tremor nas direções ântero-posterior e médio-lateral, para os quatro grupos etários, nas duas condições de informação visual... 63
FIGURA 8. Freqüência predominante de oscilação da trajetória do centro de pressão nas direções
ântero-posterior e médio-lateral, para os quatro grupos etários, nas duas condições de informação visual... 65
FIGURA 9. Freqüência predominante de oscilação da trajetória de perambulação nas direções
ântero-posterior e médio-lateral, para os quatro grupos etários, nas duas condições de informação visual... 66
FIGURA 10. Freqüência predominante de oscilação da trajetória de tremor nas direções
ântero-posterior e médio-lateral, para os quatro grupos etários, nas duas condições de informação visual... 67
LISTA DE TABELAS
TABELA 1. Médias e desvios padrão da idade, massa e estatura dos participantes dos quatro
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO... 14
2. REVISÃO DE LITERATURA... 20
2.1 DESENVOLVIMENTO DO CONTROLE POSTURAL... 21
2.2 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE CONTROLE POSTURAL... 27
2.2.1 Percepção-ação... 29
2.2.2 Desenvolvimento do ciclo percepção-ação... 32
2.2.3 Mecanismos de controle... 39 2.3 PROPOSTA DO ESTUDO... 44 3. OBJETIVOS... 48 4. MATERIAL E MÉTODOS... 49 4.1 PARTICIPANTES... 49 4.2 PROCEDIMENTOS... 51
4.3 TRATAMENTO E ANÁLISE DOS DADOS... 53
4.4 ANÁLISE ESTATÍSTICA... 55
5. RESULTADOS... 56
5.1 AMPLITUDE MÉDIA DE DESLOCAMENTO... 56
5.1.1 Trajetória do Centro de Pressão... 56
5.1.2 Trajetória de Perambulação e Tremor ... 59
5.2 FREQÜÊNCIA PREDOMINANTE DE OSCILAÇÃO... 64
5.2.1 Trajetória do Centro de Pressão... 64
5.2.2 Trajetória de Perambulação e Tremor ... 65
6.1 MUDANÇAS COMPORTAMENTAIS NA PERFORMANCE DO FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE
CONTROLE POSTURAL... 69
6.2 MECANISMOS DE CONTROLE NO SISTEMA DE CONTROLE POSTURAL... 72
6.3 DIFERENÇAS NO DESENVOLVIMENTO DOS MECANISMOS DE CONTROLE E SUAS RELAÇÕES COM A PERFORMANCE... 79
REFERÊNCIAS... 85
ANEXO A - PARECER DO COMITÊ DE ÉTICA EM PESQUISA... 92
APÊNDICE A- TERMO DE CONSENTIMENTO... 93
APÊNDICE B – FÓRMULAS UTILIZADAS PARA O CÁLCULO DOS MOMENTOS E POSIÇÃO DO CENTRO DE PRESSÃO.... 95
APÊNDICE C – PLANILHA CONTENDO AS MÉDIAS E DESVIOS PADRÃO DA IDADE, MASSA, ESTATURA E ALTURA DO PONTO FIXO DE TODOS OS GRUPOS ETÁRIOS.... 96
APÊNDICE D – PLANILHA CONTENDO AS VARIÁVEIS DE AMPLITUDE MÉDIA DE DESLOCAMENTO PARA AS TRAJETÓRIAS DO CENTRO DE PRESSÃO, PERAMBULAÇÃO E TREMOR, PARA TODOS OS GRUPOS ETÁRIOS, NAS DIREÇÕES ANTERO-POSTERIOR E MÉDIO-LATERAL.... 100
APÊNDICE E – PLANILHA CONTENDO A VARIÁVEL DE FREQÜÊNCIA PREDOMINANTE DE DESLOCAMENTO PARA AS TRAJETÓRIAS DO CENTRO DE PRESSÃO, PERAMBULAÇÃO E TREMOR, PARA TODOS OS GRUPOS ETÁRIOS, NAS DIREÇÕES ANTERO-POSTERIOR E MÉDIO-LATERAL.... 104
1. INTRODUÇÃO
Uma das habilidades motoras fundamentais do repertório humano é a manutenção da postura. Suportar a gravidade e ter mobilidade são essenciais para a manutenção da posição ereta e outras tarefas da vida diária (BRADLEY; THELEN, 1988). A capacidade de manter o equilíbrio corporal é um pré-requisito para a execução de muitas atividades diárias e possibilita a adoção e/ou manutenção de um estilo de vida móvel e independente (MAKI; MCIRLOC, 1996). Para manter a postura ereta, ou mover o corpo de maneira controlada, os seres humanos necessitam realizar ativação muscular apropriada para tal tarefa, sendo alcançada a partir da atuação do sistema de controle postural.
O sistema de controle postural tem como objetivos comportamentais a manutenção da estabilidade ou equilíbrio corporal e a orientação espacial (HORAK; MACPHERSON, 1996; SHUMWAY-COOK; WOOLACOTT, 1985). Para alcançar estes objetivos, o sistema de controle postural deve manter um relacionamento estável e coerente entre o sistema sensorial e o sistema motor. Durante a tarefa de manter a postura, o sistema de controle postural recebe constantemente informações ambientais e proprioceptivas por meio dos órgãos sensoriais e,
simultaneamente, com base nessas informações, gera as respostas motoras. Desta forma, o controle postural necessita ser entendido como um comportamento que emerge de um contínuo e dinâmico relacionamento entre informação sensorial e ação motora (BARELA, 1997).
O desenvolvimento do sistema de controle postural é um processo essencial e indispensável para a aquisição e refinamento das habilidades motoras. Ao longo do ciclo desenvolvimental várias mudanças são observadas no sistema de controle postural. Por exemplo, ao final do primeiro ano de vida as crianças são capazes de superar a difícil tarefa de se manter em pé independentemente. Esta não é uma tarefa fácil, pois para conseguir realizá-la bebês precisam ser capazes de resolver o problema de como manter o corpo em uma orientação vertical. Para ficar em pé independentemente, os bebês precisam coordenar e controlar o corpo composto por muitos segmentos, onde devem ser controlados a relação entre cada segmento e, ainda, a relação do corpo como um todo com o ambiente em que está inserido.
A fim de compreender o desenvolvimento e o funcionamento do sistema de controle postural diferentes propostas têm sido utilizadas. Uma delas é a proposta de Woollacot e colegas (SHUMWAY-COOK; WOOLLACOTT, 1985; WOOLLACOT; DEBÛ; MOWATT, 1987; WOOLLACOT, 1988), que sugere que as mudanças no controle postural são decorrentes de mudanças na predominância das informações sensoriais utilizadas pelo sistema de controle postural (SHUMWAY-COOK; WOOLLACOT, 1985).
No entanto, esta proposta foi recentemente questionada e o modelo dos sistemas têm sido o mais utilizado, atualmente, para descrever o funcionamento do sistema de controle postural. Neste modelo, o controle postural pode ser classificado como um processo dinâmico que envolve um intrincado relacionamento entre componentes sensoriomotores e musculoesqueléticos. Nesta visão, a informação sensorial influencia a realização das ações motoras, que simultaneamente influenciam a obtenção de uma nova informação sensorial. Desta maneira, forma-se o chamado
ciclo percepção-ação, que busca manter a relação entre a pessoa e o ambiente o mais estável possível (BARELA, 2000).
De acordo com esta proposta, o desenvolvimento e o refinamento do controle postural, envolve a aquisição de um relacionamento estável e coerente entre a informação sensorial e a ação motora. Esse relacionamento pode ser chamado de acoplamento entre informação sensorial e ação motora (BARELA, 1997; BARELA, JEKA; CLARK,1999; BARELA; FREITAS JÚNIOR; GODOI; POLASTRI, 2001) e é fundamental para alcançar e manter uma posição corporal desejada.
Com a finalidade de compreender o desenvolvimento do sistema de controle postural, vários estudos verificaram mudanças desenvolvimentais que ocorrem no controle postural das crianças nos primeiros anos de vida (por exemplo, RIACH; HAYES, 1987; WOOLLACOTT; DEBÛ; MOWATT, 1987; FIGURA; CAMA; CAPRANICA; GUIDETTI; PULEJO, 1991; RIACH; STARKES, 1994; USUI; MAEKAWA; HIRASAWA, 1995). A partir dos resultados destes estudos, foi observado que as crianças apresentam maior oscilação corporal quando comparadas com adultos, e ainda, que esta quantidade de oscilação diminui ao longo dos primeiros anos de vida. No entanto, algumas questões ainda permanecem, como por exemplo, quais são as causas das diferenças na performance entre adultos e crianças durante a manutenção de uma dada orientação postural?
Recentemente, Barela, Jeka e Clark (2003) sugeriram uma proposta alternativa à vigente até então para explicar o desenvolvimento do controle postural. Estes autores verificaram que as crianças apresentam um acoplamento entre informação sensorial e ação motora mais fraco e instável, o que leva a uma performance inferior àquela apresentada por adultos. Sendo assim, os autores propuseram que a maior variabilidade no acoplamento entre informação sensorial e ação motora apresentado por crianças pode ser devido a um alto nível de ruído existente no seu sistema de controle postural. A sugestão dos autores é que o ruído se apresenta de duas maneiras. A primeira fonte de ruído seria inerente ao sistema, presente nos comandos enviados para a
periferia. Neste caso, a contração muscular determinada pelo sistema nervoso central para executar uma ação é diferente daquela contração que realmente ocorre. A outra possível fonte de ruído estaria na dificuldade encontrada pelas crianças em estimar a posição do seu corpo no espaço, para então produzir atividade motora apropriada para obter ou manter a posição corporal desejada. Essa dificuldade estaria intimamente relacionada com a falta de um modelo interno de referência que se encontre totalmente desenvolvido (BARELA; JEKA; CLARK, 2003). O modelo interno de referência serve como um parâmetro de comparação que auxilia o indivíduo para que ele seja capaz de manter o relacionamento entre as informações sensoriais captadas do ambiente e a realização da ação motora de maneira apropriada. Mais ainda, o modelo interno de referência pode tornar o controle postural mais eficiente, na medida que propicia condições para que as forças que estão atuando sobre o corpo sejam estimadas e antecipadas.
As sugestões de duas fontes de ruído no funcionamento do sistema de controle postural em crianças, como sugerido por Barela, Jeka e Clark (2003), poderia estar relacionado com aspectos do funcionamento do sistema de controle postural apontados em diversos estudos com adultos. Amblard e colegas (1985) analisaram a oscilação corporal através de um estroboscópio e observaram que a freqüência média de oscilação corporal aponta a atuação de dois sistemas de controle postural. Um sistema apresentou freqüências de atuação abaixo de 2 Hz, entretanto, outro sistema apresentou freqüência de atuação acima de 4 Hz. Outros autores também encontraram as mesmas evidências em seus resultados, apontando dois sistema de atuação durante a manutenção da postura. Por exemplo, Lestienne e Gurfinkel (1988) nomearam sistema conservativo e operativo, sendo o sistema conservativo responsável por determinar a posição de referência do corpo no espaço, e o sistema operativo responsável pela manutenção do equilíbrio ao redor da posição de referência.
Collins e De Luca (1993) também sugeriram a existência de dois mecanismos de controle postural. Segundo a nomenclatura utilizada por estes autores, durante curtos intervalos de tempo, o sistema de controle postural utiliza um mecanismo de circuito aberto (open-loop). Esse mecanismo não possibilita controle direto, portanto não utiliza feedback e, ainda, apresenta um alto nível de atividade estocástica. O outro mecanismo seria de circuito fechado (closed-loop). Usado em períodos de tempo mais longos, este mecanismo necessita ser alimentado por feedback para fazer os ajustes e correções necessárias durante a manutenção da postura. Zatsiorsky e Duarte (1999) também propuseram que o sistema de controle postural apresenta dois comportamentos distintos, estes autores identificaram esses comportamentos através das trajetórias de tremor e de perambulação, obtidas por meio da decomposição do deslocamento do centro de pressão (CP). A proposta de Zatsiorsky e Duarte (1999) está baseada no conceito do ponto de equilíbrio ou ponto de força zero. Sendo assim, os autores propõem que a posição ou estado de equilíbrio, pode ser alterado de um lugar para outro atraído por um ponto atrator. 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 foi chamada de trajetória de perambulação. 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
Desta forma, a proposta deste estudo é que as trajetórias sugeridas por Zatsiorsky e Duarte (1999) podem estar relacionadas com cada uma das fontes de ruído proposta por Barela, Jeka e Clark (2003). Ainda, cada uma destas trajetórias, de tremor e perambulação, pode também estar relacionada com diferentes mecanismos de controle utilizados pelo sistema de controle postural para a manutenção da postura. Desta forma, 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 não poderia estar atuando 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.
Sendo assim, para responder as questões a respeito do desenvolvimento e funcionamento do sistema de controle postural, este trabalho vem propor uma análise do sistema de controle postural através do método de decomposição da trajetória do CP proposto por Zatsiorsky e Duarte (1999). Dessa forma, o presente estudo terá por objetivo examinar os mecanismos de controle postural através das trajetórias de tremor e perambulação em participantes de 4, 8 e 12 anos e adultos, durante a manutenção da postura nas condições com e sem visão.
2. REVISÃO DE LITERATURA
O desenvolvimento do sistema de controle postural está intimamente relacionado com a aquisição e o refinamento das habilidades motoras do ser humano, portanto é um tópico de interesse enfocado em muitas áreas. A fim de compreender melhor o desenvolvimento do sistema de controle postural, esta revisão de literatura foi inicialmente dividida em duas partes. Primeiramente, serão abordados os estudos sobre o desenvolvimento do controle postural e as possíveis explicações para esse fato. Posteriormente, alguns aspectos do funcionamento do sistema de controle postural serão abordados com base em alguns estudos da literatura, e finalmente, uma nova proposta será feita a fim de examinar as diferenças encontradas entre adultos e crianças durante a manutenção da postura ereta.
2.1 DESENVOLVIMENTO DO CONTROLE POSTURAL
Um dos aspectos marcantes da espécie humana é a aquisição da postura bípede. A posição em pé proporciona à criança uma relação nova e diferente com o ambiente e, ainda, serve de base para muitos dos padrões locomotores que serão adquiridos posteriormente. Enquanto adultos conseguem manter a posição bípede com desenvoltura e naturalidade, as crianças necessitam de um considerável esforço para solucionar a complexa tarefa de manter o corpo na posição vertical (BARELA; POLASTRI; GODOI, 2000). É uma tarefa difícil, pois requer o controle de muitos graus de liberdade, os segmentos do corpo precisam ser alinhados uns com relação aos outros e, ainda, mantidos sobre uma base de suporte relativamente reduzida.
A manutenção da postura ereta passa por um processo de refinamento durante os primeiros anos de vida. A partir do desenvolvimento da orientação e equilíbrio postural, o sistema de controle postural vai se aperfeiçoando, permitindo assim, a emergência de novas habilidades motoras como, por exemplo, sentar e ficar em pé. As mudanças desenvolvimentais nos primeiros anos de vida, observadas durante a manutenção da postura ereta, têm sido verificadas através da análise da oscilação corporal (por exemplo, TAGUCHI; TADA, 1988; RIACH; HAYES, 1987; FIGURA; CAMA; CAPRANICA; GUIDETTI; PULEJO, 1991; RIACH; STARKES, 1993; USUI; MAEKAWA; HIRASAWA, 1995). De forma geral, estes estudos apontam que conforme aumenta a idade diminui a magnitude da oscilação corporal das crianças. Este comportamento de maior oscilação, tem sido utilizado para sugerir que o funcionamento do sistema de controle postural em crianças apresenta processos de funcionamento diferente dos adultos.
Um dos estudos mais abrangentes foi realizado por Taguchi e Tada (1988), que investigaram mudanças desenvolvimentais no controle postural em indivíduos de 4 a 29 anos de
idade em condições com e sem visão. Os resultados apontaram que mudanças desenvolvimentais ocorrem com o aumento da idade. Através da análise do deslocamento do centro de pressão (CP), foi verificado uma maior área e velocidade de oscilação em grupos mais jovens. Somente por volta de 12-15 anos de idade, o deslocamento do CP foi semelhante ao dos adultos. Figura, Cama, Capranica, Guidetti e Pulejo (1991) também observaram que crianças de 6 anos apresentaram um maior deslocamento e maior velocidade de deslocamento da oscilação corporal que as crianças de 8 e 10 anos de idade.
Posteriormente, Usui, Maekawa e Hirasawa (1995), também investigaram a excursão do centro de pressão em crianças de 3 a 11 anos de idade. Os resultados apontam que a área de deslocamento do centro de pressão diminui com a idade. Riach e Starkes (1994) também verificaram que crianças de 4 a 5 anos de idade deslocaram o centro de pressão com maior velocidade quando comparadas com as crianças mais velhas e com adultos. Ainda, Zernicke, Gregor e Cratty (1982) encontraram diferenças na excursão do centro de pressão quando compararam crianças de 6,5 anos com crianças de 11 anos de idade durante a manutenção da postura ereta.
De forma geral, parece ocorrer uma diminuição da oscilação corporal com o aumento da idade. Como mencionado anteriormente, em alguns estudos (por exemplo, FIGURA; CAMA; CAPRANICA; GUIDETTI; PULEJO, 1991) estas diferenças entre adultos e crianças parecem permanecer até por volta de 12-15 anos. Entretanto, outros estudos apontam que essas diferenças tendem a diminuir até por volta de 7 anos, quando crianças já apresentam um padrão semelhante ao apresentado por adultos (FIGURA; CAMA; CAPRANICA; GUIDETTTI; PULEJO, 1991; RIACH; HAYES, 1987; ODENRICK; SANDSTEDT, 1984; RIACH; STARKES, 1993).
Os resultados do estudo de Riach e Starkes (1993) indicam que aos 7 anos de idade as crianças atingiram os mesmos níveis apresentados por adultos. Estes autores sugerem que essas
alterações decorrentes do aumento da idade não devem ser associadas somente a fatores físicos, como peso, altura e tamanho do pé, pois as influências desses fatores foram retiradas das análises, e ainda sim, as crianças apresentavam diferenças quando comparadas com adultos. Sendo assim, parece que alguns fatores funcionais, como por exemplo, o desenvolvimento da capacidade de utilização de feedback fornecido pelos canais sensoriais, são de grande importância neste processo de desenvolvimento do controle postural (RIACH; STARKES, 1993).
Outra importante diferença no controle postural quando comparamos adultos e crianças está relacionada com o funcionamento deste sistema. A freqüência de oscilação corporal também pode ser utilizada para indicar alterações no funcionamento do sistema de controle postural das crianças. A oscilação corporal em adultos é caracterizada por freqüências predominantemente entre 0,25 e 0,45 Hz para ambas as direções ântero-posterior e médio-lateral (SOAMES; ATHA, 1982). Entretanto, quando esta análise foi realizada para a oscilação corporal das crianças, resultados diferentes foram encontrados. Riach e Hayes (1987) observaram a oscilação corporal de crianças com idade entre 2 e 14 anos. Esses autores verificaram que crianças mais jovens oscilavam com freqüências entre 0,8 e 1,0 Hz, e crianças mais velhas oscilavam com freqüências entre 0,1 e 0,8 Hz. Desta forma, os autores sugerem que freqüência de oscilação durante a manutenção da postura ereta sofre alterações, diminuindo com aumento da idade. A explicação para este fato, segundo estes autores, é que estas mudanças ocorrem devido a diferenças na capacidade de processamento de informações (RIACH; HAYES, 1987).
Apesar destes resultados indicando freqüências mais altas de oscilação corporal em crianças, outros estudos têm apontado resultados diferentes. Por exemplo, Ashmead e McCarty (1991) observaram que crianças entre 12 e 14 meses de idade apresentam freqüência de oscilação semelhante a dos adultos. Entretanto, precauções devem ser assumidas neste caso, tendo em vista que as análises ocorreram em apenas 4 segundos, sendo esse um tempo muito curto.
Recentemente, Barela, Polastri e Godoi (2000) em uma análise da oscilação corporal em crianças de 2 a 6 anos de idade, também não encontraram diferenças na freqüência de oscilação entre as idades, porém foi verificada uma certa tendência à diminuição da oscilação com o aumento da idade. Uma explicação para estas divergências pode estar na faixa etária utilizada, neste estudo, onde cada grupo apresentava uma faixa etária, sendo que nos outros estudos, como por exemplo, Riach e Starkes (1989), faixas etárias diferentes pertenciam ao mesmo grupo, o que poderia mascarar os resultados.
Além da freqüência de oscilação, outras diferenças funcionais são apresentadas por crianças quando comparadas com adultos. Shumway-Cook e Woollacott (1985) observaram que crianças de 4 a 6 anos de idade apresentaram um aumento progressivo da oscilação corporal quando é retirada alguma fonte de informação sensorial. Essas crianças foram menos estáveis que crianças mais velhas, quando na condição sem visão, a informação da articulação do tornozelo era incoerente com a informação da oscilação corporal fornecida pelo sistema vestibular. Similarmente, Forssberg e Nashner (1982) observaram que crianças mais jovens (1,5 a 7,5 anos de idade), quando colocadas em uma situação de perturbação, na qual as informações somatosensorial e visual foram suprimidas, apresentaram a latência e a amplitude de suas respostas posturais mais variáveis que a apresentada por adultos. A estabilidade postural diminuiu significativamente e, em alguns casos, as crianças foram incapazes de se manter em pé. Ao contrário das crianças mais novas, as crianças mais velhas (7,5 a 10 anos de idade), apresentaram performances semelhantes à dos adultos nessas mesmas condições. Estas diferenças foram atribuídas à configuração corporal e a imaturidade do sistema de controle postural (FORSSBERG; NASHNER, 1982).
De forma geral, estudos de desenvolvimento do controle postural apontam que as crianças ainda não são capazes de adaptar suas respostas frente às alterações das informações sensoriais
(FORSSBERG; NASHNER, 1982; SHUMWAY-COOK; WOOLLACOTT, 1985). E ainda, assim como para os aspectos comportamentais, estes estudos baseados em resultados funcionais também sugerem que crianças menores de 7 anos apresentam dificuldades em controlar com precisão a manutenção da postura quando é retirada alguma fonte de informação sensorial. Sendo assim, parece que por volta de 7 – 8 anos algum tipo de alteração ocorre no sistema de controle postural, fazendo com que a performance das crianças seja semelhante à dos adultos.
Zernicke, Gregor e Cratty (1982) propuseram uma situação mais desafiadora em um estudo comparativo entre a influência da informação visual na oscilação corporal durante as posturas mono e bipodal. Através da fixação ou não de um ponto em situações com e sem visão, foi analisada a oscilação corporal através dos deslocamentos do centro de pressão. Os resultados apontam que as crianças não utilizaram a estratégia de fixação para diminuir a oscilação corporal tanto para a condição monopodal quanto para a condição bipodal na direção ântero-posterior como ocorre com os adultos. Ainda, de uma forma geral, mesmo crianças acima dos 10 anos de idade apresentaram performances mais similares às crianças mais novas do que a apresentada por adultos, na situação monopodal. Sendo assim, os autores concluíram que o grau de dificuldade para realização da tarefa tanto para as crianças mais novas (6 – 7 anos) quanto para as crianças mais velhas (10 – 11 anos) foi o mesmo nesta situação. Desta forma, parece que crianças de 10 anos de idade ainda não apresentam o funcionamento do sistema de controle postural similar ao dos adultos quando submetidas a situações mais desafiadoras ou de conflito sensorial.
Embora a idade de 7 anos pareça ser um marco no desenvolvimento do controle postural, parece que crianças somente apresentam oscilação corporal semelhante a dos adultos em situações onde apenas tenham que manter a postura ereta, e não há qualquer perturbação do sistema ou maior dificuldade na tarefa. Alguns estudos apontam que em situações mais desafiadoras, crianças demonstram um comportamento semelhante aos adultos tardiamente, e não
próximo aos sete anos de idade (ZERNICKE; GREGOR; CRATTY, 1982). Godoi (2004) verificou as oscilações corporais de participantes de 4, 6, 8, 10, 12, 14 anos de idade e adultos e aponta que apenas os participantes de 12 anos sob condição de conflito sensorial, ou seja, quando a sala se movimentava, apresentaram a oscilação corporal semelhante a dos adultos.
Com base nestes resultados, é possível que as diferenças apresentadas pelas crianças pode não estar apenas na dificuldade em utilizar as informações sensoriais, e sim em determinar quais seriam as informações mais importantes para a tarefa. Desta forma, todas essas mudanças em aspectos comportamentais e funcionais apresentados por crianças durante a manutenção da postura ereta, podem ser interpretadas como um indicativo de desenvolvimento do sistema de controle postural. Com o passar dos anos, o desenvolvimento reflete conseqüentemente em um aperfeiçoamento na manutenção da postura ereta, entretanto, são diversas as explicações oferecidas para esclarecer estas alterações que ocorrem no sistema de controle postural.
Uma proposta muito aceita para explicar o processo de desenvolvimento do controle postural foi sugerida por Woollacott, Debû e Mowatt (1987). Estas autoras propõem que com o passar dos anos haveria alternância na dominância de uma ou outra fonte de informação sensorial utilizada pelo sistema de controle postural. Especificamente, estas autoras sugerem que entre 2 e 5 anos de idade a visão é dominante em relação às demais informações sensoriais (WOOLLACOTT, DEBÛ, MOWATT, 1987) e, ainda, há uma forte dependência da visão durante os períodos em que os bebês aprendem a sentar, engatinhar e ficar em pé (WOOLLACOTT, 1988). Talvez a maior dependência da visão que as crianças possuem torne mais difícil a seleção da informação mais importante para a realização da tarefa. Desta forma, esta proposta sugere que somente por volta dos sete anos de idade é que ocorreria um período de transição, no qual o sistema de controle postural deixa de ser dependente da visão e passa a integrar as informações provenientes dos demais canais sensoriais de forma semelhante à observada em adultos. Conseqüentemente, as
crianças seriam capazes de assumir uma estratégia de controle postural semelhante à utilizada por adultos.
Esta proposta foi aceita por muito tempo, pois estava fortemente embasada em estudos realizados anteriormente, que comprovavam a forte influência que a informação visual exercia sobre o controle postural de crianças (LEE; ARONSON, 1974; LISHMAN; LEE, 1973; LEE; LISHMAN, 1975). No entanto, recentemente esta proposta foi questionada por uma visão diferente a respeito do desenvolvimento do sistema de controle postural. Nesta nova proposta, alguns aspectos sobre os mecanismos do processo desenvolvimental são explorados com a finalidade de compreender o funcionamento do sistema. Desta forma, uma breve explicação sobre o funcionamento do sistema de controle postural será apresentada a seguir.
2.2 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE CONTROLE POSTURAL
Segundo Horak e McPherson (1996), trabalhos pioneiros em controle postural caracterizavam a postura como um estado estático, alcançado através de um processo mecânico fruto de atividade reflexa gerada para compensar a ação da gravidade. Ainda, segundo Woollacott, Shummway-Cook e Nashner (1986), antigas teorias do controle postural preconizavam que as bases neurais para o funcionamento do controle postural eram descritas através de um modelo hierárquico, desta forma, os mecanismos do sistema nervoso responsáveis pelo controle motor eram subdivididos em componentes funcionais e organizados de maneira hierárquica.
Atualmente essas teorias têm sido contestadas, pois uma visão dinâmica tem sido adotada. Através desta nova perspectiva, o funcionamento do controle postural tem sido entendido como
parte de um conjunto complexo e flexível de sistemas e subsistemas, e a partir de uma complexa e flexível interação entre eles emerge o movimento (WOOLLACOTT; SHUMMWAY-COOK, 1990). A partir desta nova visão, o controle do sistema de controle postural é caracterizado por um processo onde todas as forças que estão agindo sobre o corpo são controladas de maneira flexível, de acordo com a tarefa e as restrições que o ambiente oferece (REED, 1989). A partir de então, o funcionamento do sistema de controle postural deixa de ser considerado como fruto de um estado estático, onde apenas há uma soma de caminhos hierárquicos, e passa a ser entendido de maneira dinâmica, decorrente da interação de múltiplos subsistemas, como a orientação sensorial, a coordenação multiarticular, as adaptações ambientais e as restrições biomecânicas do sistema músculo-esquelético (HORAK; MCPHERSON, 1996).
Horak e Mcpherson (1996) sugeriram que o sistema de controle postural possui dois objetivos comportamentais: a orientação e o equilíbrio postural. A orientação postural se refere à posição dos segmentos corporais em relação aos demais segmentos e em relação ao ambiente; e o equilíbrio postural é o estado em que todas as forças que atuam sobre o corpo estão balanceadas para manter o corpo na posição e orientação desejadas. Horak e Mcpherson (1996) também enfatizam que para atingir esses dois objetivos, o funcionamento do sistema de controle postural necessita ser entendido como emergente de um contínuo e dinâmico relacionamento entre informação sensorial e ação motora. Uma sugestão de como ocorre este relacionamento entre a informação sensorial e a ação motora será apresentada a seguir.
2.2.1 Percepção-ação
Para a realização de um movimento coordenado e com objetivo funcional, há necessidade de obtenção de informações sensoriais e realização da ação motora de forma que a informação sensorial e a atividade muscular estejam intimamente relacionadas através de um ciclo contínuo de percepção-ação. O sistema de controle postural utiliza o ciclo percepção-ação para que através da obtenção de novas informações seja possível ajustar a manutenção da postura executando atividade muscular apropriada, a fim de obter equilíbrio e orientação postural coerente.
Para que o funcionamento do controle postural seja compreendido é necessário que seja esclarecido como a informação sensorial e a ação motora estão relacionadas durante a manutenção da posição corporal desejada. Este relacionamento se apresenta de forma muito complexa, pois a partir do momento em que é fornecida alguma informação, o sistema de controle postural deve, a partir destas informações, realizar os ajustes posturais necessários produzindo ativação muscular apropriada para manter a postura, controlando o corpo como um todo. Essa é uma tarefa complexa, pois o corpo humano é um sistema multisegmentado, composto por inúmeros graus de liberdade, além de apresentar diversos subsistemas que interagem entre si e uns com os outros.
De forma geral, para a manutenção da postura ou qualquer outra atividade motora, primeiramente algumas informações dentre tantas disponíveis devem ser selecionadas. A partir destas informações obtidas, deve ser definida uma ação motora apropriada. Desta forma, o relacionamento entre as informações sensoriais obtidas e a atividade motora ocorre de maneira dinâmica, e não pode ser analisado separadamente, pois a informação sensorial guia a ação
motora que por sua vez influencia a aquisição de uma nova informação sensorial (BARELA, 1997).
O sistema de controle postural recebe as informações de três canais sensoriais: visual, vestibular e somatosensorial (NASHNER, 1981; HORAK; MCPHERSON, 1996). Cada um desses sistemas sensoriais fornece informações que possuem características únicas, pois cada classe de receptores opera de maneira ótima em uma freqüência e amplitude específicas. Entretanto, há uma redundância nas informações fornecidas pelos canais sensoriais, para que em determinadas tarefas ou ambientes, a manutenção da postura seja mantida mesmo quando a informação de um ou mais canais sensoriais não esteja disponível ou então seja informação errônea (HORAK; MCPHERSON, 1996). Para que o sistema de controle postural obtenha uma informação precisa, os estímulos sensoriais devem ser integrados no sistema nervoso central. A partir desta integração, todas as informações provenientes dos canais sensoriais desempenham um papel importante durante a manutenção da postura. Segundo Latash (2000), o termo redundante implica em algo desnecessário, enquanto que o termo abundante apresenta uma conotação positiva, se encaixando melhor neste contexto onde as diversas possibilidades são vistas de maneira benéfica. Na realidade, estas informações disponíveis no ambiente quando são redundantes, são pela abundância e riqueza de informações que cada um dos canais sensoriais fornece, é que permite que o indivíduo seja capaz de manter a postura em situações de conflito sensorial ou durante a ausência de alguma fonte de informação.
A ação motora e a obtenção de informações sensoriais ocorrem de maneira dinâmica e contínua, não havendo apenas uma relação de causa e efeito entre elas (BARELA, 2000), uma exerce influência sobre a outra. A partir deste intrincado relacionamento forma-se o chamado padrão (SCHÖNER, 1991) ou ciclo (BARELA, 1997) ação. Dentro do ciclo percepção-ação, é importante mencionar que não basta haver um forte relacionamento entre informação
sensorial e ação motora para que o controle postural seja alcançado; também é preciso que este relacionamento seja coerente e estável (BARELA, 1997; BARELA; JEKA; CLARK, 1999; BARELA; GODOI; FREITAS JÚNIOR; POLASTRI, 2001). Para isso, o indivíduo deve buscar manter sua relação com o ambiente o mais estável possível para que o controle postural seja alcançado da maneira desejada (BARELA, 2000).
Uma maneira de analisar o acoplamento entre informação sensorial e ação motora é manipular a informação fornecida a um sistema sensorial e verificar as respostas motoras desencadeadas. Esta abordagem foi muito utilizada para verificar a influência da informação visual no controle postural a partir dos estudos de Lee e colaboradores (por exemplo, LISHMAN; LEE, 1973; LEE; ARONSON, 1974; LEE; LISHMAN, 1975), sendo denominada paradigma da sala móvel. Este paradigma foi utilizado com bebês (por exemplo, LEE; ARONSON, 1974; BUTTERWORTH; HICKS, 1977; BETENHAL; BAI, 1989; DELORME; FRIGON; LAGACÉ, 1989; HIGGINS; CAMPOS; KERMOIAN; 1996; BARELA; GODOI; FREITAS JUNIOR; POLASTRI, 2000; BARELA; FREITAS JÚNIOR; GODOI; POLASTRI, 2001), crianças (por exemplo, SCHUMUCKLER; 1997; BARELA; GODOI; FREITAS JUNIOR; POLASTRI, 2001), adultos e idosos (WADE; LINDDQUIST; TAYLOR; TRET-JACOBSON, 1995; FREITAS JUNIOR; BARELA, 2002; POLASTRI; BARELA; BARELA, 2001). Nestes estudos as paredes e/ou teto de uma sala eram movimentados independentemente do solo, criando uma situação de manipulação da informação visual.
De uma forma geral, os resultados indicam que os participantes foram influenciados pelos movimentos da sala. Quando a sala era movimentada para frente e para trás, oscilações corporais correspondentes foram observadas. Em alguns casos onde a sala foi movimentada bruscamente, a manutenção da postura ereta foi afetada, ocorrendo até quedas (LEE; ARONSON, 1974).
No entanto, embora muitos estudos a respeito do desenvolvimento do sistema de controle postural tenham sido realizados, poucos abordaram os aspectos funcionais, ou seja, quais os
parâmetros do funcionamento deste sistema que leva às alterações comportamentais verificadas. Barela (1997) sugeriu que as alterações observadas no funcionamento do sistema de controle postural em crianças podem ser decorrentes não apenas de alterações nos sistemas sensorial ou motor, mas sim de alterações no relacionamento ou acoplamento entre as informações sensoriais e ação motora, ou seja, alterações no ciclo percepção-ação (BARELA, 1997). Sendo assim, aspectos desenvolvimentais do ciclo percepção-ação relacionados ao controle postural serão abordados a seguir.
2.2.2 Desenvolvimento do ciclo percepção-ação
Baseado em uma visão dinâmica, o desenvolvimento do controle postural pode estar relacionado com o desenvolvimento e/ou fortalecimento do ciclo percepção-ação (BARELA, 1997). Esta sugestão difere da proposta de Woollacott e colegas (por exemplo, SHUMWAY-COOK; WOOLLACOTT, 1985; WOOLLACOTT; DEBÛ; MOWATT, 1987; WOOLLACOTT, 1988), que sugerem que as crianças apresentam uma dominância do sistema visual durante a aquisição de informações.
Hirschfeld e Forssberg (1994) apresentaram uma outra proposta, sendo sugerido que o desenvolvimento do controle postural não é limitado somente pelo desenvolvimento dos sistemas sensoriais e/ou do sistema de controle motor, parece que existem ainda outros fatores que são determinantes para a realização ação motora desejada. Tendo em vista estes aspectos, foi proposto que o desenvolvimento do controle postural ocorreria devido ao desenvolvimento dos mecanismos neurais centrais, que são responsáveis pela interação das informações sensoriais para gerar comandos motores apropriados. Dentro desta proposta, a organização das respostas motoras
é realizada através de um gerador central de padrões que opera em dois níveis de comando. O primeiro, gera respostas simples, com pouca complexidade, porém pode ser modulado pelo segundo nível quando há integração sensorial. O segundo nível, responsável por ações mais complexas, é responsável pela transformação do padrão inicial em um padrão adulto, ou seja, responsável pelo aperfeiçoamento do padrão, e é desenvolvido através de prática. Desta forma, foi proposto que as crianças apresentam dificuldades em produzir as respostas apropriadas por estarem utilizando apenas o primeiro nível de comando, sem os ajustes finos em seus movimentos.
Hirschfeld e Forssberg (1994) também contestaram a proposta de dominância visual. Estes autores apontam que a influência exercida pela visão nos experimentos utilizando o paradigma da sala móvel, por exemplo, Lee e Aronson (1974) e Butterworth e Hicks (1977), não é fruto de uma predominância deste canal sensorial, e sim da forte perturbação visual à qual estas crianças foram submetidas.
Recentemente Barela, Jeka e Clark (2003) sugeriram outra proposta para explicar o desenvolvimento do controle postural das crianças. Estes autores realizaram um estudo onde crianças de 4, 6 e 8 anos de idade permaneceram em pé, de olhos fechados e tocando com o dedo indicador uma barra de metal que oscilava. Os resultados demonstraram que o toque da barra induziu oscilações correspondentes em todas as crianças, sugerindo que estas acoplaram aos movimentos da barra. Porém, o acoplamento entre informação sensorial e oscilação corporal observado nas crianças apresentou maior variabilidade do que o observado para os adultos. Sendo assim, os autores sugeriram que crianças apresentam um acoplamento entre informação sensorial e ação motora mais fraco e instável, o que leva a uma performance inferior do funcionamento do sistema de controle postural quando comparados com adultos. Desta forma, os autores concluíram que as diferenças no controle postural em crianças, como por exemplo, maior
oscilação corporal quando comparados com adultos, parecem estar relacionadas com o acoplamento entre informação sensorial e ação motora (BARELA; JEKA; CLARK, 2003).
Barela, Jeka e Clark (2003) propuseram, ainda, que a maior variabilidade no acoplamento entre informação sensorial e ação motora encontrado em crianças pode ser devido a um alto nível de ruído existente no seu sistema de controle postural. A sugestão dos autores é que esse ruído pode se apresentar de duas formas. A primeira seria inerente ao sistema, presente nos comandos enviados para a periferia. Seria a diferença entre a aceleração atual produzida pelos músculos e a aceleração especificada para o controle. Essa primeira fonte de ruído estaria dificultando a ação das crianças em produzir ajustes e contrações musculares apropriadas para executar o movimento corretamente, pois ainda não seriam capazes de controlar com precisão a contração da musculatura e, conseqüentemente, seus movimentos. A outra possível fonte de ruído estaria na dificuldade encontrada pelas crianças em estimar a posição do seu corpo no espaço, para então produzir atividade motora apropriada para obter ou manter a posição corporal desejada. Essa dificuldade está intimamente relacionada com a falta de um modelo interno de referência que se encontre totalmente desenvolvido (BARELA; JEKA; CLARK, 2003).
A respeito do modelo interno, inicialmente é necessário esclarecer a questão sobre a terminologia utilizada, que é bastante diversificada. Horak e McPherson (1996) utilizam a terminologia quadro de referência ou representação interna, no entanto, Feldman (1998) prefere quadro de referência e, ainda, Massion (1992) menciona valores de referência. A fim de padronizar esta terminologia, neste estudo será adotado apenas o termo modelo interno de referência como adotado por Barela; Jeka e Clark (2003). O modelo interno de referência atua como um parâmetro de comparação que auxilia o indivíduo para que ele seja capaz de manter o relacionamento entre as informações sensoriais captadas do ambiente e a realização da ação motora de maneira apropriada. Mais ainda, o modelo interno de referência pode tornar o controle
postural mais eficiente, na medida que propicia condições para que as forças que estão atuando sobre o corpo sejam estimadas e antecipadas. Horak e McPherson (1996) definem como modelo interno uma representação interna da atividade motora e da dinâmica sensorial do corpo, onde baseado nesta referência, o sistema nervoso central interpreta as informações fornecidas pelos sistemas somatosensorial, vestibular e visual. Sendo assim, o modelo interno pode ser definido como um modelo de representação interna para a orientação corporal dentro do ambiente onde o indivíduo estima a sua posição através de uma referência interna da memória (HORAK; MCPHERSON, 1996).
Segundo Feldman (1998), o conceito de modelo interno de referência, está baseado na idéia em que o indivíduo está sempre relacionado com o meio ambiente em que se encontra. Desta maneira, esta relação do indivíduo com o meio proporciona experiência para a construção de um modelo interno, que seria utilizado para determinar a posição do próprio corpo no espaço e manter a postura desejada (FELDMAN, 1998). Durante a manutenção da postura uma das estratégias utilizadas é a manutenção de valores de referência, que estima as forças internas e externas que agem sobre o corpo (MASSION, 1992). Estes valores são fornecidos através da posição dos segmentos em relação ao corpo e atuam como parâmetros abstratos utilizados para controlar a postura (MASSION, 1992).
O desenvolvimento do modelo interno de referência em bebês e crianças está relacionado com a atuação de dois sistemas durante a manutenção da postura, os sistemas de feedback e feedforward. Segundo Hay e Redon (1999), o feedback postural somente está disponível durante a manutenção da postura quando o sujeito é submetido a uma situação a qual não foi predita, levando, posteriormente, às correções necessárias. Ao contrário de feedback, feedforward são os ajustes posturais antecipatórios, realizados antes de uma ação (HAY; REDON, 1999). Hass, Diener, Rapp e Dichgans (1989) observaram que o sistema de controle postural apresenta inicialmente o
mecanismo de feedback melhor desenvolvido, a partir de então, os dois mecanismos continuam a desenvolver-se ao longo da infância. Entretanto, esses dois mecanismos se desenvolvem de maneira diferente, Hay e Redon (1999; 2001) observaram que mesmo crianças de 3 anos já apresentam a utilização do feedback de maneira semelhante aos adultos, enquanto que apenas aos 8 anos o funcionamento do mecanismo de feedforward se apresenta completamente desenvolvido e parecido com o utilizado pelos adultos.
Enquanto adultos são capazes de estimar e antecipar os ajustes posturais necessários, parece que as crianças nos primeiros anos de vida ainda apresentam dificuldades. Seu modelo interno de referência ainda estaria passando por um processo de construção e refinamento e junto com ele o mecanismo de feedfoward também não se encontram totalmente desenvolvidos. Thelen (1995) sugere que o desenvolvimento do controle postural se dá a partir da execução de repetidos ciclos de percepção-ação. Desta forma, um paralelo pode ser traçado, onde o processo de construção e refinamento do modelo interno pode estar relacionado com o desenvolvimento do controle postural através da realização de diversos ciclos de percepção-ação. Através dos ciclos decorrentes de percepção-ação e da construção e refinamento desse modelo interno, as crianças seriam capazes de selecionar as informações mais importantes do ambiente para executar as ações motoras desejadas. A criança passa a identificar e fortalecer o relacionamento entre a informação sensorial fornecida e a ação motora realizada, e a partir de então, pode verificar o resultado obtido. Ainda, armazena as características desta ação em sua memória, para posteriormente usá-las como parâmetro de comparação.
A partir do momento em que bebês e crianças têm a oportunidade de realizar diversas vezes uma tarefa, todas estas tentativas são “mapeadas” para que nas tentativas seguintes, possam ser estimadas as forças que estarão agindo sobre o corpo e a atividade muscular apropriada seja definida e executada. Como passaram pela experiência de realizar a ação outras vezes podem
prever o que pode acontecer, buscando estas informações no seu modelo interno de referência. Para que seja realizada alguma alteração no movimento, o resultado da ação realizada precisa ser “comparado” com a ação esperada para então, determinar qual aspecto deverá ser alterado. A experiência na realização da ação auxilia o indivíduo a identificar o aspecto mais relevante da tarefa e executar as correções apropriadas.
Desta forma, através da experiência de realizar diversas vezes a ação motora, a criança passa a construir e lapidar seu referencial, passando a ser capaz de descobrir qual informação é relevante para a tarefa, integrando de maneira eficiente as informações sensoriais e criando respostas musculares apropriadas. Sendo assim, o refinamento do modelo interno está diretamente ligado com a experiência, que por sua vez, está relacionada com o desenvolvimento do ciclo percepção-ação e do sistema de controle postural.
Tendo esse modelo interno desenvolvido, as crianças poderiam executar ajustes e correções adequadas à tarefa, utilizando os mecanismos de feedback e feedforward (BARELA; JEKA; CLARK, 2003). Segundo Barela, Jeka e Clark (2003), estimar uma futura posição e velocidade do próprio corpo no espaço (feedforward, ou modelo preditivo) está sempre acompanhado de erro, devido aos componentes estocásticos (vibratórios) da oscilação corporal. Por isso, é necessário experiência para extrair com eficiência e precisão as informações a respeito das alterações do ambiente, para que os ajustes e correções sejam adequados.
O processo de desenvolvimento está intimamente relacionado com experiência, ou, com a realização de vários ciclos de percepção-ação para determinada tarefa. A realização da ação motora basicamente fornece subsídios para que o sistema nervoso central seja capaz de determinar quais são os parâmetros relevantes para determinada ação, facilitando a seleção dos ajustes apropriados. Essas considerações podem explicar a discrepância nos resultados de Woollacott, Debû e Mowatt (1987), que encontraram respostas posturais incoerentes em crianças
menores de 7 anos de idade. Essas crianças podem apresentar diferenças funcionais no seu sistema, e assim, não são capazes de selecionar e captar a informação relevante para produzir as respostas apropriadas. Uma possível explicação para este fato é que estas crianças, provavelmente, ainda não têm completamente desenvolvido o seu modelo interno. Devido a isso é que possivelmente elas apresentem um maior ruído em seu sistema de controle postural (BARELA; JEKA; CLARK, 2003).
Os resultados de outros estudos fornecem subsídios para esta proposta. Sveistrup e Woollacott (1996) em um estudo longitudinal verificaram atraso nas respostas posturais automáticas de bebês durante a aquisição da postura ereta quando comparadas com adultos e, ainda, as alterações nessas respostas posturais apresentavam mudanças conforme o aumento da experiência na tarefa, diminuindo a variabilidade e a amplitude das latências (SVEISTRUP; WOOLLACOTT, 1996). As autoras propõem que uma possível explicação para essa melhora seria a experiência, que auxilia no processo de refinamento do quadro de referência. E assim com o tempo, as crianças ou bebês se tornariam experientes e capazes de melhorar o seu padrão.
Baseado nos resultados de estudos que apontam diferenças no controle postural entre adultos e crianças, parece que estas diferenças podem estar relacionadas com a estimativa da futura posição do corpo no espaço. Sendo assim, é possível relacionar a dificuldade de estimar e antecipar as forças que estão agindo sobre o corpo com alguma das fontes de ruído existente no sistema das crianças, como proposto por Barela, Jeka e Clark (2003)? Para esclarecer estas perguntas é necessário discutir um pouco o funcionamento do sistema de controle postural de adultos e crianças e seus mecanismos de controle.
2.2.3 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
