Le rachis lombaire est à la fois capable de répondre à des exigences de stabilité pour protéger les structures neurologiques ou ostéo-ligamentaires et de mouvement pour assumer les gestes de la vie quotidienne, professionnelle et sportive. La lombalgie, pathologie multifactorielle, s'accompagne de perturbations musculaires, réflexes ou comportementales. La complexité de ces adaptations explique pourquoi il est encore difficile de savoir comment un sujet devient lombalgique ou pourquoi il le reste. Ce travail de recherche s'est focalisé sur l'étude de certaines adaptations du rachis lombaire en situation aiguës ou chroniques. Les objectifs étaient d'analyser l'influence (i) des tissus de soutien sur le comportement musculaire lombaire (ii) du gainage abdominal sur l'efficience des membres inférieurs, (iii) de la fatigue des érecteurs spinaux sur la réponse réflexe chez le sujet sain et (iv) d'un programme de rééducation chez le lombalgique. Les résultats obtenus soulignent le rôle central de l'effecteur neuromusculaire lombaire. Le maintien de certaines postures entraîne des adaptations mécaniques (pression intramusculaire) et métaboliques (oxygénation musculaire) limitant l'efficience des érecteurs spinaux. Le renforcement abdominal, probablement par son action stabilisatrice lombaire, modifie la raideur du système tronc -membres inférieurs et peut-être l'aptitude au saut vertical. Une fatigue lombaire induite provoque une adaptation réflexe chez le sujet sain (gain d'amplitude et peut-être de latence) pour compenser la perte de force. Enfin, un programme de restauration fonctionnelle permettrait, chez le lombalgique chronique, de modifier les capacités d'anticipation en limitant les activations musculaires exagérées et la réponse réflexe à une perturbation, évoquant l'émergence de nouvelles stratégies d'adaptation. Ce travail suggère la possibilité de nouvelles approches dans un cadre sportif ou médical. / The lumbar spine is able to meet both stability requirements for protecting neurological and osteoligamentous spine structures and movement requirements for performing professional, sports, and daily life activities. Low back pain, a multi-factorial disease, is associated with abnormal muscle function, neuromuscular alterations, and adverse behavioural reactions. The complexity and the variability of all these changes explain why the exact cause of back pain remains unknown. This thesis focused on the study of the lumbar spine adaptations in various acute or chronic situations. The goal was to explore (i) the influence of posture and passive contributions on paraspinal muscle pressure and oxygenation adaptations, (ii) the consequences of abdominal reinforcement on trunk and leg stiffness, (iii) the effects of induced paraspinal fatigue or (iv) rehabilitation programs on reflex modulation in healthy subjects and chronic low back pain patients, respectively. The results emphasize the central role of the neuromuscular lumbar effector. Maintaining certain postures causes mechanical and oxygenation paraspinal muscular changes that may explain passive limitations on paraspinal muscle efficiency; the modifications induced by abdominal training in healthy subjects suggest a possible role of the spine on trunk and leg stiffness changes; a paraspinal muscle fatigue paradigm illustrates the reflex modulation which compensates a loss of force; finally, a functional restoration program designed for chronic low back pain disorders targets neuromuscular behaviour changes via modulation of the trunk reflex response, thus advocating a possible way to increase the range of control strategies. This work opens the door for new therapeutic strategies.

Industrial robots are delivering more and more manipulation services in manufacturing. However, when the task is complex, it is difficult to programme a robot to fulfil all the requirements because even a relatively simple task such as a peg-in-hole insertion contains many uncertainties, e.g. clearance, initial grasping position and insertion path. Humans, on the other hand, can deal with these variations using their vision and haptic feedback. Although humans can adapt to uncertainties easily, most of the time, the skilled based performances that relate to their tacit knowledge cannot be easily articulated. Even though the automation solution may not fully imitate human motion since some of them are not necessary, it would be useful if the skill based performance from a human could be firstly interpreted and modelled, which will then allow it to be transferred to the robot. This thesis aims to reduce robot programming efforts significantly by developing a methodology to capture, model and transfer the manual manufacturing skills from a human demonstrator to the robot. Recently, Learning from Demonstration (LfD) is gaining interest as a framework to transfer skills from human teacher to robot using probability encoding approaches to model observations and state transition uncertainties. In close or actual contact manipulation tasks, it is difficult to reliabley record the state-action examples without interfering with the human senses and activities. Therefore, wearable sensors are investigated as a promising device to record the state-action examples without restricting the human experts during the skilled execution of their tasks. Firstly to track human motions accurately and reliably in a defined 3-dimensional workspace, a hybrid system of Vicon and IMUs is proposed to compensate for the known limitations of the individual system. The data fusion method was able to overcome occlusion and frame flipping problems in the two camera Vicon setup and the drifting problem associated with the IMUs. The results indicated that occlusion and frame flipping problems associated with Vicon can be mitigated by using the IMU measurements. Furthermore, the proposed method improves the Mean Square Error (MSE) tracking accuracy range from 0.8˚ to 6.4˚ compared with the IMU only method. Secondly, to record haptic feedback from a teacher without physically obstructing their interactions with the workpiece, wearable surface electromyography (sEMG) armbands were used as an indirect method to indicate contact feedback during manual manipulations. A muscle-force model using a Time Delayed Neural Network (TDNN) was built to map the sEMG signals to the known contact force. The results indicated that the model was capable of estimating the force from the sEMG armbands in the applications of interest, namely in peg-in-hole and beater winding tasks, with MSE of 2.75N and 0.18N respectively. Finally, given the force estimation and the motion trajectories, a Hidden Markov Model (HMM) based approach was utilised as a state recognition method to encode and generalise the spatial and temporal information of the skilled executions. This method would allow a more representative control policy to be derived. A modified Gaussian Mixture Regression (GMR) method was then applied to enable motions reproduction by using the learned state-action policy. To simplify the validation procedure, instead of using the robot, additional demonstrations from the teacher were used to verify the reproduction performance of the policy, by assuming human teacher and robot learner are physical identical systems. The results confirmed the generalisation capability of the HMM model across a number of demonstrations from different subjects; and the reproduced motions from GMR were acceptable in these additional tests. The proposed methodology provides a framework for producing a state-action model from skilled demonstrations that can be translated into robot kinematics and joint states for the robot to execute. The implication to industry is reduced efforts and time in programming the robots for applications where human skilled performances are required to cope robustly with various uncertainties during tasks execution.

O objetivo deste estudo foi comparar o efeito do treinamento de força realizado unilateralmente e bilateralmente nos parâmetros neuromusculares dos músculos extensores de joelho. Completaram o estudo 45 sujeitos do sexo feminino, destreinados em força, que foram divididos entre o grupo controle (GC; n=16; 22,7 ± 2,8 anos; 58,0 ± 5,7 kg; 163,6 ± 6,2 cm), grupo unilateral (GUL; n=14; 24,8 ± 1,4 anos; 60,8 ± 6,4 kg; 163,0 ± 6,5 cm) e grupo bilateral (GBL; n=15; 24,3 ± 3,7 anos; 160,2 ± 5,8 cm). O GUL realizou o exercício extensão de joelhos com um membro de cada vez e o GBL realizou o exercício com os dois membros simultaneamente. Ambos os grupos, GUL e GBL, treinaram por 12 semanas, duas vezes por semana. Outros exercícios completaram o programa de treinamento e foram realizados de forma similar pelos dois grupos. O GC não realizou o treinamento. Todos os sujeitos realizaram as avaliações pré e pós 12 semanas. Para avaliação da força máxima, foram realizados os testes de uma repetição máxima (1RM), isocinético e isométrico de extensão de joelho. Todos os grupos foram avaliados nas condições de teste UL e BL. A espessura muscular foi mensurada por ultrassonografia do grupo muscular quadríceps femoral. Para mensurar a ativação muscular foi realizada a coleta do sinal eletromiográfico dos músculos vasto lateral e reto femoral, de ambos os membros inferiores, nos testes de força isocinético e isométrico. Os valores de índice bilateral (IB) para verificar presença ou não de déficit bilateral (DB) na força, foram calculados a partir dos valores do teste de 1RM (IBRM) e de pico de torque (PT), encontrados no teste isométrico (IBPT), enquanto para ativação muscular (IBEMG) foram calculados a partir do sinal eletromiográfico coletado no teste de força isométrico. Os resultados do presente estudo mostraram que o GBL e o GUL tiveram incrementos significativos (p<0,05) nos valores de 1RM em ambas as condições de teste (UL e BL), mas que os ganhos foram significativamente maiores (p<0,05) na condição que os sujeitos realizaram o treinamento, enquanto o GC não apresentou alteração(p>0,05). Os valores de PT isométrico e isocinético também apresentaram incrementos significativos (p<0,05) nos dois grupos, GUL e GBL, em ambas as condições de teste, mas não para o GC (p>0,05). Além disso, essas variáveis, nos dois grupos de treino, foram significativamente maiores (p<0,05) na condição de teste UL. O GUL e o GBL mostraram incrementos significativos (p<0,05) na EM, enquanto o GC mostrou redução significativa (p<0,05). Em relação à ativação muscular coletada no teste de força isométrico, os três grupos mostraram incrementos significativos (p<0,05) na ativação nas condições de teste UL e BL. Para a ativação muscular coletada durante teste de força isocinético, todos os grupos mostraram incremento significativo na ativação (p<0,05), para ambas as condições de teste, com exceção do GC na condição de teste UL, que mostrou decréscimo significativo (p<0,05). Nenhum dos grupos mostrou alteração significativa (p>0,05) nos valores de IBPT no momento pós. Quanto aos valores de IBRM, apenas o GUL alterou os valores significativamente (p<0,05) no momento pós, levando o déficit para uma direção negativa. Ainda, apenas o GC alterou significativamente (p<0,05) os valores de IBEMG, sendo que os sujeitos que possuíam DB no momento pré deixaram de possuir no momento pós. O GUL utilizou cargas de treino significativamente mais elevadas (p<0,05) que o GBL apenas no quarto mesociclo de treino. Os resultados desse estudo permitem concluir que ambas as formas de executar o treino de força, UL e BL, são similarmente eficientes para incrementar força, espessura muscular e ativação muscular, dos músculos extensores de joelho. / The aim of this study was to compare the effect of strength training performed uniterallity and bilaterallity in neuromuscular parameters of the knee extensor muscles. Completed the study 45 female subjects, untrained in force, which were divided into control group (CG; n = 16; 22.7 ± 2.8 years; 58.0 ± 5.7 kg; 163.6 ± 6.2 cm), unilateral group (ULG; n = 14; 24.8 ± 1,4 years; 60.8 ± 6.4 kg; 163.0 ± 6.5 cm) and bilateral group (BLG; n = 15; 24.3 ± 3.7 years; 160.2 ± 5.8 cm). The ULG performed the knee extension exercise with one member at a time and GBL performed the exercise with the two members simultaneously. Both groups were trained for 12 weeks, twice per week. Other exercises completed the training program and were performed similarly by both groups. The CG did not perform the training. All subjects performed the evaluations pre and post 12 weeks. For evaluate the maximum strength were performed one repetition maximum (1RM), isokinetic and isometric tests of the knee extension. All groups were evaluated in the UL and BL test conditions. The muscle thickness was assessed by ultrasonography in the quadriceps femoralis muscle group. For measure muscle activation the EMG signal was collected from the vastus lateralis muscle and rectus femoris muscle in both legs, in the isometric and isokinetic strength tests. The bilateral index (BI) values to verify the presence or absence of bilateral deficit (BD) in strength were calculated from the values of 1RM (BIRM) and peak torque (PT), obtained in isometric test (BIPT), while for muscle activation (BIEMG) were calculated from the EMG signal collected in isometric strength test. The results of this study showed that BLG and ULG significantly increased (p<0.05) the strength in 1RM in both test conditions (UL and BL), but the gains were significantly higher (p<0.05) in the condition which the subjects performed the training, while the GC not had significant increases (p>0.05). The isometric and isokinetic PT values also showed significant increases (p<0.05) for the ULG and BLG in both test conditions, but not for the CG (p>0.05). Moreover, these variables in both training groups, were significantly higher (p<0.05) in the UL test condition. The ULG and BLG showed significant increases (p<0.05) in the muscle thickness, whereas the CG showed a significant reduction (p<0.05). In relation to muscle activation obtained in isometric strength test, all three groups showed significant increases (p<0.05) in the activation in UL and BL test conditions. For the muscle activation collected during isokinetic strength test, all groups showed a significant increases in activation (p<0.05) for both test conditions, except the GC in the UL test condition, which showed a significant decrease (p<0.05). Neither group showed significant changes (p>0.05) in the BIPT values at post training. In relation to BIRM values, only the GUL changed the values significantly (p <0.05) at post training, leading to a negative direction. Furthermore, only the CG changed significantly (p<0.05) the BIEMG values, the subjects had DB at pre training period, but not at post training period. The GUL used training loads significantly higher (p<0.05) than GBL only during at fourth mesocycle training. The results of this study show that both forms of performing strength training, UL and BL, are effective similarly for increases in strength, muscle thickness and muscle activation in knee extensors muscles.

A corrida representa um importante segmento do triathlon, sendo precedida pela prova de ciclismo. A compreensão dos efeitos do ciclismo sobre o desempenho da corrida, portanto, se torna indispensável para a otimização dos resultados finais de uma prova. O objetivo desse estudo foi comparar as variáveis cinemáticas, eletromiográficas e o consumo de oxigênio da corrida no triathlon com àquelas de uma corrida isolada e de uma corrida prolongada. As seguintes variáveis foram avaliadas no presente estudo: (1) freqüência e amplitude de passada; (2) o valor RMS (root mean square) médio do sinal EMG dos músculos bíceps femoral, reto femoral, vasto lateral, gastrocnêmio medial e tibial anterior; e, (3) o VO2. Participaram desse estudo nove triatletas do sexo masculino. O protocolo de avaliação foi realizado em três etapas: (1) teste para obtenção do VO2 máx, realizado em esteira ergométrica; (2) teste que envolveu a sucessão ciclismo-corrida da prova de triathlon (CT), com 40 km de ciclismo, seguidos de10 km de corrida – em um contexto de prova simulada; e (3) teste de corrida prolongada (CP), em que o atleta correu o tempo correspondente aos 40 km de ciclismo somado a 10 km de corrida. Os primeiros 10 km dessa corrida prolongada constituíram a corrida isolada (CI). Os dados cinemáticos, eletromiográficos e o VO2 foram coletados e analisados a partir de três intervalos: 1°, 5° e 9° km de corrida. O nível de significância dos testes estatísticos aplicados foi de α < 0,05. Os resultados não demonstraram diferenças significativas entre as diferentes corridas. Já entre os intervalos, foi verificada uma diminuição da amplitude de passada entre os intervalos 1 e 2, e entre os intervalos 1 e 3, bem como um aumento do valor RMS do músculo vasto lateral do intervalo 1 para o intervalo 3. A partir da análise específica da corrida do triathlon, foi encontrado um aumento da freqüência e da amplitude de passada entre os intervalos. A inexistência de diferenças entre as corridas se contrapõe aos resultados de estudos encontrados na literatura. Entretanto, os presentes resultados podem ser justificados à medida que o VO2 de teste se manteve abaixo do VO2 correspondente ao segundo limiar ventilatório. A existência de diferenças significativas entre os intervalos para algumas das variáveis analisadas pode sugerir a incidência de fadiga no transcorrer da atividade. / Running represents an important segment of triathlon and is preceded by cycling. Therefore, studying the influence of cycling in running performance is essential for performance optimization. The aim of this study was to compare the kinematic and electromyographic variables and oxygen uptake of the triathlon running with a prolonged run and an isolated run. The following parameters were analyzed and compared: (1) the kinematic variables stride frequency and stride length; (2) mean value of the RMS signal of EMG of the biceps femoris, rectus femoris, vastus lateralis, gastrocnemius medialis and tibialis anterior muscles; and, (3) the VO2. Nine male triathletes performed the tests, which were performed on three stages: (1) VO2 max test, performed on a treadmill; (2) 40km of cycling followed by 10km of running time-trial (CT), with 40 km of cycling, followed by 10 km of running – simulated race; (3) prolonged run test (CP): the athletes ran the time corresponding to the 40 km of cycling and more 10 km of running after it. The first 10 km of this prolonged run test was considered the isolated run (CI). Kinematic and eletromyographic variables and VO2 variables were collected and analyzed at three distinct moments: 1°, 5° e 9° km of the run. Statistical tests were applied for an α < 0.05. No significant differences were found between the running types. Between moments, decreased on stride length between moments 1 and 2, and between moments 1 and 3, was observed. There was an increase in the EMG signal RMS of the vastus lateralis from moment 1 to moment 3. In the comparison of triathlon running moments, were found increase in stride frequency and in stride length between moments. No differences were found in literature between running types, a completely opposite result compared to our results. However, these results can be justified for the VO2 values, which remained bellow the VO2 values corresponding to ventilatory threshold. The significant differences between moments of some variables may suggest a fatigue effect in the results.

A imobilização de um segmento corporal tem sido amplamente utilizada na recuperação de lesões músculo-esqueléticas. Por essa razão, os mecanismos de adaptação funcional dos músculos após um período de redução de uso tem sido objeto de estudo de várias pesquisas. No entanto, a imobilização provoca déficits funcionais de difícil recuperação para os pacientes, e não se sabe ao certo qual a contribuição relativa da lesão e da imobilização para esses déficits. Nesse sentido, a determinação dos prejuízos causados puramente pelo processo de imobilização parece fundamental a fim de que se possam diferenciar os mecanismos específicos de adaptação muscular. Isso possibilitará uma melhor definição das estratégias para minimizar os efeitos deletérios do período de imobilização. Existem evidências que indicam que após um período de imobilização (ou de redução de uso) ocorre redução da força em decorrência de hipotrofia muscular e um aumento do percentual de fibras de contração rápida em relação às fibras de contração lenta. Apesar disso, as informações obtidas por esses estudos ainda são inconsistentes, e não permitem a definição de um comportamento padrão. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi verificar a influência da imobilização da articulação do cotovelo, em indivíduos saudáveis, nas propriedades mecânicas e elétricas dos músculos flexores e extensores. Essas propriedades foram avaliadas por meio das relações torqueângulo e torque-velocidade, da fatigabilidade e da ativação elétrica muscular. As hipóteses formuladas para este estudo eram de que (1) a imobilização provocaria uma redução da capacidade de produção de força máxima isométrica, bem como da ativação elétrica (valor RMS); (2) determinaria um deslocamento da relação torquevelocidade em direção a um aumento da força em maiores velocidades; (3) uma redução do tempo de sustentação de um nível submáximo de força e um aumento precoce do valor RMS e uma redução também precoce da mediana da freqüência durante o protocolo de fadiga; além da (4) manutenção do comportamento da relação torque-ângulo, uma vez que o ângulo de imobilização utilizado foi considerado ótimo para a produção de força. A amostra foi constituída por 18 indivíduos do sexo masculino, sendo 11 pertencentes ao grupo controle e sete ao grupo experimental (faixa etária de 22 a 42 anos). Todos os indivíduos realizaram duas avaliações com intervalo de 14 dias entre elas. O grupo experimental foi submetido à imobilização por 14 dias, com tala gessada, da articulação do cotovelo em um ângulo de 90°. O torque máximo foi obtido no ângulo de 90°; a relação torque-ângulo foi avaliada nos ângulos 30°, 60° e 120°; a relação torque-velocidade foi avaliada nas velocidades angulares de 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s e 300°/s; o protocolo de fadiga foi realizado a 70% da contração voluntária máxima isométrica de flexores e extensores até a exaustão. Os resultados indicaram redução do torque máximo absoluto (15 e 17% para flexores e extensores no ângulo de 90°, respectivamente) e manutenção do comportamento da relação torque-ângulo, no grupo experimental, após a imobilização. Nas demais análises não foram encontradas diferenças significativas. Os resultados obtidos no presente estudo revelaram que indivíduos saudáveis parecem não apresentar alterações na estrutura dos músculos flexores e extensores da articulação do cotovelo, além de uma hipotrofia por redução do uso. Os efeitos do uso reduzido por imobilização em sujeitos saudáveis acarretam uma redução da força muscular que não pode ser explicada pelos resultados de perimetria e nem por redução da atividade eletromiográfica dos músculos. Nossos resultados sugerem que a redução do uso do membro superior em indivíduos saudáveis produz somente uma redução na capacidade de produção de força máxima dos músculos. A comparação desses resultados com o de outros modelos de redução de uso pode auxiliar na elucidação dos mecanismos de adaptação decorrentes da redução do uso em sujeitos saudáveis, como é o caso de astronautas submetidos à redução do uso por ambiente de microgravidade. / Limb immobilization has been extensively used during the recovery process of musculoskeletal injuries. However, this technique causes musculoskeletal functional deficits to the patients. For that reason, mechanisms of muscles functional adaptations after a reduced use period have been studied on scientific literature. There are several evidences showing force reduction due to muscle atrophy and an increment of the fast twitch fibers percentage. In spite of these evidences, the results obtained from different studies are inconsistent and do not allow for the determination of a common behavior and/or mechanism. Also, the relative contributions of the injuries and that of reduction in muscle use due to immobilization are not well understood. The determination of the effects of skeletal muscle reduced use due to immobilization in healthy subjects might help to differentiate between the specific mechanisms of muscle adaptation due to immobilization and those on musculoskeletal injuries. This might allow for a better definition of strategies to minimize the deleterious effects of an immobilization periods. Therefore, the aim of the present study was to verify the influence of the elbow joint immobilization in healthy subjects, on the mechanical and electrical properties of the elbow flexors and extensors muscles. These properties were evaluated using the torque-angle and torque-velocity relationships, the fatigability and muscle electrical activation. The hypotheses of this study were that (1) immobilization should cause a reduction in maximal isometric force production capacity force and a Root Mean Square (RMS) reduction; (2) the torque-velocity should shift in the direction of higher velocities; (3) a decrease in the time of fatigue resistance, in the RMS and median frequency values after a 70% MVC isometric fatigue protocol; (4) and the maintenance of the torqueangle relationship due to the fact that subjects were immobilized at an angle considered as the most favorable for force generation. Eighteen male healthy subjects (22 to 42 years) took part in this study, being assigned to a control group (n=11) and an experimental group (n=7). All subjects performed the same tests twice with a 14-days interval period. The experimental group had the non-dominant elbow joint immobilized with a cast at a joint angle of 90° during 14 days. The maximal isometric torque was obtained at a joint angle of 90°, and the torque-angle relationship was obtained at additional joint angles of 30°, 60° and 120°. The torquevelocity relationship was obtained at six different angular velocities (30°/s, 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s and 300°/s. The fatigue protocol consisted of a 70% of the MVC isometric contraction of the flexors and extensors of the elbow until exhaustion. There was a decrease on the maximum absolute torque (15% and 17% at 90°, for flexors and extensors, respectively). There was no change in the torque-angle relationship behavior in the experimental group after immobilization, and no significant differences were observed for the other variables of the study. These results indicate that healthy subjects show a general decrease in the absolute torque at all joint angles as the only change in the mechanical properties of the muscles after 14-days of immobilization of the elbow joint. The results of torque production reduction after immobilization cannot be explained by changes in forearm and arm girths or by reduction in the electromyographic activity of the muscles. Comparison of these results with those of other reduced use models might help to elucidate the mechanisms of muscle adaptation due to reduced use in healthy subjects, as is the case of astronauts subjected to reduced use by being exposed to micro gravity ambient.

Submitted by Livia Maria Silva Gomes (livia_sgomes@hotmail.com) on 2018-07-02T16:52:24Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Defesa_Mestrado_ Livia_Gomes 02-07-2018.pdf: 1030259 bytes, checksum: 49dd1a96cea772d6ee1832593076c536 (MD5) / Approved for entry into archive by Telma Jaqueline Dias Silveira null (telmasbl@marilia.unesp.br) on 2018-07-02T19:22:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gomes_lms_me_mar.pdf: 1030259 bytes, checksum: 49dd1a96cea772d6ee1832593076c536 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-02T19:22:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gomes_lms_me_mar.pdf: 1030259 bytes, checksum: 49dd1a96cea772d6ee1832593076c536 (MD5) Previous issue date: 2018-06-04 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Introdução: A busca por evidências para a reabilitação e o uso de técnicas terapêuticas aplicadas às disfagias orofaríngeas neurogênicas tornou-se fator determinante na elaboração dos programas de reabilitação. A manobra de deglutição de esforço tem sido frequentemente estudada, porém uma das questões ainda não esclarecidas em indivíduos com disfagia orofaríngea trata da sobrecarga cardíaca proveniente da execução de esforço. Objetivo: Comparar os efeitos da deglutição espontânea e da manobra de deglutição de esforço sobre a modulação da frequência cardíaca em indivíduos com disfagia orofaríngea neurogênica. Método: O estudo foi realizado em 23 indivíduos com disfagia orofaríngea neurogênica, 8 indivíduos pós Acidente Vascular Cerebral e 15 com Doença de Parkinson, ambos os sexos e idade entre 50 e 90 anos (média de idade de 67 anos). O protocolo constou de duas etapas onde foram analisados os índices lineares da variabilidade da frequência cardíaca durante 5 minutos em cada protocolo: 1) deglutição espontânea e; 2) deglutição de esforço monitorada por eletromiografia de superfície durante todo o protocolo com variação de 5,25% na ativação muscular durante a deglutição de esforço (p=0,009). Resultados: Não houve diferença estatisticamente significativa nos índices da variabilidade da frequência cardíaca durante o protocolo de deglutição de esforço comparado com a degutição espontânea do indivíduo da amostra estudada (RMSSD p= 0,3; LF (ms²) p= 0,3; SD1 p= 0,3). Conclusão: O esforço muscular executado durante a manobra de deglutição de esforço nos indivíduos com disfagia orofaríngea neurogênica dessa amostra não alterou a modulação autonômica cardíaca dos indivíduos. / Introduction: The search for evidence for rehabilitation and the use of therapeutic techniques applied to neurogenic oropharyngeal dysphagia has become a determining factor in the design of rehabilitation programs. The effort swallowing maneuver has been frequently studied, but one of the questions still not clarified in individuals with oropharyngeal dysphagia treats the cardiac overload from the execution of effort. Objective: To compare the effects of spontaneous deglutition and effort swallowing maneuver on heart rate modulation in individuals with neurogenic oropharyngeal dysphagia. Methods: The study was performed in 23 individuals with neurogenic oropharyngeal dysphagia, diagnosed with neurological diseases, aged between 50 and 90 years (mean age 67 years), in both sexes. We analyzed groups of individuals after stroke (N = 8) and with Parkinson's Disease (N = 15). The protocol consisted of two steps in which the linear indexes of the heart rate variability during 5 minutes in each protocol were analyzed: 1) spontaneous deglutition and; 2) effortful swallow, monitored by surface electromyography throughout the protocol with variation of 5.25% in muscle activation during effort swallowing (p = 0.009). Results: There was no statistically significant difference in the indices of heart rate variability during the effort swallowing protocol. Conclusion: The muscular effort performed during the maneuver of effort swallowing in individuals with neurogenic oropharyngeal dysphagia of this sample did not alter the autonomic cardiac modulation of the individuals. / FAPESP: 2016/04665-5

A corrida representa um importante segmento do triathlon, sendo precedida pela prova de ciclismo. A compreensão dos efeitos do ciclismo sobre o desempenho da corrida, portanto, se torna indispensável para a otimização dos resultados finais de uma prova. O objetivo desse estudo foi comparar as variáveis cinemáticas, eletromiográficas e o consumo de oxigênio da corrida no triathlon com àquelas de uma corrida isolada e de uma corrida prolongada. As seguintes variáveis foram avaliadas no presente estudo: (1) freqüência e amplitude de passada; (2) o valor RMS (root mean square) médio do sinal EMG dos músculos bíceps femoral, reto femoral, vasto lateral, gastrocnêmio medial e tibial anterior; e, (3) o VO2. Participaram desse estudo nove triatletas do sexo masculino. O protocolo de avaliação foi realizado em três etapas: (1) teste para obtenção do VO2 máx, realizado em esteira ergométrica; (2) teste que envolveu a sucessão ciclismo-corrida da prova de triathlon (CT), com 40 km de ciclismo, seguidos de10 km de corrida – em um contexto de prova simulada; e (3) teste de corrida prolongada (CP), em que o atleta correu o tempo correspondente aos 40 km de ciclismo somado a 10 km de corrida. Os primeiros 10 km dessa corrida prolongada constituíram a corrida isolada (CI). Os dados cinemáticos, eletromiográficos e o VO2 foram coletados e analisados a partir de três intervalos: 1°, 5° e 9° km de corrida. O nível de significância dos testes estatísticos aplicados foi de α < 0,05. Os resultados não demonstraram diferenças significativas entre as diferentes corridas. Já entre os intervalos, foi verificada uma diminuição da amplitude de passada entre os intervalos 1 e 2, e entre os intervalos 1 e 3, bem como um aumento do valor RMS do músculo vasto lateral do intervalo 1 para o intervalo 3. A partir da análise específica da corrida do triathlon, foi encontrado um aumento da freqüência e da amplitude de passada entre os intervalos. A inexistência de diferenças entre as corridas se contrapõe aos resultados de estudos encontrados na literatura. Entretanto, os presentes resultados podem ser justificados à medida que o VO2 de teste se manteve abaixo do VO2 correspondente ao segundo limiar ventilatório. A existência de diferenças significativas entre os intervalos para algumas das variáveis analisadas pode sugerir a incidência de fadiga no transcorrer da atividade. / Running represents an important segment of triathlon and is preceded by cycling. Therefore, studying the influence of cycling in running performance is essential for performance optimization. The aim of this study was to compare the kinematic and electromyographic variables and oxygen uptake of the triathlon running with a prolonged run and an isolated run. The following parameters were analyzed and compared: (1) the kinematic variables stride frequency and stride length; (2) mean value of the RMS signal of EMG of the biceps femoris, rectus femoris, vastus lateralis, gastrocnemius medialis and tibialis anterior muscles; and, (3) the VO2. Nine male triathletes performed the tests, which were performed on three stages: (1) VO2 max test, performed on a treadmill; (2) 40km of cycling followed by 10km of running time-trial (CT), with 40 km of cycling, followed by 10 km of running – simulated race; (3) prolonged run test (CP): the athletes ran the time corresponding to the 40 km of cycling and more 10 km of running after it. The first 10 km of this prolonged run test was considered the isolated run (CI). Kinematic and eletromyographic variables and VO2 variables were collected and analyzed at three distinct moments: 1°, 5° e 9° km of the run. Statistical tests were applied for an α < 0.05. No significant differences were found between the running types. Between moments, decreased on stride length between moments 1 and 2, and between moments 1 and 3, was observed. There was an increase in the EMG signal RMS of the vastus lateralis from moment 1 to moment 3. In the comparison of triathlon running moments, were found increase in stride frequency and in stride length between moments. No differences were found in literature between running types, a completely opposite result compared to our results. However, these results can be justified for the VO2 values, which remained bellow the VO2 values corresponding to ventilatory threshold. The significant differences between moments of some variables may suggest a fatigue effect in the results.

A imobilização de um segmento corporal tem sido amplamente utilizada na recuperação de lesões músculo-esqueléticas. Por essa razão, os mecanismos de adaptação funcional dos músculos após um período de redução de uso tem sido objeto de estudo de várias pesquisas. No entanto, a imobilização provoca déficits funcionais de difícil recuperação para os pacientes, e não se sabe ao certo qual a contribuição relativa da lesão e da imobilização para esses déficits. Nesse sentido, a determinação dos prejuízos causados puramente pelo processo de imobilização parece fundamental a fim de que se possam diferenciar os mecanismos específicos de adaptação muscular. Isso possibilitará uma melhor definição das estratégias para minimizar os efeitos deletérios do período de imobilização. Existem evidências que indicam que após um período de imobilização (ou de redução de uso) ocorre redução da força em decorrência de hipotrofia muscular e um aumento do percentual de fibras de contração rápida em relação às fibras de contração lenta. Apesar disso, as informações obtidas por esses estudos ainda são inconsistentes, e não permitem a definição de um comportamento padrão. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi verificar a influência da imobilização da articulação do cotovelo, em indivíduos saudáveis, nas propriedades mecânicas e elétricas dos músculos flexores e extensores. Essas propriedades foram avaliadas por meio das relações torqueângulo e torque-velocidade, da fatigabilidade e da ativação elétrica muscular. As hipóteses formuladas para este estudo eram de que (1) a imobilização provocaria uma redução da capacidade de produção de força máxima isométrica, bem como da ativação elétrica (valor RMS); (2) determinaria um deslocamento da relação torquevelocidade em direção a um aumento da força em maiores velocidades; (3) uma redução do tempo de sustentação de um nível submáximo de força e um aumento precoce do valor RMS e uma redução também precoce da mediana da freqüência durante o protocolo de fadiga; além da (4) manutenção do comportamento da relação torque-ângulo, uma vez que o ângulo de imobilização utilizado foi considerado ótimo para a produção de força. A amostra foi constituída por 18 indivíduos do sexo masculino, sendo 11 pertencentes ao grupo controle e sete ao grupo experimental (faixa etária de 22 a 42 anos). Todos os indivíduos realizaram duas avaliações com intervalo de 14 dias entre elas. O grupo experimental foi submetido à imobilização por 14 dias, com tala gessada, da articulação do cotovelo em um ângulo de 90°. O torque máximo foi obtido no ângulo de 90°; a relação torque-ângulo foi avaliada nos ângulos 30°, 60° e 120°; a relação torque-velocidade foi avaliada nas velocidades angulares de 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s e 300°/s; o protocolo de fadiga foi realizado a 70% da contração voluntária máxima isométrica de flexores e extensores até a exaustão. Os resultados indicaram redução do torque máximo absoluto (15 e 17% para flexores e extensores no ângulo de 90°, respectivamente) e manutenção do comportamento da relação torque-ângulo, no grupo experimental, após a imobilização. Nas demais análises não foram encontradas diferenças significativas. Os resultados obtidos no presente estudo revelaram que indivíduos saudáveis parecem não apresentar alterações na estrutura dos músculos flexores e extensores da articulação do cotovelo, além de uma hipotrofia por redução do uso. Os efeitos do uso reduzido por imobilização em sujeitos saudáveis acarretam uma redução da força muscular que não pode ser explicada pelos resultados de perimetria e nem por redução da atividade eletromiográfica dos músculos. Nossos resultados sugerem que a redução do uso do membro superior em indivíduos saudáveis produz somente uma redução na capacidade de produção de força máxima dos músculos. A comparação desses resultados com o de outros modelos de redução de uso pode auxiliar na elucidação dos mecanismos de adaptação decorrentes da redução do uso em sujeitos saudáveis, como é o caso de astronautas submetidos à redução do uso por ambiente de microgravidade. / Limb immobilization has been extensively used during the recovery process of musculoskeletal injuries. However, this technique causes musculoskeletal functional deficits to the patients. For that reason, mechanisms of muscles functional adaptations after a reduced use period have been studied on scientific literature. There are several evidences showing force reduction due to muscle atrophy and an increment of the fast twitch fibers percentage. In spite of these evidences, the results obtained from different studies are inconsistent and do not allow for the determination of a common behavior and/or mechanism. Also, the relative contributions of the injuries and that of reduction in muscle use due to immobilization are not well understood. The determination of the effects of skeletal muscle reduced use due to immobilization in healthy subjects might help to differentiate between the specific mechanisms of muscle adaptation due to immobilization and those on musculoskeletal injuries. This might allow for a better definition of strategies to minimize the deleterious effects of an immobilization periods. Therefore, the aim of the present study was to verify the influence of the elbow joint immobilization in healthy subjects, on the mechanical and electrical properties of the elbow flexors and extensors muscles. These properties were evaluated using the torque-angle and torque-velocity relationships, the fatigability and muscle electrical activation. The hypotheses of this study were that (1) immobilization should cause a reduction in maximal isometric force production capacity force and a Root Mean Square (RMS) reduction; (2) the torque-velocity should shift in the direction of higher velocities; (3) a decrease in the time of fatigue resistance, in the RMS and median frequency values after a 70% MVC isometric fatigue protocol; (4) and the maintenance of the torqueangle relationship due to the fact that subjects were immobilized at an angle considered as the most favorable for force generation. Eighteen male healthy subjects (22 to 42 years) took part in this study, being assigned to a control group (n=11) and an experimental group (n=7). All subjects performed the same tests twice with a 14-days interval period. The experimental group had the non-dominant elbow joint immobilized with a cast at a joint angle of 90° during 14 days. The maximal isometric torque was obtained at a joint angle of 90°, and the torque-angle relationship was obtained at additional joint angles of 30°, 60° and 120°. The torquevelocity relationship was obtained at six different angular velocities (30°/s, 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s and 300°/s. The fatigue protocol consisted of a 70% of the MVC isometric contraction of the flexors and extensors of the elbow until exhaustion. There was a decrease on the maximum absolute torque (15% and 17% at 90°, for flexors and extensors, respectively). There was no change in the torque-angle relationship behavior in the experimental group after immobilization, and no significant differences were observed for the other variables of the study. These results indicate that healthy subjects show a general decrease in the absolute torque at all joint angles as the only change in the mechanical properties of the muscles after 14-days of immobilization of the elbow joint. The results of torque production reduction after immobilization cannot be explained by changes in forearm and arm girths or by reduction in the electromyographic activity of the muscles. Comparison of these results with those of other reduced use models might help to elucidate the mechanisms of muscle adaptation due to reduced use in healthy subjects, as is the case of astronauts subjected to reduced use by being exposed to micro gravity ambient.

CANDOTTI, C. T. Características biomecânicas e fisiológicas da técnica de pedalada de ciclistas e triatletas. Tese de doutorado. Programa de Pós-Graduação em Ciências do Movimento Humano. Escola de Educação Física. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2003. Este estudo foi realizado com o propósito de buscar informações, dos pontos de vista biomecânico e fisiológico, que permitissem estudar a técnica da pedalada e a economia de movimento do complexo atleta-bicicleta, criando condições para o estudo de possíveis implicações da técnica da pedalada na economia de movimento dessa modalidade. Os objetivos deste estudo foram os seguintes: (1) comparar a técnica da pedalada de ciclistas e triatletas a partir da análise da força efetiva, do índice de efetividade e da economia de movimento; e (2) verificar a magnitude do sinal eletromiográfico (sinal EMG) de músculos do membro inferior direito. Foram avaliados oito ciclistas e nove triatletas em um cicloergômetro computadorizado, no qual foi acoplado um pedal-plataforma de força computadorizado para a obtenção das componentes normal e tangencial da força aplicada sobre o pedal. Foram testadas quatro diferentes cadências (60, 75, 90 e 105 rpm), cada uma por um período de 3 min, sendo que os sujeitos pedalaram na carga correspondente ao segundo limiar ventilatório individual. Foram registrados, simultaneamente e de forma sincronizada, as componentes normal e tangencial da força aplicada no pedal, os ângulos do pedal e do pé-de-vela, o consumo de oxigênio e a ativação muscular. Os eletrodos foram alinhados longitudinalmente às fibras musculares e fixados sobre a porção central mais proeminente dos músculos glúteo máximo (GM), reto femoral (RF), vasto lateral (VL), bíceps femoral (BF), tibial anterior (TA) e gastrocnêmio medial (GA). O eletrodo de referência foi fixado sobre a face lateral e medial da tíbia. O sinal EMG foi analisado no domínio do tempo, a partir do root mean square (valor RMS), em intervalos de 40 ms (janelamento de Hamming). Para a normalização do sinal EMG, foi utilizado o valor máximo atingido durante a pedalada a 60 rpm, entre as curvas analisadas, sendo expresso em porcentagem. Foram calculadas as magnitudes dos vetores da força resultante e da força efetiva para a obtenção do índice de efetividade da pedalada, utilizando-se a média de 10 ciclos consecutivos de pedalada. Também foi calculada a economia de movimento desse mesmo período. Os resultados demonstraram que ciclistas e triatletas possuem padrões distintos de pedalada, sendo que os ciclistas apresentaram níveis significativamente superiores aos triatletas a 60 e 75 rpm, tanto para a força efetiva quanto para a economia de movimento. Os resultados sugerem que o índice de efetividade não é a melhor garantia de performance técnica, quando comparado a força efetiva, pois não foi encontrada diferença significativa para este índice entre ciclistas e triatletas. A técnica da pedalada interferiu na economia de movimento, uma vez que a força efetiva foi diretamente responsável pelas alterações na economia de movimento. Os resultados desse estudo demonstraram que a magnitude do sinal EMG foi significativamente diferente para o grupo de ciclistas e triatletas: (1) no primeiro quadrante (0º - 90º), para os músculos gastrocnêmio medial (GA) e vasto lateral (VL) na cadência 75 rpm, e para os músculos reto femoral (RF) e VL na cadência 90 rpm; (2) no segundo quadrante da pedalada (90º - 180º), para o músculo VL nas cadências 60 rpm e 105 rpm; e (3) no quarto quadrante da pedalada (270º - 360º), para o músculo tibial anterior (TA) na cadência 105 rpm. Os músculos monoarticulares apresentaram-se ativados em apenas uma fase da pedalada (propulsão ou recuperação), enquanto que os músculos biarticulares foram ativados em ambas as fases (p < 0,05). / CANDOTTI, C. T. Biomechanics and physiological characteristics of the cyclists and triathletes pedaling technique. Tese de doutorado. Programa de Pós-Graduação em Ciências do Movimento Humano. Escola de Educação Física. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2003. This study was developed in order to search for data in the biomechanical and physiological aspects that allow the study of the pedaling technique and the movement economy, thus creating conditions for the study of possible influences of pedaling technique in movement economy of this modality. The purposes of this study were the following: (1) to compare the cyclist and triathletes pedaling technique from the analysis of effective force, effectiveness index, and movement economy; and (2) to verify the electromyographic signal (EMG signal) magnitude of right lower limb muscles. Eight cyclists and nine triathletes were evaluated in a computerized cycle ergometer, in which was fixed a dynamometric pedal for getting the normal and tangential components of the force applied on the pedal. Four distinct cadences were tested (60, 75, 90, and 105 rpm), each one for a period of 3 min, with the subjects pedaling at the load relating to the second individual ventilatory threshold. The tangential and normal components of the force applied on the pedal, the pedal and crank angles, and the electrical activation of six right lower limb muscles were registered in a simultaneous and synchronized manner. The electrodes were longitudinally lined to muscle fibers and fixed over the muscle belly of six muscles: biceps femoris (BF); vastus lateralis (VL); gluteus maximus (GM); rectus femoris (RF); tibialis anterior (TA); and medial gastrocnemius (GAS). The reference electrode was placed on the tibia. The EMG signal was analyzed in time domain, from root mean square (RMS value), in 40 ms intervals (Hamming). The maximum value reached along the 60-rpm pedaling (in percentage) was used for EMG signal normalization. In order to get the pedaling effectiveness index, the resultant force and effective force magnitudes were calculated, using the 10 consecutive pedaling cycles. Movement economy of the same period was also calculated. The results showed that cyclists and triathletes have different pedaling patterns; and cyclists showed significantly higher levels than triathletes at 60 and 75 rpm, for both effective force and movement economy. The results suggest that effectiveness index is not the best way for evaluating pedaling technique, because there was not significant difference for effectiveness index between cyclists and triathletes. The pedaling technique interfered in movement economy, because effective force was directly responsible for the alterations in movement economy. The results of this study showed that the EMG signal magnitude was significantly different for cyclists and triathletes groups: (1) in the first quadrant (0º - 90º), for GAS and VL in 75 rpm cadence, and for RF and VL in 90 rpm cadence; (2) in the second cycling quadrant (90º - 180º), for VL muscle in 60 rpm and 105 rpm cadences; and (3) in the forth cycling quadrant (271º - 360º), for TA muscle in 105 rpm cadence. The monoarticular muscles showed activation in just one pedaling period (propulsion or recuperation), while biarticular muscles were activated in both periods (p < 0.05).

O método Pilates, o qual vem se difundindo muito nas últimas décadas, é um método de condicionamento físico que apresenta uma série de exercícios sistematizados os quais podem ser realizados com aparelhos, dotados de molas, submetendo os músculos a cargas externas. Um desses exercícios é o leg work que pode ser caracterizado como uma extensão de quadril e joelhos. Dessa maneira, o conhecimento das forças envolvidas no exercício, bem como seu comportamento, ao longo da amplitude de execução permite uma melhor definição do exercício, contribuindo para uma escolha mais criteriosa e uma melhor prescrição do exercício. Assim, este estudo tem como objetivo identificar a diferença no exercício leg work executado nos aparelhos Chair e Reformer levando em consideração a carga do equipamento (força das molas), a amplitude de movimento (ADM), o ritmo de execução, a atividade eletromiográfica (EMG) de músculos específicos se a sensação subjetiva de esforço das executantes. A amostra foi composta por 18 mulheres fisicamente ativas sem histórico de lesão e praticantes de Pilates há pelo menos 6 meses. Foi empregado diagrama de corpo livre e equações de Newton-Euler para calcular a variação da força externa nos aparelhos Chair e Reformer no movimento leg work. Foi utilizada cinemetria bidimensional (2D) e dois eletromiógrafos para aquisição dos dados. Os músculos analisados foram glúteo máximo (GM), bíceps femoral (BF), vasto lateral (VL), reto femoral (RF), gastrocnêmio medial (GAS), oblíquo externo (OE) e multífido (MU). Os resultados indicam que há diferenças significativas na ativação EMG do OE, VL e RF, no índice de co-contração de BF-RF, BF-VL e OE-MU bem como no índice de esforço percebido entre aparelhos Chair e Reformer durante o movimento leg work. Isso provavelmente se deve a diferenças na ADM e nas estratégias de recrutamento, uma vez que a carga do equipamento final imposta era a mesma em ambos os aparelhos. Essas informações devem ser levadas em consideração em um programa de condicionamento e reabilitação de Pilates. Pode-se concluir que há diferenças no exercício leg work executado nos aparelhos Chair e Reformer na atividade EMG de músculos específicos, ADM e sensação subjetiva de esforço das executantes. / The Pilates method, which has been popularized over the last decades, is a physical conditioning method that presents a series of systematized exercises that may be performed by apparatus with springs, loading the muscles to external loads. One of these exercises is the leg work, that may be characterized as hip and knee extension. The knowledge of forces involved in an exercise, as well as their behavior throughout the range of execution allows a better exercise definition, contributing to a more careful choice and a better prescription of the exercise. So, the main goal of this study is to identify the difference between legwork exercise performed on Chair and Reformer apparatus, taking into account external load (spring force), range of motion (ROM), rhythm of execution, specific muscles electromyography (EMG) and subject‟s perceived exertion effort sensation. Eighteen women took part of the study, all physically active, without injury history and practitioners of Pilates for at least six months. Free body diagram and Newton-Euler equations were used in order to calculate external force variation on Chair and Reformer apparatus during the legwork movement. Two-dimensional (2D) kinematics and two electromyography were used for data acquisition. The muscles analyzed were Gluteus Maximum (GM), Biceps Femoris (BF), Vastus Lateralis (VL), Rectus Femoralis (RF), Gastrocnemius (GAS), External Obliquies (EB) and Multifidus (MU). Results indicate that there are significant differences in EMG activation of EB, VL and RF, in co-contraction index BF-RF, BF-VL and EB-MU, as well as in perceived exertion sensation between Chair and Reformer apparatus during the legwork movement. This is probably due to differences in the ROM and recruiting strategies, once the imposed final external load was the same for both apparatus. This information should be considered in conditioning and rehabilitation program in Pilates. It‟s possible to conclude that there are differences between legwork exercise performed on Chair and Reformer apparatus in relation to EMG activity of specific muscles, ROM and related Borg perceived exertion scale.