O objetivo deste estudo foi comparar o efeito de um programa de treinamento excêntrico versus concêntrico nas propriedades morfológicas, mecânicas e mioelétricas da unidade músculo-tendão do quadríceps de idosos. Vinte e três sujeitos do sexo masculino (62,74±2,20 anos de idade, 80,21±14,82 kg de massa corporal e 172,02±6,11 cm de estatura) participaram de um programa de treinamento de força durante 12 semanas, duas vezes por semana, realizando extensão unilateral concêntrica em uma articulação do joelho e flexão unilateral excêntrica na articulação do joelho contralateral, a 80% de 5 Repetições Máximas (5 RM). O tratamento estatístico foi composto por teste t de Student nas comparações das diferenças obtidas entre o período pré versus pós treinamento e por ANOVA de dois fatores para comparar as diferenças entre os treinamentos concêntrico versus excêntrico nos dois períodos (pré-treinamento versus pós-treinamento), utilizando o programa de estatística GraphPad Instat versão 3.06, adotando-se um nível de significância de 5%. Nas articulações treinadas excentricamente a força medida pelo teste de 5 RM aumentou de forma significativa (p<0,05) ao longo do programa de treinamento de força, enquanto que com o treinamento concêntrico houve um aumento da força nas primeiras 6 semanas (p<0,05) que não se repetiu nas últimas 6 semanas de treinamento. Avaliando a arquitetura do músculo vasto lateral por meio da ultrassonografia (ALOKA SSD 4000), verificamos que ambos os tipos de treinamento causaram uma redução no comprimento dos fascículos e um aumento no ângulo de penação (p<0,05) sem diferença entre os tipos de treinamento e sem alterar significativamente a espessura muscular (p>0,05). Ao utilizar a ultrassonografia para avaliar a arquitetura do tendão patelar, verificamos um aumento no comprimento do tendão com os dois tipos de treinamento e um aumento na área de seção transversa do tendão apenas da articulação treinada excentricamente (p<0,05). Utilizando um dinamômetro isocinético (Biodex System 3 PRO) verificamos que tanto o treinamento concêntrico quanto o treinamento excêntrico causaram um aumento significativo do torque articular nos ângulos de 50, 60, 70 e 90° (p<0,05), mas não no ângulo de 30° (p>0,05). Adicionalmente, verificamos que o treinamento concêntrico causou um aumento significativo nas velocidades articulares de -240, -180, -120 e -60°/seg e nas velocidades de 180 e 240°/seg (p<0,05). Já o treinamento excêntrico causou um aumento significativo apenas nas velocidades de 60, 120 e 180°/seg, tanto positivas quanto negativas (p<0,05). Utilizando a eletromiografia (Bortec Medical Systems) para comparação da ativação muscular não encontramos diferença significativa em nenhuma das análises. Nossos resultados nos permitem concluir que no que tange a arquitetura muscular o treinamento concêntrico e excêntrico proporcionam adaptações muito semelhantes, enquanto que na arquitetura tendinosa isso é válido para o comprimento muscular, mas não para a área de seção transversa. Todavia o treinamento excêntrico parece trazer um aumento de força mais consistente ao longo do treinamento, ainda que nas propriedades mecânicas não tenha sido constatadas diferenças significativas entre os tipos de treinamento. No que diz respeito as propriedades mioelétricas não encontramos diferenças significativas nas adaptações tanto ao treinamento concêntrico quando excêntrico. / The purpose of this study was to compare the effects of an eccentric training versus a concentric training concerning the morphological, mechanical and mioelectric properties of the muscle-tendon unit of the quadriceps muscle in older men. Twenty three male subjects (62.74±2.20 years old, 80.21±14.82 kg of body mass and 172.02±6.11 cm height) have participated of a strength training program for 12 weeks, two times a week, performing unilateral concentric extension of one knee joint and unilateral eccentric flexion of the other knee joint, at 80% of 5RM. The statistica analyses was perfomed by Student t test to compare the differences obtained between the pre-training versus post-training period and by two-way ANOVA to compare the diferences obtained between the concentric versus eccentric training in both periods (pre-training versus post-training) using the statistical software GraphPad Instat version 3.06 assuming a 5% level of significance. On the eccentrically trained joints the strength measured by the 5RM tests increased significantly (p<0.05) during the strength training program, while with the concentric training there was an increase in strength on the first 6 weeks (p<0.05) that didn’t repeat on the last 6 weeks of training. Through the evaluation of the muscle architecture of the vast lateral muscle (ALOKA SSD 4000), we verified that both types of training have caused a shortening of the fascicle length and an increase of the penation angle (p<0.05) without differences between the types of training and without altering significantly the muscle width (p>0.05). When we used the ultrasonography to evaluate the architecture of the patellar tendon, we have verified an increase on the tendon length with both types of training and an increase of the cross-sectional area of the tendon only on the joint trained eccentrically (p<0.05). Using an isokinetic dynamometer (Biodex System 3 PRO) we verified that both the concentric and the eccentric training have caused a significant increase of the joint torque in the angles of 50°, 60°, 70° and 90° (p<0.05), but not in the angle of 30° (p>0.05). Additionally, we verified that the concentric training did cause a significant joint speed increase of -240°, -180°, -120° and -60°/sec and on the speeds of 180° and 240°/sec (p<0.05). In the case of the eccentric training, it caused a significant increase only on the speeds of 60°, 120° and 180°/sec, both positive and negative (p<0.05). Using the electromyography (Bortec Medical Systems) to compare the muscle activation of the vast lateral in different joint angles in the pre and post concentric training periods, we have not verified significant difference in any of the analysis. Our results allow us to conclude that concerning the muscle architecture, concentric and eccentric training produce very similar adaptations, whereas in the tendon architecture this is valid for the muscle length, but not for the cross-sectional area. However, the eccentric training seems to bring a more consistent gain in strength during the training, despite that on the mechanical properties there were no significant differences stated between the types of training. Concerning to the myoelectrical properties we were not able to find any significant adaptation either in concentric or eccentric training.

Esta tese está dividida em três estudos. No estudo I desta tese, os objetivos foram descrever a cinemática tridimensional do ombro e determinar a contribuição da articulação escápulotorácica no movimento total de elevação. No estudo II, os objetivos foram descrever a atividade eletromiográfica (EMG) e o percentual de cocontração entre os músculos deltóide médio e redondo maior. No estudo III, o objetivo foi determinar o valor máximo da força de contato gleno-umeral e da força muscular. Quarenta sujeitos participaram dos estudos divididos em três grupos: pacientes com prótese total do ombro (PTO), com prótese reversa (PRO) e um grupo controle. Todos realizaram dois exercícios de reabilitação (flexão e elevação no plano escapular) usando diferentes cargas (sem carga externa, halter de 1kg e resistência elástica). A cinemática do ombro foi registrada por meio de um dispositivo eletromagnético de rastreamento, a atividade EMG foi registrada por meio de um eletromiógrafo de 16 canais e o modelo matemático utilizado foi o Delft Shoulder and Elbow Model. As análises estatísticas foram feitas por meio de ANOVAs de dois e três fatores para medidas repetidas. Foi utilizado o teste post hoc de Bonferroni e o nível de significância adotado foi de α < 0,05. Os resultados do estudo I mostram que a escápula contribui mais para o movimento total do ombro em pacientes com prótese em relação aos indivíduos saudáveis e em exercícios realizados com 1 kg e resistência elástica comparados com os exercícios sem carga externa. O ângulo de elevação glenoumeral durante a flexão foi significativamente maior no grupo PTO em comparação ao grupo PRO. O estudo II identificou maior atividade EMG do deltóide médio e posterior no grupo PTO em comparação ao grupo controle e um aumento da atividade EMG do peitoral (parte esternal) no grupo PRO em comparação ao grupo PTO e ao grupo controle. Para os outros músculos (deltóide anterior, redondo maior, peitoral maior - parte clavicular e serrátil anterior) não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos. Para todos os músculos, exceto o serrátil anterior, a atividade EMG foi menor nos exercícios sem carga externa quando comparados aos exercícios com 1 kg e resistência elástica. Nenhum efeito principal dos fatores grupo e carga foi encontrado no percentual de cocontração. No estudo III, o grupo controle apresentou maior força de contato gleno-umeral máxima quando comparado ao grupo PTO durante a flexão, mas não foram encontradas diferenças entre os grupos de pacientes nos dois movimentos. A resistência elástica apresentou maiores valores de força de contato gleno-umeral em todos os grupos. O valor máximo da força de todos os músculos analisados variou de 0,32 N a 772 N e o manguito rotador e o deltóide foram os músculos que apresentaram os maiores valores de força em todos os grupos. A presente tese sugere que para uma mesma amplitude de movimento, os pacientes com prótese de ombro apresentarão um movimento escapular maior compensando a perda do movimento gleno-umeral. A cinemática escapular e a atividade EMG destes pacientes foram influenciadas pela implementação de cargas externas, mas não pelo tipo de carga, diferentemente das forças de contato e das forças musculares, nas quais a resistência elástica apresentou maior influência. Além disso, o percentual de cocontração não foi influenciado pelo tipo de prótese e os grupos de pacientes apresentaram menores forças de contato gleno-umeral do que o grupo controle. / This thesis is divided into three studies. In study I, the objectives were to describe shoulder three-dimensional kinematics and to determine the contribution of scapulothoracic motion in total shoulder elevation. In study II, the objectives were to describe the electromyographic activity (EMG) and the percentage of cocontraction between middle deltoid and teres major. In study III, the objective was to determine the maximum glenohumeral contact force and shoulder muscle forces. Forty subjects participated in the studies divided into three groups: patients with total shoulder prosthesis (TSP), patients with reverse shoulder prosthesis (RSP) and a control group. All patients realized two rehabilitation exercises (anteflexion and elevation in the scapular plane) using different loads (without external load, 1 kg dumbbell and elastic resistance). Shoulder kinematics was recorded by means of an electromagnetic tracking device, the EMG activity was recorded through a 16-channel EMG system and the Delft Shoulder and Elbow Model was used. Statistical analyses were performed by means of repeated measures ANOVAs. The Bonferroni post hoc test was used and the adopted significance level was α <0.05. Results of study I showed that the scapula contributes more to the total movement of the shoulder in patients with prosthesis compared to healthy subjects and in exercises performed with 1 kg and elastic resistance compared to exercises without external load. The glenohumeral elevation angle during anteflexion was significantly higher in the TSP group compared to the RSP. The study II identified higher EMG activity of the middle and posterior deltoid in the TSP group compared to the control group and an increase of EMG activity of pectoralis major (sternal part) in the RSP group compared to the TSP and the control group. For the other muscles (anterior deltoid, teres major, pectoralis major - clavicular part and serratus anterior) significant differences were not found among groups. For all muscles, except the serratus anterior, EMG activity was lower during exercises without external load compared to exercises with 1 kg and elastic resistance. No main effect of group and load was found in the percentage of cocontraction. In study III, the control group showed higher maximum glenohumeral contact force when compared to TSP group during anteflexion, but no differences were found between groups of patients during both movements. Elastic resistance exercises showed higher glenohumeral contact force in all groups. The maximum force of all analyzed muscles ranged from 0,32 N to 772 N and the rotator cuff and deltoid muscles presented the highest values in all groups. This thesis suggests that for a same range of motion, patients with shoulder prosthesis present greater scapular motion compensating the loss of glenohumeral motion. Scapular kinematics and EMG activity of these patients were affected by the implementation of external loads, but not by the type of load, unlike the contact forces and muscle forces, in which the elastic resistance had greater influence. Moreover, the percentage of cocontraction was not influenced by the type of prosthesis and patient groups had lower glenohumeral contact forces compared to the control group.

Assimetrias de desempenho, frequentemente, são relacionadas ao controle e desenvolvimento motor da extremidade superior. Por outro lado, a extremidade inferior do corpo humano está muito mais envolvida em ações bilaterais, como aquelas relacionadas à locomoção. Ainda assim, diferenças no desempenho dos membros inferiores foram descritos na literatura, como, por exemplo, em relação à força durante tarefas de andar, correr e pedalar. As razões para essas diferenças - uma vez que ambos os membros inferiores, teoricamente, tem a mesma possibilidade de movimento e a preferência lateral pode mudar de acordo com a tarefa - tem intrigado cientistas. Em estudos prévios apresentados na literatura, notamos que assimetrias na força produzida ocorrem durante a pedalada, apresentando relação, por exemplo, com a intensidade do exercício. Também sugere-se que a experiência com a tarefa influencie assimetrias. Entre os motivos para estudar esses mecanismos de assimetria está o risco aumentado de lesão inerente a assimetrias cinéticas, como constatado na corrida, assim como a importância de empregar estratégias unilaterais de treinamento e/ou reabilitação. A ativação muscular foi sugerida como sendo um fator determinante de assimetrias. A ativação muscular nos membros inferiores poderia diferir entre os membros, e tal como ocorre para a extremidade superior, levar a vantagem em favor da perna preferida. No entanto, essa hipótese não havia sido testada, considerando exercícios em diferentes configurações e sujeitos com diferentes níveis de experiência. Assim, buscamos investigar as diferenças entre o membro inferior preferido e não-preferido durante a pedalada, em testes bilaterais e unilaterais, considerando: (1) o consumo de oxigênio, (2) a eficiência muscular, (3) a magnitude da ativação muscular, (4) a variabilidade na ativação muscular, e (5) a comunicação entre os membros durante ações isoladas de um dos membros inferiores. Protocolos de ciclismo (a) incremental máximo, (b) submáximo de carga constante para pedalada bilateral, e (c) submáximo de carga constante para pedalada unilateral, com o membro inferior preferido e não-preferido, foram realizados por ciclistas e não-ciclistas. As análises estatísticas sugeriram que durante a pedalada bilateral, assimetrias de força previamente descritas não parecem estar relacionadas com diferenças na magnitude de ativação muscular (biceps femoris, gastrocnemius medialis e vastus lateralis) entre o membro inferior preferido e nãopreferido. No entanto, a variabilidade da ativação foi influenciada pela preferência em não-ciclistas. No exercício unilateral, a preferência lateral não influenciou o consumo de oxigênio e a eficiência muscular. A magnitude da ativação muscular e a sua variabilidade também não diferiram estatisticamente entre as pernas durante os protocolos unilaterais, o que não ajuda a explicar assimetrias de força dependentes em aspectos neurais. Os resultados de comunicação entre membros sugerem efeitos da preferência lateral para ciclistas na perna preferida, o que poderia influenciar a transferência interlateral de aprendizagem em sujeitos treinados. Dessa forma, a preferência lateral parece não influenciar a magnitude da ativação muscular e eficiência muscular, no entanto, ela pode apresentar diferentes efeitos frente à variabilidade da ativação muscular e da comunicação entre os membros em função da experiência com ciclismo. Assimetrias encontradas no ciclismo parecem mais frequentes para a força e podem ser relacionadas à configuração da atividade e ao efeito do ambiente de prática, sem apresentar correlatos com a ativação muscular. / Performance asymmetries are frequently addressed by studies on motor control. Research projects adopt protocols which will assess unimanual and bimanual action in order to determine lateralization and transfer of learning processes, as well as to monitor the development of learning. On the other hand, the lower limbs of the human body are more related to bilateral actions, such as those required for locomotion. Nevertheless, differences in the performance between lower limbs have been reported in previous investigations for force, during walking, running and cycling. The factors which determine these differences - once both lower limbs in theory have the same possibility to be recruited and the leg preference can switch according to the tasks requirements - have been discussed in the literature. Previous studies from the literature reported force asymmetries during pedaling, which appeared dependent on exercise intensity and experience. Among the motivations to study mechanisms of asymmetry is the increased risk of injury associated with kinetic asymmetries, as previously described for runners, as well the development of unilateral strategies of training and rehabilitation. Muscle activation was suggested as a factor determinant of limb asymmetries. The muscle activation could differ between lower limbs as observed for upper extremity, and lead to advantages in favor of preferred limb during dynamic actions. Although proposed in the literature, this hypothesis was not tested using different configurations of exercise and subjects with different levels of experience with pedaling. Therefore, we investigated differences between preferred and non-preferred limbs during bilateral and unilateral pedaling. Parameters measured included (1) oxygen uptake, (2) muscle efficiency, (3) magnitude of muscle activation (4) variability of muscle activation, and (5) interlimb excitation during isolated actions of one limb. Cycling protocols consisted of (a) incremental maximal cycling test, (b) bilateral pedaling at submaximal intensity, and (c) unilateral pedaling at submaximal intensity, with preferred and non-preferred limbs. Tests were performed by cyclists and non-cyclists. The statistical analysis suggested that during bilateral pedaling, force asymmetries described in the literature appeared not related to differences in magnitude of muscle activation (biceps femoris, gastrocnemius medial head, and vastus lateralis) between preferred and non-preferred lower limbs. Despite of this, variability of muscle activation was influenced by leg preference in noncyclists. During unilateral pedaling, leg preference did not statistically influence oxygen uptake and muscle efficiency. Magnitude of muscle activation and its variability did not differ statistically between legs. This finding does not support force asymmetry as dependent on neural factors related to the magnitude of muscle activation. The result of interlimb excitation suggests the effects of lateral preference for the preferred leg of cyclists, which could influence the interlimb transfer of learning in trained subjects. In summary, lateral preference appeared not to influence magnitude of lower limbs muscle activation and muscle efficiency, but can present different effects on variability of muscle activation and interlimb communication according to cycling experience. Asymmetries found during cycling appear more frequent for force and can be dependent on the exercise configuration and environment, without correlation with the muscle activation.

Embora a prática de atividade física tenha se tornado comum em ambiente aquático, ainda há pouca informação a respeito das características biomecânicas da caminhada de idosos nesse ambiente. No intuito de investigar essas características, o objetivo do presente estudo foi comparar parâmetros cinemáticos (lineares e angulares) e eletromiográficos de idosas caminhando em ambiente terrestre (TE) e em ambiente aquático em piscina rasa (PR) e em piscina funda (PF). Doze mulheres idosas saudáveis foram avaliadas enquanto caminhavam em uma intensidade de esforço auto-selecionada (confortável) na terra e na água em PR e PF (imersas ao nível do processo xifóide). Variáveis cinemáticas e eletromiográficas foram registradas. Comparada às outras duas modalidades, em PF as idosas apresentaram menor velocidade, menor comprimento de passada e duração do período de apoio durante a caminhada. Ainda, os indivíduos caminharam com o tronco mais inclinado a frente e com maior amplitude de movimento (ADM) do quadril e do joelho. Essas alterações cinemáticas foram associadas a maior atividade dos músculos eretor da coluna (EC), bíceps femoral (BF) e reto femoral (RF). Por outro lado, a atividade do músculo gastrocnêmio (GAS) foi inferior a encontrada em TE. Já em PR, as idosas caminharam com menor velocidade, menor comprimento de passada e duração do período de apoio comparado a caminhada em TE. A ADM do joelho também foi menor em PR. Ainda, a atividade do músculo BF foi superior durante o período de apoio, bem como do músculo RF durante o período de balanço. Em contrapartida, a atividade do músculo GAS foi inferior durante o período de apoio. Em uma mesma intensidade de esforço auto-selecionada (confortável) os indivíduos caminharam mais lentamente em ambiente aquático. Nessa condição, a necessidade de superar a grande resistência oferecida ao movimento e à ausência de contato do pé com o solo caracterizaram a caminhada em PF como um exercício de grande ADM do quadril e do joelho, grande exigência dos músculos EC, BF e RF e pequena exigência do GAS. Por sua vez, a necessidade de superar a grande resistência oferecida ao movimento associado ao reduzido peso hidrostático caracterizaram a caminhada em PR como um exercício de pequena ADM do joelho, grande exigência dos músculos BF e RF e pequena exigência do GAS em idosos. Esses resultados contribuirão para um melhor entendimento acerca das características apresentadas por idosos caminhando em PF e PR sendo de grande auxilio na elaboração de programas de treinamento e reabilitação para essa população. / Although water environment has been employed for different physical activities, there is little information about biomechanical characteristics of elderly walking at shallow and deep water. With the purpose to investigate these characteristics, the mean of the present study was to compare kinematics (linear end angular) and electromyographic patterns of elderly individuals walking on land (LW), in shallow (SWW) and deep water (DWW). Twelve healthy elderly women were analyzed while walking at self-selected pace (moderate) on land and in water (at the xiphoid process level). Kinematic and electromyographic variables were registered. Compared to LW and SWW, during DWW elderly women presented the slowest speed, the shortest stride length and support phase duration. Individuals walked with trunk at the most forward inclined position, as well with the largest hip and knee joints range of motion (ROM). This kinematic changes were related to the highest erector spinae (ES), biceps femoris (BF) and rectus femoris (RF) muscles activity. On other hand, gastrocnemius medialis (GM) activity was lower than during TE situation. During SWW, elderly women walked at slower speed, shorter stride length and support phase period when compared to LW. The knee ROM was also lower. However, BF muscle activity was higher during stance period as well as RF activity during swing phase. In opposition, GAS muscle activity was lower during stance phase. At the same self-selected pace (moderate) elderly women walked slower in aquatic environment. In this condition, the necessity to move against the drag force without feet contact from the bottom of the swimming pool described the DWW walking as an exercise performed with large hip and knee ROM, high stimulation of ES, BF and RF muscles and low stimulation of GM muscle. In other way, the necessity to move against the drag force associated to the apparent body weight reduction described the SWW as an exercise performed with short knee ROM, high stimulation of BF and RF muscles and low stimulation of GM muscle in elderly women. The present results will contribute to a better understanding about elderly walking characteristics in shallow and deep water, being useful for training and rehabilitation programs designed by these population.

O objetivo do presente estudo foi comparar as respostas cardiorrespiratórias, neuromusculares e cinemáticas durante o exercício de corrida estacionária com a flexão e extensão de cotovelo em diferentes cadências com e sem equipamento. A amostra desse estudo foi composta por 15 mulheres jovens que realizaram o exercício nas situações sem equipamento (SEM), com equipamento flutuante em ambos os membros (FLU-MSs/MIs) e com equipamento resistivo em ambos os membros (RES-MSs/MIs), nas cadências de 80 bpm, 100 bpm e no máximo esforço. Para as cadências submáximas o exercício foi realizado durante 4 min em cada situação e no máximo esforço o mesmo foi realizado durante 15 s. Utilizou-se ANOVA de 2 e 3 fatores, com post-hoc de Bonferroni (p < 0,05) (SPSS vs 15.0). Os resultados da frequência cardíaca e do consumo de oxigênio mostraram haver diferenças significativas entre as situações FLUMSs/ MIs e RES-MSs/MIs em comparação a SEM, com valores significativamente maiores para as situações de exercício com equipamento. Além disso, houve diferença entre as cadências de 80 e 100 bpm, com valores maiores e significativos para a cadência de 100 bpm. Para as variáveis de amplitude de movimento houve diferenças entre as cadências, com valores maiores de amplitude de movimento do quadril e joelho, conforme o incremento da cadência. Todavia, para a amplitude de movimento do cotovelo com o incremento da cadência houve uma diminuição da amplitude de movimento. Em relação a velocidade angular média de movimento do cotovelo, quadril e joelho houve diferenças significativas entre as cadências, com valores maiores para o máximo esforço. A velocidade angular média do quadril foi menor nas situações FLUMSs/ MIs e RES-MSs/MIs em comparação a SEM. Para as variáveis neuromusculares, não houve diferenças entre as situações, com exceção do percentual da contração isométrica voluntária máxima (%CVM) do tríceps braquial, que foi maior na situação FLU-MSs/MIs. Entre as diferentes cadências submáximas não houve diferenças para todos os músculos analisados, todavia entre essas e o máximo esforço houve diferenças, com maiores %CVM para o máximo esforço. O %CVM do bíceps femoral foi o único que demonstrou diferenças entre todas as cadências testadas nesse estudo. Entre as fases de movimento não houve diferença, com exceção do %CVM do reto femoral, o qual foi maior na fase de extensão. Em suma, o exercício de corrida estacionária com a flexão e extensão de cotovelo apresentou maiores respostas cardiorrespiratórias com o uso de equipamento (flutuante e resistivo) e também com o aumento da cadência de execução. Todavia, as respostas neuromusculares não diferiram entre as cadências submáximas, mas essas foram significativamente maiores no máximo esforço. / The purpose of the present study was to compare the cardiorespiratory, neuromuscular and kinematic responses during the stationary running with the elbow flexion/extension in different cadences with and without equipment. The sample was consisted of fifteen young women that performed the exercise without equipment (NO-E), with floating equipment in upper and lower limbs (FLO-LLs/ULs) and with resistive equipment in upper and lower limbs (RES-LLs/ULs) at three cadences (80 bpm, 100 bpm and maximal effort). For submaximal cadences the exercise was performed during 4 min and during 15 s at maximal effort in each situation. The results were analyzed using repeated measures ANOVA (factors: cadence, situation, phase of movement) with the Bonferroni correction for post-hoc comparisons (p < 0,05) (SPSS vs 15.0). The heart rate and oxygen uptake showed significant differences between FLO-LLs/ULs and RES-LLs/ULs compared with NO-E and higher values of these variables was found in the situations with equipment. In addition, the results for cardirespiratory responses demonstrated significant difference between submaximal cadences (80 and 100 bpm) with higher values of heart rate and oxygen uptake at 100 bpm. For the range of motion significant differences between cadences was showed with higher values of this variable for hip and knee according to the increment of the cadence. However, the range of motion for elbow decreased with the increment of the cadence. The angular velocity for elbow, hip and knee presented significant differences between cadences with higher values at maximal effort. Besides, the angular velocity for hip was minor in the situations FLU-LLs/Uls and RES-LLs/ULs compared with NO-E. For neuromucular responses no significant differences were showed between situations, except the percentage of maximal voluntary contraction (%MVC) for triceps brachii that was major in FLO-LLs/ULs. Between the different submaximal cadences no significant differences was found for all muscles analyzed, however, between these submaximal cadences and maximal effort were found significant differences with higher values of the %MVC at maximal effort. The unique %MVC that demonstrated significant differences between all cadences analyzed in this study was for biceps femoris. Between the phases of movement (flexion and extension) no significant difference was showed for all muscles investigated, except for the %MVC for rectus femoris that was higher in extension phase. In conclusion, the stationary running with the elbow flexion/extension presented higher cardiorespiratory responses with equipment (floating and resistive) and also with the enhance at the cadence of execution. Nevertheless, neuromuscular responses showed no significant difference between submaximal cadences, but these responses were significantly higher at maximal effort.

Contexto: Esta tese procurou estabelecer um novo método de mensuração instantânea de fadiga central e periférica durante o exercício de corpo inteiro até a capacidade aeróbica máxima em seres humanos. Até agora, a mensuração da fadiga central e periférica tem sido limitada a tarefas musculares isoladas ou a momentos específicos após o exercício, nos quais as condições fisiológicas que levaram aos sintomas limitantes do exercício já estão abrandadas. Assim, desenvolver um método que supere estas limitações permitiria demonstrar pela primeira vez as contribuições relativas da fadiga central e periférica na limitação ao exercício, no qual haja estimulação máxima dos sistemas neuromuscular e cardiovascular. Objetivo: Desenvolver e validar um método para quantificar a fadiga muscular periférica (MF, definida como a potência produzida para uma determinada estimulação muscular), fadiga de ativação (AF, definida como a atividade muscular evocável máxima), sua soma, fadiga de desempenho (PF, definida como a perda de potência isocinética voluntária máxima em comparação com a basal) durante o exercício realizado no cicloergômetro em capacidade aeróbica máxima. Além disso, esta tese teve como objetivo determinar as taxas de recuperação nas quais MF, AF e PF retornaram à linha de base após a intolerância durante o exercício de corpo inteiro em seres humanos. Métodos: Para quantificar a fadiga durante o exercício de corpo inteiro, foi desenvolvido um método para permitir uma rápida transição do ciclismo padrão (em que a relação entre potência e cadência é hiperbólica) para o ciclismo isocinético (em que a potência é independente da cadência, e a cadência é fixa). Assim, ao pedir para o participante realizar um esforço isocinético máximo em qualquer ponto durante o exercício ou na fase de recuperação, permitiu-se quantificar o declínio velocidade-específica da potência isocinética máxima (PISO). A diferença na PISO entre a linha de base e o exercício quantifica a PF. Foi testado se a relação de base entre PISO e potência eletromiográfica em 5 músculos da perna (RMS EMG) era velocidade dependente, linear e reprodutível, de tal modo que as contribuições relativas para PF pudessem ser isoladas a partir de: 1) a diminuição da ativação muscular (AF) ; e 2) o declínio na PISO num dado grau de ativação (MF). Resultados: Participantes saudáveis (n=13, 29-72 anos, variando em capacidade aeróbica de 23,5 até 62,4 ml/min/kg) completaram tiros isocinéticos esforço-variável de curta duração (5 s) a 50, 70 e 100 rpm para caracterizar a relação basal entre EMG RMS e potência isocinética. As correlações entre EMG-Piso basais foram lineares (r2= 0,95 ± 0,04) e velocidade dependente (análise de covariância). Posteriormente, testes de exercício incrementais repetidos foram realizados em uma bicicleta ergométrica e as trocas gasosas e a ventilação foram mensuradas respiração a respiração. O exercício encerrava com um esforço isocinético máximo (5 s) a 70 rpm. Na intolerância, PISO (duas pernas, 335 ± 88 W) foi ~ de 45% menos do que na linha de base (630 ± 156 W, p <0,05). Após a intolerância, houve recuperação da PISO em 3 minutos (p <0,05). AF e MF (medido em uma perna) foram de 97 ± 55 e 60 ± 50 W, respectivamente. As médias de viés (± limites de concordância) para a reprodutibilidade foram as seguintes: PISO na linha de base 1 ± 30 W; PISO na recuperação 0-min 3 ± 35 W; e EMG em PISO 3 ± 14%. Conclusões: A relação basal EMG-PISO foi bem modelada por uma função linear, que foi reprodutível no dia-a-dia. A variabilidade das mensurações EMG-PISO individuais entre ~ 25% e 100% de esforço, em torno do modelo linear, foi suficientemente forte de modo que a relação linear basal permitiu uma quantificação precisa de AF e MF no limite de tolerância e na recuperação do exercício aeróbico máximo. Foi também demonstrado que a relação EMG-PISO foi velocidade dependente, como esperado a partir da curva parabólica de potência-velocidade. Assim, esta tese apresenta um novo método útil para identificar as contribuições da fadiga central e periférica na limitação do exercício de corpo inteiro em seres humanos. / Background: This thesis sought to establish a new method for instantaneous measurement of central and peripheral fatigue during whole-body exercise up to maximal aerobic capacity in humans. Until now, measurement of central and peripheral fatigue has been limited to isolated muscle tasks or to time points after exercise where the physiological conditions that brought about the limiting symptoms for exercise have subsided. Thus, development of a method to overcome this would allow the first demonstration of the relative contributions of central and peripheral fatigue to limiting exercise that elicited maximal strain of the combined neuromuscular and cardiopulmonary systems. Objective: To develop and validate a method for quantifying peripheral muscle fatigue (MF, defined as the power produced for a given muscle stimulation), activation fatigue (AF, defined as the maximal evocable muscle activity), their sum, performance fatigue (PF, defined as the decline in maximal voluntary isokinetic power compared to the fresh, baseline, state) during cycling exercise at maximal aerobic capacity. In addition, this thesis aimed to determine the rate with which MF, AF and PF recovered to baseline after intolerance during whole-body exercise in humans. Methods: To quantify fatigue during whole-body exercise, a method was developed to allow a rapid switch from standard cycling (where the relationship between power and cadence is hyperbolic) to isokinetic cycling (where power is independent of cadence, and cadence is fixed) to be implemented. By asking the participant to give a maximal isokinetic effort at any point during exercise or recovery, allowed the velocity-specific decline in maximal isokinetic power (PISO) to be measured. The difference in PISO between baseline and exercise quantified PF. It was tested whether the baseline relationship between PISO and electromyographic power in 5 leg muscles (RMS EMG) was velocity dependent, linear and reproducible, such that the relative contributions to PF could be isolated from: 1) the decline in muscle activation (AF); and 2) the decline in PISO at a given activation (MF). Results: Healthy participants (n=13, 29 to 72 years old, ranging in aerobic capacity from 23.5 to 62.4 ml/min/kg) completed short (5 s) variable-effort isokinetic bouts at 50, 70, and 100 rpm to characterize the baseline relationship between RMS EMG and isokinetic power. Individual baseline EMG-PISO relationships were linear (r2 = 0.95 ± 0.04) and velocity dependent (analysis of covariance). Subsequently, repeated ramp incremental exercise tests were performed on a cycle ergometer and breath-by-breath gas exchange and ventilation was measured. Exercise was terminated with a maximal isokinetic effort (5 s) at 70 rpm. PISO at intolerance (two legs, 335 ± 88 W) was ~45% less than baseline (630 ± 156 W, p < 0.05). Following intolerance, PISO recovered within 3 minutes (p < 0.05). AF and MF (measured in one leg) were 97 ± 55 and 60 ± 50 W, respectively. Mean bias (± limits of agreement) for reproducibility were as follows: PISO at baseline 1 ± 30 W; PISO at 0-min recovery 3 ± 35 W; and EMG at PISO 3 ± 14%. Conclusions: The baseline EMG-PISO relationship was well modelled by a linear function, which was reproducible day-to-day. The variability of the individual EMG-PISO measurements between ~25% and 100% effort, around the linear model, was sufficiently tight that the baseline linear relationship allowed for a precise quantification of AF and MF at the limit of tolerance and in recovery from a maximal aerobic exercise task. It was also demonstrated that the EMG-PISO relationship was velocity dependent, as expected from the parabolic nature power-velocity curve. As such, this provides a valuable new method to identify the contributions of central and peripheral fatigue to limiting whole-body exercise in humans.

Introdução: A infecção pelo vírus da hepatite C (VHC) afeta aproximadamente 3% da população mundial, sendo responsável por cerca de 27% da totalidade dos casos de cirrose. A sarcopenia é apontada como uma das principais complicações extra-hepáticas, tanto a perda de massa como a função muscular parecem ser dependente da etiologia e evolução da doença. Este estudo tem como objetivo avaliar e comparar as características morfológicas, neuromusculares e funcionais entre pacientes cirróticos com vírus positivo, negativo e indivíduos saudáveis. Métodos: Participaram do estudo 20 pacientes com cirrose causada pelo VHC classificados como Child Pugh A, sendo 12 com vírus positivo (GP) e 8 com vírus negativo (GN), além de 12 indivíduos saudáveis (GC). Após a avaliação antropométrica e do nível de atividade física, os indivíduos foram submetidos a ultrassonografia para avaliar morfologia do quadríceps e a espessura muscular, ângulo de penação (AP) e comprimento do fascículo (CF) da arquitetura muscular do vasto lateral (VL) do membro dominante. Após foi realizado o teste de funcionalidade de sentar e levantar em 30 segundos, seguido do teste força dos extensores de joelho (contração voluntária máxima isométrica (CVMI), aplicado concomitante com a avaliação do root mean square (RMS) do sinal eletromiográfico associado à utilização do gatilho de disparo visual para análise do tempo de reação neuromuscular. A partir destas avaliações, também foram calculadas a qualidade muscular (QM), taxa de produção de força (TPF) e eficiência neuromuscular (ENM). Resultados: Os grupos foram pareados por sexo, idade, estatura e massa corporal, não havendo diferença significativa entre os mesmos. A avaliação do nível de atividade física também não apresentou diferença significativa entre os grupos. Os pacientes do GP apresentaram uma espessura muscular do quadríceps (EMQ) significativamente menor que o GN (2,2 [2,1; 2,5] x 3 [2,8; 3,3], respectivamente) e o GC (2,2 [2,1; 2,5] x 2,8 [2,5; 3,2], respectivamente) ambos com p< 0,001, bem como menor espessura do vasto lateral (EMVL) do que o GC, (1,7 [1,6; 2,2] x 2,3 [2,1 x 2,7], p< 0,006). Não houve diferença no AP e CF entre os 3 grupos. Em relação a QM e CVMI não foram identificadas diferenças significativas entre os grupos, porém no sinal RMS durante o pico de força, o GC foi significativamente maior que o GP (0,39 [0,34; 0,44] x 0,31 [0,29; 0,35], p≤ 0,02). Os grupos não apresentaram diferença quanto ao tempo de reação total (TRT), tempo pré-motor (TPM) e tempo motor (TM). A TPF do GC foi significativamente maior que o GP (p≤ 0,05) nos seguintes tempos: 30 milisegundos (ms), 75 ms, 100 ms, 150 ms, 200 ms e250 ms. Quanto a ENM o GC foi significativamente maior que o GP (p≤ 0,05) nos tempos 250 ms, 300 ms, 350 ms, 400 ms e 450 ms. No teste funcional de sentar e levantar em 30 segundos o GC foi significativamente maior que o GP (16 [14; 19,7] x 11,5 [10; 13], p≤ 0,001). Conclusão: Os dados deste estudo demonstraram que pacientes com vírus positivo apresentam maior prejuízo neuromuscular, morfológico e funcional do que indivíduos saudáveis. Ao passo que pacientes com cirrose com vírus negativo apresentaram resultados neuromusculares e morfológicos similares aos indivíduos saudáveis. / Introduction: Infection with hepatitis C virus (HCV) affects about 3% of the world’s population, accounting for about 27% of all cases of cirrhosis. Sarcopenia is considered one of the main extrahepatic complications among patients, both weight loss and muscle function appear to be dependent on the etiology and evolution of the disease. This study aims to evaluate and compare the morphological, neuromuscular and functional characteristics between virus positive and negative cirrhotic patients and healthy individuals. Methods: The study included 20 patients with cirrhosis caused by HCV classified as Child Pugh A, 12 with positive virus (PG), 8 with negative virus (NG) and 12 healthy individuals (CG). Following the anthropometric and the level of physical activity assessments, the subjects underwent ultrasonography to evaluate morphology of the quadriceps and muscle thickness, pennation angle (PA), fascicle length (FL) of the vastus lateralis (VL) muscular architecture of dominat member. After that, the functionality test was performed sitting and standing in 30 seconds and testing the strength of knee extensors (maximal isometric contraction, MIC) concurrent with the root mean square (RMS) assessment of the electromyographic signal associated with the use of a visual stimulation device for analysis of the neuromuscular reaction time. From these assessments, the muscle quality (QM), rate of force development (RFD) and neuromuscular efficiency (NME) were also calculated. Results: The groups were matched by sex, age, height and body mass, with no significant difference in these parameters. The evaluation of the physical activity level also showed no significant difference between the groups. The PG patients showed muscle thickness of the quadriceps (MTQ) significantly lower than the NG (2.2 [2.1; 2.5] x 3 [2.8; 3.3], respectively) and CG (2.2 [2.1; 2.5] x 2.8 [2.5 ; 3.2], respectively) both with p <0.001, as well as lesser thickness of the vastus lateralis (MTVL) than the CG (1.7 [1.6; 2.2] x 2.3 [2.1 x 2.7], p <0.006). There was no difference in PA and FL among the 3 groups. Regarding MQ and MIC no significant differences were identified, however, the RMS signal during peak strength, the CG was significantly higher than the PG (0.39 [0.34; 0.44] x 0.31 [0.29; 0.35], p ≤ 0.02). The groups did not differ on total reaction time (TRT), premotor time (PMT) and motor time (MT). The CG’s RFD was significantly higher than the PG (p ≤ 0.05) at the following times: 30 milliseconds (ms), 75 ms, 100 ms, 150 ms, 200 ms e250 ms. The CG rate of force development (RFD) was significantly higher than in the PG (p ≤ 0.05) at the following times: 30 ms, 75 ms, 100 ms, 150 ms, 200 ms and 250 ms. As for the NME, the CG was significantly higher than the PG (p ≤ 0.05) in times 250 ms, 300 ms, 350 ms, 400 ms and 450 ms. In the functional testing of sitting and standing in 30 seconds CG was significantly higher than the PG (16 [14; 19.7] x 11.5 [10; 13], p ≤ 0.001). Conclusion: Data from this study demonstrated that the virus positive patients showed increased neuromuscular, morphological and functional damage than healthy individuals. While virus negative patients with cirrhosis showed neuromuscular and morphological results similar to that of healthy individuals.

Headline: Swimming technique of physically disabled swimmers with unilateral above-knee amputation Aim of the Thesis: The aim of this thesis is to describe the intra-individual differences in the swimming technique of unilateral above-knee amputees by measuring the EMG of selected muscle groups. Methods: Surface EMG measurement in combination with using synchronized video recordings. Results: Research of the observed swimmers with unilateral above-knee amputation showed that: when swimming the front crawl, the swimmers unequally balance the intense kick of right and left leg mainly using the abdominal muscles and subsequently also in the electric potential of different sizes in other observed muscles; when swimming the backstroke, the upper body muscles on the side of amputated limb do not show any different activity than the muscles of the opposite side; when swimming the breaststroke, the main propulsion muscle for locomotion through the shoulder girdle - m. latissimus dorsi is activated for a longer period of time on the side of amputated limb; thereby, electrical activity of the selected muscles is not symmetrical in the timeline. Key words: swimming step, swimming, above-knee amputation, electromyography, muscle activity, handicap, EMG.

The Dissertation is concerned with monitoring of changes regarding muscle involvement in specific areas of human motion system when walking and Nordic walking (NW) with focus on adults and by means of electromyography method. Within the process of field testing there were 9 randomly selected individuals at the age of 50 - 60 tested to elicit differences in the motion system. There was an effort to find certain differences within involvement of specific muscle groups in the area of shoulder girdle, pelvic girdle and lower limbs and retrieval of similarities of coordination attributes concerning locomotion at horizontal presented by paradigm of kinesiological content of reflexive crawling according to Vojta's principle. Kinematic analyses was used to discover a difference in involvement of specific muscles between Nordic (v = 5 kph) and regular walking (v = 4, 75 kph) up to 10˚ of ascent. Muscles where their MVC was diagnosed the difference in individual muscle involvement was monitored expressed in percentage. The values found were consequently related to their referential value of MVC and tested by means of Wilcoxon test for dependent selection. Muscles where MVC value was not diagnosed the intraindividual comparative analyses of activation muscle pair similarity was carried out on the grounds of...

I ABSTRACT Title: Kinesiological analysis of upper limb punch strike in sports karate. Aim of work: The aim of this thesis to describe and characterize the muscle involement in direct punch strike in karate. Then compared with the exercises, which are characteristic to karate - strikes with resistence and push-up exercise. Methods: Work is processed by a comparative analysis of selected movements based on the determination of muscle activation. The surface electromyography method synchronized with video and accelerometer was used in this work. Results: The result is describtion of selcted movements on the basis of muscle activation and function of selected muscles. The prove that the forearm extensors are activated as the last of the selcted muscles was managed. On the basis of karate technique and anatomy we confirmed important role of forearm extensor by direct punch in karate. The difference between onset time muscle activation by strikes and push up was found. Maximum speed of acral part of the upper limb by direct punch was established. Keywords: Electromyography (EMG), karate, direct punch - gyakucuki, accelrometer