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This paper investigates the importance of electrical stimulation (E-Stim) treatment pre- exercise, during exercise, and post-exercise on knee pain management and exercise performance on individuals with knee injuries. Common problems from which individuals experience pain and injuries are arthritis, ACL tears, and osteoarthritis. One therapeutic approach to address the pain has been electrical stimulation. This is a non-invasive treatment that introduces electrical currents into the injured tissue or muscle. However, there are several modalities of electrical stimulation treatment that include Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation (TENS), Neuromuscular Electrical Stimulation (NMES), and Patterned Electrical Neuromuscular Stimulation (PENS). These treatments have the same goal: to provide a non-invasive method to stimulate the muscles and nerves to aid the healing process. Throughout this research, the populations targeted were females and males with age ranging from adolescents to older adults. The subjects were 15 – 75 years of age and had experienced knee injuries. They included athletes, older adults with osteoarthritis, and those who required arthroplasty. Between January 2023 and April 2024, the review of literature was conducted using UCF Libraries, PubMed, (MedLine), and SPORTDiscus (EBSCOhost). Keywords used included “TENS (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation) *”, “NMES (Neuromuscular Electrical Stimulation) *”, “osteoarthritis (OA)*”, Electrical Stimulation (E- Stim) *”, “knee injuries*”, “pain management*”, “before exercise*”, “after exercise*” and “during exercise*”. The results from these studies suggested that the application of e-stim was favored either during or after exercise.

Durant les dernières décennies, le système moteur a été largement étudié. Pourtant, bien des zones d'incertitudes persistent concernant d'une part la nature des circuits neuronaux de haut niveau impliqués dans l'émergence des sentiments d'intention ou de conscience motrice et d'autre part l'organisation des structures cérébrales de bas-niveau impliquées dans l'expression de ces sentiments. Il a été suggéré que le cortex pariétal et l'aire motrice supplémentaire pourraient jouer un rôle dans la génération des intentions motrices, alors que le cortex prémoteur pourrait plutôt sous-tendre la conscience du geste. Cela étant, les processus exacts implémentés dans chacune de ces régions, la façon dont elles interagissent fonctionnellement et la nature des signaux qu'elles échangent avec les structures sensorimotrices considérées de bas-niveau demeurent méconnus. Il est établi que ces structures bas-niveau, dont le cortex moteur primaire et le cervelet, contiennent des cartes sensorimotrices organisées de manière topographique. Cependant, l'organisation fine de cette topographie et la nature des interactions entre les différentes cartes restent à définir. Dans ce travail de thèse, j'ai utilisé la stimulation électrique directe chez des patients opérés de tumeurs et malformations cérébrales pour explorer la manière dont les multiples représentations motrices sont organisées et pour identifier les régions responsables de l'émergence des sentiments d'intention et de conscience motrice. J'ai alors pu montrer, en particulier, l'existence de cartes motrices multiples au sein des cortex moteur primaire et cérébelleux. Par ailleurs, j'ai pu identifier le rôle critique du cortex pariétal pour l'émergence du sentiment d'intention motrice et -sur la base de processus prédictifs- de la conscience d'agir. Par rapport à ce point, j'ai aussi pu mettre en évidence que le cortex prémoteur était impliqué, à travers un contrôle continu des prédictions pariétales, dans l'émergence d'une conscience d'agir non plus inférée mais véritable / During the last five decades, the motor system has been widely studied. Yet, little is known about the neural substrate of high-level aspects of movement such as intention and awareness and how these functions are related to low-level movement execution processes. It has been suggested that the parietal cortex and supplementary motor area are involved in generating motor intentions, while premotor cortex may play a role in the emergence of motor awareness. However, the precise mechanisms implemented within each of these areas, the way they interact functionally and the nature of the signals conveyed to primary sensory and motor regions is far from being understood. Furthermore, intention and awareness of movement are also influenced by peripheral information coming from the skin, muscles and joints, and this information must be integrated to produce smooth, accurate and coordinated motor actions. Cortical and subcortical structures such as the primary motor cortex and the cerebellum are known to contain motor maps thought to contribute to motor control, learning and plasticity, but the intrinsic organization of these maps and the nature of their reciprocal relations are still unknown. In this thesis I used Direct Electrical Stimulation in patients undergoing brain surgeries to investigate how multiple motor representations are organized and identify the regions responsible for the emergence of conscious motor intention and awareness. I showed, in particular, the existence of multiple efferent maps within the cerebellum and the precentral gyrus. Furthermore, I identified the critical role of the parietal cortex for the emergence of conscious intention and -based on predictive processes- motor awareness. I also provided evidence that the premotor cortex is involved in "checking" parietal estimations, thus leading to a sense of "veridical awareness"

Orientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Abstract: Electrical stimulation is a promising technique for motor rehabilitation in cases of spinal cord injury. Stimulator saturation is important in the control system designs applied to electrical stimulation. The negligence of the actuator saturation in the electrical stimulation can lead to unwanted control results, which evidences the muscular fatigue effects. For the first time a switched controller subject to actuator saturation for electrically stimulated lower limb is proposed. The dynamic limb extension model is nonlinear and uncertain. The uncertain nonlinear system described by Takagi-Sugeno fuzzy models operating within an operating region in the state space is considered in this study. In addition, fault in the actuator, muscle activation uncertainty, and muscular non-idealities, such as fatigue, spasms, and tremor were considered at three three severity levels. The switched controller is compared to parallel distributed compensation technique. Simulations denote better results of the switched controller by dealing with parametric uncertainties. On the other hand, a challenge for FES control systems is to monitor torque in muscle contractions. In isotonic contraction applications, measuring torque is difficult. The novelty in this study is the proposal of a new nonlinear model, whose state variables are angular position, angular velocity and angular acceleration. In this new model the torque variable is replaced by the angular acceleration. Experimental tests list the ... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: A estimulação elétrica é uma técnica promissora para reabilitação motora em casos de lesão medular. A saturação do estimulador também é um requisito importante no projeto de sistemas de controle aplicados à estimulação elétrica. A negligência da saturação do atuador pode conduzir a resultados de controle indesejados, que evidencia os efeitos de fadiga muscular. Pela primeira vez é proposto um controlador chaveado sujeito à saturação para membro inferior estimulado eletricamente. O modelo dinâmico de extensão do membro inferior é não linear e incerto. O sistema descrito por modelos fuzzy Takagi-Sugeno e operando dentro de uma região de operação no espaço de estados é considerado neste trabalho. Além disto, falha do atuador, incerteza de ativação muscular, e não idealidades musculares, tais como fadiga, espasmos e tremor foram considerados em três níveis de severidade. O controle chaveado é comparado com a compensação distribuída paralela. Simulações denotam melhores resultados do controlador chaveado lidando com incertezas paramétricas da planta. Por outro lado, um desafio dos sistemas de controle para estimulação elétrica funcional é monitorar a dinâmica do torque em contrações musculares. Em aplicações de contração isotônica, medir o torque é algo difícil. A novidade neste estudo é a proposta de um novo modelo não linear, cujas variáveis de estado são posição angular, velocidade angular e aceleração angular. Neste novo modelo a variável torque é substituída adequadamente pel... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Um dos maiores desafios do setor produtivo de carne bovina está relacionado com a inconsistência na maciez. Várias estratégias de manejo nutricional e tecnologias pós-abate foram desenvolvidas com o intuito de diminuir a inconsistência na maciez. O objetivo deste trabalho foi avaliar a interferência dos sistemas de produção e das diferentes estratégias nutricionais sobre as características de qualidade e maciez da carne de bovinos Bonsmara e de outros cruzamentos entre Bos taurus e Bos indicus. A utilização de tecnologias pós-abate que melhorem essas características também foi avaliada. Para isso foram realizados dois experimentos, sendo um deles nos Estados Unidos (Texas-EUA), em duas cidades diferentes em dois anos consecutivos onde novilhos Bonsmara sob pastejo, recebendo ou não suplementação ou confinados, tiveram avaliadas as características de qualidade e rendimento de carcaça pelo sistema de classificação americano (USDA), o perfil de ácidos graxos e as características sensoriais. O outro estudo foi realizado no Brasil com animais somente confinados no qual foram avaliados em dois diferentes músculos, o perfil de ácidos graxos, a maciez, cor e teor de gordura na carne. Nos EUA, ano e local tiveram impacto significativo na qualidade, rendimento e maciez, independente do manejo nutricional utilizado, sendo que os animais confinados apresentaram melhores resultados, além de terem resolvido os efeitos limitantes de ano e local. A estimulação elétrica melhorou a cor e a textura da carne e, o tempo de maturação foi o mais eficiente em melhorar a maciez. Novilhos confinados tiveram a carne mais clara e a gordura com menor teor de amarelo quando comparados aos novilhos abatidos logo após o periodo de pastejo, bem como sabor mais característico de carne cozida e menos predominante de grama. O atributo intensidade de sabor foi mais alto nos animais suplementados. A gordura intramuscular (GIM) e subcutânea dos novilhos não confinados apresentou maiores teores de ácido - linolênico. No Brasil, o fornecimento de caroço de algodão na dieta não foi suficiente para provocar modificação relevante no perfil de ácidos graxos nem nas características de maciez e cor da carne, embora sua inclusão tenha sido relacionada com menor teor de ácido -linolênico. O período de maturação foi eficiente no músculo Longissimus dorsi, e não interferiu nos resultados do Gluteo biceps, cuja carne apresentou valores baixos de força de cisalhamento, no primeiro dia pós-abate. Animais com maior predominância de genótipo zebuíno apresentaram menor teor de GIM e menor relação -6/-3. / One of the biggest challenges of the beef production sector is related to the inconsistency in tenderness. Several strategies of nutritional management and postharvest technologies were developed with the aim of reducing the inconsistency in tenderness. The objective of this study was to evaluate the interference of production systems and nutritional strategies in the characteristics of quality and meat tenderness of beef from Bonsmara and Bos taurus and Bos indicus crosses. The use of postharvest technologies that improve these characteristics was also evaluated. For this purpose two experiments were conducted, one in the United States (Texas, USA), in two different cities for two consecutive years where grazing Bonsmara steers, receiving or not supplementation or confined, had been evaluated for quality and carcass yield by American classification system (USDA), the fatty acid profile and sensory characteristics. The other study was performed in Brazil with confined animals where the fatty acid profile, tenderness, color and fat content were evaluated in two different muscles in the carcasses. In the U.S., year and location had significant impact on quality, yield and tenderness, regardless of nutritional management used, with the confined animals showing better results, beyond had solved the limiting effects of year and location. Electrical stimulation improved the color and texture of the meat, and aging time was the most effective in improving the tenderness. Feedlot steers had the lighter meat with the lowest yellow fat content, when compared to steers slaughtered immediately after the grazing period, as well as the most characteristic flavor of cooked meat and less dominant grass flavor. The attribute flavor intensity was higher in the supplemented animals. The intramuscular (IMF) and subcutaneous fat of the not confined steers had higher levels of -linolenic acid. In Brazil, the supply of cottonseed in the diet was not enough to cause significant changes in fatty acid profile nor in tenderness and color characteristics of the meat, although its inclusion had been associated with lower levels of -linolenic acid. Aging was efficient in the Longissimus muscle, and not interfere with the shear force (SF) results in the Gluteus biceps, whose meat had the lowest SF values on the first day post-slaughter. Animals with a predominance of zebu genotype had lower levels of IMF and lower -6/-3 ratio.

O potencial evocado motor facial (PEMF) tem-se mostrado um excelente método de monitorização do nervo facial, gerando resultados bastante confiáveis e reprodutíveis no que tange à predição da função facial pós-operatória. O critério eletrofisiológico mais utilizado até então para tanto tem sido a relação de amplitude do PEMF final-valor de base. Os objetivos deste trabalho foram avaliar as alterações intraoperatórias da amplitude e da complexidade do PEMF, correlacioná-las com o prognóstico facial no pós-operatório imediato e tardio e verificar se amplitude e complexidade constituem variáveis independentes de predição funcional. Os registros dos potenciais intraoperatórios dos músculos orbiculares do olho e da boca de 35 pacientes portadores de schwannoma vestibular (SV) foram coletados e analisados retrospectivamente de acordo com tempos cirúrgicos preestabelecidos: inicial, abertura da dura-máter, dissecação do tumor (TuDis), ressecção do tumor (TuRes) e final. No pós-operatório imediato, a função facial apresentou uma significativa correlação negativa com as relações de amplitude do PEMF durante a TuDis, a TuRes e ao final do procedimento nos músculos orbiculares do olho (p =0,003, 0,055 e 0,028, respectivamente) e da boca (p=0,002, 0,104 e 0,014, respectivamente). No último seguimento, entretanto, a correlação foi significativa apenas para o músculo orbicular da boca, durante a TuDis (p=0,005) e ao final do procedimento (p=0,102). As variações da complexidade dos potenciais alcançaram resultados mais significativos tanto no pós-operatório imediato, quanto no tardio, de forma que houve uma correlação negativa no músculo orbicular do olho apenas nas medidas finais (imediato, p=0;023; seguimento, p=0,116) e no músculo orbicular da boca durante a TuDis, a TuRes e a medida final (imediato, p=0,071, 0,000 e 0,001, respectivamente; seguimento, p=0,015, 0,001 e 0,01, respectivamente). As alterações intraoperatórias das relações de amplitude e de complexidade dos PEMFs parecem representar variáveis independentes, podendo ser utilizadas na predição da função facial pós-operatória durante cirurgias de ressecção de SV. Baseados nos resultados deste trabalho, a monitorização evento-valor de base é bastante útil, justificando mudanças imediatas da estratégia cirúrgica, com o intuito de reduzir as chances de uma lesão definitiva do nervo facial. / Facial motor evoked potential (FMEP) amplitude ratio reduction at the end of the surgery has been identified as a good predictor for postoperative facial nerve outcome. We sought to investigate variations in FMEP amplitude and waveform morphology during vestibular schwannoma (VS) resection and to correlate these measures with postoperative facial function immediately after surgery and at the last follow-up. Besides we analyzed the relationship between quantitative parameters. Intraoperative orbicularis oculi and oris muscles FMEP data from 35 patients undergoing surgery for VS resection were collected, then analyzed by surgical stage: initial, dural opening, tumor dissection (TuDis), tumor resection (TuRes) and final. Immediately after surgery, postoperative facial function correlated significantly with the FMEP amplitude ratio during TuDis, TuRes and final in both the orbicularis oculi (p´s=0.003, 0.055 and 0.028, respectively) and oris muscles (p´s=0.002, 0.104 and 0.014, respectively). At the last follow-up, however, facial function correlated significantly with the FMEP amplitude ratio only during TuDis (p=0.005) and final (p=0.102) for the orbicularis oris muscle. At both time points, postoperative facial paresis correlated significantly with FMEP waveform deterioration in orbicularis oculi during final (immediate, p=0.023; follow-up, p=0.116) and in orbicularis oris during TuDis, TuRes and final (immediate, p´s=0.071, 0.000 and 0.001, respectively; follow-up, p´s=0.015, 0.001 and 0.01, respectively). FMEP amplitude ratio and waveform morphology during VS resection seem to represent independent quantitative parameters that can be used to predict postoperative facial function. Event-to-baseline FMEP monitoring is quite useful to dictate when intraoperative changes in surgical strategy are warranted to reduce chances of facial nerve injury.