by Diana Robertson-Dunn. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 1995. / Includes bibliographical references (leaves 123-132). / Bibliography --- p.viii / Summary --- p.ix / List of Tables --- p.xi / List of Figures --- p.xi / Chapter Chapter One --- Introduction / Chapter 1.1. --- Cerebral asymmetry --- p.1 / Chapter 1.2. --- Functional asymmetry / Chapter 1.2.1. --- Cerebral dominance and laterality --- p.2 / Chapter 1.2.2. --- Speech --- p.2 / Chapter 1.2.3. --- Handedness --- p.3 / Chapter 1.3. --- Morphological asymmetry --- p.4 / Chapter Chapter Two --- Literature review and aim of the research / Chapter 2.1. --- Scope of the literature search --- p.6 / Chapter 2.2. --- Asymmetries of the cerebral hemispheres / Chapter 2.2.1. --- Introduction --- p.6 / Chapter 2.2.2. --- Weight assessments at post-mortem --- p.6 / Chapter 2.2.3. --- Volume assessments at post-mortem --- p.7 / Chapter 2.2.4. --- Volume assessments from CT and MR images --- p.8 / Chapter 2.2.5. --- Summary --- p.11 / Chapter 2.3. --- Asymmetries of the temporal lobes and the Sylvian fissures / Chapter 2.3.1. --- Introduction --- p.12 / Chapter 2.3.2. --- Asymmetries identified at post-mortem --- p.12 / Chapter 2.3.3. --- Asymmetries identified from arteriograms --- p.17 / Chapter 2.3.4. --- Asymmetries identified on CT and MR images --- p.18 / Chapter 2.3.5. --- Summary --- p.21 / Chapter 2.4. --- Asymmetries of the occipital and frontal lobes / Chapter 2.4.1. --- Introduction --- p.22 / Chapter 2.4.2. --- Asymmetry of the occipital lobes --- p.22 / Chapter 2.4.3. --- Asymmetry of the frontal lobes --- p.24 / Chapter 2.4.4. --- Asymmetries of both occipital and frontal lobes in vitro --- p.26 / Chapter 2.4.5. --- Asymmetries of both occipital and frontal lobes in vivo --- p.28 / Chapter 2.4.6. --- Summary --- p.35 / Chapter 2.5. --- Reported levels of left handedness / Chapter 2.5.1. --- Introduction --- p.37 / Chapter 2.5.2. --- Worldwide assessment of handedness --- p.37 / Chapter 2.5.3. --- Use of left hand for writing --- p.39 / Chapter 2.5.4. --- Use of the left hand for writing amongst Chinese in Taiwan and Hong Kong --- p.39 / Chapter 2.5.5. --- Summary --- p.41 / Chapter 2.6. --- Reported differences amongst Chinese and other racesin behavioural and morphological asymmetries / Chapter 2.6.1. --- Introduction --- p.41 / Chapter 2.6.2. --- Racial differences of brain morphology in vitro --- p.42 / Chapter 2.6.3. --- Racial differences of brain morphology in vivo --- p.42 / Chapter 2.6.4. --- Racial differences relating to speech --- p.44 / Chapter 2.6.5. --- Chinese attitudes to use of the left and right hands --- p.44 / Chapter 2.6.6. --- Summary --- p.44 / Chapter 2.7. --- Choice of method / Chapter 2.7.1. --- Choice of CT for morphological brain measurements --- p.45 / Chapter 2.7.2. --- Choice of linear measurements to assess morphological asymmetries --- p.46 / Chapter 2.7.3. --- Selection of subjects for handedness --- p.47 / Chapter 2.7.4. --- Selection of method for handedness assessment --- p.47 / Chapter 2.8. --- Justification for this research --- p.48 / Chapter 2.9. --- Aim and objectives of the research / Chapter 2.9.1. --- Aim of the research --- p.49 / Chapter 2.9.2. --- Objectives of the research --- p.50 / Chapter Chapter Three --- Methods / Chapter 3.1. --- Measurements of the cerebral hemispheres / Chapter 3.1.1. --- Selection of subjects --- p.51 / Chapter 3.1.2. --- Computed tomographic equipment used --- p.51 / Chapter 3.1.3. --- Exposure factors and pixel size --- p.52 / Chapter 3.1.4. --- Position of the subject for routine brain scan --- p.53 / Chapter 3.1.5. --- Exclusion criteria --- p.54 / Chapter 3.1.6. --- Measurements of the frontal and occipital lobes --- p.54 / Chapter 3.1.7. --- Measurements of the mid-cerebral region --- p.56 / Chapter 3.1.8. --- Division of subjects by age --- p.57 / Chapter 3.1.9. --- Reproducibility of width measurements --- p.58 / Chapter 3.1.10. --- Decimal places --- p.59 / Chapter 3.1.11. --- Assumptions --- p.59 / Chapter 3.2. --- Assessment of handedness in three age groups / Chapter 3.2.1. --- Rational behind choice of three groups --- p.63 / Chapter 3.2.2. --- Students aged 19-22 years --- p.64 / Chapter 3.2.3. --- Children aged 6-7 years --- p.64 / Chapter 3.2.4. --- Children aged 4-5 years --- p.65 / Chapter 3.3. --- Analysis of data / Chapter 3.3.1. --- Distribution of width measurements --- p.65 / Chapter 3.3.2. --- The affect of age on the data --- p.66 / Chapter 3.3.3. --- Asymmetry of both frontal and occipital lobes --- p.66 / Chapter 3.3.4. --- Skew Index --- p.66 / Chapter 3.3.5. --- "Significance of ""Positive skew"" and ""Negative skew""" --- p.67 / Chapter 3.3.6. --- Analysis of data for Skew index --- p.69 / Chapter Chapter Four --- Results / Chapter 4.1. --- "Distribution of the width measurements from left and right sides of the occipital,frontal and mid-cerebral regions" / Chapter 4.1.1. --- Introduction --- p.70 / Chapter 4.1.2. --- The mid-cerebral regions --- p.70 / Chapter 4.1.2.1. --- Distribution of widths from the left mid-cerebral region --- p.71 / Chapter 4.1.2.2. --- Distribution of widths from the right mid-cerebral region --- p.72 / Chapter 4.1.2.3. --- Comparison of left and right widths --- p.73 / Chapter 4.1.3. --- The frontal lobes --- p.74 / Chapter 4.1.3.1. --- Distribution of widths from the left frontal lobe --- p.74 / Chapter 4.1.3.2. --- Distribution of widths from the right frontal lobe --- p.75 / Chapter 4.1.3.3. --- Comparison of left and right widths --- p.76 / Chapter 4.1.4. --- The occipital lobes --- p.77 / Chapter 4.1.4.1. --- Distribution of widths from the left occipital lobe --- p.77 / Chapter 4.1.4.2. --- Distribution of widths from the right occipital lobe --- p.78 / Chapter 4.1.4.3. --- Comparison of left and right widths --- p.79 / Chapter 4.1.5. --- Summary of the means and standard deviations of widths --- p.80 / Chapter 4.1.6. --- Correlation between left and right sides --- p.81 / Chapter 4.1.7. --- Correlation of size of regions with age --- p.81 / Chapter 4.1.8. --- Summary --- p.82 / Chapter 4.2. --- Measurements examined as a function of age / Chapter 4.2.1. --- The mid-cerebral regions --- p.83 / Chapter 4.2.1.1. --- The left mid-cerebral region of all age groups --- p.83 / Chapter 4.2.1.2. --- The right mid-cerebral region of all age groups --- p.85 / Chapter 4.2.2. --- The frontal lobes --- p.86 / Chapter 4.2.2.1. --- The left frontal lobe of all age groups --- p.86 / Chapter 4.2.2.2. --- The right frontal lobe of all age groups --- p.87 / Chapter 4.2.3. --- The occipital lobes --- p.88 / Chapter 4.2.3.1. --- The left occipital lobe of all age groups --- p.88 / Chapter 4.2.3.2. --- The right occipital lobe of all age groups --- p.89 / Chapter 4.2.4. --- Summary --- p.90 / Chapter 4.3. --- Asymmetry of the frontal and occipital lobes and Skew Index / Chapter 4.3.1 --- Asymmetry of the frontal and occipital lobes --- p.91 / Chapter 4.3.2 --- Introduction to 'Skew index' --- p.92 / Chapter 4.3.3. --- Positive Skew 226}0ب and 226}0بNegative Skew' --- p.93 / Chapter 4.3.4. --- Distribution of 'Skew index' --- p.95 / Chapter 4.3.5. --- Skew index' as a function of age --- p.96 / Chapter 4.3.5.1. --- Distribution of 226}0بSkew index' of subjects aged 0-9 years (group 1) --- p.96 / Chapter 4.3.5.2. --- Distribution of 'Skew index' of subjects aged 10-19 years (group 2) --- p.97 / Chapter 4.3.5.3. --- Distribution of 'Skew index' of all subjects divided by decade (groups 1-9) --- p.98 / Chapter 4.3.6. --- Summary --- p.99 / Chapter 4.4. --- Handedness --- p.100 / Chapter Chapter Five --- Discussion / Chapter 5.1. --- Morphological asymmetries of the brain / Chapter 5.1.1. --- Asymmetry of the frontal and occipital lobes --- p.101 / Chapter 5.1.2. --- Asymmetry of the temporal lobes --- p.103 / Chapter 5.1.3. --- Skew of the cerebral hemispheres --- p.103 / Chapter 5.2. --- "Findings from the younger age groups, aged under 20 years" / Chapter 5.2.1. --- Width measurements from subjects aged under 10 years --- p.104 / Chapter 5.2.2. --- Skew measurements of subjects aged under 10 years --- p.105 / Chapter 5.2.3. --- Width measurements of subjects aged from 10 to 19 years --- p.106 / Chapter 5.2.4. --- Skew measurements of subjects aged from 10 to 19 years --- p.106 / Chapter 5.3. --- Findings from the adults aged from 20 to 79 years / Chapter 5.3.1. --- Size of the cerebral regions --- p.107 / Chapter 5.3.2. --- Skew measurements of subjects aged from 20 to 79 years --- p.107 / Chapter 5.4. --- Findings from the oldest adults aged over 80 years / Chapter 5.4.1. --- An atypical group of subjects --- p.107 / Chapter 5.4.2. --- Size of the cerebral regions --- p.108 / Chapter 5.4.3. --- Cerebral skew in subjects aged over 80 years --- p.109 / Chapter 5.5. --- "Limitations, problems, bias, artefacts and main weakness" / Chapter 5.5.1. --- Limitations of the occipital and frontal measurements --- p.111 / Chapter 5.5.2. --- Linear measurements and possible limitations --- p.111 / Chapter 5.5.3. --- Problems encountered with cerebral measurements --- p.112 / Chapter 5.5.4. --- Potential bias in selection of subjects for assessing morphological asymmetry of the brain --- p.113 / Chapter 5.5.5. --- Potential source of error from CT artefacts --- p.113 / Chapter 5.5.6. --- Main weakness of this study --- p.113 / Chapter 5.6. --- Handedness / Chapter 5.6.1. --- Cerebral asymmetries --- p.114 / Chapter 5.6.2. --- Numbers of left-handers amongst the Chinese --- p.114 / Chapter 5.6.3. --- Left handedness amongst the Chinese in Taiwan --- p.114 / Chapter 5.6.4. --- Comparison of handedness amongst different races --- p.115 / Chapter 5.6.5. --- Biasing influences on Chinese children at school --- p.116 / Chapter 5.6.6. --- Biasing influences on Chinese children at home --- p.117 / Chapter 5.6.7. --- Handedness in two generations --- p.117 / Chapter 5.6.8. --- Potential bias in selection of subjects for assessing handedness --- p.118 / Chapter 5.6.9. --- Summary of results of handedness --- p.118 / Chapter 5.7. --- Extensions of the study / Chapter 5.7.1. --- Assessment of left-handedness amongst Chinese of Hong Kong --- p.119 / Chapter 5.7.2. --- Establishment of the association between handedness in the population and morphological brain asymmetry --- p.119 / Chapter Chapter Six --- Conclusion / Chapter 6.0 --- Conclusion --- p.121 / References --- p.123 / Acknowledgements --- p.133

Issued also as thesis, Columbia Univ. / Bibliography: p. 75-80.

Issued also as thesis, Columbia University. / Bibliography: p. 75-80.

OBJETIVO: Investigar e comparar a aprendizagem de uma habilidade motora de alta demanda de planejamento em sujeitos pós-Acidente Vascular Encefálico (AVE) em função do lado da lesão. MÉTODO: Participaram do estudo 22 indivíduos pós-AVE para compor o grupo experimental (GE), sendo 10 LD e 12 LE, e 14 sujeitos saudáveis para o grupo controle (GC). Os critérios de inclusão foram: 40 a 75 anos de idade, lesão em circulação anterior, crônicos, único evento vascular, destros e Mini Exame de Estado Mental (MEEM) com pontuação acima de 23. A tarefa consistiu em realizar a inserção de uma barra em um orifício, o mais rapidamente possível. O estudo foi composto de duas fases, sendo de aquisição (AQ) com 50 tentativas e de testes de retenção em curto (RET1), longo prazo (RET2) e transferência (TR) com 10 tentativas cada. Foram realizadas análises intra (GC, GE, LD e LE) e intergrupos por meio da ANOVA two-way (grupos X blocos) com medidas repetidas no segundo fator, seguida do post hoc de Tukey. O nível de significância adotado foi de 0,05. RESULTADOS: Houve déficit na aprendizagem do GE nas comparações do nível de desempenho entre o último bloco da AQ com os testes de RET2 e TR, que se apresentou dependente do lado da lesão. Quando comparado com o GC e com LD, o LE apresentou deterioração na RET2. CONCLUSÃO: Há diferença entre o GE e GC no que se refere à aprendizagem de uma habilidade motora com alta demanda de planejamento, mensurada por meio do teste de RET em longo prazo, sendo esta diferença dependente do lado da lesão. O grupo com LE apresentou os maiores déficits na aprendizagem / OBJECTIVE: To investigate and compare the motor learning of a motor skill with high planning demand in post-stroke subjects according to the hemisphere side damage. METHOD: The study comprised twenty-two post-stroke individuals in the experimental group (EG), 10 right hemisphere damaged (RHD) and 12 left hemisphere damaged (LHD), and 14 health subjects in the control group (CG). The inclusion criteria were: age between 40 and 75 years old, anterior circulation damage, chronic stage, single stroke, right-handed and Mini Mental State Exam (MMSE) with score over 23 points. The task consisted of inserting a bar into a hole, as fast as possible. The study consisted of two phases, acquisition (ACQ) with 50 trials and retention tests in short-term (RET1), long-term (RET2) and transfer (TR), with 10 trials each. Analyses within group (CG, EG, RHD and LHD) and between groups were performed by ANOVA two-way (groups x blocks) with repeated measures in the second factor followed by post-hoc of Tukey test. The significant level adopted was 0,05. RESULTS: There was a decrease in the EG learning when the level of performance on the last ACQ block was compared with RET 2 and TR tests, dependent on the hemisphere damage side. CONCLUSION: There are differences on motor learning of a motor skill with high planning demand between EG and CG, especially measured at the RET2. LHD subjects showed significant deterioration in motor learning at the RET2

INTRODUÇÃO: O Doppler Transcraniano funcional pode avaliar mudanças na velocidade do fluxo sanguíneo encefálico associadas a tarefas cognitivas e/ou sensitivo-motoras. Mede de maneira indireta a atividade metabólica de regiões cerebrais, segundo o princípio do acoplamento neurovascular. Os objetivos deste estudo foram: desenvolver um novo método de análise de Doppler transcraniano funcional para análise da lateralização hemisférica e verificar a capacidade deste novo método em diferenciar a lateralização hemisférica durante a execução de uma tarefa motora unimanual por indivíduos saudáveis. Adicionalmente, a lateralização hemisférica foi correlacionada com a preferência manual nestes indivíduos. MÉTODOS: Treze indivíduos saudáveis foram submetidos a um exame de Doppler transcraniano funcional durante uma prova de ativação motora manual (oposição de dedos). As sessões de Doppler transcraniano funcional foram realizadas com aparelho Doppler-Box Transcranial Doppler Unit. A prova manual compreendeu uma sequência de movimentos de oposição do primeiro e segundo dedos (thumb-tofinger opposition movement) realizado por uma mão e depois pela outra, em uma frequência de 1 movimento por segundo (1Hz) fornecida por um metrônomo digital. Durante a execução dos movimentos, foram insonadas simultaneamente as artérias cerebrais médias direita e esquerda. Para interpretação dos dados de Doppler transcraniano funcional desenvolvemos um novo programa de análise denominado FDAT, que tem vantagens de sofrer mínima influência de artefatos de ruído no sinal e de não assumir um formato pré-determinado da resposta hemodinâmica cerebral. Foi calculado um índice de lateralização (IL) como a diferença entre a velocidade relativa média da época de ativação e a velocidade relativa média da época de repouso para cada prova motora. Foi calculada a diferença dos valores de IL (ILe - ILd) provenientes da análise com cada método, obtendo-se um índice de ativação, próprio de cada sujeito. A comparação do índice de ativação durante a movimentação da mão direita, e durante a movimentação da mão esquerda, foi feita com o teste de Wilcoxon. A correlação entre o índice de ativação e a preferência manual avaliada pelo Inventário de Edimburgo foi avaliada pelo coeficiente rho de Spearman. RESULTADOS: Houve uma diferença estatisticamente significante entre o IA obtido durante a movimentação da mão direita ou da mão esquerda (p=0,02). Houve correlação estatisticamente significante entre a preferência manual e a assimetria na lateralização hemisférica identificada pelo Doppler Transcraniano funcional (rho = 0.85, p < 0.001). CONCLUSÕES: A análise do Doppler Transcraniano funcional mostrou-se viável pelo método proposto, capaz de avaliar o grau de lateralização hemisférica em uma prova de ativação motora, com boa correlação com a preferência manual. Trata-se de uma ferramenta prática, não invasiva e de baixo custo para a avaliação da lateralização hemisférica em determinadas provas funcionais / INTRODUCTION: Functional transcranial Doppler is a method for the assessment of changes in blood flow velocity of the middle cerebral artery. An asymmetric increase in blood flow velocity is a marker of hemispheric lateralization during unimanual motor task performance. The aims of this study were to propose a novel and efficient method for functional transcranial Doppler analysis based on cubic smoothing splines, and to verify the ability of this method to identify hemispheric lateralization during unimanual motor task performance in healthy subjects. In addition, hemispheric lateralization was correlated with handedness in these subjects. METHODS: Thirteen healthy subjects participated in the study. Blood flow velocities in the right and left middle cerebral arteries were recorded using functional transcranial Doppler during a finger-tapping task with either the right or left hand. Data were analyzed with a multi-step new method that included: baseline determination, raw data normalization, smoothing, lateralization Index calculation, definition of rest and motor task epochs and activation Index calculation. A positive activation Index reflects right-hemisphere lateralization and a negative activation index, left hemisphere lateralization. RESULTS: There was a statistically significant difference between the activation index obtained during right or left hand movements (p=0.02). Hand dominance was significantly correlated with asymmetry in hemispheric lateralization assessed with functional transcranial Doppler (rho = 0.85, p<0.001). CONCLUSIONS: This novel method for functional transcranial Doppler analysis was capable to assess the hemispheric lateralization during motor task performance, and correlated well with handedness. It is a practical, non-invasive and unexpensive tool for the assessment of hemispheric lateralization.

Um dos principais mecanismos do sistema nervoso central para o controle da postura estática são os ajustes posturais antecipatórios (APAs). APAs são gerados para responder às perturbações ou estratégias de desestabilização do centro de pressão (CP), como no caso do início da marcha. A fadiga tem efeitos sobre os APAs e CP. No entanto, pouco se sabe sobre o papel da preferência podal sobre as respostas de antecipação entre os membros inferiores. Consequentemente, os efeitos da fadiga sobre assimetrias nos APAs não são claros. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos da fadiga unilateral dos flexores do tornozelo do membro preferido (PREF) e não-preferido (NPREF) sobre os APAs de membros inferiores. Em 22 sujeitos jovens e saudáveis, divididos em dois grupos (Fp, n=11; e Fnp, n=11) foi analisada a atividade EMG dos músculos reto femoral (RF), bíceps femoral (BF), gastrocnêmio medial (GM) e tibial anterior (TA), bilateralmente, antes (PRE) e após fadiga (POS) voluntária unilateral de flexores plantares. A fadiga muscular foi induzida por um protocolo onde os sujeitos deveriam contrair unilateralmente os flexores plantares elevando o calcanhar ao máximo com o membro preferido (Fp) ou o não-preferido (Fnp) pelo maior tempo possível. Neste protocolo, já descrito na literatura, a cada 10 s, uma nova contração isométrica era executada até que o sujeito não conseguisse mais manter a posição desejada por pelo menos dois minutos. Foi calculado o início da ativação muscular (onset) do GM durante movimentos rápidos de flexão bilateral dos ombros, sendo o início deste denominado como T0. O onset foi calculado em dez tentativas pré (PRE) e pós fadiga (POS) unilateral. Em relação ao CP, foram analisados o RMS nas direções ântero-posterior (RMSap) e médio-lateral (RMSml), e a área da elipse. Após aplicação da análise de variância para medidas repetidas (fatores: perna, grupo e tentativa), não foi encontrada nenhuma diferença significativa em relação aos APAs (p>0,05). Entretanto, quando comparamos o RMSml (p=0,013) e área da elipse (p=0,019) do CP no grupo Fp, encontramos diferenças significativas entre PRE e POS fadiga. A simetria nos APA entre membro preferido e não-preferido denota similar capacidade de respostas à perturbação, independente da preferência podal. Com a adicional perturbação da fadiga muscular, este comportamento permaneceu inalterado, embora o CP tenha apresentado alterações significativas dependentes da preferência podal. Em conjunto, estes resultados suportam a idéia de que o SNC consegue gerar respostas satisfatórias de antecipação em ambos os membros inferiores, mesmo em situação de fadiga, e as alterações no CP médio-lateral indicam maiores contribuições de músculos posturais do quadril na manutenção da postura estática. / One of the most important mechanisms of the central nervous system (CNS) working for the control of posture are the anticipatory postural adjustments (APAs). The APAs minimize effects of perturbations influencing the control of the center of pressure (COP). APAs are also involved in the start of movements such as gait. The effects of fatigue on APAs and COP are well known. However, the role of the lower limb preference on symmetry of APAs is not clear. Consequently there is a lack of knowledge concerning effects of fatigue on APAs for preferred and non-preferred limb. This study was to investigate the effects of unilateral fatigue on the APAs of muscles from the preferred (Fp) and non-preferred (Fnp) lower limb. Twenty two healthy subjects were separated in two groups (Fp, n=11; e Fnp, n=11). We analyzed the bilateral EMG activity of rectus femoris (RF), biceps femoris (BF), gastrocnemius medialis (GM) and tibialis anterior (TA) before (PRE) and after (POS) isometric voluntary exhaustion of ankle plantarflexors muscles. Exhaustion was induced by a protocol were the subjects “stand on toes” unilaterally with the preferred (Fp) or non-preferred (Fnp) lower limb, as long as possible. After 10 s interval, a new isometric contraction was solicited until the subject could not maintain the position longer than two minutes. We calculated the muscular onset during fast bilateral arm rising movements, where the beginning of the movement was denominated T0. The muscular onset was calculated in 10 trials pre- (PRE) and post-fatigue (POS). For COP, we analyzed the RMS for the antero-posterior (RMSap), medio-lateral (RMSml) directions, and the ellipse area. After analysis of variance between the factors group (Fp and Fnp), leg (PREF and NPREF) and trial (PRE and POS), dependent t test, and independent t test between legs for every muscle, any statistical significant difference was found in APA generation (p<0.05). However, when compared COP RMSml (p=0.013) and ellipse area (p=0.019) in Fp group, there was significant differences between PRE and POS conditions. The symmetry in APA between lower limbs shows a similar CNS capacity to counteract perturbations induced by ankle plantarflexors fatigue, regardless of limb preference. In spite of the symmetry on APAs, we found significant differences in COP for medio-lateral direction. These results support the idea that the central nervous system can generate enough APAs to counteract a perturbation, even in fatigue situations. The medio-lateral changes in COP are consistent with incapacities of postural muscles of hip to generate the correct responses to maintain the balance.

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.

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.

Um dos principais mecanismos do sistema nervoso central para o controle da postura estática são os ajustes posturais antecipatórios (APAs). APAs são gerados para responder às perturbações ou estratégias de desestabilização do centro de pressão (CP), como no caso do início da marcha. A fadiga tem efeitos sobre os APAs e CP. No entanto, pouco se sabe sobre o papel da preferência podal sobre as respostas de antecipação entre os membros inferiores. Consequentemente, os efeitos da fadiga sobre assimetrias nos APAs não são claros. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos da fadiga unilateral dos flexores do tornozelo do membro preferido (PREF) e não-preferido (NPREF) sobre os APAs de membros inferiores. Em 22 sujeitos jovens e saudáveis, divididos em dois grupos (Fp, n=11; e Fnp, n=11) foi analisada a atividade EMG dos músculos reto femoral (RF), bíceps femoral (BF), gastrocnêmio medial (GM) e tibial anterior (TA), bilateralmente, antes (PRE) e após fadiga (POS) voluntária unilateral de flexores plantares. A fadiga muscular foi induzida por um protocolo onde os sujeitos deveriam contrair unilateralmente os flexores plantares elevando o calcanhar ao máximo com o membro preferido (Fp) ou o não-preferido (Fnp) pelo maior tempo possível. Neste protocolo, já descrito na literatura, a cada 10 s, uma nova contração isométrica era executada até que o sujeito não conseguisse mais manter a posição desejada por pelo menos dois minutos. Foi calculado o início da ativação muscular (onset) do GM durante movimentos rápidos de flexão bilateral dos ombros, sendo o início deste denominado como T0. O onset foi calculado em dez tentativas pré (PRE) e pós fadiga (POS) unilateral. Em relação ao CP, foram analisados o RMS nas direções ântero-posterior (RMSap) e médio-lateral (RMSml), e a área da elipse. Após aplicação da análise de variância para medidas repetidas (fatores: perna, grupo e tentativa), não foi encontrada nenhuma diferença significativa em relação aos APAs (p>0,05). Entretanto, quando comparamos o RMSml (p=0,013) e área da elipse (p=0,019) do CP no grupo Fp, encontramos diferenças significativas entre PRE e POS fadiga. A simetria nos APA entre membro preferido e não-preferido denota similar capacidade de respostas à perturbação, independente da preferência podal. Com a adicional perturbação da fadiga muscular, este comportamento permaneceu inalterado, embora o CP tenha apresentado alterações significativas dependentes da preferência podal. Em conjunto, estes resultados suportam a idéia de que o SNC consegue gerar respostas satisfatórias de antecipação em ambos os membros inferiores, mesmo em situação de fadiga, e as alterações no CP médio-lateral indicam maiores contribuições de músculos posturais do quadril na manutenção da postura estática. / One of the most important mechanisms of the central nervous system (CNS) working for the control of posture are the anticipatory postural adjustments (APAs). The APAs minimize effects of perturbations influencing the control of the center of pressure (COP). APAs are also involved in the start of movements such as gait. The effects of fatigue on APAs and COP are well known. However, the role of the lower limb preference on symmetry of APAs is not clear. Consequently there is a lack of knowledge concerning effects of fatigue on APAs for preferred and non-preferred limb. This study was to investigate the effects of unilateral fatigue on the APAs of muscles from the preferred (Fp) and non-preferred (Fnp) lower limb. Twenty two healthy subjects were separated in two groups (Fp, n=11; e Fnp, n=11). We analyzed the bilateral EMG activity of rectus femoris (RF), biceps femoris (BF), gastrocnemius medialis (GM) and tibialis anterior (TA) before (PRE) and after (POS) isometric voluntary exhaustion of ankle plantarflexors muscles. Exhaustion was induced by a protocol were the subjects “stand on toes” unilaterally with the preferred (Fp) or non-preferred (Fnp) lower limb, as long as possible. After 10 s interval, a new isometric contraction was solicited until the subject could not maintain the position longer than two minutes. We calculated the muscular onset during fast bilateral arm rising movements, where the beginning of the movement was denominated T0. The muscular onset was calculated in 10 trials pre- (PRE) and post-fatigue (POS). For COP, we analyzed the RMS for the antero-posterior (RMSap), medio-lateral (RMSml) directions, and the ellipse area. After analysis of variance between the factors group (Fp and Fnp), leg (PREF and NPREF) and trial (PRE and POS), dependent t test, and independent t test between legs for every muscle, any statistical significant difference was found in APA generation (p<0.05). However, when compared COP RMSml (p=0.013) and ellipse area (p=0.019) in Fp group, there was significant differences between PRE and POS conditions. The symmetry in APA between lower limbs shows a similar CNS capacity to counteract perturbations induced by ankle plantarflexors fatigue, regardless of limb preference. In spite of the symmetry on APAs, we found significant differences in COP for medio-lateral direction. These results support the idea that the central nervous system can generate enough APAs to counteract a perturbation, even in fatigue situations. The medio-lateral changes in COP are consistent with incapacities of postural muscles of hip to generate the correct responses to maintain the balance.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:16:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1543853 bytes, checksum: dda83dd50953ae20e6da93afa6df6e13 (MD5) Previous issue date: 2012-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study aimed to analyze the evolution of functional and visual perception of patients with lesions in right and left hemisphere during the acute stage, subacute and chronic stroke. The study included 40 participants, involving patients with right-hemisphere lesions with and without hemineglect (RH+ and RH-, respectively), patients with lesions in the left hemisphere without hemineglect (LH-) and healthy subjects (CG). The socio-demographic and the clinic assessments were performed in hospital stay, and thereafter assessments were performed to functional evolution and visual perception. The analysis of the functional evolution involved spatial attention, postural control, gait and functional independence. As for the evolution of visual perception, we analyzed the contrast sensitivity curve of the participants through the psychophysical forced-choice, having been employed stimuli like sinusoidal grid with spatial frequencies of 0.6, 2.5 and 10.0 cycles per degree of visual angle (cpd). These assessments were performed after 1 month of vascular injury and repeated in 3 and 6 months after the episode of stroke. There were no significant differences between groups with respect to socio-demographic variables (χ2=6.42, p<0.08) and were not found direct correlations between neuropsychological performance and the side affected by stroke (p>0.05). Concerning the rate of recovery, there was improvement of all variables over the three stages of stroke. The patients (RH-, RH+ and LH-) lower performance achieved in the functional and visual perception when compared to healthy subjects. The group with damage to the left had a worse performance on tests of gait and functional independence, whereas the group with lesions to the right (RH- and RH+, respectively) showed greater impairment in spatial attention and postural control. Although both RH- and RH+ showed the same pattern of involvement, when compared the group of patients with lesions to the right, those with hemineglect had worse performance than those without hemineglect, in relation to the functional evolution. With regard to visual perception, the results showed that patients LH- were selectively more impaired in the detection of high frequencies, while patients with lesions to the right (RH- or RH+) had a worse performance in the detection of low frequencies. In relation to medium frequency, patients had a similar pattern of performance and presenting lower thresholds only for the CG. The findings obtained suggest that distinct processes related to visual and functional aspects, with both hemispheres participating in these processes in different ways. / O objetivo deste estudo foi analisar a evolução funcional e perceptivo-visual de pacientes com lesões no hemisfério direito e esquerdo, durante os estágios agudo, subagudo e crônico do Acidente Vascular Cerebral (AVC). Foi realizado um estudo com 40 participantes, envolvendo pacientes com lesões no hemisfério direito com e sem heminegligência (HD+ e HD-, respectivamente), pacientes com lesão no hemisfério esquerdo, sem heminegligência (HE-) e indivíduos saudáveis (GC). As avaliações sócio-demográfica e clínica foram realizadas no período de internação hospitalar e, posteriomente, foram realizadas avaliações relacionadas à evolução funcional e perceptivo-visual. A evolução funcional compreendeu análise da atenção espacial, controle postural, marcha e independência funcional. Quanto à evolução perceptivovisual, foi analisada a curva de sensibilidade ao contraste dos participantes, através do método psicofísico da escolha forçada, tendo sido empregados estímulos do tipo grade senoidal, com freqüências espaciais de 0,6; 2,5 e 10,0 ciclos por grau de ângulo visual (cpg). Estas avaliações foram realizadas decorridos 1 mês da lesão vascular e repetidas no 3º e 6º meses após o episódio de AVC. Não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos com relação às variáveis sócio-demográficas (χ2=6,42; p<0,08) e não foram verificadas correlações diretas entre o desempenho neuropsicológico e o lado afetado pelo AVC (p>0,05). Com relação à taxa de recuperação, foi observada melhora do comprometimento de todas as variáveis analisadas ao longo dos três estágios do AVC. Os pacientes, com lesão à direita e à esquerda, alcançaram menor desempenho na avaliação funcional e perceptivo-visual quando comparados aos participantes saudáveis. O grupo com lesão à esquerda apresentou pior desempenho nos testes de marcha e independência funcional, enquanto que o grupo com lesão à direita (HD- e HD+, respectivamente) obteve maior comprometimento na atenção espacial e no controle postural. Mesmo que não tenha sido determinante para a assimetria das respostas, visto que tanto HD+ como HD- apresentaram o mesmo padrão de acometido, quando comparados os pacientes do grupo com lesão à direita, aqueles com heminegligência apresentaram desempenho pior do que aqueles sem heminegligência, em relação à evolução funcional. No que se refere à percepção visual, os resultados mostraram que os pacientes HE- foram seletivamente mais prejudicados na detecção de altas freqüências, enquanto pacientes com lesão à direita (independentemente se HD- ou HD+) tiveram um pior desempenho na detecção de baixas freqüências. Em relação às freqüências médias, os pacientes tiveram um padrão de desempenho semelhante, não diferindo entre os grupos e apresentando limiares menores apenas em relação ao GC. As descobertas encontradas sugerem a existência de processamentos distintos relacionados a aspectos funcionais e visuais, com os dois hemisférios participando destes processos de formas diferentes.