Author's first name and surname: Michaela Opálková Title of the master thesis: Evaluation of selective voluntary muscle control in children with spastic cerebral palsy. Impact on the severity of spasticity and gross motor function level. Department: Department of rehabilitation and sports medicine, Charles University in Prague, 2nd Faculty of Medicine Supervisor: doc. PaedDr. Pavel Kolář, PhD. The year of presentation: 2012 Abstract: This thesis should provide comprehensive information about pathophysiological mechanisms underlying spasticity and spastic movement disorder with special attention to children with cerebral palsy. Spasticity and selective voluntary motor control assessment possibilities will be summarized. Classification systems of the gross motor functions (levels of locomotion) are also mentioned. The main objective is to elaborate selective motor control ability scale (IP) which is newly proposed in this study. The need for such instrument and its feasibility for clinical practice intend to be confirmed. The level of locomotion of 25 children with spastic cerebral palsy is compared with IP outputs, spasticity measurement outputs using Ashworth scale respectively. Keywords: spasticity, selective voluntary motor control, locomotion, scale

In den letzte Jahrzehnten wurde viel daran geforscht zu entschlüsseln wie das Gehirn Greifbewegungen koordiniert. Das anteriore intraparietale Areal (AIP), das Hand Areal des ventralen premotorischen Kortex (F5), und das Hand Areal des primären motorischen Kortex (M1) wurden als essentielle kortikale Arealen für die Kontrolle der Hand identifiziert. Nichtsdestotrotz ist deutlich weniger darüber bekannt wie die Neuronen dieser Areale einen weiteren essentielle Parameter von Greifbewegungen kodieren: Greifkraft. Insbesondere die Rolle der tertiären, kortikalen Areale AIP und F5 in diesen Prozess ist bisher unklar. Die hier durchgeführte Studie befasst sich mit der Wissenslücke über die neuronale Kodierung von Greifkraft Planung und Steuerung in diesen Arealen. Um dies zu erreichen, haben wir zwei Makaken (Macaca mulatta) trainiert eine verzögerte Greifaufgabe auszuführen mit zwei Grifftypen (ein Griff mit der ganzen Hand oder ein Präzisionsgriff) und mit drei verschiedene Kraftniveaus (0-12 N). Während die Affen die Aufgabe ausführten, haben wir die Aktivität von “single-units“ (einzelnen Neuronen) und “multi-units“ (Gruppen von mehreren Neuronen) in den Arealen AIP, F5 und M1 aufgenommen. Wir berechneten den Prozentsatz von Grifftyp modulierten und Griffkraft modulierten “units“ (cluster-based permutation test) und berechneten wie viel Varianz in der Population von “units“ durch Grifftyp und Kraft erklärbar ist, separat für jedes Gehirn Areal mit einer modernen Dimensionalitätsreduktionsanalyse (demixed principal component analysis). 18 Wir zeigen hier zum ersten Mal die Modulation von einzelnen AIP Neuronen durch Greifkraft. Weiterhin bestätigen und erweitern wir hier vorherige Ergebnisse, welche solche neuronale Modulationen bereits in F5 und M1 gezeigt haben. Überaschenderweise war der Prozentsatz von “units“ welche durch Griffkraft moduliert werden, in AIP und F5 nicht wesentlich kleiner als in M1 und ähnlich zu dem Prozentsatz an Grifftyp modulierte Neuronen. Der Anteil an erklärte Varianz in F5 durch Greifkraft war nahezu so groß, wie der Anteil erklärt durch Grifftyp. In AIP und M1 war klar mehr Varianz durch Grifftyp erklärt als durch Kraft, aber der Anteil an erklärte Varianz beider Arealen war ausreichend, um zuverlässig Kraftbedingung zu dekodieren. Wir fanden ebenfalls eine starke neuronale Modulation für Griffkraftbedingungen vor der Bewegungsinitiierung in F5, was wahrscheinlich eine Rolle dieses Areals in der Greifkraftplanung repräsentiert. In AIP war Greifkraftplanungsaktivität nur in einen der beiden Affen vorhanden und wie erwartet nicht präsent in M1 (gemessen nur in einen Affen). Letztendlich, obwohl Greifkraftmodulation in einigen Fällen durch Grifftypmodulation beeinflusst war, war nur ein kleiner Anteil der Populationsvarianz, in den jeweiligen Arealen, durch interaktive Modulation erklärt. Information über Greifkraft können somit folglich separat vom Grifftyp extrahiert werden. Diese Ergebnisse legen eine wichtige Rolle von AIP und F5 bei der Greifkraftkontrolle, neben M1, nah. F5 ist mit hoher Wahrscheinlichkeit auch bei der Planung von Greifkraft involviert, während die Rolle von AIP und M1 geringer ist in diesem Prozess. Letztendlich, da Grifftyp- und Kraftinformation separat extrahierbar sind, zeigen diese Ergebnisse, dass Greifkraft vermutlich unabhängig von Grifftyp, im kortikalen Greifnetzwerk kodiert ist. / In de laatste decennia is er veel onderzoek gedaan om te interpreteren hoe de hersenen grijpbewegingen besturen. Het anterieure intra pariëtale gebied (AIP), het handgebied van de ventrale premotorische schors (F5) en het handgebied van de primaire motorische schors (M1) zijn geïdentificeerd als essentiële gebieden van de hersenschors die de vorm van de hand besturen. Maar er is veel minder bekend over hoe de hersenen een andere parameter van grijpbewegingen bestuurt: grijpkracht. Vooral de rol in dit proces van AIP en F5, gebieden van hogere orde, is nog nagenoeg onbekend. Deze studie richt zich op het gebrek aan kennis over de neurale codering van het plannen en besturen van grijpkracht. Om dit te bereiken, hebben we twee makaken (Macaca mulatta) getraind om een vertraagde grijptaak uit te voeren met twee grepen van de hand (een grip met de hele hand of een precisie grip) en met drie verschillende krachtniveaus (0-12 N). Terwijl de apen de taak uitvoerden, maten we de activiteit van single-units (individuele neuronen) en multiunits (collectie van enkele neuronen) in de gebieden AIP, F5 en M1. We berekenden het percentage van units die hun activiteit moduleerden op basis van grip vorm of kracht met een moderne statistieke test (cluster-based permutation test) en we berekenden de hoeveelheid variantie die werd verklaard door de grip vorm en kracht door de populatie van units van elk hersengebied met een moderne dimensie vermindering techniek (demixed principal component analysis). We laten hier voor het eerst zien dat individuele neuronen van AIP hun activiteit moduleren op basis van grijpkracht. Verder bevestigen we dat neuronen van F5 en M1 20 dergelijke modulaties vertonen en breiden we de kennis hierover uit. Verassend genoeg was het percentage units dat reageert op het besturen van grijpkracht in AIP en F5 niet veel lager dan in M1 en ongeveer gelijk aan de hoeveelheid units dat reageert op grip vorm. De hoeveelheid variantie die werd verklaard door grijpkracht in F5 was bijna net zo hoog als wat werd verklaard door grip vorm. In AIP en M1 verklaarde grip vorm duidelijk meer variantie dan grijpkracht, maar ook in deze gebieden was de hoeveelheid variantie dat grijpkracht verklaarde hoog genoeg om de kracht conditie te decoderen. We vonden ook een sterke neurale modulatie voor grijpkracht condities in F5 voordat de arm bewoog, wat mogelijk een rol voor dit gebied representeert in het plannen van grijpkracht. In AIP was activiteit voor het plannen van grijpkracht alleen in één van beide apen gevonden en zoals verwacht was het niet gevonden in M1 (onderzocht in één aap). Tenslotte vonden we dat, hoewel modulatie voor kracht werd beïnvloedt door grip vorm in sommige eenheden, slechts een kleine fractie van de variantie van de neurale populatie van elk hersengebied een gemixte selectiviteit voor grip vorm en kracht had. Informatie over grijpkracht kon daarom onafhankelijk van grip vorm worden geëxtraheerd. Deze bevindingen suggereren een belangrijke rol voor AIP en F5 in het besturen van grijpkracht, samen met M1. F5 is waarschijnlijk ook betrokken met het plannen van grijpkracht, terwijl AIP en M1 waarschijnlijk een kleinere rol hebben in dit proces. Tenslotte, omdat informatie over grip vorm en grijpkracht onafhankelijk konden worden geëxtraheerd, laten deze resultaten zien dat grijpkracht vermoedelijk onafhankelijk van hand vorm is gecodeerd in het grijpnetwerk van de hersenschors.

O núcleo tegmental rostromedial (RMTg) é uma estrutura relé GABAérgica entre a habênula lateral (LHb) e a área tegmental ventral (VTA), que também recebe projeções diretas da LHb. Para detalhar a topografia das projeções da LHb para o RMTg e VTA, injeções de um traçador anterógrado foram depositadas na LHb. A origem das projeções da LHb para o RMTg e VTA foi confirmada com injeções de um traçador retrógrado, no RMTg ou VTA. Além disso, comparamos a posição topográfica dos neurônios marcados no RMTg após injeções na VTA, com os axônios marcados, vindas da LHb. Nossos dados revelaram que as projeções da LHb estão organizadas de maneira topográfica, com projeções para o RMTg, se originando da LHb lateral e as projeções para a VTA da LHb medial. No RMTg, axônios oriundos da LHb foram observados pertos de neurônios que se projetam para a VTA, formando aposições com esses neurônios. Os resultados indicam que as projeções da LHb para o RMTg e VTA originam-se de diferentes regiões da LHb e provam a existência de uma via bisináptica que conecta a LHb com a VTA via o RMTg. / The rostromedial segmental nucleus (RMTg) is a GABAergic relay between the lateral habenula (LHb) and the ventral tegmental area (VTA), which also receives direct projections from the LHB. To detail the topography of LHb projections to the RMTg and VTA, injections of an anterograde tracer were made into the LHb. The origin of LHb projections to the RMTg and VTA was then confirmed by injections of a retrograde tracer into the RMTg or VTA. Additionally, we compared the topographic position of RMTg neurons labeled from injections in the VTA with that of axons labeled from the LHb. Our data revealed that LHb projections are organized in a topographic manner, with projections to the RMTg emerging from the lateral LHb and those to the VTA arising from the medial LHb. In the RMTg, LHb axons were found in register with VTA projecting neurons and were frequently apposed to the latter. Our findings indicate that LHb inputs to the RMTg and VTA arise from different divisions of the LHb and provide evidence for a disynaptic pathway that links the LHb to the VTA via the RMTg.

Central nervous system stabilizes body in disturbance by means of anticipatory and compensatory postural adjustments to maintain stable position. Disturbance effects in joint are reduced by activation of agonist and antagonist forearm muscles, the muscles allow consistency by steady posture during shot. Studies showed the importance of posture in the shot, but without focus on the anticipatory and compensatory postural adjustments. The objective of this study was to analyze an electrical activity of archers during the shot an arrow with the bow. Participants consisted of 10 archers of the Brazilian National Team of archery. Electromyography captured electrical activity in 12 muscles. Accelerometer in handle indicated the beginning of the movement. Temporal pattern separated in 500 milliseconds pre and post clicker fall. Protocol started by Maximal Voluntary Isometric Contraction of 12 muscles. Archers release 3 blocks of 6-arrows in warm-up. Archers throw arrows for 12 blocks with 6-arrows with interval of 20 minutes after the block 6. One-way Analysis of Variance and Tukey Test compared temporal pattern. One-way Analysis of Variance with repeated measures compared temporal pattern and 6-arrows. Results showed that all muscles (except m. Lumbar Multifidus) increase in their demand with the proximity of the arrow release. The muscles decreased their activity due to reduced demand in compensatory and modulation phase. Comparison between 12 blocks of 6-arrows showed 3 ways of temporal pattern: 1) muscles affected by phases and muscles affected by all/any phases in the blocks of 6-arrows, 2) muscles affected by phases and muscles unaffected by all/any phases in the blocks of 6-arrows and 3) muscles unaffected by phases and muscles affected by all phases in the blocks of 6-arrows. Muscles were not affected by phases/blocks maintain muscle activity along intervals by similar muscular demand. Cross-correlation between motor muscles showed that forearm muscles obtained inverse relationship between them. Other motor muscles were strong correlation between them. Postural muscles m. Lumbar Multifidus, m. Latissimus Dorsi, m. Upper Trapezius were strong correlation with all postural muscles. Motor and postural muscles showed that m. Triceps Brachii, m. Pectoralis Major Clavicular Head and m. Posterior Deltoid showed strong correlation with all postural muscles. In conclusion, muscle activity increases in anticipatory phase and muscle activity decrease after clicker fall. There are 3 ways to compare phases and blocks: affected by phases and 1) muscles affected/2) muscles unaffected by all/any phases in the blocks of 6-arrows and 3) muscles unaffected by phases and affected by all phase in the blocks of 6-arrows. Correlation in motor muscles showed that forearm muscles obtained inverse relationship between them. Postural muscles m. Lumbar Multifidus, m. Latissimus Dorsi, m. Upper Trapezius were strong correlation with all postural muscles. Motor and postural muscles showed that m. Triceps Brachii, m. Pectoralis Major Clavicular Head and m. Posterior Deltoid showed strong correlation with all postural muscles / O sistema nervoso central estabiliza o corpo na perturbação por meio de ajustes posturais antecipatórios e compensatórios para manter a postura estável. Os efeitos da perturbação na articulação são reduzidos pela ativação dos músculos agonistas e antagonistas do antebraço, os músculos permitem a consistência no tiro pela postura estável. Os estudos mostram a importância da postura no tiro, mas não se concentrarem nos ajustes posturais antecipatórios e compensatórios. O objetivo desse estudo foi analisar a atividade elétrica muscular de arqueiros durante o atirar uma flecha com o arco. Os participantes foram 10 arqueiros da Seleção Brasileira de Tiro com Arco. A eletromiografia captou a atividade elétrica muscular de 12 músculos. O acelerômetro no punho indicou o início do movimento. As fases temporais foram separadas entre 500 milissegundos pré e pós queda do clicker. O protocolo iniciou pela Contração Isométrica Voluntária Máxima dos músculos. Arqueiros lançaram 3 séries de 6 flechas no aquecimento. Arqueiros lançaram 12 séries de 6 flechas com intervalo de 20 minutos após a série 6. Análise de Variância One-way e o Tukey compararam as fases temporais. Análise de Variância One-way com medida repetidas comparou as fases temporais e os blocos de 6 flechas. Os resultados mostraram que todos os músculos (exceção do m. Multifido Lombar) aumentaram a demanda com a proximidade de soltura da flecha. Os músculos diminuem sua atividade pela redução da sua demanda na fase compensatória e de modulação. A comparação entre blocos de 6 flechas mostrou 3 formas do padrão temporal: 1) músculos afetados pelas fases e músculos afetado por todos/alguns fases nos blocos de 6 flechas, 2) músculos afetados pelas fases e músculos não afetados por todos/alguns fases nos blocos de 6 flechas e 3) músculos não afetados pelas fases e músculos afetados por todas as fases nos blocos de 6 flechas. Os músculos não afetados fases pelas fases/blocos mantem a atividade elétrica muscular ao longo dos intervalos pela sustentação da demanda muscular. Correlação cruzada entre os músculos motores mostrou que os músculos do antebraço obtiveram relação inversa entre eles. Outros músculos motores apresentaram alta correlação entre eles. Músculos posturais m. Multifido Lombar, m. Latíssimo do Dorso, m. Trapézio Superior apresentaram alta correlação com todos os músculos posturais. Músculos motores e posturais mostraram que m. Tríceps Braquial, m. Peitoral Maior Clavicular e m. Deltoide Posterior teve alta correlação com todos os músculos posturais. Em conclusão, a atividade elétrica muscular aumenta a demanda na fase antecipatória e diminui na após queda do clicker. Existem 3 caminhos na comparação das fases e os blocos de 6 flechas: afetado pela fase e 1) músculo afetado/2) músculo não afetado por todos/algumas fases nos blocos, 3) músculo não afetado pelas fases e afetado por todos as fases nos blocos. A correlação cruzada entre os músculos motores mostrou que os músculos do antebraço obteram relação inversa entre eles. Músculos posturais m. Multifido Lombar, m. Latissimo do Dorso, m. Trapézio Superior foram altamente correlacionados com todos músculos posturais. Músculos posturais e motores mostraram que m. Triceps Brachial, m. Petoral Maior Clavicular e m. Deltoide Posterior mostraram alta correlação com todos os músculos posturais

O ser humano desenvolve uma série de atividades motoras bilaterais que, aparentemente, deveriam ser simétricas, tais como o salto, o agachamento e o caminhar. Porém, quando um dos membros inferiores sofre um acometimento estrutural, estas tarefas passam a ser realizadas de forma assimétrica. Quando uma assimetria está presente mesmo após um período de reabilitação, devida atenção deve ser tomada, pois, provavelmente, o membro acometido ainda apresenta algum déficit e o membro contralateral está sendo sobrecarregado. Um exemplo disso é a lesão do Ligamento Cruzado Anterior (LCA) que, mesmo após o período total de reabilitação, os sujeitos podem apresentar déficits no membro operado. A pesar da grande quantidade de trabalhos relacionados à lesão e à reconstrução do LCA, poucos analisam a simetria do movimento entre os membros inferiores durante a realização de tarefas bipedais. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi analisar a simetria entre os membros inferiores desses sujeitos, durante a realização das seguintes tarefas: agachamento bipedal com e sem carga e salto bipedal com contramovimento. A amostra foi composta por 34 indivíduos, divididos em dois grupos: 17 sujeitos do grupo LCA (todos submetidos à reconstrução do LCA, tendo como enxerto os tendões flexores e com mais de um ano de cirurgia) e 17 indivíduos do grupo controle (sem qualquer afecção nos membros inferiores). Para coleta dos dados foi utilizado um sistema de análise cinemática 3D, composto por seis câmeras de emissão de sinais infra-vermelhos, além de um sistema de análise cinética, composto por duas plataformas de força. Pôde-se observar que, durante o 6 agachamento sem carga, não foram detectadas assimetrias. Já no agachamento com carga, observou-se que os sujeitos do grupo LCA são mais assimétricos nas variáveis: potência articular do joelho e razão entre os momentos de quadril e joelho. Na realização do salto, além dessas assimetrias, o grupo LCA apresentou déficits nos seu membro operado, em relação ao membro contralateral, nas seguintes variáveis: potência mecânica, potência articular do joelho e razão entre os momentos de quadril e joelho. Os resultados do presente estudo mostram que os sujeitos submetidos à reconstrução do LCA, mesmo após um ano de pós-operatório, e mesmo após o retorno à prática esportiva, ainda apresentam assimetrias entre seus membros inferiores. Sugere-se a revisão dos protocolos de reabilitação, tendo em vista que a presença dessas assimetrias pode predispor esses sujeitos à lesão do membro contralateral, assim como de casos de recidiva. Os protocolos atuais enfatizam a realização de exercícios bipedais em cadeia fechada os quais possibilitam alguns padrões de compensação, enquanto que exercícios unipedais em cadeia aberta isolam mais o grupo muscular a ser exercitado. / Human beings develop various bilateral motor activities that should supposedly be symmetrical, for example; jumping, squatting and walking. However, when one of the lower limb suffers from a structural injury, these tasks are then performed asymmetrically. When asymmetry is present, even after a rehabilitation period special attention must be paid to it, because the injured limb may still present some deficits and the contralateral limb may be overloaded. An example of this is the Anterior Cruciate Ligament (ACL) injury. The patient can present deficits in the operated limb even after the rehabilitation period has been completed. In spite of the vast amount of studies related to ACL injuries and reconstruction, only few of them analyze the symmetry of the movement between the lower limbs during the execution of bipedal tasks. Therefore, the objective of this study was to analyze the symmetry between the lower limbs of these patients, during the accomplishment of the following tasks: bipedal squat with and without load and bipedal jump with countermovement. The analysis was based on 34 people, divided in two groups: 17 patients in ACL group (all admitted for ACL reconstruction, having the flexor tendons as graft and more than a year after the surgery) and 17 people in the control group (without any lesion in the lower limbs). For data collection, a 3D-kinematics analysis system was used, composed of six cameras with an infrared signal emission, also in addition to a kinetic analysis system composed of two force plates. It was possible to observe that asymmetries were not detected during the squat without a load. However, in the squat with a load, it was observed that the ACL group were more asymmetrical in the 8 following variables: knee power and ratio between hip and knee moments. During jumping, beyond these asymmetries, deficits were observed in the operated limbs of the ACL group, in relation to the contralateral limb, in the following variables: mechanical power, knee power and ratio between hip and knee moments. The results of this study show that the patients admitted for ACL reconstruction, even after one year of postoperative treatment and returning to practical sports, still present lower limb asymmetries. It is suggested to review the rehabilitation protocols considering that the presence of these asymmetries can predispose these people to contralateral limb injuries, as well as cases of reinjury. The current protocols emphasize the accomplishment of closed chain bipedal exercises which make some compensations possible, whereas unipedal open chain exercises isolate the muscular group to be exercised.

Estudos anteriores indicam que a obesidade afeta negativamente o tempo de movimento em tarefas que exigem velocidade e precisão, especificamente quando essas tarefas são realizadas em pé. Entretanto, nenhum estudo investigou se esse efeito negativo se estende para a precisão do movimento, dado que nesses estudos apenas as tentativas corretas foram analisadas, ou seja, a magnitude do erro não foi considerada. Deste modo, o objetivo do presente estudo foi investigar o efeito de duas posições corporais, em pé e sentado, na precisão de uma tarefa de apontar em obesos e eutróficos. Para tal, foram analisados o Tempo de Movimento (TM), o Erro Radial (ER) e o Tempo de Preparação (TP), além da quantidade de movimentos finalizados dentro do alvo, para cada grupo, alvo e posição corporal. Participaram do estudo 42 mulheres distribuídas em dois grupos de acordo com o índice de massa corporal (IMC): obesas (OB, IMC = 37,4 + 5,9 kg/m2,) e eutróficas (EU, IMC = 22,2 + 2,1 kg/m2). A tarefa consistiu em levar um cursor circular, apresentado em um monitor LCD, da posição inicial até o centro de um alvo o mais rápido e preciso possível, por meio do deslocamento de um stylus sobre uma mesa digitalizadora. Foram utilizadas quatro larguras de alvos (0,5 cm, 1,0 cm, 2,5 cm e 5 cm de diâmetro), apresentados a uma distância de 39,5 cm da posição inicial do cursor, correspondendo a um movimento de 25,5 cm na mesa digitalizadora. A tarefa foi executada em pé e sentado. Para cada tamanho de alvo foram realizadas 15 tentativas em cada posição corporal, somando um total de 120 tentativas por participante (4 tamanhos de alvo x 15 tentativas x 2 posições corporais). Os resultados revelaram que o grupo OB apresentou maior TM e menor ER em pé em relação à sentado. Por sua vez, o grupo EU apresentou TM e ER similares em ambas as posições corporais. Adicionalmente, nenhum dos grupos apresentou efeito da posição corporal no TP e o número de tentativas finalizadas dentro do alvo foi similar entre as posições corporais em ambos os grupos. Portanto, a posição corporal afeta o TM e a precisão do apontar de mulheres obesas, efeito não observado em mulheres eutróficas, indicando que a obesidade afeta negativamente a qualidade de movimentos que exigem velocidade e precisão quando realizados em pé / Previous research has shown that obesity adversely affects movement time in tasks that require speed and accuracy, specifically when these tasks are performed in a standing position. Nevertheless, no research has shown whether this negative effect extends to the accuracy of the movement, since only correct trials were analyzed, i.e., error magnitude was not considered. This study sought to determine the effect of two body positions, standing upright and seated, on the precision of discrete aiming, in obese and normal weight adults. To investigate this issue, Movement Time (MT), Radial Error (RE) and Preparation Time (PT) were analyzed, as well as the number of movements completed within the target, for each group, in each target and body position. Forty-two women were distributed in two groups according to their Body Mass Index (BMI): obese (OB, BMI = 37.4 + 5.9 kg/m2) and normal weight (EU, BMI = 22.2 + 2.1 kg/m2). The task goal consisted of moving a circular cursor, showed on a LCD monitor, from the starting position to the center of a target as quickly and accurately as possible, by moving a hand-held stylus on a digitizing tablet. There was four possible target diameters (0.5 cm, 1.0 cm, 2.5 cm and 5 cm), presented 39,5 cm from the cursor initial position, which corresponded to a 25,5 cm displacement of the stylus on the tablet. Participants performed the task in seated and standing upright body positions. For each target size, participants performed 15 trials in each body position (4 target sizes x 15 trials x 2 body positions - 120 total). The OB group showed higher MT and lower RE while standing upright, compared to seated. In turn, the EU group showed similar MT and RE, regardless of body position. In addition, none of the groups showed any effect of body position on PT or on the number of completed trials within the target. Therefore, body position affects both MT and accuracy of obese women in a discrete aiming task, opposed to what was observed for normal weight women, indicating that obesity adversely affects the quality of movements that require speed and accuracy when they are performed in a standing upright position

O desempenho geral de um atleta está diretamente relacionado com o desenvolvimento da potência muscular, sendo esta a maior característica dos praticantes do Levantamento de peso olímpico (LPO), daí a sua utilização em diferentes planejamentos esportivos em procura do melhoramento do desempenho e potência muscular. Os movimentos do LPO recrutam os maiores grupos musculares e requerem intensos esforços físicos realizados com ênfase na velocidade e técnica. Velocidade, coordenação, níveis de coativação muscular são características dos movimentos próprios do Levantamento de Peso Olímpico e que são adquiridos e aperfeiçoados no tempo. O Power Snatch (PS) é um movimento derivado do Arranco, considerado como um dos movimentos mais difíceis de executar pela sua complexidade técnica. O PS é utilizado em diferentes modalidades esportivas em procura de elevar o desempenho atlético. Estudos prévios registraram dados cinemáticos e/ou medições eletromiográficas, mas sempre foram com atletas de alto rendimento. O presente estudo investigou os padrões cinemáticos e atividades musculares que representariam a execução técnica do PS e comportada por uma trajetória ótima observada desde o plano sagital do executante. Dezenove voluntários participaram do estudo, 11 sujeitos foram treinados (GT) durante 6 semanas e a cada duas semanas as variáveis cinemáticas e de atividade muscular foram registradas. 8 especialistas (GE) em levantamento participaram para registrar suas execuções técnicas. O PS foi dividido em 6 fases, representadas por 48 variáveis que comportam a análise cinemática por cada sujeito divididos em 3 sessões. 16 variáveis representaram dados da trajetória do GE. 8 músculos, correspondentes ao lado dominante de cada sujeitos foram registrados. Os dados cinemáticos e de atividade muscular foram analisados e comparados. Foram identificados parâmetros que comportam a trajetória óptima da barra e das atividades musculares nas diferentes fases da execução técnica do PS. O GT mostrou mudanças na sua execução, sendo que algumas delas se aproximaram aos do GE. Os coeficientes de ativação muscular foram maiores no GT que no GE. Os resultados do presente estudo levantam a questão da possibilidade de que a trajetória ótima no PS existe, mas varia entre os diferentes executantes / The performance of an athlete is directly related to the development of muscular power, this being the main characteristic of the Olympic Weightlifting (OW) practitioners. Hence their use in different training plans in order to improve performance and muscular power. The OW movements recruit the largest muscle groups and require intense physical effort performed with emphasis on speed and technique. Speed, coordination, levels of muscular coactivation are characteristic of the movements of the Olympic Weightlifting themselves and are acquired and improved over time. Power Snatch (PS) is a movement derived from the Snatch, considered as one of the most difficult movements to perform due to its technical complexity. The PS is used in different sports modalities in order to increase athletic performance. Previous studies have recorded kinematic data and/or electromyographic measurements, but these studies were limited to elite athletes. The present study investigated the kinematic patterns and muscular activities that represent the technical execution of the PS, referred by an optimal trajectory observed from the sagittal plane of the performer. Nineteen volunteers participated in the study, 11 subjects were trained (GT) for 6 weeks and every two weeks the kinematic and muscle activity variables were recorded. 8 specialists in ow training (GE) participated to register their technical executions. The PS was divided into 6 phases, represented by 48 variables that involve the kinematic analysis for each subject divided into 3 sessions. 16 variables represented GE trajectory data. 8 muscles, corresponding to the dominant side of each subject were recorded. Kinematic and muscle activity data were analyzed and compared. Parameters were identified that include the optimal trajectory of the bar and muscular activities in the different phases of the PS technical execution. The GT showed changes in its execution, with some of them approaching those of GE. The muscle activation coefficients were higher in the GT than in the EG. The results of the present study raise the question of the possibility that the optimal trajectory in PS exists, but varies among the different performers

Todo ser humano apresenta oscilações posturais aleatórias durante a postura ereta quieta advindas de mecanismos centrais e periféricos. Um toque suave (LT do inglês light touch) de um dos dedos sobre uma superfície fixa ao solo resulta em uma pista sensorial adicional, que promove uma diminuição das oscilações posturais. Entretanto, há necessidade de se obter maiores conhecimentos sobre mecanismos associados ao LT, tanto no que tange a aspectos sensoriais quanto motores associados ao fenômeno. O presente estudo teve como objetivo avançar no entendimento sobre a influência do LT sobre o comportamento de múltiplas variáveis extraídas durante a postura ereta quieta. O primeiro capítulo investigou quantificadores de oscilações posturais com base em medidas como o centro de pressão (CP), centro de massa (CM) e ângulos segmentares e corporais durante experimentos com condições em superfície estável e instável, com olhos abertos e olhos fechados, comparando as condições com e sem LT. Adicionalmente, foi analisada a coerência espectral entre sinais de eletromiograma de diferentes músculos do corpo e os quantificadores acima elencados nas diferentes condições. Os resultados mostraram que o LT diminui o nível de ativação de alguns músculos, principalmente o músculo gastrocnêmico medial, importante na manutenção do controle postural. A variabilidade dos ângulos segmentares e corporais, conjuntamente com variáveis extraídas do CP e do CM diminuíram em condições com LT. Na análise de coerência o LT promoveu algumas alterações nos padrões de oscilação entre ângulos, CP, CM e sinais de eletromiograma, porém com poucas modificações na fase entre os sinais. Na análise de coerência intermuscular, comparando pares de músculos do lado direito e esquerdo do corpo, observou-se que para os membros inferiores a coerência ocorre geralmente na faixa de 0 a 1-2 Hz (em fase), podendo aumentar a faixa de frequência em situações mais instáveis (sem visão e superfície instável), em que o LT passa a influenciar de maneira mais significativa a coerência entre os sinais. O segundo capítulo deste estudo foi motivado por estudos que mostraram ser possível manipular as entradas sensoriais geradas pelo dedo durante o LT. O presente estudo investigou se a retirada de uma entrada sensorial proprioceptiva associada ao dedo é capaz de alterar a oscilação postural, possibilitando a separação e quantificação da contribuição sensorial cutânea da contribuição proprioceptiva dos músculos do terceiro dedo. O controle postural foi avaliado com os sujeitos de olhos fechados e sobre uma superfície instável. Os resultados indicaram que a retirada da informação sensorial proprioceptiva do dedo diminuiu a variabilidade e a velocidade do CP, indicando que a informação cutânea sem a adição de interferências proprioceptivas pode diminuir as oscilações posturais / Human subjects during upright stance show random postural oscillations which are controlled by the central nervous system. A light touch of an index finger (LT) on a surface fixed to the ground results in an additional sensory cue, which promotes a decrease in postural oscillations. However, there is a need to improve the knowledge about mechanisms associated with LT, both with respect to sensory and motor aspects associated with the phenomenon. This study aimed to further the understanding of the influence of LT on the behavior of multiple variables measured during upright stance. The first chapter analyzed variations of some quantifiers of postural sway based on the center of pressure (CP), center of mass (CM) and joint and body angles during experiments with different surface and vision conditions, with and without LT. In addition, the spectral coherence was analyzed between electromyogram signals from different muscles of the body and the previously listed sway quantifiers. The results showed that LT decreases the level of activation of some muscles, particularly the medial gastrocnemius, an important muscle for the maintenance of posture. Segmental and body angle variability and variables extracted from the CP and CM decreased in conditions with LT. In coherence analysis LT promoted some changes in patterns of oscillation between angles, CP, CM and EMGs, but with few modifications in the phase between the signals. The intermuscular coherence analysis (comparing the right and left muscles pairs of the body) showed that significant changes usually occured in the range of 0 to 1-2 Hz (in phase) for the lower limbs and may increase the frequency range in unstable situations (without vision and unstable surface). In these cases LT starts to affect more significantly the coherence between signals. The second chapter of this study was motivated by results from studies that have shown that it is possible to manipulate the sensory inputs generated by the finger during LT. This study investigated whether the withdrawal of a finger proprioceptive input affects postural sway, allowing an analysis of the effects of cutaneous sensory inputs of the third finger muscles. Postural control was evaluated with the subjects with the eyes closed and on an unstable surface. The results showed that removal of proprioceptive information from the finger flexor muscles decreased the variability and speed of the CP, indicating that cutaneous inputs without proprioceptive information may decrease postural sway

O aprendizado de regularidades do ambiente e a utilização de predições sobre eventos futuros para alocar o processamento sensorial e implementar estratégias de controle motor são processos determinantes dos efeitos atencionais. Um dos objetivos desse trabalho foi verificar se a atenção pode ser alocada seguindo como pista probabilística a sequência de lados de apresentação dos estímulos alvo gerada por cadeias de Markov probabilísticas de ordem 1 e de ordem 2, que envolvem um aprendizado estatístico implícito mais complexo. Encontramos evidências de que os indivíduos são capazes de alocar a atenção de acordo com esse aprendizado. Avaliamos, também, o grau de inibição motora proativa implementado durante a realização de uma tarefa e a sua interação com efeitos atencionais. Resultados com medidas de tempo de reação e de EEG indicam que, nas tarefas utilizadas nesse trabalho, os efeitos da pista visual sobre os tempos de reação possam estar associados a mecanismos de controle motor inibitórios. / The ability to learn regularities in the environment and to use predictions about future events to allocate sensory processing and to implement motor control strategies are strong drivers of attentional effects. In this study we investigated if attention could be oriented in space using as a probabilistic cue the sequence at which target stimuli would appear at each side of a computer screen, when that sequence could be generated using Markov chains of order 1 and of order 2, which would require complex statistical learning. We found evidence that individuals are able to allocate attention according to this learning. Also, here we evaluate the level of proactive motor inhibition in a task and how it interacted with attentional effects. Results of reaction time measures and EEG indicate that, in tasks such as the ones used in this study, the effects a visual cue has on reaction times can be related to mechanisms of motor inhibitory control.

A presente dissertação é composta por três manuscritos originais. O objetivo do estudo (1) foi comparar o desempenho no chute em jogadores de futebol treinados sub-9 até sub-20. Jovens jogadores brasileiros (N = 366) foram avaliados por cinemática 3-D (300 Hz) a fim de mensurar a velocidade da bola, velocidade do pé, razão velocidade bola/pé, comprimento do último passo e distância entre pé de suporte e bola. Um procedimento 2-D (60 Hz) foi conduzido para calcular a acurácia dos chutes. A velocidade da bola aumentou em 103% do sub-11 (48,54±8,31 km/h) até sub-20 (98,74±16,35 km/h). Em contraste a velocidade do pé exibiu aumento de 59% do sub-11 (49,08±5,16 km/h) até sub-20 (78,24±9,49 km/h). Isso foi em decorrência da melhora na qualidade de impacto pé-bola (razão velocidade da bola/pé: sub-11: 0,99±0,13; sub-20: 1,26±0,11 u.a.) (p < 0,001). Erro médio radial e acurácia parecem prejudicados durante o surto de velocidade do crescimento (sub-13-sub-15). Conclui-se que parâmetros Biomecânicos de desempenho chutando apresentam desenvolvimento diferenciado. O objetivo do estudo (2) foi investigar o desempenho chutando (N = 105 selecionados) no sub-11 até sub-20 com foco em velocidades lineares, deslocamento angular e velocidade angular articular do membro inferior. Verificou-se as possíveis diferenças entre idades, status jogando (titulares, reservas e não relacionados) e a influência da maturidade (iPVC) em parâmetros chutando. Pequenos ganhos em termos de velocidade e poucas alterações angulares ocorreram nos mais jovens (sub-11 até sub-13). Na idade sub-15 ocorrem os maiores aumentos de velocidades e transferência próximo-distal. Esse é um período crítico em que o desempenho chutando discriminou o status de jogo. O iPVC não influenciou o desempenho. Conclui-se que a taxa de desenvolvimento do desempenho chutando difere entre sub-11 até sub-20 em jogadores selecionados. O objetivo do estudo 3 foi examinar o desempenho de corrida (ex. distância total percorrida, faixas de velocidade atingidas), relacionado a habilidades técnicas (ex. envolvimento com bola, passes, toques na bola, toques/posse, duelos e chutes) e dinâmicas de movimentos táticos coletivos (área da equipe, espalhamento e frequências medianas) no futebol, desde crianças sub-11 até o profissional (N = 120) durante jogos oficiais (N = 12; Campeonato Paulista de Futebol-FPF). Enquanto a velocidade média, e tática tendem a estabilizar os aumentos a partir do sub-15 (ex. sub-15 > sub-13 > sub-11), velocidade máxima (PRO > sub-17 > sub-15, sub-13, sub-11) e percentual de atividades em alta intensidade (sub-20 > PRO, sub-17 > sub-15 > sub-13 > sub-11) exibem ganhos contínuos. Frequências medianas foram maiores nos mais jovens (sub-13, sub-15, sub- 17 > sub-20, PRO), enquanto o percentual de passes completados foi maior nos mais velhos (PRO > sub-17, sub-15 > sub-13, sub-11). Conclui-se que os grupos de idade sub-11 até profissional apresentam diferentes perfis de desempenho de corrida, distribuição dos jogadores em campo, dinâmica de movimentos coletivos e habilidades técnicas, e que o desenvolvimento desses componentes é diferenciado. Treinadores devem estar cientes dos valores de referência apresentados, para selecionar os conteúdos de treino como a intensidade e o volume, específicos para cada grupo de idade. / This master degree thesis is composed by three original manuscripts. The study 1 aimed to compare the kicking performance in trained soccer players aged U9 to U20. Brazilian young players (N = 366) were evaluated by 3-D kinematics (300 Hz) in order to assess ball speed, foot speed, ratio ball/foot speeds, last stride length and distance between support foot and ball. Two-dimensional procedure (60 Hz) was applied to calculate kicking accuracy. Ball speed increases 103% from U11 (48.54±8.31 km/h) to U20 (98.74±16.35 km/h). In contrast, foot speed exhibited increases of 59% from U11 (49.08±5.16 km/h) o U20 (78.24±9.49 km/h). This is achieved due the improvement on the quality of foot-ball impact (ratio ball/foot speeds U11: 0.99±0.13; U20: 1.26±0.11 a.u.) (p < 0,001). Mean radial error and accuracy appears impaired during the growth spurt (U13-U15). In conclusion, Biomechanical parameters of kicking performance have different developmental characteristics. The study 2 investigated the kicking performance (N = 105 selected players) of U11 to U20 age-groups, focused in linear velocities, angular joint displacement and angular joint velocities of the dominant lower limb. Possible differences between groups were assessed. Within each group, influence of playing status (starters, non-starters and substitutes without participation), and peak height velocity (PHV) index on kicking performance was also examined. Lower changes in terms of speeds angular adjustments occur between U11 and U13. During U15 the greater increases was verified, for both velocities and proximal-distal transference, due to several angular adjustments. Also, this is a critical phase to ensure the continuity of players competing in soccer, in which kicking performance discriminate playing status, favoring starters. PHV did not influenced performance parameters in all age-groups. It was concluded that the development rate is not constant in selected players from U11 to U20. The aim of the study 3 was to evaluate performances regarding match-running (e.g. total distance covered, and percentage at various speed zones), skill-related (e.g. involvements with the ball, passes, ball touches, touches per possession, duels and kicks) and also dynamics of collective movements across the pitch (team surface area, spread and median frequencies of the signal), simultaneously, during official matches (N = 12, São Paulo First Division Championship-FPF), in high-level Brazilian U11 to professional players (N = 120). It found that while mean speed and tactical index tends to stabilize the increases from U15 (e.g. U15 > U13 > U11), maximal sprinting speed (PRO > U17 > U15, U13, U11) and percentage of very high-intensity activities (U20 > PRO, U17 > U15 > U13 > U11) exhibit improvements continuously with the age. Median frequencies were greater in younger (U13, U15, U17 > U20, PRO), while successful passes percentage were greater in older (PRO > U17, U15 > U13, U11). In conclusion, U11 to professional age-groups have different activity profiles (running, tactical and skill-related), and the development of these components are not equal. Coaches should be aware of the reference values presented in order to select training content into a periodization similar to a real competition match (e.g. volume and intensity) specific for each age-group.