Persons with visual impairments often rely on navigational electronic aids, which typically employ speech commands for guidance through novel routes. However, navigational speech commands may interfere with the perception of acoustically rich environmental information, resulting in potentially detrimental effects. We investigated the sense of touch as a means to convey navigational commands instead. The somatotopic representation of the body surface within the central nervous system makes spatial information intuitive to our skin, suggesting that the tactile channel should be equivalent to, if not better than, the auditory channel at processing directional commands. Additionally, based on Wickens’ Multiple resource theory, the tactile channel should mitigate the sensory load in the auditory channel in travelers with visual impairments. We tested the ability of blind users to process directional commands conveyed via a tactile navigational belt. 14 blind participants were tested with the tactile belt under conditions of either low or high acoustic sensory load, simulating different outdoor environments. For comparison, the same participants were tested also with a conventional auditory device. Consistent with previous studies, we found navigation with the tactile belt to be less efficient than navigation with the auditory aid in the absence of environmental sounds. However, we found also – for the first time, to our knowledge – that tactile performance was less compromised under conditions of high acoustic sensory load. These results will help to inform the further investigation and development of tactile displays to benefit blind travelers. / Thesis / Master of Science (MSc)

Apesar da prática da Ginástica Acrobática ser apontada por alguns estudos como um estímulo eficiente em gerar adaptações neuromusculares associadas a uma melhora no controle postural, até o presente momento nenhum estudo investigou o comportamento das oscilações posturais de ginastas da Ginástica Acrobática frente à manipulação de informações sensoriais, como por exemplo, na presença de informações táteis adicionais. Além disso, um grande número de estudos tem mostrado um aumento nas oscilações posturais em função da fadiga muscular. No entanto, não há na literatura investigações acerca dos efeitos da fadiga muscular sobre controle postural de ginastas da Ginástica Acrobática. Visto que diferentes tipos de treinamento físico, especialmente aqueles que requerem ações rápidas e habilidosas envolvendo equilíbrio e orientação corporal, induzem melhoras no controle postural, a hipótese levantada nesse estudo foi de que os ginastas da Ginástica Acrobática deveriam apresentar, após um protocolo de indução de fadiga muscular, um aumento nas oscilações posturais menos acentuados em comparação a não ginastas (i.e. um menor efeito da fadiga muscular sobre as oscilações posturais). Dessa forma, o objetivo desse estudo foi comparar, entre ginastas da Ginástica Acrobática (grupo GYN) e não ginastas (grupo CTRL), os efeitos da fadiga muscular dos flexores plantares do tornozelo sobre o controle postural, durante tarefas de postura unipodal com e sem a presença de informações táteis adicionais (i.e. com e sem contato do dedo indicador com uma superfície externa). Além disso, foi utilizada eletromiografia (EMG) de superfície de músculos do membro inferior e do tronco para avaliar mais profundamente as adaptações do sistema neuromuscular em função da instalação da fadiga. Os resultados indicaram que, para ambos os grupos GYN e CTRL, a fadiga muscular causou aumento das oscilações posturais, enquanto o toque causou diminuição das mesmas. No entanto, para o grupo CTRL (mas não para o grupo GYN) o efeito da fadiga parece ser dependente da condição de toque, visto que quando informações táteis adicionais estiveram presentes, o efeito da fadiga sobre as oscilações posturais foi atenuado. Apesar das oscilações posturais terem sido semelhantes entre os grupos GYN e CTRL, a análise dos sinais de EMG indicou que o grupo GYN utilizou menores níveis de ativação do músculo tibial anterior (ou ativações menos frequentes), assim como diferentes distribuições espectrais dos sinais de EMG provenientes do gastrocnêmio medial, bíceps femoral e do reto abdominal durante a tarefa de equilíbrio unipodal, independentemente da condição de fadiga ou de toque / Although Acrobatic Gymnastics practice has been considered effective in generating neuromuscular adaptations associated with postural control improvements, to date no study has investigated the behavior of postural sway of gymnasts of Acrobatics Gymnastics in response to the manipulation of sensory information such as the addition of tactile sensory cues. Moreover, a large number of studies have shown increased postural oscillations in response to muscle fatigue. However, no investigation has addressed the effects of muscle fatigue on the postural control of gymnasts of Acrobatics Gymnastics. As postural control is improved by different types of physical training, particularly those requiring skilled and fast actions, the hypothesis saised in this study was that gymnasts of Acrobatics Gymnastics would be less prone to fatigue-induced postural instabilities, thereby showing a smaller effect of muscle fatigue on postural sway. Therefore, the aim of this study was to compare the effects of plantar flexor muscle fatigue on the control of single leg stance between gymnasts of Acrobatics Gymnastics (GYN group) and non-gymnasts (CTRL group), during postural tasks performed with and without additional tactile information due to contact of the index finger with an external surface. Additionally, surface EMG of the lower limb and trunk muscles was used to further evaluate the fatigue-induced adaptations on the neuromuscular system. The results indicated that, for both GYN and CTRL groups, muscle fatigue caused an increase in postural sway, while the touching an external surface decreased it. However, for the CTRL group (but not for the GYN group) the effect of fatigue seems to be dependent on the touch condition, as the effect of fatigue on postural sway was attenuated in the presence of additional tactile information. Although postural sway parameters were similar between the GYN and CTRL groups, analysis of the EMG signals indicated that the GYN group used lower levels of tibialis anterior muscle activation (or less frequent activations), as well as different spectral distributions of the EMG signals from gastocnemius medialis, biceps femoris and rectus abdominis during the unipodal postural task, regardless of the fatigue or touch condition

Apesar da prática da Ginástica Acrobática ser apontada por alguns estudos como um estímulo eficiente em gerar adaptações neuromusculares associadas a uma melhora no controle postural, até o presente momento nenhum estudo investigou o comportamento das oscilações posturais de ginastas da Ginástica Acrobática frente à manipulação de informações sensoriais, como por exemplo, na presença de informações táteis adicionais. Além disso, um grande número de estudos tem mostrado um aumento nas oscilações posturais em função da fadiga muscular. No entanto, não há na literatura investigações acerca dos efeitos da fadiga muscular sobre controle postural de ginastas da Ginástica Acrobática. Visto que diferentes tipos de treinamento físico, especialmente aqueles que requerem ações rápidas e habilidosas envolvendo equilíbrio e orientação corporal, induzem melhoras no controle postural, a hipótese levantada nesse estudo foi de que os ginastas da Ginástica Acrobática deveriam apresentar, após um protocolo de indução de fadiga muscular, um aumento nas oscilações posturais menos acentuados em comparação a não ginastas (i.e. um menor efeito da fadiga muscular sobre as oscilações posturais). Dessa forma, o objetivo desse estudo foi comparar, entre ginastas da Ginástica Acrobática (grupo GYN) e não ginastas (grupo CTRL), os efeitos da fadiga muscular dos flexores plantares do tornozelo sobre o controle postural, durante tarefas de postura unipodal com e sem a presença de informações táteis adicionais (i.e. com e sem contato do dedo indicador com uma superfície externa). Além disso, foi utilizada eletromiografia (EMG) de superfície de músculos do membro inferior e do tronco para avaliar mais profundamente as adaptações do sistema neuromuscular em função da instalação da fadiga. Os resultados indicaram que, para ambos os grupos GYN e CTRL, a fadiga muscular causou aumento das oscilações posturais, enquanto o toque causou diminuição das mesmas. No entanto, para o grupo CTRL (mas não para o grupo GYN) o efeito da fadiga parece ser dependente da condição de toque, visto que quando informações táteis adicionais estiveram presentes, o efeito da fadiga sobre as oscilações posturais foi atenuado. Apesar das oscilações posturais terem sido semelhantes entre os grupos GYN e CTRL, a análise dos sinais de EMG indicou que o grupo GYN utilizou menores níveis de ativação do músculo tibial anterior (ou ativações menos frequentes), assim como diferentes distribuições espectrais dos sinais de EMG provenientes do gastrocnêmio medial, bíceps femoral e do reto abdominal durante a tarefa de equilíbrio unipodal, independentemente da condição de fadiga ou de toque / Although Acrobatic Gymnastics practice has been considered effective in generating neuromuscular adaptations associated with postural control improvements, to date no study has investigated the behavior of postural sway of gymnasts of Acrobatics Gymnastics in response to the manipulation of sensory information such as the addition of tactile sensory cues. Moreover, a large number of studies have shown increased postural oscillations in response to muscle fatigue. However, no investigation has addressed the effects of muscle fatigue on the postural control of gymnasts of Acrobatics Gymnastics. As postural control is improved by different types of physical training, particularly those requiring skilled and fast actions, the hypothesis saised in this study was that gymnasts of Acrobatics Gymnastics would be less prone to fatigue-induced postural instabilities, thereby showing a smaller effect of muscle fatigue on postural sway. Therefore, the aim of this study was to compare the effects of plantar flexor muscle fatigue on the control of single leg stance between gymnasts of Acrobatics Gymnastics (GYN group) and non-gymnasts (CTRL group), during postural tasks performed with and without additional tactile information due to contact of the index finger with an external surface. Additionally, surface EMG of the lower limb and trunk muscles was used to further evaluate the fatigue-induced adaptations on the neuromuscular system. The results indicated that, for both GYN and CTRL groups, muscle fatigue caused an increase in postural sway, while the touching an external surface decreased it. However, for the CTRL group (but not for the GYN group) the effect of fatigue seems to be dependent on the touch condition, as the effect of fatigue on postural sway was attenuated in the presence of additional tactile information. Although postural sway parameters were similar between the GYN and CTRL groups, analysis of the EMG signals indicated that the GYN group used lower levels of tibialis anterior muscle activation (or less frequent activations), as well as different spectral distributions of the EMG signals from gastocnemius medialis, biceps femoris and rectus abdominis during the unipodal postural task, regardless of the fatigue or touch condition