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Recently it has been suggested that the use of neuromechanical simulations could be used to further our understanding of the neural control mechanisms involved in the control of animal locomotion. The models used to carry out these neuromechanical simulations typically consist of a representation of the neural control systems involved in walking and a representation of the mechanical locomotor apparatus. These separate models are then integrated to produce motion of the locomotor apparatus based on signals that are generated by the neural control models. Typically in past neuromechanical simulations of human walking the parameters of the neural control model have been specifically chosen to produce a walking pattern that resembles the normal human walking pattern as closely as possible. Relatively few of these studies have systematically tested the effect of manipulating the control parameters on the walking pattern that is produced by the locomotor apparatus. The goal of this thesis was to develop models of the locomotor control system and the human locomotor apparatus and systematically manipulate several parameters of the neural control system and determine what effects these parameters would have on the walking pattern of the mechanical model. Specifically neural control models were created of the Central Pattern Generator (CPG), feedback mechanisms from muscle spindles and contact sensors that detect when the foot was contact with the ground. Two models of the human locomotor apparatus were used to evaluate the outputs of the neural control systems; the first was a rod pendulum, which represented a swinging lower-limb, while the second was a 5-segment biped model, which included contact dynamics with the ground and a support system model to maintain balance. The first study of this thesis tested the ability of a CPG model to control the frequency and amplitude of the pendulum model of the lower-limb, with a strictly feedforward control mechanism. It was found that the frequency of the pendulum’s motion was directly linked (or entrained) to the frequency of the CPG’s output. It was also found that the amplitude of the pendulum’s motion was affected by the frequency of the CPG’s output, with the greatest amplitude of motion occurring when the frequency of the CPG matched the pendulum’s natural frequency. The effects of altering several other parameters of the pendulum model, such as the initial angle, the magnitude of the applied viscous damping or the moment arms of the muscles, were also analyzed. The second study again used the pendulum model, and added feedback to the neural control model, via output from simulated muscle spindles. The output from these spindle models was used to trigger a simulated stretch reflex. It was found that the addition of feedback led to sensory entrainment of the CPG output to the natural frequency of the pendulum. The effects of altering the muscle spindle’s sensitivity to length and velocity changes were also examined. The ability of this type of feedback system to respond to mechanical perturbations was also analyzed. The third and fourth studies used a biped model of the musculoskeletal system to assess the effects of altering the parameters of the neural control systems that were developed in the first two studies. In the third study, the neural control system consisted only of feedforward control from the CPG model. It was found that the walking speed of the biped model could be controlled by altering the frequency of the CPG’s output. It was also observed that variability of the walking pattern was decreased when there was a moderate level of inhibition between the CPGs of the left and right hip joints. The final study added feedback from muscle receptors and from contact sensors with the ground. It was found that the most important source of feedback was from the contact sensors to the extensor centres of the CPG. This feedback increased the level of extensor activity and produced significantly faster walking speeds when compared to other types of feedback. This thesis was successful in testing the effects of several control parameters of the neural control system on the movement of mechanical systems. Particularly important findings included the importance of connectivity between the CPGs of the left and right hip joints and positive feedback regarding the loading of the limb for establishing an appropriate forward walking speed. It is hoped that the models developed in this thesis can form the basis of future neuromechanical models and that the simulations carried out in this thesis help provide a better understanding of the interactions between neural and mechanical systems during the control of locomotion.

Recently it has been suggested that the use of neuromechanical simulations could be used to further our understanding of the neural control mechanisms involved in the control of animal locomotion. The models used to carry out these neuromechanical simulations typically consist of a representation of the neural control systems involved in walking and a representation of the mechanical locomotor apparatus. These separate models are then integrated to produce motion of the locomotor apparatus based on signals that are generated by the neural control models. Typically in past neuromechanical simulations of human walking the parameters of the neural control model have been specifically chosen to produce a walking pattern that resembles the normal human walking pattern as closely as possible. Relatively few of these studies have systematically tested the effect of manipulating the control parameters on the walking pattern that is produced by the locomotor apparatus. The goal of this thesis was to develop models of the locomotor control system and the human locomotor apparatus and systematically manipulate several parameters of the neural control system and determine what effects these parameters would have on the walking pattern of the mechanical model. Specifically neural control models were created of the Central Pattern Generator (CPG), feedback mechanisms from muscle spindles and contact sensors that detect when the foot was contact with the ground. Two models of the human locomotor apparatus were used to evaluate the outputs of the neural control systems; the first was a rod pendulum, which represented a swinging lower-limb, while the second was a 5-segment biped model, which included contact dynamics with the ground and a support system model to maintain balance. The first study of this thesis tested the ability of a CPG model to control the frequency and amplitude of the pendulum model of the lower-limb, with a strictly feedforward control mechanism. It was found that the frequency of the pendulum’s motion was directly linked (or entrained) to the frequency of the CPG’s output. It was also found that the amplitude of the pendulum’s motion was affected by the frequency of the CPG’s output, with the greatest amplitude of motion occurring when the frequency of the CPG matched the pendulum’s natural frequency. The effects of altering several other parameters of the pendulum model, such as the initial angle, the magnitude of the applied viscous damping or the moment arms of the muscles, were also analyzed. The second study again used the pendulum model, and added feedback to the neural control model, via output from simulated muscle spindles. The output from these spindle models was used to trigger a simulated stretch reflex. It was found that the addition of feedback led to sensory entrainment of the CPG output to the natural frequency of the pendulum. The effects of altering the muscle spindle’s sensitivity to length and velocity changes were also examined. The ability of this type of feedback system to respond to mechanical perturbations was also analyzed. The third and fourth studies used a biped model of the musculoskeletal system to assess the effects of altering the parameters of the neural control systems that were developed in the first two studies. In the third study, the neural control system consisted only of feedforward control from the CPG model. It was found that the walking speed of the biped model could be controlled by altering the frequency of the CPG’s output. It was also observed that variability of the walking pattern was decreased when there was a moderate level of inhibition between the CPGs of the left and right hip joints. The final study added feedback from muscle receptors and from contact sensors with the ground. It was found that the most important source of feedback was from the contact sensors to the extensor centres of the CPG. This feedback increased the level of extensor activity and produced significantly faster walking speeds when compared to other types of feedback. This thesis was successful in testing the effects of several control parameters of the neural control system on the movement of mechanical systems. Particularly important findings included the importance of connectivity between the CPGs of the left and right hip joints and positive feedback regarding the loading of the limb for establishing an appropriate forward walking speed. It is hoped that the models developed in this thesis can form the basis of future neuromechanical models and that the simulations carried out in this thesis help provide a better understanding of the interactions between neural and mechanical systems during the control of locomotion.

A Doença Renal Crônica (DRC) é caracterizada pela degeneração progressiva e irreversível das estruturas componentes do sistema renal. Em estágio avançado da DRC é indicado o tratamento substitutivo renal, também conhecido como Hemodiálise (HD). Este tratamento é acompanhado por comorbidades como desnutrição e fraqueza muscular, que apresentam forte associação com a diminuição da independência funcional. Neste sentido, este trabalho apresenta como objetivos: (1) Caracterizar a morfologia muscular de pacientes com doença renal crônica (DRC) que realizam HD, comparada a um grupo controle; (2) Avaliar a característica neuromecânica muscular dos membros inferiores de pacientes com doença renal crônica (DRC) que realizam HD, comparada ao grupo controle (3) Investigar a influência das características morfológicas e neuromecânicas dos membros inferiores dos pacientes com DRC no desempenho do teste de caminhada de seis minutos (TC6’). Participaram da pesquisa 17 pacientes com DRC e 17 sujeitos controle, pareados por idade e características antropométricas. O presente estudo foi dividido em dois capítulos em que foram avaliadas as seguintes variáveis: Capítulo I: 1) perfil bioquímico dos pacientes; 2) nível de atividade física; 3) força dos extensores de joelho, flexores plantares e de preensão manual; 4) espessura muscular dos flexores e extensores do cotovelo, dos extensores de joelho, dos flexores plantares e flexores dorsais do tornozelo; 5) qualidade muscular (força/espessura muscular) do braço, dos extensores de joelho e dos flexores plantares. Os resultados do presente capítulo demonstram que os pacientes com DRC que realizam HD quando comparados ao grupo controle apresentam: 1) menor nível de atividade física; 2) maior tempo despendido sentado durante a semana e o final de semana; 3) nenhuma diferença na força de preensão manual (FPM); 4) menor capacidade de força máxima dos extensores de joelho e flexores plantares; 5) menor espessura muscular dos flexores e extensores de cotovelo, dos extensores de joelho e dos flexores plantares e dorsais; 6) menor qualidade muscular dos membros superiores, extensores de joelho e flexores plantares; Capítulo II: Neste capítulo, o perfil neuromecânico e funcional foi observado a partir das variáveis: 1) taxa de produção de força dos extensores de joelho e flexores plantares; 2) tempo de reação total dos extensores de joelho e do gastrocnêmio medial; 3) atividade elétrica muscular dos extensores de joelho e do gastrocnêmio medial; 4) eficiência neuromuscular dos extensores de joelho e do gastrocnêmio medial; 5) arquitetura muscular do vasto lateral, gastrocnêmio medial, sóleo e tibial anterior. Os resultados do capítulo II demonstram que os pacientes com DRC que realizam HD quando comparados ao grupo controle apresentam: 1) menor taxa de produção de força e eficiência neuromuscular dos extensores de joelho e flexores plantares; 2) maior tempo de reação total dos extensores de joelho e flexores plantares; 3) nenhuma diferença na magnitude da ativação dos músculos extensores de joelho e do gastrocnêmio medial durante a CVMi; 4) menores comprimentos de fascículos relativo (comprimento de fascículo/comprimento da tibia) do gastrocnêmio medial e do sóleo; 5) menor comprimento de fascículo absoluto para o sóleo; 6) menor espessura muscular do vasto lateral, sóleo e tibial anterior; 7) nenhuma diferença no ângulo de penação das musculaturas dos membros inferiores; 8) comprimento de fascículo relativo do gastrocnêmio medial pode influenciar o desempenho do TC6’ em pacientes com doença renal. Tais resultados podem auxiliar médicos, fisioterapeutas e professores de educação física na prescrição do treinamento voltado para cada uma das propriedades (morfológicas e neuromecânicas), uma vez que nosso estudo parece ser um dos primeiros a avaliar de forma sistemática e associada essa plasticidade morfológica e neuromuscular em doentes renais crônicos. / Chronic Kidney Disease (CKD) is characterized by progressive degeneration and irreversible components of the kidney’s structures system. In patients with end-stage renal disease (ESRD) is indicated renal replacement by hemodialysis (HD). This treatment is accompanied by comorbidities such as malnutrition and muscle weakness, which have strong association with decreased functional independence. Thus, this study presents the following objectives: (1) Characterize the muscle morphology in patients with CKD in HD tratment, compared to healthy subjects; (2) To evaluate neuromechanical characteristic of the lower limbs muscle of patients with CKD in HD tratment, compared to healthy subjects (3) To investigate the influence of lower limbs neuromechanics and morphological characteristics of patients with CKD in performance of the six-minute walk (6MWT). They participated in the survey 17 CKD patients and 17 healthy subjects paired for age and anthropometric characteristics. This study was divided into two chapters in which the following variables were evaluated: Chapter I: 1) biochemical profile of patients; 2) level of physical activity; 3) force of knee extensors, plantar flexors and handgrip; 4) muscle thickness of the flexors and extensors elbow, quadriceps, the plantar flexors and ankle dorsal flexosr; 5) quality muscle (force / muscle thickness) of the arm, the knee extensors and plantar flexors. The results of this chapter show that patients with CKD in HD tratment when compared to healthy subjects present: 1) lower level of physical activity; 2) increased time spent sitting during the week and the weekend; 3) no difference in the handgrip; 4) lower capacity of maximum force of the knee extensor and plantar flexors; 5) less muscle thickness of the flexors and extensors elbow, the knee extensors and plantar flexors and dorsal flexors; 6) lower quality muscle of the upper limbs, knee extensor and plantar flexors; Chapter II: In this chapter, the neuromechanics and functional profile was observed from the variables: 1) rate development force production of knee extensors and plantar flexors; 2) reaction time of the knee extensors and the medial gastrocnemius; 3) muscular electrical activity of the knee extensors and the medial gastrocnemius; 4) neuromuscular efficiency of knee extensors and the medial gastrocnemius; 5) muscle architecture of vastus lateralis, medial gastrocnemius, soleus and tibialis. The Chapter II results demonstrate that patients with CKD in HD tratment when compared to healthy subjects present: 1) less rate development force production and neuromuscular efficiency of the knee extensor and plantar flexors; 2) more reaction time of the knee extensor and plantar flexors; 3) no difference in the magnitude of the extensor muscles of the knee and the medial gastrocnemius activation of during CVMI; 4) lower relative fascicles lengths (fascicle length / tibia length) of the medial gastrocnemius and the soleus; 5) shorter length of absolute fascicle for the soleus; 6) less muscle thickness of the vastus lateralis, soleus and tibialis; 7) no difference in penation angle of the lower limbs muscle; 8) relative medial gastrocnemius fascicle length can influence of the 6MWT in performance patients with CKD. These results may help doctors, physical therapists and physical education teachers in the prescription of training focused on each of the properties (morphological and neuromechanics), since our study appears to be among the first to evaluate systematically and associated form that morphologic and neuromuscular plasticity in CKD.

Introdução: A demanda funcional decorrente do treinamento desportivo determina adaptações estruturais e funcionais no sistema musculoesquelético. A Ginástica Rítmica (GR) e a Ginástica Artística (GA) são modalidades que apresentam diferentes exigências mecânicas. A GR é caracterizada por movimentos corporais aliados à manipulação de aparelhos portáteis, que exige grande capacidade de contração dos membros inferiores de maneira rápida, contínua e em extrema amplitude articular. Por outro lado, a GA enfatiza movimentos de curta duração, com elevações do centro de gravidade, rotações do corpo no ar e aterrissagens precisas no solo, que exigem grande produção de força e potência dos membros inferiores. Assim, ambas as modalidades necessitam gerar força nos membros inferiores, porém em diferentes intensidades. Essas distintas demandas mecânicas de cada modalidade determinam diferentes adaptações morfológicas e funcionais que podem influenciar no desempenho desportivo. Além disso, essa demanda mecânica tem impacto direto sobre o joelho, uma das mais importantes e requisitadas articulações no desempenho esportivo da ginástica. Entretanto, pouco se sabe sobre as adaptações estruturais e funcionais decorrentes do treinamento nessas diferentes modalidades da ginástica, assim como sobre a musculatura que atua na articulação do joelho e sua influência no desempenho. O primeiro objetivo desta dissertação foi avaliar e comparar a arquitetura muscular e as propriedades morfológicas do tendão patelar entre atletas de GR e GA, bem como verificar a influência dessas variáveis sobre a impulsão vertical. O segundo objetivo foi avaliar e comparar as propriedades neuromecânicas dos extensores do joelho entre atletas de GR e GA. Capítulo I: O objetivo deste estudo foi avaliar e comparar as variáveis da arquitetura muscular: 1) comprimento de fascículo (CF); 2) ângulo de penação (AP); 3) espessura muscular (EM) do vasto lateral (VL) e as propriedades morfológicas do tendão patelar (TP): a) comprimento de tendão (CT); b) área de secção transversa do tendão (AST-TP) entre atletas de GR e GA, bem como verificar a influência dessas variáveis sobre o desempenho no salto vertical. Participaram do estudo oito atletas de GR e 10 atletas de GA, todas competidoras em nível nacional. A avaliação da impulsão vertical foi realizada por meio do teste counter-movement jump (CMJ) em uma plataforma de força. A imagem da arquitetura muscular do VL do membro dominante foi obtida por meio de um aparelho de ultrassonografia, assim como o CT e AST-TP. O comprimento de fascículo foi normalizado pelo comprimento da coxa. Para a impulsão vertical, atletas de GA apresentaram maiores alturas de salto comparadas às atletas de GR (p<0,01). Em relação à arquitetura muscular, atletas de GR apresentaram maior CF (absoluto e normalizado) e EM do VL (p<0,01), enquanto as atletas de GA apresentaram maior AP (p<0,01). O CT foi maior no grupo GR (p<0,01), enquanto a AST-TP foi maior no grupo GA (p<0,01). Por meio de regressões lineares foi possível observar que o CF demonstrou uma correlação negativa e uma influência de 34% sobre a altura do CMJ, enquanto a AST-TP demonstrou uma correlação positiva e uma influência de 53% sobre a altura do salto. AP, EM e CT não apresentaram influência significativa. Atletas de GR e de GA apresentam adaptações distintas na arquitetura do VL e na morfologia do TP, sendo que menores CF e maior AST-TP parece influenciar positivamente no desempenho do salto. Capítulo II: O objetivo do presente estudo foi avaliar e comparar os seguintes parâmetros neuromecânicos: torque isométrico máximo, taxa de produção de força (TPF), integral do sinal eletromiográfico (iEMG), torque isocinético máximo, trabalho (W) e potência (P) entre atletas de GR e GA. Participaram do estudo oito atletas de GR e 10 atletas de GA, todas competidoras em nível nacional. A avaliação dos torques foi realizada em um dinamômetro isocinético. Primeiramente, foi realizado um protocolo composto por três contrações isométricas máximas (CVMi) de extensão no ângulo de 70 de flexão do joelho, em que foram coletados os dados de pico de torque isométrico, TPF nos tempos de 15, 30, 50, 100, 150, 200, 250, 300ms e iEMG dos músculos bíceps femoral (BF), vasto lateral (VL), reto femoral (RF) e vasto medial (VM) nos tempos de 25 a 300 ms, em intervalos de 25ms. Após um intervalo de cinco minutos, foi realizado o segundo protocolo composto por cinco contrações concêntricas de extensão do joelho, nas velocidades de 60/s, 120/s e 180/s, em que foram obtidos os dados de pico de torque isocinético, W e P. Os valores de torque, W e P foram normalizados pela massa corporal total e a iEMG normalizada pelo valor da integral no pico de torque para cada músculo (niEMG). Em relação ao protocolo isométrico, ginastas artísticas apresentaram maior pico de torque (p<0,01) e TPF em todos os tempos avaliados (p<0,05). Para a niEMG, atletas de GA apresentaram maiores valores do BF a partir de 200ms, do VL a partir de 50ms e do RF em todos os tempos avaliados (p<0,05). A niEMG VM não apresentou diferenças entre os grupos (p>0,05). Já em relação ao protocolo isocinético, atletas de GA apresentaram maiores valores de pico de torque (p<0,01), W e P (p<0,05) em todas as velocidades testadas. Ginastas rítmicas e artísticas apresentam distintas características neuromusculares dos extensores do joelho que estão relacionadas às demandas mecânicas específicas de cada esporte. / Introduction: Functional demands from sports training determine functional and structural adaptations to the musculoskeletal system that affect performance. Training of rhythmic gymnastics (RG) and artistic gymnastic (AG) impose different mechanical demand to athletes. RG involves manipulation of apparatus and movements with large ranges of motion continuously performed by rapid movements of the lower limbs. On the other hand, AG involves explosive movements with larger focus on moving the body centre of mass during rotations, jumps and landing, leading to extreme force and power production by lower limb muscles. Therefore, both disciplines elicit force production in different patterns either, slow and continuous (for RG), or in short duration (for AG). These differences result in unlike mechanical demands applied to the skeletal muscles and potentially lead to particular morphological adaptation that could affect sports performance. Likewise, mechanical demand from gymnastics directly affects knee joint related structures, which is one of the key joints for performance in gymnastics. However, little is known on the adaptation of knee muscles from gymnastics training and potential effects in performance. The aim of this dissertation was to assess and compare muscle architecture and morphological properties of patellar tendon in RG and AG athletes along with influence from these variables in vertical jump. A second aim was to assess and compare neuromechanical properties of knee joint extensors in RG and AG athletes. Chapter I: The aims of this chapter were to 1) assess and compare vastus lateralis muscle architecture (i.e. fascicle length, pennation angle, and muscle thickness) and morphological properties of the patellar tendon (i.e. tendon length, tendon cross-section area) between RG and AG athletes, and 2) to assess the effects of muscle architecture and tendon morphology in vertical jump. Eight RG and ten AG athletes with national raking level have taken part of this study. Counter movement jump was assessed using a force plate. Ultrasound images were taken from the vastus lateralis from the dominant limb, as well as tendon length and tendon cross-section area. The fascicle length was expressed as relative values to the thigh length. Greater vertical jump height was observed for AG than RG (p<0,01).For muscle architecture, RG athletes presented longer fascicle length (absolute and relative) and muscle thickness for vastus lateralis (p<0,01), while AG athletes showed greater pennation angle (p<0,01). Tendon length was longer for RG athletes (p<0,01) whilst tendon cross-section area was larger for AG athletes (p<0,01). Linear regressions indicated an inverse relationship between fascicle length and jump height (R2 = 34%) and tendon cross-section area was directly related to jump height (R2 = 53%). Differently, pennation angle, muscle thickness and tendon length did not show any association to vertical jump height. RG and AG showed different adaptation from training for vastus lateralis and patellar tendon. Shorter fascicle lengths and larger patellar tendon cross-section areas may dictate jump height performance. Chapter II: The aim of this study was to assess maximal isometric knee extensor torque, rate of force development, integral of electromyography signals (iEMG), maximal isokinetic knee extensor torque, total work (W) and power output (P) in RG and AG athletes. Eight RG and ten AG athletes with national raking level have taken part of this study. Knee joint torque was assessed using an isokinetic dynamometer. Three maximal voluntary isometric contractions of knee extensors were performed at 70° of knee flexion in order to compute peak torque, rate of force development (at 15, 30, 50, 100, 150, 200, 250 and 300 ms from early force development) and iEMG from biceps femoris, vastus lateralis, rectus femoris and vastus medialis at 25 and 300 ms. After five minutes of rest, five maximal knee extension concentric contractions were performed in isokinetic mode at 60°/s, 120°/s and 180 °/s for peak torque, mechanical work and power output records. Torque, W and P were normalized to body mass and iEMG were normalized to peak torque integral (niEMG). For the isometric testing, AG presented greater peak torque (p<0,01) and increased rate for force development (p<0,05) then RG athletes. For niEMG, AG athletes showed increased activation for biceps femoris after 200 ms (p<0,05), for vastus lateralis after 50 ms (p<0,05) and for rectus femoris (p<0,05) during all duration of tests then RG athletes. No differences were observed for vastus medialis between AG and RG athletes (p>0,05). For isokinetic testing, AG athletes showed larger peak torque (p<0,01), increased W (p<0,05) and greater P (p<0,05) then RG athletes. RG and AG athletes showed different neuromechanical characteristics for their knee extensors that are potentially associated to mechanical demands observed in their training programs.

Introdução: A demanda funcional decorrente do treinamento desportivo determina adaptações estruturais e funcionais no sistema musculoesquelético. A Ginástica Rítmica (GR) e a Ginástica Artística (GA) são modalidades que apresentam diferentes exigências mecânicas. A GR é caracterizada por movimentos corporais aliados à manipulação de aparelhos portáteis, que exige grande capacidade de contração dos membros inferiores de maneira rápida, contínua e em extrema amplitude articular. Por outro lado, a GA enfatiza movimentos de curta duração, com elevações do centro de gravidade, rotações do corpo no ar e aterrissagens precisas no solo, que exigem grande produção de força e potência dos membros inferiores. Assim, ambas as modalidades necessitam gerar força nos membros inferiores, porém em diferentes intensidades. Essas distintas demandas mecânicas de cada modalidade determinam diferentes adaptações morfológicas e funcionais que podem influenciar no desempenho desportivo. Além disso, essa demanda mecânica tem impacto direto sobre o joelho, uma das mais importantes e requisitadas articulações no desempenho esportivo da ginástica. Entretanto, pouco se sabe sobre as adaptações estruturais e funcionais decorrentes do treinamento nessas diferentes modalidades da ginástica, assim como sobre a musculatura que atua na articulação do joelho e sua influência no desempenho. O primeiro objetivo desta dissertação foi avaliar e comparar a arquitetura muscular e as propriedades morfológicas do tendão patelar entre atletas de GR e GA, bem como verificar a influência dessas variáveis sobre a impulsão vertical. O segundo objetivo foi avaliar e comparar as propriedades neuromecânicas dos extensores do joelho entre atletas de GR e GA. Capítulo I: O objetivo deste estudo foi avaliar e comparar as variáveis da arquitetura muscular: 1) comprimento de fascículo (CF); 2) ângulo de penação (AP); 3) espessura muscular (EM) do vasto lateral (VL) e as propriedades morfológicas do tendão patelar (TP): a) comprimento de tendão (CT); b) área de secção transversa do tendão (AST-TP) entre atletas de GR e GA, bem como verificar a influência dessas variáveis sobre o desempenho no salto vertical. Participaram do estudo oito atletas de GR e 10 atletas de GA, todas competidoras em nível nacional. A avaliação da impulsão vertical foi realizada por meio do teste counter-movement jump (CMJ) em uma plataforma de força. A imagem da arquitetura muscular do VL do membro dominante foi obtida por meio de um aparelho de ultrassonografia, assim como o CT e AST-TP. O comprimento de fascículo foi normalizado pelo comprimento da coxa. Para a impulsão vertical, atletas de GA apresentaram maiores alturas de salto comparadas às atletas de GR (p<0,01). Em relação à arquitetura muscular, atletas de GR apresentaram maior CF (absoluto e normalizado) e EM do VL (p<0,01), enquanto as atletas de GA apresentaram maior AP (p<0,01). O CT foi maior no grupo GR (p<0,01), enquanto a AST-TP foi maior no grupo GA (p<0,01). Por meio de regressões lineares foi possível observar que o CF demonstrou uma correlação negativa e uma influência de 34% sobre a altura do CMJ, enquanto a AST-TP demonstrou uma correlação positiva e uma influência de 53% sobre a altura do salto. AP, EM e CT não apresentaram influência significativa. Atletas de GR e de GA apresentam adaptações distintas na arquitetura do VL e na morfologia do TP, sendo que menores CF e maior AST-TP parece influenciar positivamente no desempenho do salto. Capítulo II: O objetivo do presente estudo foi avaliar e comparar os seguintes parâmetros neuromecânicos: torque isométrico máximo, taxa de produção de força (TPF), integral do sinal eletromiográfico (iEMG), torque isocinético máximo, trabalho (W) e potência (P) entre atletas de GR e GA. Participaram do estudo oito atletas de GR e 10 atletas de GA, todas competidoras em nível nacional. A avaliação dos torques foi realizada em um dinamômetro isocinético. Primeiramente, foi realizado um protocolo composto por três contrações isométricas máximas (CVMi) de extensão no ângulo de 70 de flexão do joelho, em que foram coletados os dados de pico de torque isométrico, TPF nos tempos de 15, 30, 50, 100, 150, 200, 250, 300ms e iEMG dos músculos bíceps femoral (BF), vasto lateral (VL), reto femoral (RF) e vasto medial (VM) nos tempos de 25 a 300 ms, em intervalos de 25ms. Após um intervalo de cinco minutos, foi realizado o segundo protocolo composto por cinco contrações concêntricas de extensão do joelho, nas velocidades de 60/s, 120/s e 180/s, em que foram obtidos os dados de pico de torque isocinético, W e P. Os valores de torque, W e P foram normalizados pela massa corporal total e a iEMG normalizada pelo valor da integral no pico de torque para cada músculo (niEMG). Em relação ao protocolo isométrico, ginastas artísticas apresentaram maior pico de torque (p<0,01) e TPF em todos os tempos avaliados (p<0,05). Para a niEMG, atletas de GA apresentaram maiores valores do BF a partir de 200ms, do VL a partir de 50ms e do RF em todos os tempos avaliados (p<0,05). A niEMG VM não apresentou diferenças entre os grupos (p>0,05). Já em relação ao protocolo isocinético, atletas de GA apresentaram maiores valores de pico de torque (p<0,01), W e P (p<0,05) em todas as velocidades testadas. Ginastas rítmicas e artísticas apresentam distintas características neuromusculares dos extensores do joelho que estão relacionadas às demandas mecânicas específicas de cada esporte. / Introduction: Functional demands from sports training determine functional and structural adaptations to the musculoskeletal system that affect performance. Training of rhythmic gymnastics (RG) and artistic gymnastic (AG) impose different mechanical demand to athletes. RG involves manipulation of apparatus and movements with large ranges of motion continuously performed by rapid movements of the lower limbs. On the other hand, AG involves explosive movements with larger focus on moving the body centre of mass during rotations, jumps and landing, leading to extreme force and power production by lower limb muscles. Therefore, both disciplines elicit force production in different patterns either, slow and continuous (for RG), or in short duration (for AG). These differences result in unlike mechanical demands applied to the skeletal muscles and potentially lead to particular morphological adaptation that could affect sports performance. Likewise, mechanical demand from gymnastics directly affects knee joint related structures, which is one of the key joints for performance in gymnastics. However, little is known on the adaptation of knee muscles from gymnastics training and potential effects in performance. The aim of this dissertation was to assess and compare muscle architecture and morphological properties of patellar tendon in RG and AG athletes along with influence from these variables in vertical jump. A second aim was to assess and compare neuromechanical properties of knee joint extensors in RG and AG athletes. Chapter I: The aims of this chapter were to 1) assess and compare vastus lateralis muscle architecture (i.e. fascicle length, pennation angle, and muscle thickness) and morphological properties of the patellar tendon (i.e. tendon length, tendon cross-section area) between RG and AG athletes, and 2) to assess the effects of muscle architecture and tendon morphology in vertical jump. Eight RG and ten AG athletes with national raking level have taken part of this study. Counter movement jump was assessed using a force plate. Ultrasound images were taken from the vastus lateralis from the dominant limb, as well as tendon length and tendon cross-section area. The fascicle length was expressed as relative values to the thigh length. Greater vertical jump height was observed for AG than RG (p<0,01).For muscle architecture, RG athletes presented longer fascicle length (absolute and relative) and muscle thickness for vastus lateralis (p<0,01), while AG athletes showed greater pennation angle (p<0,01). Tendon length was longer for RG athletes (p<0,01) whilst tendon cross-section area was larger for AG athletes (p<0,01). Linear regressions indicated an inverse relationship between fascicle length and jump height (R2 = 34%) and tendon cross-section area was directly related to jump height (R2 = 53%). Differently, pennation angle, muscle thickness and tendon length did not show any association to vertical jump height. RG and AG showed different adaptation from training for vastus lateralis and patellar tendon. Shorter fascicle lengths and larger patellar tendon cross-section areas may dictate jump height performance. Chapter II: The aim of this study was to assess maximal isometric knee extensor torque, rate of force development, integral of electromyography signals (iEMG), maximal isokinetic knee extensor torque, total work (W) and power output (P) in RG and AG athletes. Eight RG and ten AG athletes with national raking level have taken part of this study. Knee joint torque was assessed using an isokinetic dynamometer. Three maximal voluntary isometric contractions of knee extensors were performed at 70° of knee flexion in order to compute peak torque, rate of force development (at 15, 30, 50, 100, 150, 200, 250 and 300 ms from early force development) and iEMG from biceps femoris, vastus lateralis, rectus femoris and vastus medialis at 25 and 300 ms. After five minutes of rest, five maximal knee extension concentric contractions were performed in isokinetic mode at 60°/s, 120°/s and 180 °/s for peak torque, mechanical work and power output records. Torque, W and P were normalized to body mass and iEMG were normalized to peak torque integral (niEMG). For the isometric testing, AG presented greater peak torque (p<0,01) and increased rate for force development (p<0,05) then RG athletes. For niEMG, AG athletes showed increased activation for biceps femoris after 200 ms (p<0,05), for vastus lateralis after 50 ms (p<0,05) and for rectus femoris (p<0,05) during all duration of tests then RG athletes. No differences were observed for vastus medialis between AG and RG athletes (p>0,05). For isokinetic testing, AG athletes showed larger peak torque (p<0,01), increased W (p<0,05) and greater P (p<0,05) then RG athletes. RG and AG athletes showed different neuromechanical characteristics for their knee extensors that are potentially associated to mechanical demands observed in their training programs.

A Doença Renal Crônica (DRC) é caracterizada pela degeneração progressiva e irreversível das estruturas componentes do sistema renal. Em estágio avançado da DRC é indicado o tratamento substitutivo renal, também conhecido como Hemodiálise (HD). Este tratamento é acompanhado por comorbidades como desnutrição e fraqueza muscular, que apresentam forte associação com a diminuição da independência funcional. Neste sentido, este trabalho apresenta como objetivos: (1) Caracterizar a morfologia muscular de pacientes com doença renal crônica (DRC) que realizam HD, comparada a um grupo controle; (2) Avaliar a característica neuromecânica muscular dos membros inferiores de pacientes com doença renal crônica (DRC) que realizam HD, comparada ao grupo controle (3) Investigar a influência das características morfológicas e neuromecânicas dos membros inferiores dos pacientes com DRC no desempenho do teste de caminhada de seis minutos (TC6’). Participaram da pesquisa 17 pacientes com DRC e 17 sujeitos controle, pareados por idade e características antropométricas. O presente estudo foi dividido em dois capítulos em que foram avaliadas as seguintes variáveis: Capítulo I: 1) perfil bioquímico dos pacientes; 2) nível de atividade física; 3) força dos extensores de joelho, flexores plantares e de preensão manual; 4) espessura muscular dos flexores e extensores do cotovelo, dos extensores de joelho, dos flexores plantares e flexores dorsais do tornozelo; 5) qualidade muscular (força/espessura muscular) do braço, dos extensores de joelho e dos flexores plantares. Os resultados do presente capítulo demonstram que os pacientes com DRC que realizam HD quando comparados ao grupo controle apresentam: 1) menor nível de atividade física; 2) maior tempo despendido sentado durante a semana e o final de semana; 3) nenhuma diferença na força de preensão manual (FPM); 4) menor capacidade de força máxima dos extensores de joelho e flexores plantares; 5) menor espessura muscular dos flexores e extensores de cotovelo, dos extensores de joelho e dos flexores plantares e dorsais; 6) menor qualidade muscular dos membros superiores, extensores de joelho e flexores plantares; Capítulo II: Neste capítulo, o perfil neuromecânico e funcional foi observado a partir das variáveis: 1) taxa de produção de força dos extensores de joelho e flexores plantares; 2) tempo de reação total dos extensores de joelho e do gastrocnêmio medial; 3) atividade elétrica muscular dos extensores de joelho e do gastrocnêmio medial; 4) eficiência neuromuscular dos extensores de joelho e do gastrocnêmio medial; 5) arquitetura muscular do vasto lateral, gastrocnêmio medial, sóleo e tibial anterior. Os resultados do capítulo II demonstram que os pacientes com DRC que realizam HD quando comparados ao grupo controle apresentam: 1) menor taxa de produção de força e eficiência neuromuscular dos extensores de joelho e flexores plantares; 2) maior tempo de reação total dos extensores de joelho e flexores plantares; 3) nenhuma diferença na magnitude da ativação dos músculos extensores de joelho e do gastrocnêmio medial durante a CVMi; 4) menores comprimentos de fascículos relativo (comprimento de fascículo/comprimento da tibia) do gastrocnêmio medial e do sóleo; 5) menor comprimento de fascículo absoluto para o sóleo; 6) menor espessura muscular do vasto lateral, sóleo e tibial anterior; 7) nenhuma diferença no ângulo de penação das musculaturas dos membros inferiores; 8) comprimento de fascículo relativo do gastrocnêmio medial pode influenciar o desempenho do TC6’ em pacientes com doença renal. Tais resultados podem auxiliar médicos, fisioterapeutas e professores de educação física na prescrição do treinamento voltado para cada uma das propriedades (morfológicas e neuromecânicas), uma vez que nosso estudo parece ser um dos primeiros a avaliar de forma sistemática e associada essa plasticidade morfológica e neuromuscular em doentes renais crônicos. / Chronic Kidney Disease (CKD) is characterized by progressive degeneration and irreversible components of the kidney’s structures system. In patients with end-stage renal disease (ESRD) is indicated renal replacement by hemodialysis (HD). This treatment is accompanied by comorbidities such as malnutrition and muscle weakness, which have strong association with decreased functional independence. Thus, this study presents the following objectives: (1) Characterize the muscle morphology in patients with CKD in HD tratment, compared to healthy subjects; (2) To evaluate neuromechanical characteristic of the lower limbs muscle of patients with CKD in HD tratment, compared to healthy subjects (3) To investigate the influence of lower limbs neuromechanics and morphological characteristics of patients with CKD in performance of the six-minute walk (6MWT). They participated in the survey 17 CKD patients and 17 healthy subjects paired for age and anthropometric characteristics. This study was divided into two chapters in which the following variables were evaluated: Chapter I: 1) biochemical profile of patients; 2) level of physical activity; 3) force of knee extensors, plantar flexors and handgrip; 4) muscle thickness of the flexors and extensors elbow, quadriceps, the plantar flexors and ankle dorsal flexosr; 5) quality muscle (force / muscle thickness) of the arm, the knee extensors and plantar flexors. The results of this chapter show that patients with CKD in HD tratment when compared to healthy subjects present: 1) lower level of physical activity; 2) increased time spent sitting during the week and the weekend; 3) no difference in the handgrip; 4) lower capacity of maximum force of the knee extensor and plantar flexors; 5) less muscle thickness of the flexors and extensors elbow, the knee extensors and plantar flexors and dorsal flexors; 6) lower quality muscle of the upper limbs, knee extensor and plantar flexors; Chapter II: In this chapter, the neuromechanics and functional profile was observed from the variables: 1) rate development force production of knee extensors and plantar flexors; 2) reaction time of the knee extensors and the medial gastrocnemius; 3) muscular electrical activity of the knee extensors and the medial gastrocnemius; 4) neuromuscular efficiency of knee extensors and the medial gastrocnemius; 5) muscle architecture of vastus lateralis, medial gastrocnemius, soleus and tibialis. The Chapter II results demonstrate that patients with CKD in HD tratment when compared to healthy subjects present: 1) less rate development force production and neuromuscular efficiency of the knee extensor and plantar flexors; 2) more reaction time of the knee extensor and plantar flexors; 3) no difference in the magnitude of the extensor muscles of the knee and the medial gastrocnemius activation of during CVMI; 4) lower relative fascicles lengths (fascicle length / tibia length) of the medial gastrocnemius and the soleus; 5) shorter length of absolute fascicle for the soleus; 6) less muscle thickness of the vastus lateralis, soleus and tibialis; 7) no difference in penation angle of the lower limbs muscle; 8) relative medial gastrocnemius fascicle length can influence of the 6MWT in performance patients with CKD. These results may help doctors, physical therapists and physical education teachers in the prescription of training focused on each of the properties (morphological and neuromechanics), since our study appears to be among the first to evaluate systematically and associated form that morphologic and neuromuscular plasticity in CKD.

A Doença Renal Crônica (DRC) é caracterizada pela degeneração progressiva e irreversível das estruturas componentes do sistema renal. Em estágio avançado da DRC é indicado o tratamento substitutivo renal, também conhecido como Hemodiálise (HD). Este tratamento é acompanhado por comorbidades como desnutrição e fraqueza muscular, que apresentam forte associação com a diminuição da independência funcional. Neste sentido, este trabalho apresenta como objetivos: (1) Caracterizar a morfologia muscular de pacientes com doença renal crônica (DRC) que realizam HD, comparada a um grupo controle; (2) Avaliar a característica neuromecânica muscular dos membros inferiores de pacientes com doença renal crônica (DRC) que realizam HD, comparada ao grupo controle (3) Investigar a influência das características morfológicas e neuromecânicas dos membros inferiores dos pacientes com DRC no desempenho do teste de caminhada de seis minutos (TC6’). Participaram da pesquisa 17 pacientes com DRC e 17 sujeitos controle, pareados por idade e características antropométricas. O presente estudo foi dividido em dois capítulos em que foram avaliadas as seguintes variáveis: Capítulo I: 1) perfil bioquímico dos pacientes; 2) nível de atividade física; 3) força dos extensores de joelho, flexores plantares e de preensão manual; 4) espessura muscular dos flexores e extensores do cotovelo, dos extensores de joelho, dos flexores plantares e flexores dorsais do tornozelo; 5) qualidade muscular (força/espessura muscular) do braço, dos extensores de joelho e dos flexores plantares. Os resultados do presente capítulo demonstram que os pacientes com DRC que realizam HD quando comparados ao grupo controle apresentam: 1) menor nível de atividade física; 2) maior tempo despendido sentado durante a semana e o final de semana; 3) nenhuma diferença na força de preensão manual (FPM); 4) menor capacidade de força máxima dos extensores de joelho e flexores plantares; 5) menor espessura muscular dos flexores e extensores de cotovelo, dos extensores de joelho e dos flexores plantares e dorsais; 6) menor qualidade muscular dos membros superiores, extensores de joelho e flexores plantares; Capítulo II: Neste capítulo, o perfil neuromecânico e funcional foi observado a partir das variáveis: 1) taxa de produção de força dos extensores de joelho e flexores plantares; 2) tempo de reação total dos extensores de joelho e do gastrocnêmio medial; 3) atividade elétrica muscular dos extensores de joelho e do gastrocnêmio medial; 4) eficiência neuromuscular dos extensores de joelho e do gastrocnêmio medial; 5) arquitetura muscular do vasto lateral, gastrocnêmio medial, sóleo e tibial anterior. Os resultados do capítulo II demonstram que os pacientes com DRC que realizam HD quando comparados ao grupo controle apresentam: 1) menor taxa de produção de força e eficiência neuromuscular dos extensores de joelho e flexores plantares; 2) maior tempo de reação total dos extensores de joelho e flexores plantares; 3) nenhuma diferença na magnitude da ativação dos músculos extensores de joelho e do gastrocnêmio medial durante a CVMi; 4) menores comprimentos de fascículos relativo (comprimento de fascículo/comprimento da tibia) do gastrocnêmio medial e do sóleo; 5) menor comprimento de fascículo absoluto para o sóleo; 6) menor espessura muscular do vasto lateral, sóleo e tibial anterior; 7) nenhuma diferença no ângulo de penação das musculaturas dos membros inferiores; 8) comprimento de fascículo relativo do gastrocnêmio medial pode influenciar o desempenho do TC6’ em pacientes com doença renal. Tais resultados podem auxiliar médicos, fisioterapeutas e professores de educação física na prescrição do treinamento voltado para cada uma das propriedades (morfológicas e neuromecânicas), uma vez que nosso estudo parece ser um dos primeiros a avaliar de forma sistemática e associada essa plasticidade morfológica e neuromuscular em doentes renais crônicos. / Chronic Kidney Disease (CKD) is characterized by progressive degeneration and irreversible components of the kidney’s structures system. In patients with end-stage renal disease (ESRD) is indicated renal replacement by hemodialysis (HD). This treatment is accompanied by comorbidities such as malnutrition and muscle weakness, which have strong association with decreased functional independence. Thus, this study presents the following objectives: (1) Characterize the muscle morphology in patients with CKD in HD tratment, compared to healthy subjects; (2) To evaluate neuromechanical characteristic of the lower limbs muscle of patients with CKD in HD tratment, compared to healthy subjects (3) To investigate the influence of lower limbs neuromechanics and morphological characteristics of patients with CKD in performance of the six-minute walk (6MWT). They participated in the survey 17 CKD patients and 17 healthy subjects paired for age and anthropometric characteristics. This study was divided into two chapters in which the following variables were evaluated: Chapter I: 1) biochemical profile of patients; 2) level of physical activity; 3) force of knee extensors, plantar flexors and handgrip; 4) muscle thickness of the flexors and extensors elbow, quadriceps, the plantar flexors and ankle dorsal flexosr; 5) quality muscle (force / muscle thickness) of the arm, the knee extensors and plantar flexors. The results of this chapter show that patients with CKD in HD tratment when compared to healthy subjects present: 1) lower level of physical activity; 2) increased time spent sitting during the week and the weekend; 3) no difference in the handgrip; 4) lower capacity of maximum force of the knee extensor and plantar flexors; 5) less muscle thickness of the flexors and extensors elbow, the knee extensors and plantar flexors and dorsal flexors; 6) lower quality muscle of the upper limbs, knee extensor and plantar flexors; Chapter II: In this chapter, the neuromechanics and functional profile was observed from the variables: 1) rate development force production of knee extensors and plantar flexors; 2) reaction time of the knee extensors and the medial gastrocnemius; 3) muscular electrical activity of the knee extensors and the medial gastrocnemius; 4) neuromuscular efficiency of knee extensors and the medial gastrocnemius; 5) muscle architecture of vastus lateralis, medial gastrocnemius, soleus and tibialis. The Chapter II results demonstrate that patients with CKD in HD tratment when compared to healthy subjects present: 1) less rate development force production and neuromuscular efficiency of the knee extensor and plantar flexors; 2) more reaction time of the knee extensor and plantar flexors; 3) no difference in the magnitude of the extensor muscles of the knee and the medial gastrocnemius activation of during CVMI; 4) lower relative fascicles lengths (fascicle length / tibia length) of the medial gastrocnemius and the soleus; 5) shorter length of absolute fascicle for the soleus; 6) less muscle thickness of the vastus lateralis, soleus and tibialis; 7) no difference in penation angle of the lower limbs muscle; 8) relative medial gastrocnemius fascicle length can influence of the 6MWT in performance patients with CKD. These results may help doctors, physical therapists and physical education teachers in the prescription of training focused on each of the properties (morphological and neuromechanics), since our study appears to be among the first to evaluate systematically and associated form that morphologic and neuromuscular plasticity in CKD.

Introdução: A demanda funcional decorrente do treinamento desportivo determina adaptações estruturais e funcionais no sistema musculoesquelético. A Ginástica Rítmica (GR) e a Ginástica Artística (GA) são modalidades que apresentam diferentes exigências mecânicas. A GR é caracterizada por movimentos corporais aliados à manipulação de aparelhos portáteis, que exige grande capacidade de contração dos membros inferiores de maneira rápida, contínua e em extrema amplitude articular. Por outro lado, a GA enfatiza movimentos de curta duração, com elevações do centro de gravidade, rotações do corpo no ar e aterrissagens precisas no solo, que exigem grande produção de força e potência dos membros inferiores. Assim, ambas as modalidades necessitam gerar força nos membros inferiores, porém em diferentes intensidades. Essas distintas demandas mecânicas de cada modalidade determinam diferentes adaptações morfológicas e funcionais que podem influenciar no desempenho desportivo. Além disso, essa demanda mecânica tem impacto direto sobre o joelho, uma das mais importantes e requisitadas articulações no desempenho esportivo da ginástica. Entretanto, pouco se sabe sobre as adaptações estruturais e funcionais decorrentes do treinamento nessas diferentes modalidades da ginástica, assim como sobre a musculatura que atua na articulação do joelho e sua influência no desempenho. O primeiro objetivo desta dissertação foi avaliar e comparar a arquitetura muscular e as propriedades morfológicas do tendão patelar entre atletas de GR e GA, bem como verificar a influência dessas variáveis sobre a impulsão vertical. O segundo objetivo foi avaliar e comparar as propriedades neuromecânicas dos extensores do joelho entre atletas de GR e GA. Capítulo I: O objetivo deste estudo foi avaliar e comparar as variáveis da arquitetura muscular: 1) comprimento de fascículo (CF); 2) ângulo de penação (AP); 3) espessura muscular (EM) do vasto lateral (VL) e as propriedades morfológicas do tendão patelar (TP): a) comprimento de tendão (CT); b) área de secção transversa do tendão (AST-TP) entre atletas de GR e GA, bem como verificar a influência dessas variáveis sobre o desempenho no salto vertical. Participaram do estudo oito atletas de GR e 10 atletas de GA, todas competidoras em nível nacional. A avaliação da impulsão vertical foi realizada por meio do teste counter-movement jump (CMJ) em uma plataforma de força. A imagem da arquitetura muscular do VL do membro dominante foi obtida por meio de um aparelho de ultrassonografia, assim como o CT e AST-TP. O comprimento de fascículo foi normalizado pelo comprimento da coxa. Para a impulsão vertical, atletas de GA apresentaram maiores alturas de salto comparadas às atletas de GR (p<0,01). Em relação à arquitetura muscular, atletas de GR apresentaram maior CF (absoluto e normalizado) e EM do VL (p<0,01), enquanto as atletas de GA apresentaram maior AP (p<0,01). O CT foi maior no grupo GR (p<0,01), enquanto a AST-TP foi maior no grupo GA (p<0,01). Por meio de regressões lineares foi possível observar que o CF demonstrou uma correlação negativa e uma influência de 34% sobre a altura do CMJ, enquanto a AST-TP demonstrou uma correlação positiva e uma influência de 53% sobre a altura do salto. AP, EM e CT não apresentaram influência significativa. Atletas de GR e de GA apresentam adaptações distintas na arquitetura do VL e na morfologia do TP, sendo que menores CF e maior AST-TP parece influenciar positivamente no desempenho do salto. Capítulo II: O objetivo do presente estudo foi avaliar e comparar os seguintes parâmetros neuromecânicos: torque isométrico máximo, taxa de produção de força (TPF), integral do sinal eletromiográfico (iEMG), torque isocinético máximo, trabalho (W) e potência (P) entre atletas de GR e GA. Participaram do estudo oito atletas de GR e 10 atletas de GA, todas competidoras em nível nacional. A avaliação dos torques foi realizada em um dinamômetro isocinético. Primeiramente, foi realizado um protocolo composto por três contrações isométricas máximas (CVMi) de extensão no ângulo de 70 de flexão do joelho, em que foram coletados os dados de pico de torque isométrico, TPF nos tempos de 15, 30, 50, 100, 150, 200, 250, 300ms e iEMG dos músculos bíceps femoral (BF), vasto lateral (VL), reto femoral (RF) e vasto medial (VM) nos tempos de 25 a 300 ms, em intervalos de 25ms. Após um intervalo de cinco minutos, foi realizado o segundo protocolo composto por cinco contrações concêntricas de extensão do joelho, nas velocidades de 60/s, 120/s e 180/s, em que foram obtidos os dados de pico de torque isocinético, W e P. Os valores de torque, W e P foram normalizados pela massa corporal total e a iEMG normalizada pelo valor da integral no pico de torque para cada músculo (niEMG). Em relação ao protocolo isométrico, ginastas artísticas apresentaram maior pico de torque (p<0,01) e TPF em todos os tempos avaliados (p<0,05). Para a niEMG, atletas de GA apresentaram maiores valores do BF a partir de 200ms, do VL a partir de 50ms e do RF em todos os tempos avaliados (p<0,05). A niEMG VM não apresentou diferenças entre os grupos (p>0,05). Já em relação ao protocolo isocinético, atletas de GA apresentaram maiores valores de pico de torque (p<0,01), W e P (p<0,05) em todas as velocidades testadas. Ginastas rítmicas e artísticas apresentam distintas características neuromusculares dos extensores do joelho que estão relacionadas às demandas mecânicas específicas de cada esporte. / Introduction: Functional demands from sports training determine functional and structural adaptations to the musculoskeletal system that affect performance. Training of rhythmic gymnastics (RG) and artistic gymnastic (AG) impose different mechanical demand to athletes. RG involves manipulation of apparatus and movements with large ranges of motion continuously performed by rapid movements of the lower limbs. On the other hand, AG involves explosive movements with larger focus on moving the body centre of mass during rotations, jumps and landing, leading to extreme force and power production by lower limb muscles. Therefore, both disciplines elicit force production in different patterns either, slow and continuous (for RG), or in short duration (for AG). These differences result in unlike mechanical demands applied to the skeletal muscles and potentially lead to particular morphological adaptation that could affect sports performance. Likewise, mechanical demand from gymnastics directly affects knee joint related structures, which is one of the key joints for performance in gymnastics. However, little is known on the adaptation of knee muscles from gymnastics training and potential effects in performance. The aim of this dissertation was to assess and compare muscle architecture and morphological properties of patellar tendon in RG and AG athletes along with influence from these variables in vertical jump. A second aim was to assess and compare neuromechanical properties of knee joint extensors in RG and AG athletes. Chapter I: The aims of this chapter were to 1) assess and compare vastus lateralis muscle architecture (i.e. fascicle length, pennation angle, and muscle thickness) and morphological properties of the patellar tendon (i.e. tendon length, tendon cross-section area) between RG and AG athletes, and 2) to assess the effects of muscle architecture and tendon morphology in vertical jump. Eight RG and ten AG athletes with national raking level have taken part of this study. Counter movement jump was assessed using a force plate. Ultrasound images were taken from the vastus lateralis from the dominant limb, as well as tendon length and tendon cross-section area. The fascicle length was expressed as relative values to the thigh length. Greater vertical jump height was observed for AG than RG (p<0,01).For muscle architecture, RG athletes presented longer fascicle length (absolute and relative) and muscle thickness for vastus lateralis (p<0,01), while AG athletes showed greater pennation angle (p<0,01). Tendon length was longer for RG athletes (p<0,01) whilst tendon cross-section area was larger for AG athletes (p<0,01). Linear regressions indicated an inverse relationship between fascicle length and jump height (R2 = 34%) and tendon cross-section area was directly related to jump height (R2 = 53%). Differently, pennation angle, muscle thickness and tendon length did not show any association to vertical jump height. RG and AG showed different adaptation from training for vastus lateralis and patellar tendon. Shorter fascicle lengths and larger patellar tendon cross-section areas may dictate jump height performance. Chapter II: The aim of this study was to assess maximal isometric knee extensor torque, rate of force development, integral of electromyography signals (iEMG), maximal isokinetic knee extensor torque, total work (W) and power output (P) in RG and AG athletes. Eight RG and ten AG athletes with national raking level have taken part of this study. Knee joint torque was assessed using an isokinetic dynamometer. Three maximal voluntary isometric contractions of knee extensors were performed at 70° of knee flexion in order to compute peak torque, rate of force development (at 15, 30, 50, 100, 150, 200, 250 and 300 ms from early force development) and iEMG from biceps femoris, vastus lateralis, rectus femoris and vastus medialis at 25 and 300 ms. After five minutes of rest, five maximal knee extension concentric contractions were performed in isokinetic mode at 60°/s, 120°/s and 180 °/s for peak torque, mechanical work and power output records. Torque, W and P were normalized to body mass and iEMG were normalized to peak torque integral (niEMG). For the isometric testing, AG presented greater peak torque (p<0,01) and increased rate for force development (p<0,05) then RG athletes. For niEMG, AG athletes showed increased activation for biceps femoris after 200 ms (p<0,05), for vastus lateralis after 50 ms (p<0,05) and for rectus femoris (p<0,05) during all duration of tests then RG athletes. No differences were observed for vastus medialis between AG and RG athletes (p>0,05). For isokinetic testing, AG athletes showed larger peak torque (p<0,01), increased W (p<0,05) and greater P (p<0,05) then RG athletes. RG and AG athletes showed different neuromechanical characteristics for their knee extensors that are potentially associated to mechanical demands observed in their training programs.

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