Of all motor skills, manual reaching might be the one ability that matters most for infants’ perceptual, cognitive and social development. Reaching allows infants to learn about object properties, but also gives opportunities for socializing with others. The general aim of the present thesis was to study the importance of manual motor development in infancy from different perspectives; first, through examining stereopsis as a prerequisite for efficient reaching development, second, with regard to understanding others goal-directed reach actions by means of the mirror neuron system (MNS), and third, in relation to possible atypical development, with a specific focus on autism spectrum disorder (ASD). Study I shows that under monocular viewing conditions, infants at six, eight and 10 months of age perform slower and less accurate reaches. Longer times to object contact during monocular trials specifically imply that motor prediction is less effective when depth and distance information is compromised. Study II demonstrates that, by eight months of age, infants seem to have a MNS that functions in a similar manner to the adult MNS, thus activity can be registered over the motor cortex when infants simply observe an action they can master themselves. This activation is predictive, indicating anticipation of the goal of the observed reach. Study III indicates that infants at elevated familial risk for ASD present with reduced prospective motor control at 10 months of age. Compared to a low-risk control sample, high-risk infants perform reactive rather than predictive reach actions. Follow-up assessment at 36 months will show whether this measure can be used as a predictive diagnostic marker for ASD. The main contribution given by this work is the insight that it is important to take manual motor aspects into account when considering typical as well as atypical cognitive and social development, and in addition, that motor prediction is a key factor behind being able to timely execute and understand reaching actions.

Après un accident vasculaire cérébral (AVC), l’utilisation de stratégies compensatoires dans les activités de la vie quotidienne peut freiner la récupération motrice du membre supérieur parétique. En effet, lors d’une tâche d’atteinte, les individus post-AVC présentant un déficit sévère limitant les mouvements épaule-coude, doivent utiliser la flexion du tronc afin de réaliser une tâche d’atteinte. Dans ce cas, il s’agit d’une compensation obligatoire-adaptative. D’autre part, certains individus post-AVC ayant suffisamment récupéré la motricité épaule-coude, continuent de solliciter une flexion du tronc, et cette compensation non-obligatoire du tronc est dite maladaptative car elle reflète la non-utilisation épaule–coude (proximal arm non-use - PANU) ayant pour effet d’entraver la récupération du bras parétique.Dans la première étude, 45 sujets post-AVC et 45 sujets contrôles sains appariés en âge ont effectué une tâche d’atteinte, le tronc libre (utilisation spontanée du bras) et le tronc auto-fixé (utilisation maximale du bras). L’analyse a montré que les scores PANU des sujets post-AVC étaient compris entre 1,9% et 40,7% avec une médiane à 11,7%. La mesure du score PANU est reproductible, valide et représente la réserve motrice épaule-coude. Le seuil significatif du PANU a été fixé à 6,5% (limite supérieure chez les sujets sains). Enfin, le score PANU est complémentaire aux tests usuels de déficience et de fonction du membre supérieur (Box and Block test, Fugl-Meyer)La deuxième étude a montré la possibilité d’utiliser un système Kinect dans l’obtention du score PANU. Des mesures ont été effectuées simultanément avec les deux systèmes (Kinect et Zebris-CMS20s) chez 19 sujets post-AVC. Cette étude a montré que le score PANU mesuré avec la Kinect pourrait être utilisé comme un outil de diagnostic qui permettrait de proposer aux sujets post-AVC une rééducation spécifique d’utilisation forcée du bras par tronc bloqué ou bien par feedback.La troisième étude est une revue de la littérature sur les technologies innovantes appliquées à la rééducation sensorimotrice post-AVC suggérant que le score PANU puisse être intégré dans un traitement rééducatif par réalité virtuelle.En conclusion, ces travaux démontrent que quantifier objectivement la non-utilisation épaule-coude (score PANU) lors d’une tâche d’atteinte est possible et reproductible. Les scores PANU peuvent être déterminés également par un système très accessible (Kinect) ce qui permettrait d’intégrer le score PANU dans un jeu de rééducation par réalité virtuelle. / The use of compensatory strategies to perform activities of daily living after a stroke can reduce the upper limb recovery. In fact, post-stroke individuals with severe upper limb impairment that limits shoulder-elbow motion, have to use trunk compensation to achieve a reaching task within arms’ length, which is a form of mandatory/adaptive compensation strategy. Whereas, post-stroke individuals having adequately recovered shoulder-elbow motion, continue to use the trunk when they could use the proximal arm to achieve the reach; and this non-mandatory trunk compensation is considered maladaptive because it reflects proximal arm non-use or PANU, which is detrimental to true recovery of the paretic arm.In the first study, 45 post-stroke individuals and 45 age matched healthy controls performed a seated reaching task within arm’s length with the trunk free to move (spontaneous use) and trunk restrained (maximal use) to measure their PANU score. The analysis showed that PANU scores for the post-stroke individuals ranged between 1,9% and 40,7% with a median of 11,7%, and these PANU scores were a reliable and reproducible measure of the functional reserve of the upper limb. The PANU score threshold for clinical significance was set as 6.5% (upper limit in healthy subjects). The PANU score seems pertinent as a complement to usual clinical assessments of upper limb function and impairment (Box and Block test, Fugl-Meyer).The second study explored the applicability of the Kinect system to measure PANU scores in 19 post stroke individuals in comparison to the standard Zebris-CMS20s method. The analysis showed that the PANU score measured by the Kinect was valid and reliable, and therefore should be used as a tool to classify patients in order to propose specific upper limb rehabilitation with arm-forced use by trunk restraint or feedback.Study three was a review of innovative technologies applied to sensorimotor rehabilitation after a stroke suggesting that PANU scores could be implemented in virtual reality rehabilitation and be used as a tool to determine the efficacy of the specialised treatment.In conclusion, this thesis showed that i) objectively quantifying the proximal arm non-use (PANU score) during a reaching task using a 3D motion capture system is feasible and reliable, and ii) PANU scores are accurately determined also using a more widely available and less expensive Kinect-based motion sensor with the future aim of PANU being integrated in a Kinect-based upper limb virtual reality rehabilitation.

As principais incapacidades funcionais que se observam após o Acidente Vascular Encefálico (AVE), sob o ponto de vista clínico, decorrem da hemiparesia, da incoordenação, da hipertonia espástica dos membros superior e inferior contralaterais à lesão e da fraqueza ipsilateral e contralateral ao hemisfério lesado. Evidências sugerem que o aprendizado e a realização de tarefas motoras de habilidade podem induzir mudanças comportamentais e neurofisiológicas, o que ocorre tanto em animais intactos quanto naqueles submetidos às lesões do SNC. Nesse sentido, alguns trabalhos evidenciam a participação da atividade dendrítica, observada pelo aumento da imunorreatividade a MAP2, induzida por experiências comportamentais. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar o desempenho motor e a expressão da MAP2 no córtex motor primário, em ratos sham ou submetidos à HIC e aos treinamentos de habilidade do alcance (TH) ou ao treinamento de não-habilidade (TNH). Para tanto, ratos Wistar adultos foram inicialmente adaptados às diferentes tarefas motoras empregadas ao longo de três semanas, sendo, posteriormente, submetidos à cirurgia de indução da hemorragia intracerebral (HIC) por meio da administração intra-estriatal de colagenase tipo IV ou de veículo (animais Sham) (S). Em seguida, os animais dos grupos S_TH e HIC_TH foram submetidos ao treinamento da tarefa de habilidade do alcance e preensão, os animais dos grupos S_TNH e HIC_TNH foram submetidos ao treinamento da tarefa de não-habilidade e os animais S_ST e HIC_ST não receberam nenhum tipo de treinamento durante 4 semanas. Ao longo desse período, os animais foram testados pelo teste do Staircase quanto ao desempenho motor ao final da 2° e 4° semana de treinamento. Encerrado o período de treinamento, os animais foram profundamente anestesiados, perfundidos e tiveram seus encéfalos processados para a análise imunoistoquímica. Os resultados mostram que a realização da tarefa de habilidade do alcance e preensão foi capaz de aumentar a imunorreatividade da MAP2 no córtex motor primário (M1) em ambos os hemisférios, tanto em animais lesados quanto em animais não-lesados. Além disso, os animais HIC e HIC_TNH apresentaram também aumento da imunorreatividade à MAP2 em ambos os hemisférios. Porém, apenas os animais HIC_TH apresentaram recuperação funcional dos movimentos do membro anterior afetado, avaliados pelo teste comportamental. Concluindo, o presente estudo demonstra que o treino de habilidade induz plasticidade dendrítica no M1 em condições normalidade e lesão e, como estratégia de reabilitação, mostra-se superior ao treino de não-habilidade, na recuperação funcional do membro anterior após a HIC experimental. / Under clinical view, the main functional impairment observed after stroke is resulting from the hemiparesis, incoordination, spastic hypertonia and from ipsilateral and contralateral weakness . Evidences suggest that learning and achievement of motor tasks ability may induce behavioral and neurophysiological changes, which occur in both intact and injured animals. Accordingly, some studies reveal the participation of dendritic activity, observed by increasing the immunoreactivity to MAP2, induced by behavioral experiences. Thus, the aim of this study was to evaluate the motor performance and the expression of MAP2 in primary motor cortex (M1), in rats submitted or not to the IHC and rehabilitation using skilled (SK) or unskilled (US) training. Animals were initially adapted to different motor tasks employed over three weeks, and, subsequently, submitted to surgery for the induction of intracerebral hemorrhage (IHC) by means of administration of bacterial collagenase type IV or vehicle (animals Sham) (S) into the striatum . Then, animals in groups S_SK and IHC_SK were submitted to the training skilled forelimb reaching, animals in groups S_US and IHC_US were submitted to the training unskilled and animals S and HIC received no type of training during 4 weeks. Throughout that period, the reaching ability was tested using the Staircase test at the end of 2nd and 4thweek of training. At the end of the rehabilitation period, animals were deeply anesthetized, perfused and the immunohistochemistry was processed. Results show that the achievement of the task skilled forelimb reaching was able to increase the MAP2 immunoreactivity in primary motor cortex (M1) in both hemispheres, both in injured animals as in intact animals. In addition, animals form IHC and IHC_US groups also presented increased immunoreactivity to MAP2 in both cerebral hemispheres. However, only IHC_SK animals presented functional recovery of movements of the forelimb, evaluated by test behavioral. In conclusion, this study shows that training of skills tasks can induce modifications in M1 under conditions of normality and lesion and, as a strategy of rehabilitation, induced higher plasticity than the unskilled training correlated with functional recovery of the forelimb after IHC experimental.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:18:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5653.pdf: 2458887 bytes, checksum: 114ac62b5457a72bc40635eb7cb26c01 (MD5) Previous issue date: 2013-11-25 / This study aimed to investigate the impact of a specific training (serial varied practice) of short duration on the performance of manual reaching in preterm infants, in the period immediately following the acquisition of this skill. For this purpose, the thesis consisted of three studies: Study 1, in which a systematic review of the behavior of manual reaching in preterm infants was conducted. Three independent reviewers participated in the selection and analysis of the selected articles. It was found that the manual reaching movement in preterm infants has still not been extensively described in the literature, indicating that there is much to learn about how prematurity associated with organic immaturity, and the extrinsic factors which influence the dynamics of this ability. In studies 2 and 3, for the assessment and training of reaching, infants were randomly divided into two groups: experimental and control. They were assessed positioned sitting reclined at 45° to the horizontal in a child seat up to 3 days after emergence of reaching. The experimental group underwent specific training (serial varied practice) for about five minutes and the control group was trained in social interaction in the same conditions for the same time. Two evaluations were performed, one pre- and one post-training, lasting two minutes each, for both groups. The assessments were recorded by three digital cameras, and the images were captured and analyzed using the Dvideow 5.0 videogrammetry system; Matlab 7.9 was used for the filtering of the results and the calculation of the kinematic variables of the study 3. Study 2, confirmed the influence of specific training on the frequency, in the proximal adjustments (uni-and bimanual) and distal adjustments (contact surface of the hand, palm orientation and opening of hand) of the manual reaching, in the period of emergence of the skill in preterm infants. The participants in the study were 18 infants of both sexes, born between 29 and 33 weeks of gestational age, with a birth weight less than 2500 grams, and who required postnatal hospital care. In the experimental group, the results after training showed a significant increase in the frequency of intragroup reaching (p=0.015) and between groups (p=0.026). There was significant difference in proximal adjustments, in the intragroup analysis, where after training the infants in the experimental group presented more unimanual (p= 0.025) and bimanual reaching (p = 0.023). In the intragroup analysis, the experimental group showed a significant difference in bimanual reaching (p=0.016) after training. Regarding distal adjustments apenas the experimental group displayed more reaching with the hand semiopen after training. A significant difference was noted in contact with the dorsal surface of the hand and fingers (p=0.027) and external oblique orientation (p=0.025). In the intergroup analysis there was a significant difference in opening of the hand (open, p=0.029), and in the orientation of the palm (external oblique, p=0.041) for the experimental group after training. Study 3 assessed the effect of specific training (serial varied practice) of short duration, on the kinematic variables (peak velocity, movement duration, mean velocity, straightness index, adjustment index, and movement unit) in manual reaching. It was found after specific training that only the experimental group showed a significant difference in peak velocity intragroup (p=0.036) and intergroup (p=0.016), which decreased after specific training, and the other variables showed no significant difference. However, according to the test that confirms the clinical relevance (Cohen's d), it was observed that after specific training (serial varied practice) of short duration, the experimental group showed a decrease in peak velocity, duration of movement, the number of movement units, and a slight increase in the rate of adjustment, indicating educational and clinical significance, suggesting that something has been learned and / or changed in the period immediately following the training session. The results indicate that specific training (serial varied practice) of short duration, favored more reaching with the external oblique, semiopen and open hand, with slower movement, with greater adjustment and fewest movement units in the period of acquisition, which may thus contribute to a better development and enhancement of this skill. Therefore, it is suggested that preterm infants may benefit from early practice (training), and this can be used as an intervention strategy for the acquisition, as well as the improvement of the reaching skill in the acquisition period, thus coming closer to the standard of mature reaching. / Este trabalho teve por objetivo investigar o efeito de um treino específico (prática variada seriada) de curta duração no desempenho do comportamento de alcance em lactentes pré-termo considerados de risco, no período imediato à aquisição dessa habilidade. Para tanto a tese constituiu-se de três estudos: Estudo 1 (já publicado) foi realizada uma revisão sistemática sobre o comportamento de alcance manual em lactentes pré-termo. Três revisores independentes participaram da seleção e análise dos artigos selecionados. Verificou-se que o movimento de alcance em lactentes pré-termo ainda não está extensivamente descrito na literatura. Isto pode estar relacionado ao fato de que é necessário entender primeiro o comportamento motor típico antes de se investigar os movimentos de lactentes pré-termo. Nos estudos 2 e 3, para a avaliação e treino do alcance, os lactentes foram divididos aleatoriamente em dois grupos: experimental e controle. Estes foram avaliados posicionados sentados reclinados a 45º da horizontal em uma cadeira infantil, até três dias após a emergência do alcance. O grupo experimental foi submetido a um treino específico (prática variada seriada) por aproximadamente cinco minutos e o grupo controle a um treino de interação social nas mesmas condições e tempo. Foram realizadas duas avaliações uma pré e outra pós-treino, com duração de dois minutos cada uma para ambos os grupos. As avaliações foram filmadas por três câmeras digitais, as imagens capturadas e analisadas pelo Sistema de Videogrametria Dvideow 5.0 e para a filtragem dos resultados e cálculo das variáveis cinemáticas do estudo 3 foi utilizado o software Matlab 7.9. No Estudo 2, verificou-se a influência do treino na frequência, nos ajustes proximais (uni e bimanual) e distais (superfície de contato da mão, orientação de palma e abertura da mão) no período de emergência do alcance manual, em lactentes pré-termo e considerados de risco para alterações no desenvolvimento motor. Participaram 18 lactentes de ambos os sexos, nascidos entre 29 e 33 semanas de idade gestacional, com menos de 2500 gramas, e, que necessitaram de cuidados hospitalares no pós-natal. Os resultados demonstraram no grupo experimental após o treino, aumento significativo da frequência de alcances intragrupo (p=0,015) e intergrupos (p=0,026). Verificou-se diferença significativa nos ajustes proximais, os lactentes do grupo experimental no pós-treino apresentaram mais alcances unimanuais (p=0,025) e bimanuais (p=0,023). Quando comparado ao grupo controle, o grupo experimental apresentou diferença significativa de alcances bimanuais (p=0,016) após o treino. Em relação aos ajustes distais observou-se diferença significativa na abertura da mão (aberta, p=0,029), e, na orientação de palma da mão (oblíqua externa, p=0,041) para o grupo experimental após o treino. Na análise intragrupo, apenas o grupo experimental apresentou mais alcances com a mão semiaberta após treino. Verificou-se diferença significativa para o contato com a superfície dorsal da mão e dedos (p=0,027) e orientação oblíqua externa (p=0,025). O Estudo 3 verificou o efeito do treino específico (prática variada seriada) de curta duração, nas variáveis cinemáticas (duração do movimento, pico de velocidade, velocidade média, índice de retidão, índice de ajuste e unidade de movimento) do alcance manual. Verificou-se após o treino específico que o grupo experimental apresentou diferença significativa apenas no pico de velocidade intragrupo (p=0,036) e intergrupo (p=0,016). Entretanto, por meio do teste de relevância clínica (Cohen s d), verificou-se que após o treino específico o grupo experimental apresentou diminuição da duração do movimento, do pico de velocidade, do número de unidades de movimento, e aumento no índice de ajuste, sugerindo que algo foi aprendido e/ou mudado no período imediato à sessão de treino. Os resultados indicaram que o treino específico de curta duração favoreceu mais alcances com a mão oblíqua externa, semiaberta e aberta, com movimento mais lento, com maior ajuste e menor número de unidades de movimento no período de aquisição, podendo contribuir para um melhor desenvolvimento e aprimoramento dessa habilidade. Diante disso, sugere-se que lactentes pré-termo podem se beneficiar da prática precoce, e esta poderá ser utilizada como estratégia de intervenção para a aquisição, bem como, para o aprimoramento da habilidade de alcance no período de aquisição aproximando-se do padrão de alcance maduro.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:19:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1713.pdf: 897306 bytes, checksum: cc73a73d06fac89bd36aad9307272d6e (MD5) Previous issue date: 2008-03-03 / Financiadora de Estudos e Projetos / Studies have been identified both changes in the body and in the environment induce adjustments on the reaching, however few studies verified the influence of the size and rigidity of objects longitudinally in the period of 6 to 36 months, mainly employing the kinematic analysis and qualitative analysis of movements. Thus, two studies were conducted major (Studies 2 and 3) and a complementary study (Study 1). The aim of the Study 1 was to testing whether Dvideow system is a sensitive, objective and reliable instrument in the kinematic analysis of infant s reaching movement in the period of 4 to 6 months. Based on the positive results of this study has been the use of the system for analysis Dvideow kinematics of the reaching movement into Study 2. The aim of Study 2 was to verify the influence of the size and rigidity of the objects in the reach of children at 6, 7, 8 and 36 months. According to the results of this study are realized the importance of also qualitatively analyze the reaching movements, being carried out the Study 3. The aim of Study 3 was to analyze the influence of the size and rigidity of objects in proximal and distal adjustments of reach in the period of 6 to 36 months. Thus, nine healthy infants were positioned in a infant chair with 50° horizontal. Four objects were presented, a large rigid, a small rigid, a large and a small soft for a period of 1 minute each. The movements were filmed by three digital cameras. It was found that reaching from 6 to 36 months is characterized by changes both in cinematic and qualitative variables, which modify when necessary according to the most discrepance properties of the objects presented. It is suggested that this is a period of refinement of reach manual, in which the motor system continuous adjustments are made according to age (physical growth, improvement in postural control, differences in the perception of the objects in each age), the experience and environment, which in turn, can only promote changes in the parameters of the control needed to carry out the task / Estudos têm identificado que mudanças tanto no organismo quanto no ambiente induzem ajustes no alcance manual; no entanto, poucos verificaram a influência do tamanho e rigidez dos objetos longitudinalmente no período de 6 a 36 meses de vida, principalmente empregando a análise cinemática e análise qualitativa dos movimentos. Deste modo, foram realizados dois estudos principais (Estudos 2 e 3) e um estudo complementar (Estudo 1). O objetivo do Estudo 1 foi o de verificar a sensibilidade, objetividade e confiabilidade do sistema Dvideow na análise cinemática do movimento de alcance manual de crianças saudáveis no período de 4 a 6 meses de vida. Com base nos resultados positivos deste estudo manteve-se a utilização do sistema Dvideow para análise cinemática dos movimentos de alcance no Estudo 2. O objetivo do Estudo 2 foi o de verificar a influência do tamanho e rigidez dos objetos no alcance manual de crianças aos 6, 7, 8 e 36 meses de vida. De acordo com os resultados deste estudo percebeu-se a importância de analisar também qualitativamente os movimentos de alcances, sendo para tanto realizado o Estudo 3. O objetivo do Estudo 3 foi o de analisar a influência do tamanho e rigidez dos objetos nos ajustes proximais e distais do alcance no período de 6 a 36 meses de vida. Para tanto, nove lactentes saudáveis foram posicionados em uma cadeira infantil reclinada a 50o. Quatro objetos foram apresentados, um rígido grande, um rígido pequeno, um maleável grande e um maleável pequeno, por um período de 1 minuto cada. Os movimentos de alcance foram filmados por três câmeras digitais. Constatou-se que dos 6 aos 36 meses de vida o alcance é caracterizado por mudanças tanto nas variáveis cinemáticas e qualitativas do movimento, que se modificam quando necessário em função das propriedades mais relevantes dos objetos apresentados. Sugere-se que este é um período de refinamento do alcance manual, no qual ajustes contínuos do sistema motor são realizados em função da idade (crescimento físico, melhora no controle postural, diferença na percepção dos objetos em cada idade), da experiência e do ambiente, que por sua vez, pode promover mudanças somente nos parâmetros de controle necessários à realização da tarefa

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:19:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2366.pdf: 2836882 bytes, checksum: 830fbd790291a65c5a129b167567f963 (MD5) Previous issue date: 2009-03-04 / Universidade Federal de Minas Gerais / The acquisition and the refinement of motor skills have been described to require a reciprocal relationship between organismic and environmental conditions. This interaction is evidenced in studies identifying the impact of intrinsic and extrinsic factors on functional skills such as reaching and grasping objects. Thus, Study 1 was conducted in order to review the research on factors influencing reaching and grasping in infants at risk for developmental delays. The review has shown that few studies have aimed to understand the development of actions performed by Down syndrome (DS) infants, and also that there is a lack of information about these infants abilities to adjust their intrinsic properties to environmental demands. Consequently, two studies have been carried out. Study 2 aimed to describe the kinematic characteristics of reaching movements in 4-6-month-old DS infants and to test the influence of intrinsic factors, namely Down syndrome and gross motor skill level, on reaching and grasping behaviors. Seven infants with DS and seven infants with typical development (TD) were assessed at 4, 5 and 6 months-old. Gross motor skill was assessed by using Alberta Infant Motor Scale (AIMS). Infants were placed in a baby chair reclined 50º from the horizontal. A soft object (12.5 cm in diameter) was presented at infant s midline, shoulders height, and arm s length. The following variables were analyzed: straightness index (SI), mean velocity, movement units, deceleration time and grasping frequency. DS infants demonstrate variability in the age of reaching acquisition. The DS and the level of gross motor skills were found to influence grasping frequency. Faced with a task that did not impose excessive demand, kinematic characteristics of reaching in DS infants were quite similar to typical infants, except for the number of movement units at 5 months, which was higher for DS infants, and for SI at 6 months, which was lower for these infants. On the other hand, grasping frequency was lower for DS infants. In order to understand DS infants ability to reach for and grasp objects of different sizes, Study 3 was carried out. Grasping and kinematic characteristics of reaches performed by the same infants for large and small objects were analyzed. These reaches were recorded during the same experimental procedure of Study 2. The object size has induced kinematic changes in reaches performed by DS infants, what suggests that they are exploring strategies to move. The adoption of variable movement strategies suggests perception of affordances of the objects. Nevertheless, DS infants failed to grasp the object, which may indicate that they need more experience in the task in order to adapt their actions to their intrinsic constraints. The results of this study point to the importance of considering the individual variability and the confluence of multiple factors in the development of reaching and grasping, since the organismic conditions in interaction with the task demands, were found to influence reaching and grasping performance. / A aquisição e refinamento de habilidades motoras envolvem uma relação recíproca entre o organismo e o ambiente. O efeito de tal interação pode ser evidenciado a partir de estudos que identifiquem o impacto de fatores intrínsecos e extrínsecos em habilidades funcionais como o alcance e apreensão de objetos. Dessa forma, foi desenvolvido o Estudo 1, com o intuito de revisar as pesquisas sobre os fatores que influenciam os movimentos de alcance e apreensão em lactentes expostos a risco para atraso no desenvolvimento. A partir dos resultados evidenciados, de que poucos estudos buscaram compreender organização das ações de lactentes com síndrome de Down (SD), em especial considerando as capacidades do organismo em ajustar-se perante informações do ambiente, foram desenvolvidos mais dois estudos. O Estudo 2 visou verificar as características cinemáticas do alcance manual de lactentes com SD de 4 a 6 meses e verificar a influência dos fatores intrínsecos síndrome de Down e nível de habilidade motora grossa nas habilidades de alcance e apreensão. Foram avaliados mensalmente 7 lactentes típicos (LT) e 7 lactentes com SD, dos 4 aos 6 meses de vida. O nível de habilidade motora grossa foi avaliado segundo a Alberta Infant Motor Scale (AIMS). Em seguida, os lactentes foram posicionados em uma cadeira infantil reclinada a 50º e foi apresentado um objeto na linha média do corpo a uma distância alcançável. Foram analisadas as variáveis cinemáticas índice de retidão (IR), velocidade média, unidades de movimento e tempo de desaceleração e a freqüência de apreensão do objeto. Constatou-se que os lactentes com SD apresentam variabilidade na idade de realização do alcance manual. A SD e o nível de habilidade motora grossa foram fatores intrínsecos que afetaram a tarefa de apreender o objeto. Diante de uma tarefa que não impôs excessiva demanda, os movimentos de alcance dos lactentes com SD não apresentaram características cinemáticas expressivamente diferentes dos lactentes típicos. Foram encontradas diferenças apenas no número de unidades de movimento aos 5 meses, que foi maior nos lactentes com SD, e no IR aos 6 meses de idade, que foi inferior nos mesmos lactentes. Além disso, verificou-se menor sucesso na apreensão dos objetos nos lactentes com SD. Com o intuito de compreender a capacidade de tais lactentes em alcançar e apreender o objetos de diferentes tamanhos, foi desenvolvido o Estudo 3. Dados adicionais coletados durante o procedimento experimental do estudo anterior foram analisados, desta vez sendo apresentados objetos grandes e pequenos. Os lactentes com SD apresentaram diferenças cinemáticas no alcance com relação a lactentes típicos ao alcançar objetos de diferentes tamanhos, o que sugere que estão explorando estratégias de movimento. A adoção de estratégias diferenciadas sugere percepção das affordances dos objetos, no entanto, como se observou pequena freqüência de apreensões dos objetos, acredita-se que os lactentes com SD estão explorando as possibilidades de ação, e podem necessitar mais tempo de experiência na tarefa a fim de adaptar as ações perante suas restrições intrínsecas. Os resultados do presente trabalho apontam para a importância de contemplar a variabilidade individual e a confluência de múltiplos fatores no desenvolvimento das habilidades de alcance e apreensão, visto que as capacidades orgânicas do indivíduo, em interação com as demandas da tarefa, influenciaram o desempenho nas tarefas de alcançar e apreender.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:19:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3171.pdf: 1824903 bytes, checksum: f8b361fb67df2b6e406968b3ada5b339 (MD5) Previous issue date: 2010-07-19 / Universidade Federal de Minas Gerais / Manual preference has been regarded as derived from innate performance advantage of one hand over the other. The main purpose of this work was to investigate the relationship between manual preference and intermanual performance asymmetry on a task of reaching for static targets in five-month-old infants. Secondary purposes were to assess the effects of spatial target position and gender on manual preference, and the relationship between the infants‟ and the parents‟ manual preference. Manual preference was evaluated through frequency of right- and left-handed reaching toward targets at right, midline and left positions, regarding the midsagittal plane of the infant‟s body. Intermanual asymmetry was assessed through kinematic analysis of reaching toward the target at the midline position. Dependent variables were the following: movement time, movement straightness, number of movement units, median velocity, peak velocity, and deceleration time. Analysis of manual preference indicated similar frequency of rightand left-handed reaching at midline and ipsilateral reaching toward lateral targets. Analysis of manual preference regarding toy positions indicated the equivalence between the incidence of infants presenting right and left manual preference. Kinematic analysis showed similar patterns of reaching between the right and left hands, except for deceleration time. Manual preference was not correlated with performance asymmetry. These results suggest that early manual preference in reaching does not derive from a superior capacity of control of one hand over the other. Manual preference was not significantly different between males and females, and it was not correlated with parents‟ manual preference. Results are discussed in terms of environmental versus genetic factors associated with formation of manual preference. / A preferência manual tem sido considerada como proveniente da vantagem inata de desempenho motor de uma mão sobre a outra. O presente trabalho teve como objetivo principal investigar a relação entre preferência manual e assimetrias intermanuais de desempenho na tarefa de alcançar alvos estáticos em bebês aos cinco meses de idade. Como objetivos secundários foram analisados os efeitos da posição espacial do alvo e sexo sobre a preferência manual, e a correlação entre a preferência manual dos bebês e dos respectivos pais. Para a avaliação da preferência manual, foi analisada a frequência de alcances com as mãos direita e esquerda a alvos posicionados na linha média, à direita e à esquerda em relação ao eixo sagital mediano do corpo dos bebês. A avaliação da assimetria intermanual foi feita por meio de análise cinemática de movimentos de alcance a alvos posicionados na linha média. Foram calculados tempo de movimento, índice de retidão, quantidade de unidades de movimento, velocidade média, pico de velocidade e tempo relativo de desaceleração. A análise da preferência manual indicou frequência de alcance semelhante com as mãos direita e esquerda ao alvo medial e alcances predominantemente ipsilaterais aos alvos laterais. Esse resultado revela o efeito da disposição ambiental sobre a preferência manual primária. A análise da preferência manual considerando todas as posições do brinquedo indicou equivalência entre a incidência de bebês apresentando preferência manual direita e esquerda. Não foram encontradas diferenças significantes na preferência manual em função do sexo, e no geral a preferência manual do bebê não apresentou congruência com a preferência manual dos pais. A análise cinemática revelou padrões de alcance predominantemente semelhantes entre as mãos direita e esquerda, exceto para a variável tempo relativo de desaceleração. Esses resultados sugerem que a preferência manual primária no alcançar não deriva de vantagem de desempenho de uma das mãos sobre a outra.Não foi encontrada correlação entre preferência manual e assimetria intermanual de desempenho. Os resultados são discutidos em termos da atuação do ambiente versus a atuação de fatores genéticos sobre a formação da preferência manual.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:19:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4366.pdf: 1667152 bytes, checksum: e2c5f2da90a5571724bcc0550299f17d (MD5) Previous issue date: 2012-02-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / Research has shown that bimanual actions are demonstrative of the functional brain development; thus it is relevant to investigate how interlimb coordination develops in typically-developing infants, as well as in infants with impaired brain organization, such as in the presence of Down syndrome (DS). Objectives: The aims of this study were as follows: 1) to study the development of interlimb coordination in typically-developing infants (TD) and in infants with DS while reaching and grasping objects with different sizes; and 2) to investigate changes in the interlimb relations during the stages after reaching emergence. Methods: Reaching movements performed by 8 TD infants and 7 infants with DS were monthly recorded between the ages of 4 and 8 months. The frequency of categories used during movement initiation, object touching and grasping; the frequency of reaching and the contribution of each arm were calculated. The effects of object size and of the time after reaching onset were analyzed in intra- and inter-group comparisons. Results: TD infants were able to change the configurations used in the movement initiation, object touching and grasping; their interlimb coordination changed from synchronic reaches to asynchrony or unimanual trajectories, based on object properties. Infants with DS only changed their grasping configurations; the strategies they used were not optimally adjusted to object properties; difficulties to grasp the objects were also evident. Conclusions: With the experience in reaching, interlimb coordination in TD infants is increasingly modulated by object properties in an anticipatory way. Infants with DS seem to need a longer time to use sensory information and to modulate reaching and grasping configurations. / Ações bimanuais refletem o desenvolvimento funcional de áreas cerebrais, assim, é necessário compreender o desenvolvimento da coordenação intermembros em lactentes típicos (LT) e com alterações na organização cerebral, como na síndrome de Down (SD). OBJETIVO: Estudar o desenvolvimento da coordenação intermembros em LT e com SD ao alcançar e apreender objetos distintos e identificar se há mudanças nas relações intermembros nos períodos após a aquisição do alcance. MÉTODOS: Oito LT e sete lactentes com SD com idade de 4 a 8 meses foram posicionados em uma cadeira infantil e objetos grandes e pequenos foram apresentados por 1 minuto cada. Foi calculada a frequência das variáveis categoriais adotadas no início e trajetória, toque e apreensão do objeto. O efeito do tamanho dos objetos e do tempo após a aquisição do alcance foi analisado nas comparações intra e entre grupos. RESULTADOS: LT mudaram as configurações de início, toque e apreensão do objeto nos períodos após a aquisição do alcance, evoluindo de movimentos sincrônicos para trajetórias assincrônicas ou unimanuais, atendendo às propriedades dos objetos. Lactentes com SD mudaram apenas as configurações de apreensão, apresentando estratégias menos ajustadas aos objetos e dificuldades para apreender os mesmos. CONCLUSÃO: Ao longo da experiência de alcançar, a coordenação intermembros em LT é modificada e progressivamente modulada pelas propriedades dos objetos de maneira antecipatória. Lactentes com SD parecem necessitar de mais tempo para utilizar informações sensoriais e modificar configurações do alcance e apreensão.

As principais incapacidades funcionais que se observam após o Acidente Vascular Encefálico (AVE), sob o ponto de vista clínico, decorrem da hemiparesia, da incoordenação, da hipertonia espástica dos membros superior e inferior contralaterais à lesão e da fraqueza ipsilateral e contralateral ao hemisfério lesado. Evidências sugerem que o aprendizado e a realização de tarefas motoras de habilidade podem induzir mudanças comportamentais e neurofisiológicas, o que ocorre tanto em animais intactos quanto naqueles submetidos às lesões do SNC. Nesse sentido, alguns trabalhos evidenciam a participação da atividade dendrítica, observada pelo aumento da imunorreatividade a MAP2, induzida por experiências comportamentais. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar o desempenho motor e a expressão da MAP2 no córtex motor primário, em ratos sham ou submetidos à HIC e aos treinamentos de habilidade do alcance (TH) ou ao treinamento de não-habilidade (TNH). Para tanto, ratos Wistar adultos foram inicialmente adaptados às diferentes tarefas motoras empregadas ao longo de três semanas, sendo, posteriormente, submetidos à cirurgia de indução da hemorragia intracerebral (HIC) por meio da administração intra-estriatal de colagenase tipo IV ou de veículo (animais Sham) (S). Em seguida, os animais dos grupos S_TH e HIC_TH foram submetidos ao treinamento da tarefa de habilidade do alcance e preensão, os animais dos grupos S_TNH e HIC_TNH foram submetidos ao treinamento da tarefa de não-habilidade e os animais S_ST e HIC_ST não receberam nenhum tipo de treinamento durante 4 semanas. Ao longo desse período, os animais foram testados pelo teste do Staircase quanto ao desempenho motor ao final da 2° e 4° semana de treinamento. Encerrado o período de treinamento, os animais foram profundamente anestesiados, perfundidos e tiveram seus encéfalos processados para a análise imunoistoquímica. Os resultados mostram que a realização da tarefa de habilidade do alcance e preensão foi capaz de aumentar a imunorreatividade da MAP2 no córtex motor primário (M1) em ambos os hemisférios, tanto em animais lesados quanto em animais não-lesados. Além disso, os animais HIC e HIC_TNH apresentaram também aumento da imunorreatividade à MAP2 em ambos os hemisférios. Porém, apenas os animais HIC_TH apresentaram recuperação funcional dos movimentos do membro anterior afetado, avaliados pelo teste comportamental. Concluindo, o presente estudo demonstra que o treino de habilidade induz plasticidade dendrítica no M1 em condições normalidade e lesão e, como estratégia de reabilitação, mostra-se superior ao treino de não-habilidade, na recuperação funcional do membro anterior após a HIC experimental. / Under clinical view, the main functional impairment observed after stroke is resulting from the hemiparesis, incoordination, spastic hypertonia and from ipsilateral and contralateral weakness . Evidences suggest that learning and achievement of motor tasks ability may induce behavioral and neurophysiological changes, which occur in both intact and injured animals. Accordingly, some studies reveal the participation of dendritic activity, observed by increasing the immunoreactivity to MAP2, induced by behavioral experiences. Thus, the aim of this study was to evaluate the motor performance and the expression of MAP2 in primary motor cortex (M1), in rats submitted or not to the IHC and rehabilitation using skilled (SK) or unskilled (US) training. Animals were initially adapted to different motor tasks employed over three weeks, and, subsequently, submitted to surgery for the induction of intracerebral hemorrhage (IHC) by means of administration of bacterial collagenase type IV or vehicle (animals Sham) (S) into the striatum . Then, animals in groups S_SK and IHC_SK were submitted to the training skilled forelimb reaching, animals in groups S_US and IHC_US were submitted to the training unskilled and animals S and HIC received no type of training during 4 weeks. Throughout that period, the reaching ability was tested using the Staircase test at the end of 2nd and 4thweek of training. At the end of the rehabilitation period, animals were deeply anesthetized, perfused and the immunohistochemistry was processed. Results show that the achievement of the task skilled forelimb reaching was able to increase the MAP2 immunoreactivity in primary motor cortex (M1) in both hemispheres, both in injured animals as in intact animals. In addition, animals form IHC and IHC_US groups also presented increased immunoreactivity to MAP2 in both cerebral hemispheres. However, only IHC_SK animals presented functional recovery of movements of the forelimb, evaluated by test behavioral. In conclusion, this study shows that training of skills tasks can induce modifications in M1 under conditions of normality and lesion and, as a strategy of rehabilitation, induced higher plasticity than the unskilled training correlated with functional recovery of the forelimb after IHC experimental.

L’impact de la micropesanteur sur le comportement moteur humain représente une question fondamentale alors même que ce contexte environnemental constitue le quotidien d’hommes et de femmes astronautes durant leurs missions spatiales. En compensant le poids du corps (condition de flottabilité neutre), des méthodes d’entraînement en environnement subaquatique tentent de simuler les conditions d’allégement vécues par ces astronautes. Cependant, du point de vue du contrôle moteur, ces méthodes d’entraînement ne bénéficient d’aucune validité scientifique. Ce travail de thèse a pour objectif d’identifier et de comprendre les stratégies de contrôle du mouvement humain mises en oeuvre en micropesanteur réelle et simulée afin d’assurer une interaction désirée avec l’environnement. Nous avons réalisé trois expérimentations visant à étudier la réalisation de geste d’atteinte à la fois en environnement subaquatique (Exp.1) et lors de deux campagnes de vols paraboliques (Exp.2 et 3). Globalement, nos travaux mettent en exergue le fait qu’un contrôle fin de la flottabilité neutre en immersion améliore la qualité de la simulation de la micropesanteur en environnement subaquatique, optimisant ainsi l’entraînement des astronautes avant leurs missions spatiales. Plus intéressant encore, nos études en micropesanteur réelle suggèrent que l’Homme est capable d’anticiper les effets de l’absence de la gravité sur ses segments corporels lui permettant de gérer avec succès les contraintes spatiotemporelles de ses mouvements volontaires tout en conservant une flexibilité sensorimotrice adéquate dans cet environnement inhabituel. / The impact of microgravity on human motor behavior represents a fundamental issue while this environmental context constitutes the daily life of men and women astronauts during their space missions. By compensating the body weight (neutral buoyancy condition), underwater training methods attempt to simulate weightlessness as experienced by astronauts in space. However, in the field of motor control, these training methods have not been scientifically validated. This doctoral dissertation aims at identifying and understanding the human motor control strategies in real and simulated microgravity to ensure a desired interaction with the environment. We performed three experiments aiming at investigating reaching movements both underwater (Exp.1) and during two parabolic flight campaigns (Exp.2 and 3). Overall, our results highlight that a fine control of neutral buoyancy underwater may improve the quality of the simulation of microgravity environments, thus optimizing astronauts’ training before their space missions. More interestingly, our studies in real microgravity suggest that humans are able to anticipate the effects of gravity release on their moving limbs allowing them to successfully manage spatiotemporal constraints of voluntary movements while preserving sensorimotor flexibility in this unusual environment.