Uma vibração aplicada a um tendão muscular aumenta a freqüência de disparos de aferentes, como os de fusos neuromusculares Ia e II, cujas terminações afetam circuitos da medula espinhal e com isto podem influenciar o controle motor. O objetivo deste estudo foi analisar o efeito de vibrações a duas freqüências (15 e 80Hz) e amplitudes de 1 e 2,5mm aplicadas ao tendão calcâneo direito sobre o sistema de controle postural e sobre a circuitaria neural associada a reflexos monosinápticos da perna. A hipótese era de que a vibração de alta freqüência ativasse preferencialmente os aferentes de fuso neuromuscular de tipo Ia enquanto a vibração a 15 Hz ativasse preferencialmente os aferentes de tipo II. Isto significaria que a vibração a 80 Hz teria forte efeito sobre o reflexo H, enquanto a vibração a 15 Hz teria um efeito significativo sobre a postura. Participaram deste estudo 14 sujeitos sãos. Na postura ereta quieta, foi realizada a aquisição do reflexo H enquanto o tendão calcâneo era vibrado. Após um intervalo de descanso, foi realizada a aquisição do Centro de Pressão (COP) tanto na direção Ântero-Posterior (AP) quanto na Médio-Lateral (ML) em paralelo à aquisição bilateral do EMG dos músculos (SO, TA, GL e GM) nas três condições (antes, durante e após a vibração do tendão calcâneo). Para os estímulos de 1 e 2,5mm realizados a 80 Hz as diferenças foram significativas em relação a todas as variáveis quando comparadas nas três condições, com exceção apenas do DP do TA e GM e, do valor médio do COP ML a 1mm. Em relação à freqüência de 15 Hz, notou-se que não houve diferenças significativas tanto no COP AP e ML quanto no DP do EMG dos músculos da perna esquerda entre as três condições. Quanto aos dados referentes ao DP dos músculos analisados na perna direita, os resultados mostraram que não houve efeitos significativos tanto ao utilizar 15Hz como 80Hz em todas as três condições. Em geral, estes dados mostraram que durante um estímulo vibratório mais forte o COP deslocouse mais para a direção posterior e lateral esquerda do sujeito. E, após interromper o estímulo, em alguns casos o COP ainda mostrava uma alteração prolongada. Em relação à amplitude média do reflexo H, para as amplitudes de vibração de 1 e 2,5 mm a 15 e 80 Hz, as análises apontaram que durante a vibração houve uma forte redução na amplitude do reflexo, sendo que em alguns casos ainda permaneceram reduzidas na condição pós-vibratória. Os resultados mostram que a vibração aplicada ao tendão calcâneo pode ser um forte estímulo à medula e capaz de alterar o controle postural, dependendo de suas características, uma vez que, com parâmetros apropriados, induziu alterações imediatas nos resultados do reflexo H, do COP e do EMG (p.e.). Porém, as alterações a vibrações aplicadas de modo a ativar seletivamente as fibras aferentes do grupo Ia e II mostraram efeitos diferenciais. Vibrações a 80Hz de frequência e a 1 e 2,5mm foram as que mais causaram alterações. A significativa ação sobre o reflexo H é compatível com o aumento da frequência de disparos dos aferentes Ia. Entretanto a forte ação sobre o COP dessas vibrações a 80 Hz sugere que os aferentes Ia podem ter uma importância maior do que a literatura recente tem preconizado, pelo menos para correções a perturbações posturais, uma vez que pode-se supor que a 80 Hz e 1 mm de amplitude os aferentes tipo II são pouco ativados. Por outro lado, a vibração a 15 Hz teve um efeito signficativo sobre o reflexo H mas sem afetar o COP, o que sugere que esta frequência consegue ativar a via Ia, causando depressão homossináptica e/ou inibição pré-sináptica dos aferentes Ia, mas sem chegar a influir no COP de forma significativa. Os resultados são interessantes do ponto de vista de aplicações em potencial para áreas como fisioterapia e reabilitação de pessoas com alterações posturais na clínica. Adicionalmente, abrem novas questões quanto às interpretações fisiológicas de vibrações a diferentes freqüências sobre o tendão calcâneo. / A vibration applied to a muscle tendon increases the firing frequency of afferents of types Ia and II innervating muscle spindles, and hence affects the spinal cord circuits and this can affect motor control. The aim of this study was to analyze the effect of vibrations of two frequencies (15 and 80Hz) and two amplitudes (1 and 2.5 mm) applied to the right Achilles tendon on the standing posture and on the H reflex. The hypothesis was that the high frequency vibration activates preferentially the Ia axons while the 15 Hz vibration activates preferentially the type II axons and hence the 80 Hz vibration would have a strong effect on the H reflex and the 15 Hz vibration would have a strong effect on posture. Fourteen subjects participated in this study. Their H reflex was acquired in the upright position while their Achilles tendon was vibrated. After an interval of rest, the center of pressure (COP) signal was acquired for both the antero-posterior (AP) and the medio-lateral (ML) directions in parallel with the acquisition of bilateral electromyograms (EMG) (SO, TA, and GL GM) in the three conditions (before, during and after the vibration of the Achilles tendon). For 1 and 2.5 mm vibrations at 80 Hz the differences were significant for all variables compared in the three conditions, except for the standard deviation (SD) of the TA and GM EMGs and the average value of COP ML for 1mm vibration. For the 15 Hz vibration, there were no significant differences in both the AP and ML COP and SD of the EMG of the left leg in the three conditions. The results for the EMG SD of the right leg showed no significant effects when using both 15Hz and 80Hz in all three conditions. These data showed that during a stronger vibratory stimulus the COP shifted more to the posterior direction and the left side of the subject. And, after stopping the stimulus, in some cases, the COP had not returned to the initial position. In relation to the mean H reflex amplitude for 1 and 2.5 mm vibrations at 15 and 80 Hz, the analysis showed that during vibration there was a stronger reduction in the amplitude of the H reflex, and in some cases the amplitude remained reduced in the post-vibratory period. The results showed that the vibration applied to the Achilles tendon can be a powerful stimulus to the spinal cord and capable of altering the postural control. The effects depended on the vibration features, since, with appropriate parameters, it led to immediate changes in the results of the H reflex, the COP and left leg EMG. However, 80 Hz vibration (1 and 2.5 mm) was the one that caused the largest changes both on COP and H reflex amplitude. The significant action on the H reflex is consistent with the increased frequency of firing of Ia afferent. However the strong action on the COP of vibrations at 80 Hz suggests that the Ia afferents may have a greater importance than what the recent literature has suggested, at least for postural corrections to disturbances, since it can be assumed that the type II afferents are little activated at 80 Hz and 1 mm amplitude. Furthermore, vibration at 15 Hz had a significant effect on the H reflex without affecting the COP, suggesting that vibrations at this frequency can activate Ia afferents, causing homosynaptic depression and / or presynaptic inhibition of Ia afferents, but without influencing the COP significantly. The results are interesting from the standpoint of potential applications to areas such as physical therapy and rehabilitation of patients in the clinic. Additionally, they raise new questions about the physiological mechanisms behind vibratory stimuli applied at different frequencies on the Achilles tendon.

Uma vibração aplicada a um tendão muscular aumenta a freqüência de disparos de aferentes, como os de fusos neuromusculares Ia e II, cujas terminações afetam circuitos da medula espinhal e com isto podem influenciar o controle motor. O objetivo deste estudo foi analisar o efeito de vibrações a duas freqüências (15 e 80Hz) e amplitudes de 1 e 2,5mm aplicadas ao tendão calcâneo direito sobre o sistema de controle postural e sobre a circuitaria neural associada a reflexos monosinápticos da perna. A hipótese era de que a vibração de alta freqüência ativasse preferencialmente os aferentes de fuso neuromuscular de tipo Ia enquanto a vibração a 15 Hz ativasse preferencialmente os aferentes de tipo II. Isto significaria que a vibração a 80 Hz teria forte efeito sobre o reflexo H, enquanto a vibração a 15 Hz teria um efeito significativo sobre a postura. Participaram deste estudo 14 sujeitos sãos. Na postura ereta quieta, foi realizada a aquisição do reflexo H enquanto o tendão calcâneo era vibrado. Após um intervalo de descanso, foi realizada a aquisição do Centro de Pressão (COP) tanto na direção Ântero-Posterior (AP) quanto na Médio-Lateral (ML) em paralelo à aquisição bilateral do EMG dos músculos (SO, TA, GL e GM) nas três condições (antes, durante e após a vibração do tendão calcâneo). Para os estímulos de 1 e 2,5mm realizados a 80 Hz as diferenças foram significativas em relação a todas as variáveis quando comparadas nas três condições, com exceção apenas do DP do TA e GM e, do valor médio do COP ML a 1mm. Em relação à freqüência de 15 Hz, notou-se que não houve diferenças significativas tanto no COP AP e ML quanto no DP do EMG dos músculos da perna esquerda entre as três condições. Quanto aos dados referentes ao DP dos músculos analisados na perna direita, os resultados mostraram que não houve efeitos significativos tanto ao utilizar 15Hz como 80Hz em todas as três condições. Em geral, estes dados mostraram que durante um estímulo vibratório mais forte o COP deslocouse mais para a direção posterior e lateral esquerda do sujeito. E, após interromper o estímulo, em alguns casos o COP ainda mostrava uma alteração prolongada. Em relação à amplitude média do reflexo H, para as amplitudes de vibração de 1 e 2,5 mm a 15 e 80 Hz, as análises apontaram que durante a vibração houve uma forte redução na amplitude do reflexo, sendo que em alguns casos ainda permaneceram reduzidas na condição pós-vibratória. Os resultados mostram que a vibração aplicada ao tendão calcâneo pode ser um forte estímulo à medula e capaz de alterar o controle postural, dependendo de suas características, uma vez que, com parâmetros apropriados, induziu alterações imediatas nos resultados do reflexo H, do COP e do EMG (p.e.). Porém, as alterações a vibrações aplicadas de modo a ativar seletivamente as fibras aferentes do grupo Ia e II mostraram efeitos diferenciais. Vibrações a 80Hz de frequência e a 1 e 2,5mm foram as que mais causaram alterações. A significativa ação sobre o reflexo H é compatível com o aumento da frequência de disparos dos aferentes Ia. Entretanto a forte ação sobre o COP dessas vibrações a 80 Hz sugere que os aferentes Ia podem ter uma importância maior do que a literatura recente tem preconizado, pelo menos para correções a perturbações posturais, uma vez que pode-se supor que a 80 Hz e 1 mm de amplitude os aferentes tipo II são pouco ativados. Por outro lado, a vibração a 15 Hz teve um efeito signficativo sobre o reflexo H mas sem afetar o COP, o que sugere que esta frequência consegue ativar a via Ia, causando depressão homossináptica e/ou inibição pré-sináptica dos aferentes Ia, mas sem chegar a influir no COP de forma significativa. Os resultados são interessantes do ponto de vista de aplicações em potencial para áreas como fisioterapia e reabilitação de pessoas com alterações posturais na clínica. Adicionalmente, abrem novas questões quanto às interpretações fisiológicas de vibrações a diferentes freqüências sobre o tendão calcâneo. / A vibration applied to a muscle tendon increases the firing frequency of afferents of types Ia and II innervating muscle spindles, and hence affects the spinal cord circuits and this can affect motor control. The aim of this study was to analyze the effect of vibrations of two frequencies (15 and 80Hz) and two amplitudes (1 and 2.5 mm) applied to the right Achilles tendon on the standing posture and on the H reflex. The hypothesis was that the high frequency vibration activates preferentially the Ia axons while the 15 Hz vibration activates preferentially the type II axons and hence the 80 Hz vibration would have a strong effect on the H reflex and the 15 Hz vibration would have a strong effect on posture. Fourteen subjects participated in this study. Their H reflex was acquired in the upright position while their Achilles tendon was vibrated. After an interval of rest, the center of pressure (COP) signal was acquired for both the antero-posterior (AP) and the medio-lateral (ML) directions in parallel with the acquisition of bilateral electromyograms (EMG) (SO, TA, and GL GM) in the three conditions (before, during and after the vibration of the Achilles tendon). For 1 and 2.5 mm vibrations at 80 Hz the differences were significant for all variables compared in the three conditions, except for the standard deviation (SD) of the TA and GM EMGs and the average value of COP ML for 1mm vibration. For the 15 Hz vibration, there were no significant differences in both the AP and ML COP and SD of the EMG of the left leg in the three conditions. The results for the EMG SD of the right leg showed no significant effects when using both 15Hz and 80Hz in all three conditions. These data showed that during a stronger vibratory stimulus the COP shifted more to the posterior direction and the left side of the subject. And, after stopping the stimulus, in some cases, the COP had not returned to the initial position. In relation to the mean H reflex amplitude for 1 and 2.5 mm vibrations at 15 and 80 Hz, the analysis showed that during vibration there was a stronger reduction in the amplitude of the H reflex, and in some cases the amplitude remained reduced in the post-vibratory period. The results showed that the vibration applied to the Achilles tendon can be a powerful stimulus to the spinal cord and capable of altering the postural control. The effects depended on the vibration features, since, with appropriate parameters, it led to immediate changes in the results of the H reflex, the COP and left leg EMG. However, 80 Hz vibration (1 and 2.5 mm) was the one that caused the largest changes both on COP and H reflex amplitude. The significant action on the H reflex is consistent with the increased frequency of firing of Ia afferent. However the strong action on the COP of vibrations at 80 Hz suggests that the Ia afferents may have a greater importance than what the recent literature has suggested, at least for postural corrections to disturbances, since it can be assumed that the type II afferents are little activated at 80 Hz and 1 mm amplitude. Furthermore, vibration at 15 Hz had a significant effect on the H reflex without affecting the COP, suggesting that vibrations at this frequency can activate Ia afferents, causing homosynaptic depression and / or presynaptic inhibition of Ia afferents, but without influencing the COP significantly. The results are interesting from the standpoint of potential applications to areas such as physical therapy and rehabilitation of patients in the clinic. Additionally, they raise new questions about the physiological mechanisms behind vibratory stimuli applied at different frequencies on the Achilles tendon.

Antecedendo movimentos voluntariamente gerados, existe atividade neuronal encefálica que se inicia alguns segundos antes da execução deste movimento. Esta atividade preparatória é responsável pela elaboração de um plano de execução que alcança a via final comum para realização de um ato motor voluntário, os motoneurônios. Entretanto, na última década, evidências apontam para a participação de circuitos neuronais na medula espinhal apresentando padrão de atividade similar aos padrões observados em áreas encefálicas e que, possivelmente, estaria relacionado a uma atividade preparatória para o movimento voluntariamente gerado. Por este motivo, o presente trabalho teve por objetivo verificar a atividade de circuitos neuronais na medula espinhal durante diferentes instantes de proximidade da ação voluntariamente gerada em paradigma de tarefa motora com período de instrução. Para isso, inicialmente, 15 sujeitos saudáveis, sem histórico de doença neuromuscular foram submetidos ao protocolo experimental. O protocolo experimental constituiu-se do processo de recrutamento dos sujeitos, sua preparação para o ensaio dentro do ambiente experimental, bem como as orientações necessárias para execução dos procedimentos e paradigmas. Os procedimentos referem-se às etapas realizadas para captação do reflexo H, bem como desta captação sob a influência de técnica de condicionamento por inibição pré-sináptica. Essa captação ocorreu em janelas de aquisição em que o sujeito encontrava-se em repouso e em três instantes de expectativa para a execução de ação voluntária, estando o músculo sóleo atuando como agonista (flexão plantar) ou antagonista (dorsiflexão), em paradigma de tarefa motora voluntária com período de instrução. Após os registros, por meio de processamento dos sinais coletados, foi possível se calcular a amplitude pico-a-pico do reflexo H nas diferentes condições experimentais de proximidade da execução (1000, 600 e 200 milissegundos) e de atuação do músculo sóleo (agonista e antagonista) que foi usado para: (1) análise da variação da excitabilidade reflexa, em porcentagem da onda M máxima, (2) análise da ocorrência de inibição pré-sináptica e (3) análise da variação da inibição pré-sináptica, em porcentagem de inibição. Os resultados mostram que a porcentagem da onda M máxima aumentou significativamente nos três instantes de proximidade com os sujeitos estando em expectativa da execução da tarefa motora quando o músculo sóleo atuaria como agonista da contração, quando comparados com os registros obtidos nas mesmas condições em repouso. Contudo, somente a 200 ms da execução é que foi observado aumento da porcentagem da onda M máxima quando o músculo sóleo atuaria como antagonista. Inibição pré-sináptica ocorreu em todas as condições experimentais, contudo aumento significativo da porcentagem de inibição pré-sináptica foi somente observado a 200 ms da execução da tarefa motora em que o músculo sóleo atuaria como antagonista. Diferenças entre agonista e antagonista com relação ao padrão de excitabilidade reflexa foi somente observado a 600 ms de proximidade da execução da tarefa e essas diferenças com relação à porcentagem de inibição pré-sináptica foi somente detectada a 200 ms. Nossos resultados nos permitem concluir que circuitos neuronais na medula espinhal apresentam atividade no período preparatório para a execução de tarefa motora voluntária que podem estar relacionadas ao comportamento de expectativa da realização de uma ação motora eminente, bem como relacionada ao planejamento motor para a ação a longa proximidade da execução de movimentos. / There is brain activity preceding voluntary movements a few seconds before the execution of the movement. This preparatory activity is responsible for the execution plan that reaches the final common pathway, i.e., the motoneurons. In the last decade, there have been reports indicating the involvement of spinal cord circuits in the preparatory activity for movement. The present work has the objective of verifying the activity of spinal cord neuronal circuits at different times preceding a voluntary action, under an instructed delay period paradigm. Fifteen healthy subjects participated in the study. The protocol included an explanation of the experimental tasks. Electrophysiological recordings of the H reflex with and without presynaptic inhibition conditioning were employed. The epochs of H reflex recording were associated either with a resting period or with one of three pre-action periods. The subject received a cue at an appropriate time about the type of contraction: plantarflexion or dorsiflexion. Peak to peak H reflex values were computed in the control resting period and at 1000 ms, 600 ms and 200 ms before the action. Percent values of H amplitude with respect to maximum M values were computed as well as the level of presynaptic inhibition. The results have shown that the relative H reflex value increased significantly at the three premovement times for the soleus under an agonist contraction (i.e., plantarflexion) when compared to control. However, when the soleus was an antagonist to the contraction (i.e., dorsiflexion) there was a statistical difference in the H amplitude only at 200 ms before movement. Presynaptic inhibition occurred in all experimental conditions, however only at 200 ms before contraction there was a significant increase. Differences in reflex excitability between agonist and antagonist activity were only observed at 600 ms before action. On the other hand, differences in presynaptic inhibition were only found at 200 ms before contraction. The results indicated that spinal cord neuronal circuits are activated during the preparatory period preceding a voluntary action. These may be correlated with an expectancy behavior for the execution of an imminent motor action and also with the planning of a motor action at larger times preceding movement execution.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:16:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FabioLM.pdf: 1201794 bytes, checksum: a0d59fd87797a00a671d5be8a4198404 (MD5) Previous issue date: 2009-10-29 / Funda??o de Amparo a Pesquisa do Estado de S?o Paulo / Cerebrovascular accident (CVA) is a term used to characterize an ischemic or hemorrhagic vascular injury, which has got as main clinic manifestations, the motor and reflex function disturbance. In the first stage there is flaccidity and loss of voluntary movements that afterwards is substituted by mass patterns and spasticity. The spasticity brings with itself functional deficits and can generate negative impacts in various motor patterns. The aim of this research was to investigate the hyperreflexia and identify the immediate effects of transcutaneous nervous stimulation (TENS) and cryotherapy in the spasticity and electromyographic activity of hemiparetic subjects. The study is characterized as an almost experimental type, in which were selected, to compose the sample, 16 patients of both sex with CVA sequel. These individuals were evaluated by collecting the amplitude peak to peak and H reflex latency, Motor response (M response) in solear muscle and the electromyography (EMG) of the injured and healthy legs anterior tibial muscles. In the injured limb the evaluations occurred in different days for cryotherapy, TENS and control, in two moments, before and after the interventions. The healthy limb was evaluated one single time to serve as baseline, for comparison with the injured limb. It was used an statistic analysis, the t paired student test to identify the H reflex differences, latency and EMG of the injured and healthy limbs and to compare the results before and after the recourses application. The ANOVA for related samples was used to identify the differences among the recourses used. It was attributed for the statistic tests a significance level of 5%. The amplitude peak to peak of normalized maximum H reflex through the maximum motor response (Hmax/Mmax), showed itself significantly increased in the injured limb (p=0.0245). The H reflex latency was presented reduced in the injured limb (p=0, 0375). The electromyographic activity was showed decreased in the injured limb (p< 0.0001). After the TENS there was a Hm?x/Mm?x ratio decrease (0.60?0.16 versus 0.49.?0.18; P = 0.0006). Nonetheless, Just after the cryotherapy application there was an increase of Hm?x/Mm?x ratio (0.58 ? 0,15 to 0.77 ? 0.13, P=0,0007) and increase of signal latency (30.41 ? 1.87 versus 33.24 ? 2.19; P=0.0001). The electromyographic activity wasn t altered significantly by any resource. It was met statistic significant differences when the Hm?x/Mm?x P<0.0001) ratio and H reflex latency (P<0.0001) were compared between the post TENS, cryotherapy and control. One can conclude that the TENS can be used to spasticity immediate reduction, and that the cryotherapy can increase the hyperreflexia state in spastic patients. Nonetheless, the spasticity decrease or increase didn t provoke lectromyographic activity change in the muscle that is opponent to the spastic one / Acidente Vascular Encef?lico (AVE) ? o termo empregado para caracterizar uma les?o vascular isqu?mica ou hemorr?gica, que tem como principais manifesta??es cl?nicas, o dist?rbio da fun??o motora e reflexa. No est?gio inicial h? presen?a de flacidez e falta de movimentos volunt?rios, que posteriormente ? substitu?do por padr?es em massa e espasticidade. A espasticidade traz consigo d?ficits funcionais e pode gerar impactos negativos em diversos padr?es motores. O objetivo da pesquisa foi investigar os efeitos imediatos da eletroestimula??o nervosa transcut?nea (TENS) e crioterapia na espasticidade e na atividade eletromiogr?fica de sujeitos hemipar?ticos. O estudo caracteriza-se por ser do tipo quase experimental, no qual foram selecionados para compor a amostra, 16 pacientes de ambos os sexos com sequela de AVE. Estes indiv?duos foram avaliados captando-se a amplitude pico a pico e lat?ncia do reflexo H, resposta Motora (resposta M) no m?sculo solear e o eletromiograma (EMG) do m?sculo tibial anterior do membro comprometido e n?o comprometido. No membro comprometido as avalia??es ocorreram em dias diferentes para crioterapia TENS e controle, em dois momentos, antes e depois das interven??es. O membro n?o comprometido foi avaliado uma ?nica vez para servir como linha de base, para compara??o com o membro comprometido. Utilizou-se na an?lise estat?stica, o test t de student pareado para identificar as diferen?as do reflexo H, lat?ncia e EMG do membro comprometido e n?o comprometido e para comparar os resultados antes e depois da aplica??o dos recursos. A ANOVA para amostras relacionadas foi utilizada para identificar as diferen?as entre os recursos utilizados. Atribuiu-se para os testes estat?sticos o n?vel de signific?ncia de 5%. A amplitude pico a pico do reflexo H m?ximo normalizado pela resposta motora m?xima (Hm?x/Mm?x), mostrou-se significativamente aumentada no membro comprometido (p=0.0245). A lat?ncia do reflexo H reduziu no membro comprometido, com essa redu??o sendo estatisticamente significativa (p=0,0375). A atividade eletromiogr?fica se mostrou diminu?da no membro comprometido (p< 0.0001). Depois da TENS houve uma diminui??o da rela??o Hm?x/Mm?x (0.60?0.16 versus 0.49.?0.18; P = 0.0006). No entanto, logo ap?s a aplica??o do gelo houve um aumento da rela??o Hm?x/Mm?x (0.58 ? 0,15 para 0.77 ? 0.13, P=0,0007) e aumento da lat?ncia do sinal (30.41 ? 1.87 versus 33.24 ? 2.19; P=0.0001). A atividade eletromiogr?fica n?o foi alterada significativamente por nenhum recurso. Foram encontradas diferen?as estatisticamente significativas quando a raz?o Hm?x/Mm?x (P<0.0001) e lat?ncia do reflexo H (P<0.0001) foram comparadas entre o p?s-TENS, P?s- crioterapia e controle. Pode-se concluir que a TENS pode ser utilizada para fins de redu??o imediata da espasticidade, e que a crioterapia pode aumentar o estado de hiperreflexia nos pacientes esp?ticos. Entretanto, a diminui??o ou o aumento da espasticidade n?o ocasionou altera??o na atividade eletromiogr?fica do m?sculo antagonista ao esp?stico

Antecedendo movimentos voluntariamente gerados, existe atividade neuronal encefálica que se inicia alguns segundos antes da execução deste movimento. Esta atividade preparatória é responsável pela elaboração de um plano de execução que alcança a via final comum para realização de um ato motor voluntário, os motoneurônios. Entretanto, na última década, evidências apontam para a participação de circuitos neuronais na medula espinhal apresentando padrão de atividade similar aos padrões observados em áreas encefálicas e que, possivelmente, estaria relacionado a uma atividade preparatória para o movimento voluntariamente gerado. Por este motivo, o presente trabalho teve por objetivo verificar a atividade de circuitos neuronais na medula espinhal durante diferentes instantes de proximidade da ação voluntariamente gerada em paradigma de tarefa motora com período de instrução. Para isso, inicialmente, 15 sujeitos saudáveis, sem histórico de doença neuromuscular foram submetidos ao protocolo experimental. O protocolo experimental constituiu-se do processo de recrutamento dos sujeitos, sua preparação para o ensaio dentro do ambiente experimental, bem como as orientações necessárias para execução dos procedimentos e paradigmas. Os procedimentos referem-se às etapas realizadas para captação do reflexo H, bem como desta captação sob a influência de técnica de condicionamento por inibição pré-sináptica. Essa captação ocorreu em janelas de aquisição em que o sujeito encontrava-se em repouso e em três instantes de expectativa para a execução de ação voluntária, estando o músculo sóleo atuando como agonista (flexão plantar) ou antagonista (dorsiflexão), em paradigma de tarefa motora voluntária com período de instrução. Após os registros, por meio de processamento dos sinais coletados, foi possível se calcular a amplitude pico-a-pico do reflexo H nas diferentes condições experimentais de proximidade da execução (1000, 600 e 200 milissegundos) e de atuação do músculo sóleo (agonista e antagonista) que foi usado para: (1) análise da variação da excitabilidade reflexa, em porcentagem da onda M máxima, (2) análise da ocorrência de inibição pré-sináptica e (3) análise da variação da inibição pré-sináptica, em porcentagem de inibição. Os resultados mostram que a porcentagem da onda M máxima aumentou significativamente nos três instantes de proximidade com os sujeitos estando em expectativa da execução da tarefa motora quando o músculo sóleo atuaria como agonista da contração, quando comparados com os registros obtidos nas mesmas condições em repouso. Contudo, somente a 200 ms da execução é que foi observado aumento da porcentagem da onda M máxima quando o músculo sóleo atuaria como antagonista. Inibição pré-sináptica ocorreu em todas as condições experimentais, contudo aumento significativo da porcentagem de inibição pré-sináptica foi somente observado a 200 ms da execução da tarefa motora em que o músculo sóleo atuaria como antagonista. Diferenças entre agonista e antagonista com relação ao padrão de excitabilidade reflexa foi somente observado a 600 ms de proximidade da execução da tarefa e essas diferenças com relação à porcentagem de inibição pré-sináptica foi somente detectada a 200 ms. Nossos resultados nos permitem concluir que circuitos neuronais na medula espinhal apresentam atividade no período preparatório para a execução de tarefa motora voluntária que podem estar relacionadas ao comportamento de expectativa da realização de uma ação motora eminente, bem como relacionada ao planejamento motor para a ação a longa proximidade da execução de movimentos. / There is brain activity preceding voluntary movements a few seconds before the execution of the movement. This preparatory activity is responsible for the execution plan that reaches the final common pathway, i.e., the motoneurons. In the last decade, there have been reports indicating the involvement of spinal cord circuits in the preparatory activity for movement. The present work has the objective of verifying the activity of spinal cord neuronal circuits at different times preceding a voluntary action, under an instructed delay period paradigm. Fifteen healthy subjects participated in the study. The protocol included an explanation of the experimental tasks. Electrophysiological recordings of the H reflex with and without presynaptic inhibition conditioning were employed. The epochs of H reflex recording were associated either with a resting period or with one of three pre-action periods. The subject received a cue at an appropriate time about the type of contraction: plantarflexion or dorsiflexion. Peak to peak H reflex values were computed in the control resting period and at 1000 ms, 600 ms and 200 ms before the action. Percent values of H amplitude with respect to maximum M values were computed as well as the level of presynaptic inhibition. The results have shown that the relative H reflex value increased significantly at the three premovement times for the soleus under an agonist contraction (i.e., plantarflexion) when compared to control. However, when the soleus was an antagonist to the contraction (i.e., dorsiflexion) there was a statistical difference in the H amplitude only at 200 ms before movement. Presynaptic inhibition occurred in all experimental conditions, however only at 200 ms before contraction there was a significant increase. Differences in reflex excitability between agonist and antagonist activity were only observed at 600 ms before action. On the other hand, differences in presynaptic inhibition were only found at 200 ms before contraction. The results indicated that spinal cord neuronal circuits are activated during the preparatory period preceding a voluntary action. These may be correlated with an expectancy behavior for the execution of an imminent motor action and also with the planning of a motor action at larger times preceding movement execution.

Introdução:As adaptações neurais ao treinamento físico vêm sendo amplamente estudadas e a medula espinhal é um dos locais de possível adaptação. No entanto nenhuma avaliação longitudinal havia sido feita diretamente sobre as circuitarias inibitórias medulares. Até o presente momento as alterações eram somente suposições. O presente trabalho verificou as circuitarias medulares responsáveis pela inibição recíproca (IR) e inibição pré-sináptica (IPS) em sujeitos submetidos a diferentes treinamentos. Materiais e Métodos: Para o treino aeróbico (resistência) foram avaliados 25 soldados submetidos ao treinamento militar do Exército Militar Brasileiro. Foram feitas 3 avaliações uma pré-treino e outras duas com 3 e 9 meses após o inicio das atividades no ano de 2006. Outros 29 sujeitos foram divididos em 3 grupos: controle (permaneceram 8 semanas sem atividades de reinamento), grupo de treino de força máxima e treino de potência. Eles foram submetidos a 8 semanas de treino, realizado com séries de agachamento livre com peso. Para avaliação das circuitarias medulares foi utilizado o reflexo H do sóleus condicionado com estímulos no nervo fibular comum (NFC) - que inerva o músculo tibial anterior (TA). O intervalo entre o estímulo condicionante e o estímulo teste determinou a avaliação da IR, da inibição D1 e da inibição D2 (IPS). Outras variáveis também foram calculadas como: contração voluntária máxima isométrica (CVM) do sóleus e TA e seus respectivos eletromiogramas (EMG), relação elétrica e mecânica entre Hmax/Mmax e condicionamento do EMG do sóleus por estímulos no NFC. Foram feitas análises pareadas com teste t-student para o grupo militar e ANOVA two-way para comparação dos grupos de força máxima e potência com o grupo controle. Principais Resultados: O grupo do exército apresentou aumento na força do sóleus e do TA, juntamente com aumento no RMS do EMG do sóleus e do torque gerado pela onda Mmax, sem alterações nos relações Hmax/Mmax. O treinamento militar reduziu significativamente a inibição D1 e mostrou tendências a aumento da IPS. O grupo de força máxima não mostrou aumento de força isométrica, no entanto apresentou aumento na relação elétrica Hmax/Mmax, com concomitante redução da IR e aumento da IPS. O grupo de potência mostrou ganho na força máxima isométrica somente do sóleus. A capacidade de gerar torque reflexamente também aumentou neste grupo, com aumento significativo na relação mecânica Hmax/Mmax. Esta melhora na utilização do arco reflexo também foi verificada com redução da IPS e aumento da IR neste grupo.Conclusões: Estes resultados mostraram que a medula espinal sofre plasticidade nas vias inibitórias IR, inibição D1 e D2, e que esta plasticidade é dependente do tipo de tarefa realizada. / Introduction: Neural adaptations with physical training have been widely studied. The spinal cord is a possible locus of adaptation. However, longitudinal studies that evaluate directly the spinal cord pathways have not been found in the literature. Therefore, all reports from the literature justify changes found in measured responses to exercise by hypotheses on spinal cord mechanisms. This study had the objective of measuring features of specific spinal cord pathways to check if they change according to the type of physical training. The pathways related to reciprocal inhibition (RI) and pre-synaptic inhibition (PSI) were investigated in subjects undergoing different trainings. Materials and Methods: For endurance training 25 soldiers were subjected to military training of the Brazilian Army. Evaluations were made three times, one previous to the beginning of the activity and twice post-training (within 3 and 9 months). Other 29 subjects were divided into: control group (with no training), maximal strength group and power group. They were subjected to 8 weeks of training with series of squat movements. The soleus H reflex conditioning with stimuli in the common peroneal nerve (CPN) was used to evaluate the spinal cord pathways. The interval between the conditioning and the test stimulus determine the assessment of RI, D1 inhibition and D2 inhibition (PSI). Other variables were also calculated: maximum voluntary isometric contraction from soleus and tibialis anterior and their electromyograms (EMG), electrical and mechanical Hmax/Mmax ratio and 3 inhibitions over the soleus EMG conditioned by stimuli to the CPN. The results were analyzed with paired t-student test for the military group and with two-way ANOVA to compare the maximal strength and power groups with the control group. Main Results: The military group had increased strength of the soleus and the TA muscles, with an increase in the RMS of the soleus EMG. This group also increased the torque generated by the Mmax-wave, without changes in Hmax/Mmax ratio. The military training significantly reduced D1 inhibition and showed tendencies to increase the PSI. The maximal strength group showed no differences in isometric strength, but had increased Hmax/Mmax ratio with concomitant reduction of RI and increased PSI. The power group increased isometric strength only for the soleus muscle. This group also improved the ability to generate torque by reflex pathways, with significant increase in the mechanical Hmax/Mmax ratio, with a reduction of PSI and increase of RI. Conclusions: These results show that spinal cord plasticity occurs in the inhibitory pathways of reciprocal inhibition, D1 inhibition and D2 inhibition (pre-synaptic inhibition), and that plasticity is dependent on the type of trained movement.

Os objetivos deste estudo foram comparar os níveis de inibição pré-sináptica (IPS) durante a iniciação do passo entre indivíduos com doença de Parkinson (DP) com bloqueio motor (BM), sem-BM (S-BM) e indivíduos saudáveis pareados pela idade (ISPI) e, possíveis correlações entre os níveis de IPS com as variáveis comportamentais (amplitude e tempo do ajuste postural antecipatório [APA]) e os escores do New Freezing of Gait Questionnaire (NFOG-Q). A amostra foi composta por 22 indivíduos com BM e 12 S-BM (estágio 3 da DP avaliados no estado on da medicação). Dezesseis ISPI também foram incluídos no estudo. Todos atenderam os critérios de inclusão. Os indivíduos foram avaliados em dois dias. No primeiro dia, todos responderam uma anamnese e o Mini Exame do Estado Mental. Para os indivíduos com DP foi aplicada a escala de estadiamento da DP e a parte III da Escala Unificada de Avaliação da DP (UPDRS) e somente os indivíduos com BM foram avaliados com o NFOG-Q. No segundo dia, todos os indivíduos realizaram a tarefa iniciação do passo na plataforma de força AMTI para avaliação da amplitude e do tempo do APA com ou sem a evocação do reflexo-H na condição teste ou condicionado. O estimulador portátil Nicolet® Viking Quest da CareFusion foi utilizado para evocar o reflexo-H teste e condicionado. O estímulo elétrico foi evocado quando a amplitude do APA ultrapassasse 10 a 20% da linha de base. Todos indivíduos realizaram a tarefa iniciação do passo em 3 condições: 1) sem estímulo; 2) estímulo teste estimulação no nervo tibial; e 3) estímulo condicionado estimulação do nervo fibular antes (intervalo de 100 ms) da estimulação do nervo tibial. Nas três condições, os indivíduos foram instruídos a realizarem 15 passos, logo, 15 estímulos nas condições 2 e 3 de maneira aleatória. A ANOVA one way mostrou diferenças significantes nos valores de IPS entre os três grupos, onde os ISPI apresentaram valores maiores de IPS do que os outros dois grupos e, indivíduos S-BM apresentaram valores maiores IPS comparado aos indivíduos com BM (P<0,001), porém, todos os indivíduos deste último grupo apresentaram facilitação. Adicionalmente, amplitudes maiores e tempos menores do APA foram observados somente para os ISPI (P<0,05), além disso, não foram observadas diferenças entre essas variáveis para os dois grupos de DP (P>0,05). Em relação às correlações, especialmente para os indivíduos com BM, observamos que valores maiores de facilitação estão: fortemente associados com os escores maiores do NFOG-Q (r = -74; P<0,0001); moderadamente associados com as amplitudes menores do APA (r = 0,54; P<0,004); e fracamente associados com os tempos maiores do APA (r = -0,42; P<0,244). Por fim, houve uma forte associação entre as amplitude menores do APA e escores maiores do NFOG-Q (r = -,075; P<0,0001). Em conclusão, indivíduos com BM apresentam facilitação (ausência de IPS) durante a iniciação do passo e associada com deficiências na amplitude e tempo do APA e a severidade do BM. Isso indica que a medula espinhal tem participação na iniciação do passo e pode ser fortemente influenciada por alterações sensório-motoras / The aims of this study were to compare the presynaptic inhibition levels (PSI) in the step initiation between subjects with Parkinson\'s disease (PD) with freezing of gait (FoG), non-FOG (non-FoG), and age-matched healthy controls (HC) and, possible correlations between the PSI levels with the behavioral variables and the New Freezing of Gait Questionnaire (NFOG-Q) scores. Twenty individuals with FoG, 12 individuals with non-FoG (stage 3 of PD assessed in the clinically defined on state), and 16 HC met the inclusion criteria. Subjects visited the laboratory for two days. On the first day, all of the subjects answered the anamnesis and the Mini-Mental State Examination. However, only in the subjects with PD were assessed the severity of disease and the motor symptoms (Unified Parkinson´s Disease Rating Scale part III [UPDRS-III], but the FoG severity was assessed only in the subjects with FoG. On the second day, all of the subjects performed the step initiation on the force platform (AMTI) to assess amplitude and time of anticipatory postural adjustment with or without evoking H-reflex in the test or conditioned condition. The constant-current stimulator (Nicolet® Viking Quest portable EMG apparatus, CareFusion) was used to evoke the H-reflex. The electrical stimulus was evoked when the APA amplitude exceeded 10 to 20% of the baseline. All of the subjects performed the step initiation in 3 conditions: 1) without stimulation of the nerve; 2) test stimulus stimulation of the tibial nerve; and 3) conditioning stimulus - stimulation of the fibular nerve before (100 ms interval) stimulation of the tibial nerve. At three conditions, subjects were instructed to perform 15 steps, thus, 15 stimuli at conditions 2 and 3 in a random order. The ANOVA one way showed significant differences in the PSI values between the three groups, where the ISPI presented higher values of PSI than the other two groups, and S-BM individuals had higher PSI values compared to individuals with BM (P<0.001), however all of the individuals with FoG presented facilitation. In addition, larger amplitudes and smaller times of APA were observed only for ISPI (P<0.05); in addition, no differences were observed between these variables for the two PD groups (P>0.05). In relation to correlations, especially for individuals with FoG, we observed that greater values of facilitation are: strongly associated with the higher NFOG-Q scores (r = -0.74; P<0.0001); moderately associated with the smaller APA amplitudes (r = 0.54; P<0.004); and weakly associated with higher APA times (r = -0.42, P<0.244). Finally, there was a strong association between the smaller APA amplitudes and higher NFOG-Q scores (r = -0.75, P<0.0001). In conclusion, individuals with FoG presented facilitation (absence of PSI) in the step initiation which was associated with deficits in amplitude and time of APA and FoG severity. This indicates that the spinal cord has participation in the step initiation that can be strongly influenced by the abnormal sensory motor

A manutenção do equilíbrio depende da ativação sinérgica de músculos dos dois hemicorpos, e há evidências de que essa coordenação é mediada por circuitos medulares, que estão sob controle supra-segmentar. O objetivo desse trabalho é descrever mecanismos neurofisiológicos e biomecânicos envolvidos no controle postural de sujeitos saudáveis frente a uma perturbação provocada por uma contração reflexa, enfatizando-se os mecanismos associados à coordenação entre membros. A perturbação postural ocorreu em resposta a um estímulo elétrico unilateral no nervo tibial. Devido a restrições em estudos anteriores, utilizou-se uma ampla abordagem (múltiplos músculos, reflexos cruzados) e estimulação precisamente controlada. Os resultados mostraram um complexo padrão de ativação dos músculos dos membros inferiores bilateralmente. Logo após o estímulo, foram encontradas respostas de curta e média latência em músculos da perna e da coxa. Posteriormente, foram observadas algumas ações musculares de longa latência nos músculos mais distais, que provavelmente foram ativadas em resposta às oscilações posturais. As respostas musculares iniciais sugerem que as informações aferentes e os reflexos medulares possuem uma função muito importante na regulação da coordenação entre membros, durante a manutenção da postura ereta quieta. / Balance depends on the synergic activation of muscles bilaterally, and there is evidence that this coordination is mediated by spinal circuits, which are under supra-spinal control. The objective of this study is to describe neurophysiologic and biomechanical mechanisms involved in the postural control of healthy subjects submitted to a disturbance provoked by a muscular reflex contraction. The postural perturbation was caused by a unilateral electric stimulation to the popliteal fossa. The analysis emphasizes the mechanisms associated with interlimb coordination. In this work, methodological approaches expanded those of previous work, the recordings being done bilaterally and the stimulus being precisely controlled. The results showed a complex pattern of bilateral muscular activation. Short and medium latency responses were found in the leg and thigh muscles. These were followed by some muscular activity at longer latencies, probably occurring due to the postural oscillations. The initial muscular responses suggest that the afferent inflow and the spinal cord reflexes have an important function in the between-limb coordination during the standing posture.

Introdução:As adaptações neurais ao treinamento físico vêm sendo amplamente estudadas e a medula espinhal é um dos locais de possível adaptação. No entanto nenhuma avaliação longitudinal havia sido feita diretamente sobre as circuitarias inibitórias medulares. Até o presente momento as alterações eram somente suposições. O presente trabalho verificou as circuitarias medulares responsáveis pela inibição recíproca (IR) e inibição pré-sináptica (IPS) em sujeitos submetidos a diferentes treinamentos. Materiais e Métodos: Para o treino aeróbico (resistência) foram avaliados 25 soldados submetidos ao treinamento militar do Exército Militar Brasileiro. Foram feitas 3 avaliações uma pré-treino e outras duas com 3 e 9 meses após o inicio das atividades no ano de 2006. Outros 29 sujeitos foram divididos em 3 grupos: controle (permaneceram 8 semanas sem atividades de reinamento), grupo de treino de força máxima e treino de potência. Eles foram submetidos a 8 semanas de treino, realizado com séries de agachamento livre com peso. Para avaliação das circuitarias medulares foi utilizado o reflexo H do sóleus condicionado com estímulos no nervo fibular comum (NFC) - que inerva o músculo tibial anterior (TA). O intervalo entre o estímulo condicionante e o estímulo teste determinou a avaliação da IR, da inibição D1 e da inibição D2 (IPS). Outras variáveis também foram calculadas como: contração voluntária máxima isométrica (CVM) do sóleus e TA e seus respectivos eletromiogramas (EMG), relação elétrica e mecânica entre Hmax/Mmax e condicionamento do EMG do sóleus por estímulos no NFC. Foram feitas análises pareadas com teste t-student para o grupo militar e ANOVA two-way para comparação dos grupos de força máxima e potência com o grupo controle. Principais Resultados: O grupo do exército apresentou aumento na força do sóleus e do TA, juntamente com aumento no RMS do EMG do sóleus e do torque gerado pela onda Mmax, sem alterações nos relações Hmax/Mmax. O treinamento militar reduziu significativamente a inibição D1 e mostrou tendências a aumento da IPS. O grupo de força máxima não mostrou aumento de força isométrica, no entanto apresentou aumento na relação elétrica Hmax/Mmax, com concomitante redução da IR e aumento da IPS. O grupo de potência mostrou ganho na força máxima isométrica somente do sóleus. A capacidade de gerar torque reflexamente também aumentou neste grupo, com aumento significativo na relação mecânica Hmax/Mmax. Esta melhora na utilização do arco reflexo também foi verificada com redução da IPS e aumento da IR neste grupo.Conclusões: Estes resultados mostraram que a medula espinal sofre plasticidade nas vias inibitórias IR, inibição D1 e D2, e que esta plasticidade é dependente do tipo de tarefa realizada. / Introduction: Neural adaptations with physical training have been widely studied. The spinal cord is a possible locus of adaptation. However, longitudinal studies that evaluate directly the spinal cord pathways have not been found in the literature. Therefore, all reports from the literature justify changes found in measured responses to exercise by hypotheses on spinal cord mechanisms. This study had the objective of measuring features of specific spinal cord pathways to check if they change according to the type of physical training. The pathways related to reciprocal inhibition (RI) and pre-synaptic inhibition (PSI) were investigated in subjects undergoing different trainings. Materials and Methods: For endurance training 25 soldiers were subjected to military training of the Brazilian Army. Evaluations were made three times, one previous to the beginning of the activity and twice post-training (within 3 and 9 months). Other 29 subjects were divided into: control group (with no training), maximal strength group and power group. They were subjected to 8 weeks of training with series of squat movements. The soleus H reflex conditioning with stimuli in the common peroneal nerve (CPN) was used to evaluate the spinal cord pathways. The interval between the conditioning and the test stimulus determine the assessment of RI, D1 inhibition and D2 inhibition (PSI). Other variables were also calculated: maximum voluntary isometric contraction from soleus and tibialis anterior and their electromyograms (EMG), electrical and mechanical Hmax/Mmax ratio and 3 inhibitions over the soleus EMG conditioned by stimuli to the CPN. The results were analyzed with paired t-student test for the military group and with two-way ANOVA to compare the maximal strength and power groups with the control group. Main Results: The military group had increased strength of the soleus and the TA muscles, with an increase in the RMS of the soleus EMG. This group also increased the torque generated by the Mmax-wave, without changes in Hmax/Mmax ratio. The military training significantly reduced D1 inhibition and showed tendencies to increase the PSI. The maximal strength group showed no differences in isometric strength, but had increased Hmax/Mmax ratio with concomitant reduction of RI and increased PSI. The power group increased isometric strength only for the soleus muscle. This group also improved the ability to generate torque by reflex pathways, with significant increase in the mechanical Hmax/Mmax ratio, with a reduction of PSI and increase of RI. Conclusions: These results show that spinal cord plasticity occurs in the inhibitory pathways of reciprocal inhibition, D1 inhibition and D2 inhibition (pre-synaptic inhibition), and that plasticity is dependent on the type of trained movement.

A manutenção do equilíbrio depende da ativação sinérgica de músculos dos dois hemicorpos, e há evidências de que essa coordenação é mediada por circuitos medulares, que estão sob controle supra-segmentar. O objetivo desse trabalho é descrever mecanismos neurofisiológicos e biomecânicos envolvidos no controle postural de sujeitos saudáveis frente a uma perturbação provocada por uma contração reflexa, enfatizando-se os mecanismos associados à coordenação entre membros. A perturbação postural ocorreu em resposta a um estímulo elétrico unilateral no nervo tibial. Devido a restrições em estudos anteriores, utilizou-se uma ampla abordagem (múltiplos músculos, reflexos cruzados) e estimulação precisamente controlada. Os resultados mostraram um complexo padrão de ativação dos músculos dos membros inferiores bilateralmente. Logo após o estímulo, foram encontradas respostas de curta e média latência em músculos da perna e da coxa. Posteriormente, foram observadas algumas ações musculares de longa latência nos músculos mais distais, que provavelmente foram ativadas em resposta às oscilações posturais. As respostas musculares iniciais sugerem que as informações aferentes e os reflexos medulares possuem uma função muito importante na regulação da coordenação entre membros, durante a manutenção da postura ereta quieta. / Balance depends on the synergic activation of muscles bilaterally, and there is evidence that this coordination is mediated by spinal circuits, which are under supra-spinal control. The objective of this study is to describe neurophysiologic and biomechanical mechanisms involved in the postural control of healthy subjects submitted to a disturbance provoked by a muscular reflex contraction. The postural perturbation was caused by a unilateral electric stimulation to the popliteal fossa. The analysis emphasizes the mechanisms associated with interlimb coordination. In this work, methodological approaches expanded those of previous work, the recordings being done bilaterally and the stimulus being precisely controlled. The results showed a complex pattern of bilateral muscular activation. Short and medium latency responses were found in the leg and thigh muscles. These were followed by some muscular activity at longer latencies, probably occurring due to the postural oscillations. The initial muscular responses suggest that the afferent inflow and the spinal cord reflexes have an important function in the between-limb coordination during the standing posture.