Efeito da estimulação transcraniana por corrente contínua sobre o desempenho físico: análise das respostas cerebrais, metabólicas e perceptivas durante e após exercícios aeróbio e de força

Estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) sobre áreas corticais pré-selecionadas, tem aumentado o desempenho físico de diferentes populações. Porém, lacunas persistem no tocante aos mecanismos subjacentes à estes efeitos. Assim, a presente tese objetivou: a) investigar os efeitos da ETCC anódica (aETCC) e placebo (Sham) no córtex motor (CM) de indivíduos saudáveis sobre o desempenho de força máxima; b) comparar os efeitos da ETCC sobre a produção de força máxima e estabilidadade da força durante exercícios máximo e submáximo em sujeitos hemiparéticos e saudáveis; c) investigar o efeito da ETCC sobre a conectividade funcional inter-hemisférica (coerência eletroencefalográfica cEEG) do córtex pré-frontal (CPF), desempenho aeróbio e dispêndio energético (EE) durante e após exercício máximo e submáximo. No 1 estudo, 14 adultos saudáveis executaram 2 sessões de exercício máximo de força (EMF) dos músculos flexores e extensores do joelho dominante (3 séries de 10 rep máximas), precedidos por aETCC ou Sham (2mA; 20 mim). aETCC não foi capaz de aumentar o trabalho total e pico de torque (PT), resistência à fadiga ou atividade eletromiográfica durante o EMF. No 2 estudo, 10 hemiparéticos e 9 sujeitos saudáveis receberam aETCC e Sham no CM. O PT e a estabilidade da força (coeficiente de variação - CV) foram avaliados durante protocolo máximo e submáximo de extensão e flexão unilateral do joelho (1 série de 3 reps a 100% do PT e 2 séries de 10 reps a 50% do PT). Nenhuma diferença no PT foi observada nos dois grupos. Diminuições no CV foram obervadas durante a extensão (~25-35%, P<0.001) e flexão de joelho (~22-33%, P<0.001) após a aETCC comparada com Sham nos hemiparéticos, entretanto, somente o CV na extensão de joelhos diminuiu (~13-27%, P<0.001) nos saudáveis, o que sugere que aETCC pode melhorar o CV, mas não o PT em sujeitos hemiparéticos. No 3 estudo, 9 adultos saudáveis realizaram 2 testes incrementais máximos precedidos por aETCC ou Sham sobre o CPF com as respostas cardiorrespiratórias, percepção de esforço (PSE) e cEEG do CPF sendo monitoradas. O VO2 de pico (42.64.2 vs. 38.23.3 mL.kg.min-1; P=0,02), potência total (252.776.5 vs. 23773.3 W; P=0,05) e tempo de exaustão (531.1140 vs. 486.7115.3 seg; P=0,04) foram maiores após aETCC do que a Sham. Nenhuma diferença foi encontrada para FC e PSE em função da carga de trabalho (P>0,05). A cEEG do CPF aumentou após aETCC vs. repouso (0.700.40 vs. 0.380.05; P=0,001), mas não após Sham vs. repouso (0.360.49 vs. 0.330.50; P=0,06), sugerindo que a aETCC pode retardar a fadiga aumentando a conectividade funcional entre os hemisférios do CPF e desempenho aeróbio durante exercício exaustivo. No 4 estudo, o VO2 e EE foram avaliados em 11 adultos saudáveis antes, durante a aETCC ou Sham no CPF e 30 min após exercício aeróbio submáximo isocalórico (~200kcal). Diferenças não foram observadas no VO2 vs. repouso durante aETCC e Sham (P=0.95 e P=0.85). Porém, a associação entre exercício e aETCC aumentou em ~19% o EE após ao menos, 30 min de recuperação após exercício quando comparada a Sham (P<0,05).

Transcranial direct current stimulation (tDCS) applied over pre-selected cortical areas, has been shown to improve the physical performance of different population. However, gaps persist regarding the mechanisms that underlie this effect. Thus, the present tesis aimed: a) to investigate the effects of anodal tDCS (atDCS) and sham condition over motor cortex (MC) in healthy subjects upon maximal strength performance; b) to compare the tDCS effects upon either maximal strength production and force steadiness during maximal and submaximal exercise in hemiparetic and healthy groups; c) to investigate the tDCS effect upon the inter-hemispheric functional connectivity (electroencephalographic coherence cEEG) of prefrontal cortex (PFC), aerobic fitness and energy expenditure (EE) during and after maximal and submaximal exercise bouts. In the 1st study, 14 healthy adults performed 2 maximal strength exercise sessions (MSEX) of flexor and extensor muscles in the dominant knee (3 sets of 10 max repetitions) preceded by atDCS or sham condition (2mA; 20 min). atDCS was not able to increase neither the total work or peak torque (PT), fatigue resistance or electromiografic activity during MSEX. In the 2nd study, 10 hemiparetic and 9 healthy subjects received atDCS or sham condition over MC. The PT and the force steadiness (coefficient of variation CV) were assessed during the maximal and submaximal protocol involving unilateral knee flexion and extension (1 set of 3 reps at 100%PT and 2 sets of 10 reps at 50%PT). No differences in PT were observed in both groups. CV decreasing were observed during knee extension (~25-35%, P<0.001) and flexion (~22-33%, P<0.001) after atDCS compared with sham condition in hemiparetic group, however, CV decreased only in knee extension (~13-27%, P<0.001) in healthy group which suggest that atDCS may enhance the CV, but not the PT in hemiparetic subjects. In the 3rd study, 9 healthy adults performed 2 maximal ramp-incremented tests preceded by atDCS or sham condition applied over PFC with cardio-respiratory, perceived exertion (RPE) and PFC cEEG being monitored during exercise. VO2 peak (42.64.2 vs. 38.23.3 mL.kg.min-1; P=0.02), work rate (252.776.5 vs. 23773.3 W; P=0.05) and time to exhaustion (531.1140 vs. 486.7115.3 sec; P=0.04) were higher after atDCS than sham condition. No differences were found for HR and RPE against workload during exercise (P>0.05). PFC cEEG increased after atDCS vs. baseline (0.700.40 vs. 0.380.05; P=0.001), but not after sham condition vs.baseline (0.360.49 vs. 0.330.50; P=0,06) which suggest that atDCS might delays fatigue increasing the PFC inter-hemispheric connectivity and aerobic fitness during exhaustive exercise. In the 4th study, the VO2 and the EE were assessed in 11 healthy subjects before, during atDCS over PFC or sham condition and 30-min following isocaloric aerobic exercise (~200kcal). No differences were observed on VO2 vs. baseline during atDCS and sham condition (P=0.95 and P=0.85). However, the association between aerobic exercise and atDCS increased the EE in ~19% after at least 30 min of recovery after exercise compared with sham condition (P<0.05).