Adaptation of motor control to training and disuse : contribution of muscle synergy analysis and movement variability

The well-known degrees of freedom problem originally introduced by Nikolai Bernstein (1967) results from the high abundance of degrees of freedom in the musculoskeletal system. Such abundance in motor control have two sides: i) because it is unlikely that the Central Nervous System controls each degree of freedom independently, the complexity of the control needs to be reduced, and ii) because there are many options to perform a movement, a repetition of a given movement is never the same. It leads to two main topics in motor control and biomechanics: motor coordination and motor variability. The present thesis aimed to understand how motor systems behave and adapt under specific conditions. This thesis comprises three studies that focused on three topics of major interest in the field of sports sciences and medicine: expertise, injury risk and fatigue. The first study (expertise) has focused on the muscle coordination topic to further investigate the effect of expertise on the muscle synergistic organization, which ultimately may represent the underlying neural strategies. Studies 2 (excessive medial knee displacement) and 3 (fatigue) both aimed to better understand its impact on the dynamic local stability. The main findings of the present thesis suggest: 1) there is a great robustness in muscle synergistic organization between swimmers at different levels of expertise (study 1, chapter II), which ultimately indicate that differences in muscle coordination is mainly explained by peripheral adaptations; 2) injury risk factors such as excessive medial knee displacement (study 2, chapter III) and fatigue (study 3, chapter IV) alter the dynamic local stability of the neuromuscular system towards a more unstable state. This change in dynamic local stability represents a loss of adaptability in the neuromuscular system reducing the flexibility to adapt to a perturbation.

O efeito das substituições no comportamento tático e no rendimento físico dos jogadores profissionais de futebol de alto rendimento

O objetivo deste estudo foi analisar o impacto das substituições no comportamento tático e no rendimento físico de jogadores profissionais de futebol da primeira liga inglesa. Foram analisadas 40 substituições diretas de jogadores das posições de médios centro, extremos e avançados, ocorridas durante a segunda parte dos jogos. Para captar o comportamento tático individual dos jogadores foram utilizadas duas variáveis compostas: a variação da distância de cada jogador ao seu locus de referência espacial e a distribuição espacial dos deslocamentos de cada jogador (heat map). A partir destas variáveis foram calculadas a média, desvio padrão e coeficiente de variação, assim como duas medidas de entropia - que permitem mensurar a regularidade e a variabilidade/imprevisibilidade do comportamento tático individual de cada jogador. Para captar o rendimento físico dos jogadores foi utilizada a distância total percorrida e a distância percorrida em cinco categorias de intensidade. Os médios centro e os avançados substituídos apresentaram uma diminuição da imprevisibilidade no período inicial do jogo comparativamente com o período anterior à substituição. Foi também evidente a tendência para ocorrer uma diminuição do rendimento físico nos jogadores substituídos entre o período inicial de jogo e o período imediatamente anterior à substituição. Da mesma forma, para os médios e os extremos, os jogadores quando entraram na qualidade de substitutos apresentam também um maior rendimento físico que os jogadores substituídos. O jogador da posição do substituto/substituído, que permaneceu em campo apresentou também menor rendimento físico que os substitutos. Estes resultados sugerem que as motivações táticas justificam as substituições de médios centro e avançados e as motivações físicas justificam as substituições de médios centro e extremos.