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.

Efeito do exercício na biomecânica da marcha em crianças e adolescentes com paralisia cerebral

Tipo de Estudo: Revisão. Temática: Efeito do exercício na biomecânica da locomoção de crianças e adolescentes com paralisia cerebral que apresentam marcha em agachamento (designada como “crouch gait”). Objetivos: 1) verificar e analisar as metodologias de programas de treino de força que, combinados ou não com outros programas de treino, exercícios ou intervenções, visam melhorar o padrão da marcha e a funcionalidade destes indivíduos; 2) tendo por base os resultados do primeiro objetivo, compilar uma bateria de exercícios e propôr um exemplo de plano de treino adequado a esta população. Métodos: Usou-se o PICOS para a definição de uma estratégia de busca segura e confiável. A “PubMed”, “Cochrane” e “Web of Knowledge", foram as bases de dados selecionadas e utilizadas. A pesquisa aconteceu na Faculdade de Motricidade Humana e no Hospital de Santa Maria em Lisboa. A seleção final dos artigos decorreu no mês de Janeiro, durante uma semana, e foi realizada e rastreada por dois investigadores de forma diferente. Incluíram-se nesta revisão estudos randomizados e controlados, com crianças e adolescentes com paralisia cerebral e que apresentam “crouch gait”, e nos quais foram utilizados protocolos de exercício como método de intervenção nesta população, tendo em vista a melhoria do padrão de marcha. Resultados: Da pesquisa inicial resultaram 223 estudos. Com a leitura dos resumos, selecionaram-se 96. Excluíram-se 85 porque apenas 11 cumpriram com todos os critérios de eligibilidade. Foi avaliada a qualidade metodológica destes 11 estudos com a escala PEDro e excluíram-se 3, resultando em 8 artigos como potenciais estudos para a revisão. Discussão: Um melhor alinhamento biomecânico e a obtenção de uma base mais estável podem afetar positivamente a função da marcha nestas crianças. O treino da força, sozinho, nem sempre melhora a capacidade da marcha. A melhoria da marcha advém dos efeitos e resultados significativos da força muscular, da amplitude de movimento articular, da diminuição da espasticidade, da regulação do tónus e da melhoria do equilíbrio e da postura. Conclusão: O treino da força não é uma contra indicação para estes indivíduos. Este oferece efeitos benéficos para a melhoria das suas funcionalidades. Para um efeito significativo, a intervenção deve ser superior a seis (6) semanas.