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.

Estudo das competências grafomotoras em crianças no 3º ano de escolaridade, na região de Lisboa

A escrita é uma atividade complexa que envolve a interação constante de processos cognitivos e motores. As crianças passam grande parte do tempo a escrever em contexto escolar, aplicando também esta habilidade noutros contextos. As dificuldades de escrita ao nível da legibilidade e velocidade possuem um impacto negativo nos diferentes contextos de vida das crianças. Esta tese teve como objetivo estudar as competências de escrita em crianças no 3º ano de escolaridade, período em que é alcançada uma automatização da escrita. Começou-se por traduzir, adaptar culturalmente e validar para o Português Europeu dois instrumentos que são internacionalmente utilizados no diagnóstico da Disgrafia e da Perturbação do Desenvolvimento da Coordenação (PDC): Movement Assessment Battery for Children – 2nd edition (MABC-2) e Echelle d’évaluation rapide de l’écriture chez l’enfant (BHK). Os instrumentos revelaram ser fidedignos e com solidez suficiente para a sua aplicação. Prosseguiu-se com a exploração da relação entre as competências de escrita e a coordenação motora. Não foi encontrada relação entre qualidade e velocidade de escrita e coordenação motora fina, nem qualquer associação entre qualidade e velocidade de escrita. Na diferença de desempenhos entre rapazes e raparigas, estas revelaram melhores resultados apenas na tarefa de colocação de pinos com a mão preferida. Verificou-se que a formação de letras é o fator que mais contribui para explicar os desempenhos na qualidade de escrita. Através de análise computacional conseguiu-se dar os primeiros passos para o estabelecimento de um padrão de legibilidade, com a caracterização espacial das letras. No entanto, não foi encontrada relação entre as características espaciais e a qualidade de escrita. No final desta tese, relatam-se as limitações dos procedimentos adotados e sugerem-se futuros desafios de investigação dos fenómenos inerentes a esta temática.