Crianças com défices no controlo motor: contributo para a elaboração do core set da Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde (CIF)

A CIF é um sistema de classificação adotado pela OMS, que serve de referência universal para descrever, avaliar e medir saúde e incapacidade, a nível individual e ao nível da população. Contudo, apesar do interesse internacional gerado em torno da CIF, esta é considerada uma classificação complexa e extensa, fato que despoletou a criação de core sets – listas de itens da CIF especificamente selecionados pela sua relevância na descrição e qualificação de uma determinada condição de saúde – como resposta a esta problemática. Até à data, foram desenvolvidos core sets para várias patologias comuns. Contudo, apesar do controlo motor ser uma área de investigação muito reconhecida nos últimos 20 anos, ainda não possui um core set próprio. Assim, o objetivo deste estudo é contribuir para o desenvolvimento de um core set, com base na CIF-CJ, dirigido para uma descrição abrangente das competências inerentes a crianças, dos 6 aos 18 anos de idade, com défices no controlo motor. Deste modo, recorreu-se a uma revisão da literatura sobre a temática em estudo, de modo a reunir informação para a construção de uma proposta a core set, posteriormente sujeita ao escrutínio de peritos, através do recurso ao método de Delphi. Após várias rondas, foi alcançado um consenso acerca da lista final de códigos CIF que constituem o core set final.

Efeito de um programa de exercícios segundo Pilates em indivíduos com asma controlada – controlo motor vs. função ventilatória

Introdução: Embora existam estratégias para coordenar as funções postural e ventilatória numa situação normal, isto pode não ser verdade quando a necessidade para uma das funções está aumentada, como por exemplo em patologia respiratória (asma) ou no exercício físico, em que subsistem maiores necessidades ventilatórias. O método Pilates, que foca a relação entre o corpo e a disciplina mental, visa prosperar a saúde e o bem-estar pelo enfatizar da boa postura, do alinhamento corporal e da coordenação da ventilação com o movimento. Objectivo: Comparar características de controlo motor e parâmetros ventilatórios em asmáticos controlados e indivíduos sem patologia, e verificar o efeito de um programa de exercícios segundo Pilates nesses outcomes em indivíduos com asma controlada. Métodos: Estudo quasi-experimental, com uma amostra constituída por 21 estudantes voluntários, 7 pertencentes ao “grupo sem patologia”, 7 ao “grupo controlo asmático” e 7 ao “grupo experimental asmático”. Para avaliação do timing de ativação e do padrão de recrutamento muscular no movimento rápido do membro superior foi utilizada eletromiografia de superfície do Diafragma, Eretor da Coluna, Multífidos, Oblíquo Externo, Reto Anterior e Transverso Abdominal/Oblíquo Interno. Foram também avaliados parâmetros de função ventilatória: a percentagem de volume expiratório forçado no primeiro segundo do previsto, o débito expiratório máximo instantâneo, a ventilação máxima voluntária, a pressão inspiratória máxima e a pressão expiratória máxima. As avaliações decorreram antes e após 8 semanas da aplicação de um programa de exercícios segundo Pilates no grupo experimental asmático, com exceção do grupo sem patologia que realizou apenas o primeiro momento de avaliação. Resultados: O grupo controlo asmático apresentou um timing de ativação significativamente maior do Transverso Abdominal/Oblíquo Interno e do Diafragma, em relação ao grupo sem patologia. Nos parâmetros ventilatórios, o grupo controlo asmático apresentou menores valores de percentagem de volume expiratório no primeiro segundo do previsto, de débito expiratório máximo instantâneo e de pressão expiratória máxima. Após a realização do programa de exercícios segundo Pilates verificaram-se alterações significativas no timing de activação do Eretor da Coluna, do Multífidos, do Transverso/Oblíquo Interno e do Diafragma, tendo ambos diminuído no grupo experimental asmático. Ainda, o grupo experimental asmático, em relação aos parâmetros ventilatórios, apresentou diferenças significativas no débito expiratório máximo instantâneo, na ventilação máxima voluntária e na pressão expiratória máxima, tendo ambos aumentado estes valores. Conclusão: Os asmáticos controlados parecem possuir características de controlo motor, especificamente no timing de ativação, e valores de parâmetros ventilatórios diferentes em comparação aos indivíduos sem patologia. O programa de exercícios segundo Pilates, implementado no grupo experimental asmático, parece ter influenciado positivamente esses outcomes.

Influência de diferentes estratégias de estabilização lombopélvica e de programas de exercícios de controlo motor no Active Straight Leg Raise

Introdução: O Active Straight Leg Raise (ASLR) tem sido sugerido como um indicador clínico da estabilidade lombopélvica. Estratégias passivas e ativas podem contribuir para aumentar esta estabilidade, assim como programas de exercício baseados nas mesmas estratégias ativas. Objetivos: Comparar os efeitos imediatos da compressão pélvica manual (CP), do drawing-in (DI) e do bracing abdominal (BA) durante o ASLR em indivíduos com e sem dor lombopélvica crónica e inespecífica, e avaliar o efeito prolongado das manobras de estabilização ativas através dos programas de exercícios de controlo motor, Pilates e McGill. Métodos: Estudo transversal, com uma amostra de 111 voluntários, 52 sem dor lombopélvica (NLPPG) e 59 com dor lombopélvica (LPPG), e estudo experimental, formado pelo LPPG dividido em 19 no grupo controlo (GC), 20 no grupo pilates (GP) e 20 no grupo mcgill (GMg). Foi avaliado o ASLR padrão, o ASLR com CP, o ASLR com DI e ASLR com BA. Os participantes foram avaliados antes e após as 8 semanas de implementação dos programas exercícios de McGill e Richardson, apenas aos respetivos grupos. Resultados: O LPPG apresentou significativamente maior score no ASLR comparativamente ao NLPPG (z=-9,361; p<0,001). Apesar do BA ter apresentado scores inferiores às restantes estratégias (p<0,001), todas elas foram capazes de diminuir o score do ASLR (p<0,001). Após a aplicação dos programas de exercícios, verificou-se que o GP (p<0,001) e o GMg (p<0,001) apresentaram scores significativamente menores no ASLR, relativamente ao GC. No GP e no GMg verificou-se uma diminuição do score do ASLR (Z=-4,028; p<0,001; Z=-4,179; p<0,001, respetivamente). Além disso, GMg apresentou uma tendência para apresentar menores scores do ASLR comparativamente ao GP. Conclusão: Qualquer uma destas manobras de estabilização quando adicionada ao ASLR pode aumentar a estabilidade lombopélvica, especialmente o BA. Os exercícios de Pilates e de McGill permitiram melhorar os scores do ASLR.

Testes de endurance do tronco: diferenças entre indivíduos com e sem dor lombo-pélvica e o efeito de programas de exercício de controlo motor

Introdução: em indivíduos com dor lombo-pélvica (LPP), parece existir uma alteração de controlo motor e diminuição da endurance dos músculos do tronco. A realização de exercícios de controlo motor pode melhorar a endurance dessa musculatura e consequentemente o controlo motor. Objetivos: detetar diferenças nos tempos e rácios de endurance dos músculos do tronco em indivíduos com e sem dor lombo-pélvica e avaliar o efeito de dois programas de exercícios de controlo motor (segundo Richardson e segundo McGill) nos mesmos outcomes em indivíduos com LPP. Métodos: estudo transversal com uma amostra de 111 indivíduos, 52 para o grupo sem dor (NLPP) e 59 para o com LPP e estudo experimental, constituído pelos indivíduos LPP (59), alocados nos grupos de Pilates (20), McGill (20) ou no grupo controlo (19). Avaliaramse os tempos obtidos nos testes de endurance para os músculos extensores, flexores, flexores laterais direitos e esquerdos do tronco e respetivos rácios, tendo em conta o modelo de McGill. As avaliações dos grupos do estudo experimental realizaram-se antes e após as 8 semanas de exercício. Resultados: os indivíduos com LPP apresentaram tempos e rácios de endurance significativamente inferiores aos indivíduos NLPP (p<0.001). Após as 8 semanas de exercício, registaram-se diferenças estatisticamente significativas entre os grupos em todos os testes de endurance, sendo que o grupo de McGill apresentou tempos significativamente superiores aos do grupo de Pilates para os músculos flexores (p=0.001), flexores laterais direitos (p=0.002) e esquerdos (p=0.009). Quanto aos rácios de endurance, não se detetaram apenas diferenças estatisticamente significativas no rácio flexão lateral esquerda/extensão. Conclusão: os indivíduos com LPP apresentaram tempos e rácios de endurance do tronco inferiores aos dos indivíduos sem dor. Ambos os programas de exercícios melhoraram os tempos e os rácios de endurance, tendo existido uma tendência para melhores resultados na abordagem segundo McGill

Desenvolvimento de um Controlador com DSP para um Motor CA de 30 kW para o CEPIUM

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores

Manipulator control board

The Mechatronics Research Centre (MRC) owns a small scale robot manipulator called aMini-Mover 5. This robot arm is a microprocessor-controlled, six-jointed mechanical armdesigned to provide an unusual combination of dexterity and low cost.The Mini-Mover-5 is operated by a number of stepper motors and is controlled by a PCparallel port via a discrete logic board. The manipulator also has an impoverished array ofsensors.This project requires that a new control board and suitable software be designed to allow themanipulator to be controlled from a PC. The control board will also provide a mechanism forthe values measured using some sensors to be returned to the PC.On this project I will consider: stepper motor control requirements, sensor technologies,power requirements, USB protocols, USB hardware and software development and controlrequirements (e.g. sample rates).In this report we will have a look at robots history and background, as well as we willconcentrate how stepper motors and parallel port work

EEG alpha activity reflects motor preparation rather than the mode of action selection

Alpha-band activity (8-13 Hz) is not only suppressed by sensory stimulation and movements, but also modulated by attention, working memory and mental tasks, and could be sensitive to higher motor control functions. The aim of the present study was to examine alpha oscillatory activity during the preparation of simple left or right finger movements, contrasting the external and internal mode of action selection. Three preparation conditions were examined using a precueing paradigm with S1 as the preparatory and S2 as the imperative cue: Full, laterality instructed by S1; Free, laterality freely selected and None, laterality instructed by S2. Time-frequency (TF) analysis was performed in the alpha frequency range during the S1-S2 interval, and alpha motor-related amplitude asymmetries (MRAA) were also calculated. The significant MRAA during the Full and Free conditions indicated effective external and internal motor response preparation. In the absence of specific motor preparation (None), a posterior alpha event-related desynchronization (ERD) dominated, reflecting the main engagement of attentional resources. In Full and Free motor preparation, posterior alpha ERD was accompanied by a midparietal alpha event-related synchronization (ERS), suggesting a concomitant inhibition of task-irrelevant visual activity. In both Full and Free motor preparation, analysis of alpha power according to MRAA amplitude revealed two types of functional activation patterns: (1) a motor alpha pattern, with predominantly midparietal alpha ERS and large MRAA corresponding to lateralized motor activation/visual inhibition and (2) an attentional alpha pattern, with dominating right posterior alpha ERD and small MRAA reflecting visuospatial attention. The present results suggest that alpha oscillatory patterns do not resolve the selection mode of action, but rather distinguish separate functional strategies of motor preparation.

Functional compensation of motor function in pre-symptomatic Huntington's disease.

Involuntary choreiform movements are a clinical hallmark of Huntington's disease. Studies in clinically affected patients suggest a shift of motor activations to parietal cortices in response to progressive neurodegeneration. Here, we studied pre-symptomatic gene carriers to examine the compensatory mechanisms that underlie the phenomenon of retained motor function in the presence of degenerative change. Fifteen pre-symptomatic gene carriers and 12 matched controls performed button presses paced by a metronome at either 0.5 or 2 Hz with four fingers of the right hand whilst being scanned with functional magnetic resonance imaging. Subjects pressed buttons either in the order of a previously learnt 10-item finger sequence, from left to right, or kept still. Error rates ranged from 2% to 7% in the pre-symptomatic gene carriers and from 0.5% to 4% in controls, depending on the condition. No significant difference in task performance was found between groups for any of the conditions. Activations in the supplementary motor area (SMA) and superior parietal lobe differed with gene status. Compared with healthy controls, gene carriers showed greater activations of left caudal SMA with all movement conditions. Activations correlated with increasing speed of movement were greater the closer the gene carriers were to estimated clinical diagnosis, defined by the onset of unequivocal motor signs. Activations associated with increased movement complexity (i.e. with the pre-learnt 10-item sequence) decreased in the rostral SMA with nearing diagnostic onset. The left superior parietal lobe showed reduced activation with increased movement complexity in gene carriers compared with controls, and in the right superior parietal lobe showed greater activations with all but the most demanding movements. We identified a complex pattern of motor compensation in pre-symptomatic gene carriers. The results show that preclinical compensation goes beyond a simple shift of activity from premotor to parietal regions involving multiple compensatory mechanisms in executive and cognitive motor areas. Critically, the pattern of motor compensation is flexible depending on the actual task demands on motor control.

Power line communication in motor cables of variable-speed electric drives − analysis and

Data transmission between an electric motor and a frequency converter is required in variablespeed electric drives because of sensors installed at the motor. Sensor information can be used for various useful applications to improve the system reliability and its properties. Traditionally, the communication medium is implemented by an additional cabling. However, the costs of the traditional method may be an obstacle to the wider application of data transmission between a motor and a frequency converter. In any case, a power cable is always installed between a motor and a frequency converter for power supply, and hence it may be applied as a communication medium for sensor level data. This thesis considers power line communication (PLC) in inverter-fed motor power cables. The motor cable is studied as a communication channel in the frequency band of 100 kHz−30 MHz. The communication channel and noise characteristics are described. All the individual components included in a variable-speed electric drive are presented in detail. A channel model is developed, and it is verified by measurements. A theoretical channel information capacity analysis is carried out to estimate the opportunities of a communication medium. Suitable communication and forward error correction (FEC) methods are suggested. A general method to implement a broadband and Ethernet-based communication medium between a motor and a frequency converter is proposed. A coupling interface is also developed that allows to install the communication device safely to a three-phase inverter-fed motor power cable. Practical tests are carried out, and the results are analyzed. Possible applications for the proposed method are presented. A speed feedback motor control application is verified in detail by simulations and laboratory tests because of restrictions for the delay in the feedback loop caused by PLC. Other possible applications are discussed at a more general level.

Estimulacion magnetica trascraneal en el desempeno motor en enfermedades del sistema nervioso central: Revision Sistematica

Introducción: El uso de la estimulación cerebral no invasiva en procesos de rehabilitación es de gran interés, por cuanto con mediación tecnológica se generan nuevas posibilidades de recuperación motora, a partir de la activación de la corteza cerebral. El objetivo del estudio es establecer la evidencia del uso terapéutico de la EMT, relacionado con el desempeño motor de pacientes con enfermedades del sistema nervioso central. Metodología: Se realizó una revisión sistemática de la literatura. Se incluyeron 10 estudios en el análisis cualitativo que incluyó la evaluación de calidad con la escala de Jadad y del riesgo de sesgo con la herramienta Cochrane. Fueron excluidos 1613 estudios. Se aplicó el protocolo del estudio para la extracción, revisión y validez de los estudios incluidos. Resultados: La evidencia disponible muestra resultados positivos del uso terapéutico de la EMT en el desempeño motor en aspectos como la aceleración, la fuerza de pinza y de agarre, la estabilidad y la fuerza muscular, así como una mejor velocidad de la marcha y una disminución en la frecuencia y severidad de los espasmos. Discusión: La EMT puede constituir una estrategia terapéutica para mejorar el desempeño motor en pacientes con ECV, Lesión Medular y enfermedad de Parkinson, que requiere más investigación por la heterogeneidad de los diseños y medidas de descenlace utilizados, así como por la alta variabilidad interindividual que hace complejo estandarizar los protocolos de su uso terapéutico.

Prosthesis grasp reflex via peripheral nerve control: an in vitro study

Here we present an economical and versatile platform for developing motor control and sensory feedback of a prosthetic hand via in vitro mammalian peripheral nerve activity. In this study, closed-loop control of the grasp function of the prosthetic hand was achieved by stimulation of a peripheral nerve preparation in response to slip sensor data from a robotic hand, forming a rudimentary reflex action. The single degree of freedom grasp was triggered by single unit activity from motor and sensory fibers as a result of stimulation. The work presented here provides a novel, reproducible, economic, and robust platform for experimenting with neural control of prosthetic devices before attempting in vivo implementation.

Roll of the rhythmic component in the proactive control of a human hand

In terms of evolution, the strategy of catching prey would have been an important part of survival in a constantly changing environment. A prediction mechanism would have developed to compensate for any delay in the sensory-motor system. In a previous study, “proactive control” was found, in which the motion of the hands preceded the virtual moving target. These results implied that the positive phase shift of the hand motion represents the proactive nature of the visual-motor control system, which attempts to minimize the brief error in the hand motion when the target changes position unexpectedly. In our study, a visual target moves in circle (13 cm diameter) on a computer screen, and each subject is asked to keep track of the target’s motion by the motion of a cursor. As the frequency of the target increases, a rhythmic component was found in the velocity of the cursor in spite of the fact that the velocity of the target was constant. The generation of a rhythmic component cannot be explained simply as a feedback mechanism for the phase shifts of the target and cursor in a sensory-motor system. Therefore, it implies that the rhythmic component was generated to predict the velocity of the target, which is a feed-forward mechanism in the sensory-motor system. Here, we discuss the generation of the rhythmic component and its roll in the feed-forward mechanism.

Disrupted white matter in language and motor tracts in developmental stuttering

White matter tractsc onnecting areas involved in speech and motor control were examined using diffusion-tensor imagingingin a sample of peoplewhostutter (n=29) who were heterogeneous with respect to age, sex, handedness and stuttering severity. The goals were to replicate previous findings in developmental stuttering and to extend ourknowledge by evaluating the relationship between white matter differences in people who stutter and factors such as age, sex, handedness and stuttering severity. We replicated previous findings that showed reduced integrity in white matter underlying ventral premotorcortex, cerebral peduncles and posteriorcorpus callosum in people who stutter, relative to controls. Tractography analysis additionally revealed significantly reduced white matter integrity in the arcuate fasciculus bilaterally and the left corticospinal tract and significantly reduced connectivity within theleft corticobulbar tract in people who stutter. Region-of-interest analyses revealed reduced white matter integrity in people whostutter in the three pairs ocerebellar peduncles thatcarry the afferent and efferent fibers of the cerebellum. Within thegroup of people who stutter, the higher the stuttering severity index, the lower the white matter integrity in the leftangular gyrus but the greater the white matter connectivity in theleft corticobulbartract. Also,in people who stutter, handedness and age predicted the integrity of the corticospinal tract and peduncles, respectively. Further studies are needed to determine which of these white matter differences relate to the neural basis of stuttering and which reflect experience-dependent plasticity.

Exploration of the neural correlates of cerebral palsy for sensorimotor BCI control

Cerebral palsy (CP) includes a broad range of disorders, which can result in impairment of posture and movement control. Brain-computer interfaces (BCIs) have been proposed as assistive devices for individuals with CP. Better understanding of the neural processing underlying motor control in affected individuals could lead to more targeted BCI rehabilitation and treatment options. We have explored well-known neural correlates of movement, including event-related desynchronization (ERD), phase synchrony, and a recently-introduced measure of phase dynamics, in participants with CP and healthy control participants. Although present, significantly less ERD and phase locking were found in the group with CP. Additionally, inter-group differences in phase dynamics were also significant. Taken together these findings suggest that users with CP exhibit lower levels of motor cortex activation during motor imagery, as reflected in lower levels of ongoing mu suppression and less functional connectivity. These differences indicate that development of BCIs for individuals with CP may pose additional challenges beyond those faced in providing BCIs to healthy individuals.