Artigo 8

Análise do sinal mioelétrico após
aplicação de diferentes estímulos
Fernando Henrique Honda Pastrello
Esp. em Internveções em Neuropediatria - UFScar
Professor da Faculdade Comunitária de Limeira
e-mail: [email protected]
Karina de Arruda Groff
Fisioterapeuta da APAE - Salto
e-mail: [email protected]
Resumo
Este estudo teve como objetivo verificar as variações da Força muscular através da análise da envoltória do sinal
eletromiográfico do músculo bíceps braquial em resposta a aplicação de diferentes estímulos - verbal (VE), visual (VI), verbal+visual
(VE+VI) e sem estímulo (SE). Para tanto foram selecionados 15 voluntários do sexo masculino, com idades variando entre 18 e 22
anos, sem história pregressa de disfunções ósteo-mio-articulares.
O sinal foi coletado no membro não dominante, com o voluntário na posição ortostática, com o braço posicionado ao
longo do tronco, cotovelo a 90º e antebraço supinado e apoiado. A estatística constou de análise exploratória (Shapiro-Wilk) e
teste de Fridman ao nível de 5%.
Quanto aos resultados obtidos, observou-se que houve aumento na Envoltória e na Célula de Carga do sinal mioelétrico
da cabeça longa do músculo bíceps braquial e, do manguito desse mesmo músculo quando aplicados os estímulos VI+VE e VI.
Palavras-chave: contração isométrica, estímulos, eletromiografia, força muscular, envoltória do sinal mio elétrico.
Introdução
Em todos os sistemas fisiológicos, sem exceção,
constata-se ritmicidade, principalmente circadiana.
Qualquer variável fisiológica, seja ela a secreção de
hormônios, ciclo sono-vigília, força muscular, excreção
urinária de cálcio e potássio, dentre outras, não se
mantém estável e constante ao longo de 24 horas, mas
apresenta uma flutuação diária regular, filogeneticamente
incorporada e geneticamente determinada, cuja finalidade
é preparar o organismo antecipadamente às alterações
previsíveis da alternância dia e noite (AIRES, 1991).
Hormônios como o ACTH apresenta variações
durante o dia em torno de 14 vezes (GUYTON, 1997)
ao passo que outros hormônios como os da tireóide,
essa variação é quase imperceptível. Outros hormônios
como o TSH, Prl, LH, FSH, aldosterona, renina e
testosterona também apresentam ritmicidade circadiana
endógena.
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Desse modo, existem estudos que indicam a
existência de variações circadianas na força muscular,
isto é, esta seria uma variável fisiológica que não se
mantém constante ao longo do dia, apresentando picos
de força muscular. Gauthier et al. (1996), investigou a
influência do período do dia na variação do torque e da
atividade mioelétrica dos músculos flexores do cotovelo
durante contração isométrica máxima e observou a
existência de: (a) um ritmo diurno no torque dos músculos
flexores do cotovelo que estavam em fase com o ritmo
diurno da temperatura oral e (b) flutuações hora-dia na
eficiência neuromuscular. Os resultados demonstraram
um aumento significativo (9%) na força muscular e na
velocidade de contração do músculo à noite (18 horas)
quando comparado com a manhã (7 horas); mudanças
estas que podem estar essencialmente relacionadas a
adaptações periféricas assim como alterações nas
propriedades mecânicas do músculo influenciadas pelos
ritmos circadianos (AIRES, 1999).
Assim, podemos considerar que o corpo humano
apresenta um mecanismo interno de controle de suas
funções exercido em parte pelos ritmos circadianos e
também pela homeostase, que pode ser descrita como
a capacidade que o organismo tem de manter seu meio
interno em equilíbrio constante (GUYTON, 1997).
Contudo, o corpo humano interage direta e indiretamente
com o seu ambiente e também reage às alterações deste,
seja direta ou indiretamente (MACHADO, 1998). Não
obstante, identificar quais estímulos do ambiente (táteis,
olfativos, auditivos, verbais ou gustativos) produzem
alterações no corpo humano consideradas positivas e
eficientes, que melhoram o desempenho humano em
determinadas ações, seria de grande revelia tanto para
fins desportivos, quanto para o trabalho, ações da vida
diária e na reabilitação. É possível, assim, identificar essas
alterações, quantificando e qualificando as respostas
internas do organismo humano (como batimentos
cardíacos, ritmo respiratório, atividade mioelétrica, força
muscular, etc) frente a estímulos externos a este através
do biofeedback..
O’Sullivan et al. (1993), descreve biofeedback
como uma técnica através da qual é possível captar,
codificar, ampliar e visualizar dados e ações ocorridas
dentro do organismo humano relativo a seu
funcionamento, seja este normal ou patológico. Para
Brooks (2001), esse conhecimento é necessário para o
aprendizado efetivo motor para formar “organogramas
motores” corretos, ou seja, ações descontínuas são
substituídas por ações contínuas. Isto significa melhora
do desempenho humano.
O tratamento de biofeedback é simplesmente o
retorno imediato da informação através de aparelhos
sensórios eletrônicos sobre processos fisiológicos
(freqüência cardíaca, temperatura periférica, resposta
galvânica da pele, tensão muscular, pressão arterial e
atividade cerebral). O método permite à pessoa
voluntariamente regular suas reações fisiológicas e
emocionais. Todos os processos fisiológicos podem ser
controlados através do uso de biofeedback (CHAVES,
2002).
A eletromiografia (EMG) é a forma mais usada
de feedback muscular. Os sensores são colocados em
contato com a pele sobre os músculos que se quer medir
e cuja tensão se quer controlar. Os músculos transmitem
sinais elétricos que são absorvidos que, em retorno,
propicia sinais auditivos e visuais para que a pessoa se
torne consciente da tensão e aprenda a controlar o nível
de contração dos músculos.
Segundo Guyton (1997), o início e a execução da
contração muscular ocorrem nas seguintes etapas:
1. Um potencial de ação trafega ao longo de um
nervo motor até as suas terminações nas fibras
musculares.
2. Em cada terminação, o nervo secreta pequena
quantidade do neurotransmissor acetilcolina.
3. Essa acetilcolina abre numerosos canais
acetilcolina-dependentes dentro de moléculas protéicas
na membrana da fibra muscular.
4. A abertura dos canais permite que grande
quantidade de íons Sódio flua para dentro da membrana
da fibra muscular, o que desencadeia um potencial de
ação.
5. O potencial de ação faz com que o retículo
sarcoplasmático libere para as miofibrilas grandes
quantidades de Cálcio.
6. Os íons Cálcio provocam qrandes forças
atrativas entre os filamentos de Actina e Miosina, fazendo
com que eles deslizem entre si, o que constitui o processo
contrátil.
A contração muscular é dita isométrica quando o
músculo não se encurta durante a contração. O sistema
isométrico registra, de modo estrito, as variações da força
da contração do próprio músculo. Assim, o sistema
isométrico é usado com mais freqüência para a
comparação das características funcionais dos diferentes
tipos musculares.
Objetivos do estudo
Frente ao exposto, este estudo teve como objetivo
a análise da atividade eletromiográfica da cabeça longa
do músculo bíceps braquial homolateral, utilizando-se o
estímulo verbal unicamente, visual unicamente e
associação dos estímulos visual e verbal e ausência de
estímulos, durante uma contração muscular isométrica
máxima para identificar dentre estes aquele que gerou
maior tensão e força muscular.
Materiais e métodos
Para a realização desta pesquisa contamos com a
colaboração de 15 voluntários do sexo masculino com
idade entre 18 e 22 anos, sem disfunções ósteo-mioarticulares e estatura média de 1,70 m; com prega cutânea
média de 9,62 mm, todos estudantes desta instituição
de ensino.
Nossa preocupação foi selecionar indivíduos não
obesos e não atletas e que não tivessem utilizado o
membro a ser estudado em nenhuma atividade ou esforço
físico anterior ao teste e coleta de dados. Esta foi então
realizada no período da tarde no laboratório de
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fisioterapia da UNIMEP, entre 13hs e 18hs, período este
que corresponde ao ciclo circadiano, ou seja, período
correspondente ao pico de força durante o dia.
Os sinais eletomiográficos foram obtidos através
de eletrodo de superfície bipolar ativo com amplificação
de 20 vezes (Lynx) durante contração isométrica
voluntária máxima de 5 segundos. O dispositivo
posicionado no terço distal do antebraço, no qual estava
inserido o manguito de pressão acoplado ao manômetro
foi fixado por meio de um cabo de aço ao chão a fim de
manter o cotovelo a 90º. O eletrodo foi acoplado a uma
placa analógica-digital (CAD 16/32 LYNX
TECNOLOGIA ELETRÔNICA LTDA). A coleta dos
sinais foi realizada através do software Aqdados (4.6
LYNX) com freqüência de amostragem de 1000 Hz por
canal. Os dados obtidos foram processados em rotinas
específicas no software Matlab 5.0 (Math Works Inc.).
Entre o cabo de aço e o chão estava a célula de
carga (90° em relação ao antebraço) que captou as forças
de tração geradas.
Outros materiais também utilizados foram: um
aparelho TENS (estimulação elétrica transcutânea),
utilizado para captar o ponto motor previamente ao teste;
gel (como superfície de contato para o item anterior);
microporo; adipômetro (para medir dobra cutânea);
apoio de braço; manguito; esfigmo-manômetro.
A metodologia constou do posicionamento do
voluntário em posição ortostática, com o tronco ereto e
olhar no horizonte, com o braço ao longo do tronco,
cotovelo fletido a 90º e antebraço supinado e apoiado.
O eletrodo era, então, fixado à pele do indivíduo, sobre
o ponto motor. O voluntário era instruído antes do início
de cada teste a realizar a contração isométrica máxima
com sustentação de 5 segundos, bem como evitar
qualquer alteração na postura como flexão plantar,
extensão, flexão ou inclinação do tronco. Para cada
estímulo (verbal, visual, verbal + visual e sem estímulo)
o teste foi repetido 3 vezes com intervalo de 1 minuto,
período relativo a reposição de fosfocreatina no músculo.
O pesquisador posicionava-se ao lado do voluntário.
A sequência dos estímulos era sorteada pelo
próprio voluntário eliminando desse modo o fator fadiga
como causador de qualquer alteração ou decréscimo
de força.
Quando o estímulo verbal foi empregado, as
palavras utilizadas foram “1,2,3, força...força” repetidas
durante todo o decorrer da contração muscular, pelo
mesmo pesquisador, para todos os voluntários, sendo
que o volume de voz aplicado foi mais alto que uma
conversa normal.
A análise estatística constou de análise exploratória
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(Shapiro-Wilk) e Fridman ao nível de 5%.
Resultados obtidos
Foram analisados os dados referentes a envoltória
do sinal EMG, densidade expectral de potência,
frequência mediana, célula de carga (através da técnica
de eletromiografia) e manguito (análise do manômetro
deste) da cabeça longa do músculo bíceps braquial
(objeto de estudo) através dos quais foi possível verificar
diferenças significativas e não significativas nestes dados,
relacionando-os aos estímulos visual (VI), visual e verbal
(VI+VE), verbal (VE) e sem estímulo (SE).
Analisando a envoltória do sinal EMG do referente
músculo, foi possível detectar presença de uma variação
significativa entre as médias dos seguintes estímulos entre
si: VI e SE; VI e VE; SE e VI + VE; VI e VI+VE;
sendo que isoladamente, os estímulos visual (VI) e visual
mais verbal (VI+VE) apresentaram melhores respostas
conforme o gráfico 1.
Já os dados referentes tanto a densidade expectral
de potência (DEP) quanto a frequência mediana (FM)
não apresentaram diferenças significativas entre as médias
dos estímulos entre si, conforme o gráfico 2 e 3.
Porém os dados relativos à célula de carga e
manguito no cruzamento das médias dos estímulos entre
si. Na mensuração da célula de carga, a relação entre as
médias VI e VI+VE; SE e VI+VE; VE e VI+VE
apresentaram significância; sendo que novamente o
estímulo visual associado ao verbal apresentou melhores
respostas. Nesse caso observou-se também que a média
do estímulo verbal se sobrepôs ao estímulo visual. Já na
mensuração dos dados relativos ao manguito as médias
de VI e SE; VI e VI+VE; SE e VE; SE e VI+VE; VE e
VI+VE apresentaram diferenças significativas entre si.
Observou-se que a média na aplicação do estímulo verbal
e visual em relação aos outros foi maior; ao passo que a
média do estímulo visual foi maior ao estímulo verbal
isoladamente, comprovando a maior eficácia do estímulo
visual e verbal sobre os demais isoladamente, gráfico 4
e 5.
Discussão
Martin et al, em um estudo realizado, relatou que
indivíduos submetidos a um feedback visual e auditivo
obtiveram tensão máxima durante uma contração
muscular. Desse modo, podemos considerar a presença
de dois mecanismos neuromusculares que levam a um
aumento de força: um aumento no disparo do potencial
de ação; e um recrutamento de unidades motoras em
sua totalidade. Mas esses mecanismos sofrem influência
superior, ou seja, provinda do sistema nervoso central.
Revisando a neuroanatomia do sistema auditivo,
este é composto por receptores externos responsáveis
por captar informações sonoras provindas do ambiente.
Esses receptores estariam localizados no ouvido interno,
na estrutura referida como labirinto, sendo este formado
pelo aparelho vestibular e coclear. A cóclea é um órgão
com formato de concha de caracol, formado por um
tubo espiralado preenchido por um líquido. No ducto
coclear fica o órgão de Corti, responsável pela audição
propriamente dita (LUNDY-EKMAN, 2000). Desse
modo, as informações captadas nessas estruturas seriam
enviadas aos núcleos vestibulares no bulbo e na ponte
pelo nervo craniano vestíbulo-coclear, mais precisamente
pelo ramo coclear. Os núcleos vestibulares estão ligados
a áreas que afetam os tractos descendentes córticoespinhais, retículo-espinhal e tecto-espinhal, tractos estes
responsáveis pelo controle motor músculo-esquelético
(LUNDY-EKMAN, 2000). Portanto, quanto maior a
estimulação do sistema auditivo e suas vias através do
estímulo verbal aplicado durante a contração do
voluntário, maior a ação e estimulação das vias
descendentes motoras e consequentemente, maior a
contração muscular e força gerada.
Contudo, em alguns indivíduos existem evidências
que durante uma contração muscular máxima, a ativação
das fibras musculares das unidades motoras podem vir
a ser inibidas por uma ação superior (SNC). Assim, como
foram identificados caminhos entre os componentes
auditivos e motor, é possível liberar esta inibição superior
através de um estímulo motivacional verbal (MCNAIR,
1995).
Da mesma maneira, as informações captadas pelo
sistema visual formado pelos olhos (receptores
periféricos) levariam informações para os colículos
craniais da lâmina quadrigêmea do Tronco Encefálico
através do nervo óptico (II par craniano) que manteria
conexões com motoneurônios inferiores localizados na
própria lâmina quadrigêmea (MACHADO, 1998). O
colículo cranial processa a informação visual, auditiva e
somática (LUNDY-EKMAN, 2000). Neste caso, o
estímulo foi auditivo e visual. Aatividade neural no colículo
cranial, estimula neurônios que se projetam para a medula
espinhal, pelo tracto tecto-espinhal, ativando
motoneurônios inferiores na medula espinhal. Assim,
quanto mais excitada esta via estiver, maior será a
excitação dos motoneurônios inferiores (MACHADO,
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1998).
Então, os estímulos verbais e visuais aplicados
simultaneamente formariam um componente motivacional,
que evolui no cérebro, envolvendo o sistema límbico e o
córtex cerebral.
Retomando a neuroanatomia, o complexo
amigdalóide através de suas interligações aferentes e
eferentes está especialmente adaptado para o
reconhecimento do significado de um estímulo e contribui
com o aspecto emocional do sentimento da necessidade
de agir; levando a uma atividade motora direcionada para
as necessidades e, assim, dirigidas para metas. Também
atua filtrando as informações significativas das não
significativas, armazenando-as na memória para o
aprendizado e recuperação (UMPHRED, 1994).
Ações motoras direcionadas para metas ou
necessidades são resultados de uma série de estruturas
do sistema nervoso que agem juntamente e de forma
hierárquica. Nesse sistema, o nível mais alto é ocupado
pelo sistema límbico e seus componentes corticais e
subcorticais (UMPHRED, 1994).
Em resposta a estímulos do meio externo, o
sistema límbico inicia a atividade motora. Esse estímulo
faz conexão com as áreas associativas do córtex cerebral
englobando todas ou algumas áreas associativas de
impulsos visuais, auditivos, táteis, olfativos, gustativos ou
proprioceptivos localizados nos lobos pré-frontal,
occipital, parietal e temporal. Assim, o córtex associativo
reconhece, seleciona e prepara para agir como resposta
às pistas sensoriais relevantes quando um estado de
despertar é dado pelo impulso reticular. O tálamo, o
cerebelo e gânglios da base também contribuem para a
produção de planos motores específicos. Essas
mensagens do plano geral fazem conexão no nível
“médio” ou “sistema de projeção” representado pelo
córtex sensoriomotor, cerebelo, gânglios da base, núcleo
subtalâmico e substância negra, sendo que o sistema
límbico exerce influência no córtex sensoriomotor através
do giro do cíngulo. O giro do cíngulo está vinculado a
estruturas de controle motor não somente através do
córtex sensoriomotor, mas também através dos gânglios
da base e núcleos pontinos que se projetam para o
cerebelo e tálamo, que levam diretamente para o córtex
sensoriomotor. Essas alças possibilitam controle adicional
de instruções límbicas sobre o controle motor. Aqui, no
nível médio, os parâmetros necessários para o movimento
coordenado como intensidade, sequenciamento e tempo
para a execução da tarefa motora, estão programadas.
Esses programas são então enviados para o nível inferior,
que envolve os neurônios motores superiores, fibras de
projeção do tronco cerebral, e o sistema espinhal do
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neurônio motor inferior que são executadas então pelo
sistema músculo-esquelético (UMPHRED, 1994).
O biofeedback visual e auditivo proveria as
informações relacionadas ao objetivo da tarefa a ser
executada, resultando em um aumento da força muscular
pelo próprio componente motivacional destes estímulos.
Conclusão
O ser humano interage com o meio ambiente
enviando e recebendo estímulos, de forma direta e
indireta. Assim, este reage de diferentes modos frente a
diferentes estímulos, ora de maneira construtiva, ora de
maneira estacionária, regressiva ou destrutiva. Portanto,
identificar os estímulos que produzem respostas
melhores, ou seja, que melhorem a performance humana
é extremamente importante e foi o objetivo direto deste
estudo. Além disso, proporcionar aos profissionais uma
nova visão de biofeedback no tratamento de seus
pacientes.
Conseguimos então, identificar que os estímulos
visuais e verbais, quando aplicados simultaneamente, ou
apenas o visual isoladamente, de maneira correta e
construtiva como fator motivacional, podem gerar um
aumento significativo da força muscular que pode vir a
ser demasiadamente importante para o indivíduo tanto
no seu trabalho, na sua atividade desportiva, nas
atividades de vida diária quanto na sua recuperação e
reabilitação.
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Recebido em 20 de setembro de 2007 e aprovado em
31 de outubro de 2007.
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