Medidas de scaling na avaliação motora de tarefas dos membros inferiores.

Abstract

Os métodos tradicionais empregados no estudo do controle motor e da biomecânica têm usado relações lineares entre componentes do sistema. Contudo, as relações destes vão além do que as equações lineares podem oferecer (crescimento, decaimento e manutenção de estado estável), surgindo a necessidade de uma abordagem que explore a riqueza da interação dos elementos do sistema motor. A teoria de sistemas complexos aplicada à ciência do movimento tem trazido uma nova perspectiva para esse último campo do conhecimento e pode ser mais uma forma de tentar explicar o resultado que surge da interação dos elementos do sistema neuromuscular. Admitindo a aplicabilidade da teoria dos sistemas complexos para compreensão do comportamento motor esta tese tem como objetivo geral compreender o comportamento do movimento humano de membros inferiores através de medidas de scaling. Na revisão de escopo mapeou-se a literatura dos métodos de scaling aplicados à análise da marcha e da corrida e os resultados mostraram uma diversidade de interpretações conceituais das métricas e métodos utilizados, bem como diferentes hipóteses de explicação motora para os resultados dos trabalhos. Foram encontrados 11 métodos de scaling e 6 métricas associadas a eles. A análise da relação entre métodos e interpretação motora evidenciou que a maior parte dos trabalhos usa a Detrended Fluctuation Analysis (DFA) e explica os resultados desta através de hipóteses sobre influência ou origem supraespinal das correlações de longo alcance, adaptabilidade e estabilidade da marcha e da corrida. Os resultados contribuíram para sugestão de novas pesquisas que possam responder questões que ainda estão abertas na literatura. O último capítulo é um estudo transversal no qual são avaliadas diferentes tarefas dos membros inferiores para verificar se existe relação não linear entre velocidade média dos elementos de movimentos e deslocamento. Encontrou-se que a relação não linear está presente nas tarefas, porém modifica com o tipo de tarefa e com as restrições impostas à tarefa. A não linearidade pode ter origem na prioridade do sistema nervoso central em cumprir o objetivo da tarefa e na propriedade fractal do movimento humano. A hipótese que explica a diferença no índice de scaling entre diferentes tarefas e nas restrições destas, é a mudança do foco atencional durante as atividades. Os métodos de scaling podem ser úteis para medir o movimento humano e devem ser mais explorados para aprofundar a compreensão do movimento humano, bem como servir de ferramenta de avaliação para identificar e monitorar disfunções no movimento e auxiliar no tratamento destas.

ABSTRACT Traditional methods employed in the study of motor control and biomechanics have used linear relationships between system components. However, these relationships go beyond the linear equations can offer (growth, decay and steady state maintenance), requiring an approach that explores the richness of the interaction of the motor system elements. The theory of complex systems applied to movement science has brought a new perspective to this last field of knowledge and may be another way of trying to explain the result that arises from the interaction of the elements of the neuromuscular system. Assuming the applicability of the theory of complex systems for understanding the behavior motor, this thesis’s general aim is to understand the behavior of human movement of the lower limbs through scaling measures. The scope review mapped the literature of scaling methods applied to the analysis of gait and running and the results showed a wide range of conceptual interpretations of metrics and methods used and different assumptions of motor explanation for the results of the work. Eleven scaling methods and 6 metrics associated with them were found. The analysis of the relationship between methods and motor interpretation showed that most of the papers uses the Detrended Fluctuation Analysis (DFA) and explains the DFA results through hypotheses about the supraespinal influence and origin of long-range correlations adaptability and stability during gait and running. The results contributed to the suggestion of new research that can answer questions that are still open in the literature. The last chapter is a cross-sectional study in which various lower limbs tasks are assessed to verify if there is nonlinear relationship between the average velocity of motion and displacement elements. It was found that the nonlinear relationship is present in the task, but changes according to the type of task and restrictions imposed on the task. Nonlinearity can stem from the central nervous system's priority in fulfilling the task objective and the fractal property of human movement. The hypothesis that explains the difference in scaling ratio between different tasks and under restrictions, is changing the attentional focus during activities. The scaling methods can be useful for measuring human movement and should be further explored to deepen understanding of human movement, as well as serve as an assessment tool to identify and monitor movement disorders and help in the treatment of these.