Análise da atividade cortical associada às respostas posturais reativas frente a diferentes características de perturbação ao equilibrio
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Data
Autores
Orientador
Zago, Paula Fávaro Polastri 
Coorientador
Pós-graduação
Ciências do Movimento - FC/FCT/IB
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Manter a estabilidade postural é uma tarefa complexa que envolve fatores relacionados ao organismo, ao ambiente e a tarefa. Em situações inesperadas ou mudanças no ambiente, o sistema nervoso central é capaz de desencadear respostas posturais a fim de manter o equilíbrio. Um possível papel do córtex cerebral na manutenção e na recuperação do equilíbrio corporal é intrigante, visto que a literatura tradicional pouco indicava seu envolvimento, sendo ainda pouco entendido como o sistema neural se adapta diante desses contextos que desafiam o equilíbrio. O objetivo do presente projeto foi investigar a influência da exposição e das características da perturbação postural sobre a modulação da atividade cortical antes e após a perturbação ao equilíbrio. Doze indivíduos permaneceram em pé sobre duas plataformas de força acopladas a uma plataforma móvel e usando um equipamento de eletroencefalografia (EEG) de 32 canais acoplado à cabeça. A tarefa experimental consistiu na manutenção da posição em pé seguida por uma perturbação ao equilíbrio. Noventa e seis tentativas foram divididas em seis blocos de 16 tentativas cada. Nos blocos 1 e 2, as perturbações eram de baixa intensidade e imprevisíveis em tempo e direção. Nos blocos 3 e 4, as perturbações eram de alta intensidade e imprevisíveis em tempo e direção. Nos blocos 5 e 6, as perturbações também eram de alta intensidade, imprevisíveis em direção e, temporalmente, previsíveis. Um sinal sonoro foi emitido aleatoriamente nos quatro primeiros blocos, dentro de cinco segundos, para alertar o participante da perturbação eminente, que poderia ser liberada entre 5 e 10 segundos seguintes. Nos dois últimos blocos, a perturbação foi liberada, de maneira constante, um segundo após o sinal sonoro, afim de induzir a identificação do timing constante entre as tentativas. Foram calculadas as seguintes variáveis: amplitude do potencial resultante do canal CZ, após o sinal auditivo (M1) e antes da perturbação (M2); a amplitude e latência do potencial negativo N1 após a perturbação (M3) (event-related potential). ANOVAs com medidas repetidas foram utilizadas para verificar a modulação da atividade cortical nas três condições de perturbação e nos momentos de respostas. Outro conjunto de ANOVAs com medidas repetidas foram utilizadas para verificar a adaptação da atividade cortical ao longo das tentativas, nas três condições de perturbação. Todas as análises tiveram nível de significância (α) mantido em 0,05. Os resultados mostraram que as diferenças entre as condições de perturbação foram dependentes do momento analisado, sendo que em M1 a amplitude do potencial negativo foi menor na condição de Baixa Intensidade quando comparada à condição de Alta Intensidade com Timing (p<0,02). Já para o momento M3, a amplitude de pico do potencial N1 foi maior na condição de Alta Intensidade de perturbação quando comparada às condições de Baixa Intensidade (p<0,0001) e Alta Intensidade com Timing (p<0,02); e maior na condição de Alta Intensidade com Timing comparada à condição de Baixa Intensidade (p<0,005). A amplitude de pico do potencial cortical no momento M1 foi menor do que no momento M3 em todas as condições de perturbação. Análises também mostraram efeito principal de momento para a latência média, que foi maior no momento de preparação logo após o sinal sonoro (M1) quando comparada à latência no momento logo após a perturbação (M3) (p<0,0001). Em relação à adaptação da atividade cortical, após a perturbação (M3), testes de post hoc demonstraram que a amplitude do potencial N1 foi maior nas tentativas iniciais quando comparado às tentativas finais (p<0,05). De maneira geral, a atividade cortical e seu potencial foi dependente do momento analisado, e também da condição de perturbação à qual os participantes foram submetidos. Conclui-se com o presente estudo, que perturbações ao equilíbrio que desestabilizam o sistema de controle postural exigem diferentes tipos de respostas para a manutenção da postura, sendo que maiores intensidades de perturbação necessitam de respostas corticais mais robustas quando acontecem de maneira totalmente imprevisível quando comparadas às situações implicitamente previsíveis como demonstrou a condição de Alta Intensidade com Timing. Além disso, exposição prolongada às perturbações ao equilíbrio também reduz a atividade cortical, sugerindo uma modulação do sistema, com respostas corticais menos intensas e menor esforço neural.
Resumo (inglês)
Maintaining postural stability is a complex task that involves factors related to the organism, the environment, and the task. In unexpected situations or changes in the environment, the central nervous system is capable of triggering postural responses to maintain balance. A possible role of the cerebral cortex in maintaining and recovering body balance is intriguing, given that traditional literature has little indication of its involvement, and there is still little understanding of how the neural system adapts to these contexts that challenge balance. The objective of the present project will be to investigate the influence of exposure and characteristics of the postural disturbance on the modulation of cortical activity before and after the balance disturbance. Twelve individuals remained standing on two force platforms attached to a mobile platform and using 32-channel electroencephalography (EEG) equipment attached to the head. The experimental task consisted of maintaining a standing position followed by a balance disturbance. Ninety-six trials were divided into six blocks of 16 trials each. In blocks 1 and 2, the disturbances were of low intensity and unpredictable in time and direction. In blocks 3 and 4, the disturbances were highly intense and unpredictable in time and direction. In blocks 5 and 6, the disturbances were also highly intense, unpredictable in direction, and, temporally, predictable. A sound signal was emitted randomly in the first four blocks, within five seconds, to alert the participant of the imminent disturbance, which could be released between the following 5 and 10 seconds. In the last two blocks, the perturbation was released, in a constant manner, one second after the sound signal, to induce the identification of the constant timing between trials. The following variables were calculated: potential amplitude resulting from the CZ channel, after the auditory cue (M1) and before the disturbance (M2); the amplitude and latency of the negative N1 potential after the disturbance (M3) (event-related potential). ANOVAs with repeated measures were used to verify the modulation of cortical activity in the three disturbance conditions and the response moments. Another set of ANOVAs with repeated measures were used to verify the adaptation of cortical activity across trials, in the three perturbation conditions. All analyses had a significance level (α) maintained at 0.05. The results showed that the differences between the disturbance conditions were dependent on the moment analyzed, and in M1 the amplitude of the negative potential was smaller in the low-intensity condition when compared to the high-intensity condition with timing (p<0.02). As for 6 moment M3, the peak amplitude of the N1 potential was greater in the condition of high perturbation intensity when compared to the conditions of low intensity (p<0.0001) and high intensity with timing (p<0.02); and greater in the high-intensity condition with timing compared to the low-intensity condition (p<0.005). The peak amplitude of the cortical potential at the M1 moment was smaller than at the M3 moment in all perturbation conditions. Analyzes also showed a main effect of the moment for mean latency, which was greater in the moment of preparation right after the sound signal (M1) when compared to the latency right after the disturbance (M3) (p<0.0001). Regarding the adaptation of cortical activity, after the perturbation (M3), post hoc tests demonstrated that the amplitude of the N1 potential was greater in the initial trials when compared to the final trials (p<0.05). In general, cortical activity and its potential were dependent on the moment analyzed and the disturbance condition to which the participants were subjected. It is concluded from the present study that disturbances to balance that destabilize the postural control system require different types of responses to maintain posture, with greater intensities of disturbance requiring more robust cortical responses when they occur unpredictably when compared to implicitly predictable situations, as demonstrated by the high-intensity condition with timing. Furthermore, prolonged exposure to balance disturbances also reduces cortical activity, suggesting adaptation of the system, with less intense cortical responses and neural effort.
Descrição
Palavras-chave
Atividade cortical, Equilíbrio, Controle reativo, Adaptação, Cortical activity, Balance, Reactive control, Adaptation
Idioma
Português
Citação
FERREIRA, Livia Scarparo. Análise da atividade cortical associada às respostas posturais reativas frente a diferentes características de perturbação ao equilibrio. Orientadora: Paula Fávaro Polastri Zago. 70 f. 2024. Dissertação (Mestrado em Ciências do Movimento) - Faculdade de Ciências, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Bauru, 2024.
