UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS – RIO CLARO unesp PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS DA MOTRICIDADE (Área de Biodinâmica da Motricidade Humana) INFORMAÇÃO VISUAL NO CONTROLE POSTURAL DE CRIANÇAS: EFEITO DAS CARACTERÍSTICAS DO ESTÍMULO DANIELA GODOI Tese apresentada ao Instituto de Biociências do Campus de Rio Claro, Universidade Estadual Paulista, como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em Ciências da Motricidade (Área de Biodinâmica da Motricidade Humana). Rio Claro 2008 INFORMAÇÃO VISUAL NO CONTROLE POSTURAL DE CRIANÇAS: EFEITO DAS CARACTERÍSTICAS DO ESTÍMULO DANIELA GODOI Orientador: Prof. Dr. JOSÉ ANGELO BARELA Tese apresentada ao Instituto de Biociências do Campus de Rio Claro, Universidade Estadual Paulista, como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em Ciências da Motricidade (Área de Biodinâmica da Motricidade Humana) RIO CLARO 2008 DEDICATÓRIA Aos meus pais, João e Lúcia, pela educação sólida, pelo apoio e incentivo, e por viverem intensamente cada momento da minha vida. Ao meu querido irmão, Fábio, pelo exemplo e companheirismo; por ser este ser humano lindo e um grande amigo, com o qual eu sempre posso contar! Ao meu eterno amor, Fabio, pela paciência, pelo apoio, compreensão, carinho e amor. Te Amo! AGRADECIMENTOS Ao término de um ciclo tão importante, várias são as pessoas que merecem os meus sinceros agradecimentos... A Deus, por todas as maravilhas que tem feito em minha vida e, sem o qual, nada seria possível e/ou faria sentido. A toda a minha família, pelas palavras de incentivo, pela paciência e pela compreensão durante essa longa jornada. Ao Prof. Dr. José Angelo Barela, que me orienta desde os primeiros anos da graduação, e com o qual aprendi muito nestes quase 10 anos. Em todos estes anos de convívio ele sempre foi muito mais do que um orientador, foi um amigo que eu respeito MUITO pelo profissionalismo, pela amizade e, sobretudo, pelo caráter. Obrigada por tudo! Aos professores Dr. Sérgio Tosi Rodrigues, Dra. Dora Selma Fix Ventura, Dra. Ana Maria Pellegrini e Dr. Renato de Morais pelos comentários, críticas e sugestões, que auxiliaram muito no desenvolvimento e na conclusão deste trabalho. A todos os participantes do estudo, bem como seus pais ou responsáveis, pela compreensão, paciência e disponibilidade. À Secretaria Municipal de Educação da cidade de Rio Claro, especialmente à diretora do departamento pedagógico Profa. Cândida Belato Catelani, por autorizar o contato com as escolas de educação infantil e ensino fundamental do município. À EMEI “JOVELINA MORATELLI”, especialmente à diretora Profa. Valéria, à coordenadora pedagógica Profa. Rosana e às professoras Gilvaneide (2ª A), Marili (2ª B) e Sandra (2ª E), pela colaboração na indicação de alguns participantes. À EMEIEF “VICTORINO MACHADO”, especialmente às diretoras Profa. Fátima (2007) e Profa. Valéria (2008), à vice-diretora Profa. Solange e à coordenadora pedagógica Profa. Rosimeire, pela colaboração na indicação de alguns participantes. À EE “OSCÁLIA GÓES SANTOS”, especialmente à diretora Profa. Arlete, à vice-diretora Profa. Cláudia e ao monitor na parceria com a UNESP Leandro Mori Acedo (Gigante), pela colaboração na indicação de alguns participantes. À EMEI “DOM PEDRO I”, especialmente à diretora Profa. Damares, pela colaboração na indicação de alguns participantes. À “ESCOLA KOELLE – EDUCAÇÃO E CULTURA”, especialmente à coordenadora pedagógica Profa. Mônica e ao diretor Prof. Ingo Roberto Koelle, pela colaboração na indicação de alguns participantes e pelo transporte dos participantes até a UNESP. À escola “DINÂMICA”, especialmente à coordenadora pedagógica Profa. Sônia, pela colaboração na indicação de alguns participantes. À escola “FAZENDO ARTE”, especialmente às professoras Edilene e Edimara, pela colaboração na indicação de alguns participantes. Ao “LAR ESPÍRITA ESPERIDIÃO PRADO”, especialmente à vice-diretora Cidinha, pela colaboração na indicação de alguns participantes. A todos os amigos do LEM. Tive o privilégio de fazer parte da equipe do LEM desde o início de suas atividades. Nestes anos todos convivi com várias ‘gerações’ do LEM. Agradeço muito a todos! Aos mais antigos, Paula, Paulo, Thátia; aos intermediários, Arenda, Priscilla, Ana Paula, Josenaldo, Carol, Adriana, Aline, Maria Solange, Ivan, Matheus, Raquel; aos mais recentes, Dalva, Mário, Dianinha, Dianona, Andrei, Milena, Matheus; e aos permanentes, Aninha e Guilherme. Passei bons momentos com todos vocês e, em épocas diferentes, aprendi muito com todos! Em especial, agradeço aos que me auxiliaram mais diretamente nas coletas de dados deste estudo, Milena, Dianinha, Dianona, Raquel, e, muito, ao Andrei, pela força (literalmente) e auxílio em todas as coletas. Às bibliotecárias e demais servidores da Unesp, que estão sempre dispostos a colaborar. A todos os colegas que conheci durante todos estes anos de UNESP e que, direta ou indiretamente, contribuíram para a realização deste estudo. RESUMO A fim de investigar a utilização da informação visual por crianças e adultos jovens diante de alterações das características do estímulo visual durante a manutenção da posição em pé foram realizados dois experimentos. O primeiro experimento investigou a influência da estrutura do fluxo ótico no acoplamento entre informação visual e oscilação corporal em crianças de 4, 8 e 12 anos de idade e adultos jovens. Os participantes permaneceram em pé dentro de uma sala móvel, em diferentes distâncias da parede frontal da sala, e em três condições: fluxo global, frontal, e lateral. Os resultados indicaram que a influência da distância e da estrutura do fluxo ótico no acoplamento entre informação visual e oscilação corporal foram dependentes da idade e a influência da estrutura do fluxo ótico no acoplamento entre informação visual e oscilação corporal foi dependente da distância. Com base nestes resultados, é possível sugerir que diferenças desenvolvimentais no relacionamento entre informação visual e oscilação corporal estão relacionadas ao modo como as crianças utilizam a informação ótica em diferentes estruturas do fluxo ótico. O segundo experimento investigou a influência de características do estímulo visual no acoplamento entre informação visual e oscilação corporal em crianças de 4, 8 e 12 anos de idade e adultos jovens. Os participantes permaneceram em pé dentro de uma sala móvel em três condições experimentais: diâmetro, contraste, e velocidade do estímulo visual. Os resultados indicaram que o relacionamento temporal entre informação visual e oscilação corporal e a variabilidade do acoplamento entre informação visual e oscilação corporal foram dependentes da idade em todas as condições. O diâmetro e o contraste do estímulo visual não influenciaram este acoplamento. A velocidade do estímulo visual influenciou o acoplamento, mas esta influência não foi dependente da idade. Com base nestes resultados, é possível concluir que as diferenças no acoplamento entre informação visual e oscilação corporal relacionadas à idade não são decorrentes da utilização diferente das características do estímulo visual manipuladas neste estudo. A partir dos resultados obtidos nestes dois experimentos é possível sugerir que as diferenças entre crianças e adultos jovens não está em como cada uma das características do estímulo visual é utilizada separadamente, mas sim em como as crianças extraem as informações relevantes do ambiente quando todas as características do estímulo estão disponíveis. Palavras-Chave: informação visual, controle postural, desenvolvimento ABSTRACT In order to investigate how children and adults use different visual stimulus characteristics during maintenance of upright stance two experiments were designed. The first experiment investigated the influence of optic flow structure in the visual information and body sway coupling of 4-, 8-, and 12-year-old participants and young adults. Participants stood upright inside a moving room at different distances from the frontal wall and at three conditions: global; central; and peripheral optic flow. The results showed that the influence of distance and optic flow structure in the visual information and body sway coupling is age and distance dependent. These results suggest that age-related changes observed in the relationship between visual information and body sway are related to how children use optic information in different optic flow structures. The second experiment investigated the influence of visual stimulus characteristics manipulation in the visual information and body sway coupling of 4-, 8-, and 12-year-old participants and young adults. Participants stood upright inside a moving room with reduced optic flow at three conditions: target with different diameter; contrast; and velocity. The results showed that temporal relationship and variability of coupling between visual information and body sway were age dependent in all conditions. Visual stimulus diameter and visual stimulus contrast did not influence this coupling. Visual stimulus velocity influenced the coupling but this influence was not age dependent. Thus, it can be concluded that age-related changes in coupling between visual information and body sway are not related to different use of stimulus characteristics of the target manipulated in the present experiment. Based upon these results, it can be suggested that the differences in postural control between children and adults are not in how children use individually visual stimulus characteristic, but rather in how children extract relevant information from the environment when all stimulus characteristics are available. Keywords: visual information, postural control, development LISTA DE FIGURAS Figura 1. Fotos da sala móvel nas condições controle (a), lateral (b) e frontal (c)................................................................................. 51 Figura 2. Figura infantil utilizada como alvo em todas as condições experimentais.......................................................................... 51 Figura 3. Médias e desvios padrão da amplitude média de oscilação (AMO) para os quatro grupos, nas direções ântero-posterior (AP) e médio-lateral (ML)........................................................ 57 Figura 4. Exemplos de séries temporais e do deslocamento da sala e da oscilação corporal dos participantes de 4 anos (painel a), 8 anos (painel b), 12 anos (painel c) e adultos jovens (painel d) e de amplitudes espectrais deslocamento da sala e da oscilação corporal dos participantes de 4 anos (painel e), 8 anos (painel f), 12 anos (painel g) e adultos jovens (painéis h) durante uma tentativa da condição controle em que a sala foi movimentada na freqüência de 0,2 Hz e o participante permaneceu na distância de 100 cm. A linha clara refere-se ao deslocamento da sala móvel (SM) e a linha escura às trajetórias da oscilação corporal (OC) dos participantes......... 58 Figura 5. Médias e desvios padrão do ganho para os quatro grupos, nas três distâncias que os participantes ficaram da sala nas condições controle (a), lateral (b) e frontal (c)......................... 60 Figura 6. Médias e desvios padrão da fase para os quatro grupos, nas três distâncias que os participantes ficaram da sala nas condições controle (a), lateral (b) e frontal (c)......................... 62 Figura 7. Médias e desvios padrão da variabilidade de posição para os quatro grupos, nas três distâncias que os participantes ficaram da sala nas condições controle (a), lateral (b) e frontal (c)................................................................................. 64 Figura 8. Médias e desvios padrão da variabilidade de velocidade para os quatro grupos, nas três distâncias que os participantes ficaram da sala nas condições controle (a), lateral (b) e frontal (c).............................................................. 66 Figura 9. Médias e desvios padrão da amplitude de oscilação na freqüência do estímulo (SFSA) para os quatro grupos, nas três distâncias que os participantes ficaram da sala nas condições controle (a), lateral (b) e frontal (c)......................... 67 Figura 10. Médias e desvios padrão da amplitude média de oscilação para os quatro grupos, nas três distâncias que os participantes ficaram da sala nas condições controle (a), lateral (b) e frontal (c).............................................................. 69 Figura 11. Foto da sala móvel utilizada nas condições experimentais... 93 Figura 12. Condições de diâmetro de 20 cm (a), 5 cm (b) e 3,34 cm (c) do alvo exibido no monitor LCD.............................................. 95 Figura 13. Condições de contraste de 0% (a), 25% (b), 50% (c), 75% (d) e 100% (e) do alvo exibido no monitor LCD...................... 96 Figura 14. Médias e desvios padrão da amplitude média de oscilação (AMO) para os quatro grupos, nas direções ântero-posterior (AP) e médio-lateral (ML)........................................................ 103 Figura 15. Exemplos de séries temporais e do deslocamento da sala e da oscilação corporal dos participantes de 4 anos (painel a), 8 anos (painel b), 12 anos (painel c) e adultos jovens (painel d) e de amplitudes espectrais deslocamento da sala e da oscilação corporal dos participantes de 4 anos (painel e), 8 anos (painel f), 12 anos (painel g) e adultos jovens (painéis h) durante uma tentativa em que a sala foi movimentada na freqüência de 0,2 Hz, com uma velocidade de pico de 0,6 cm/s, e os participantes deveriam olhar para um alvo preto com diâmetro de 5,0 cm. A linha clara refere-se ao deslocamento da sala móvel (SM) e a linha escura às trajetórias da oscilação corporal (OC) dos participantes......... 105 Figura 16. Médias e desvios padrão do ganho (a) e da fase (b) para os quatro grupos, nos três diâmetros de alvo.............................. 106 Figura 17. Médias e desvios padrão da variabilidade de posição (a) e variabilidade de velocidade (b) para os quatro grupos, nos três diâmetros do alvo............................................................. 107 Figura 18. Médias e desvios padrão da amplitude de oscilação na freqüência do estímulo (SFSA) para os quatro grupos, nos três diâmetros do alvo............................................................. 108 Figura 19. Médias e desvios padrão da amplitude média de oscilação (AMO) para os quatro grupos, nos três diâmetros do alvo..... 109 Figura 20. Médias e desvios padrão do ganho (a) e da fase (b) para os quatro grupos, nas cinco condições de contraste de alvo...... 110 Figura 21. Médias e desvios padrão da variabilidade de posição (a) e variabilidade de velocidade (b) para os quatro grupos, nas cinco condições de contraste de alvo..................................... 111 Figura 22. Médias e desvios padrão da amplitude de oscilação na freqüência do estímulo (SFSA) para os quatro grupos, nas cinco condições de contraste de alvo..................................... 112 Figura 23. Médias e desvios padrão da amplitude média de oscilação (AMO) para os quatro grupos, nas cinco condições de contraste de alvo..................................................................... 113 Figura 24. Médias e desvios padrão do ganho (a) e da fase (b) para os quatro grupos, nas três velocidades de pico do movimento da sala..................................................................................... 114 Figura 25. Médias e desvios padrão da variabilidade de posição (a) e variabilidade de velocidade (b) para os quatro grupos, nas três velocidades de pico do movimento da sala...................... 115 Figura 26. Médias e desvios padrão da amplitude de oscilação na freqüência do estímulo (SFSA) para os quatro grupos, nas três velocidades de pico.......................................................... 116 Figura 27. Médias e desvios padrão da amplitude média de oscilação (AMO) para os quatro grupos, nas três velocidades de pico do movimento da sala............................................................. 117 SUMÁRIO PÁGINA CAPÍTULO 1. Introdução........................................................................... 13 CAPÍTULO 2. Revisão de Literatura......................................................... 18 2.1. CONTROLE POSTURAL......................................................................... 19 2.2. CICLO PERCEPÇÃO-AÇÃO................................................................... 20 2.3. DESENVOLVIMENTO DO CICLO PERCEPÇÃO-AÇÃO................................ 21 2.4. ADAPTAÇÃO E CICLO PERCEPÇÃO-AÇÃO.............................................. 28 CAPÍTULO 3. Estrutura do Fluxo Ótico e Acoplamento entre Informação Visual e Oscilação Corporal em Crianças.......................... 38 3.1. INTRODUÇÃO...................................................................................... 39 3.2. MATERIAL E MÉTODO.......................................................................... 47 3.2.1. Participantes............................................................................. 47 3.2.2. Procedimentos.......................................................................... 48 3.2.3. Tratamento e Análise dos Dados.............................................. 52 3.2.4. Análise Estatística..................................................................... 55 3.3. RESULTADOS...................................................................................... 56 3.3.1. Ganho e Fase........................................................................... 58 3.3.2. Variabilidade de Posição e Variabilidade de Velocidade.......... 63 3.3.3. Amplitude de Oscilação na Freqüência do Estímulo (SFSA)... 66 3.3.4. Amplitude Média de Oscilação.................................................. 68 3.4. DISCUSSÃO........................................................................................ 70 3.4.1. Sistema de Controle Postural................................................... 71 3.4.2. Processos Adaptativos no Acoplamento entre Informação Visual e oscilação corporal................................................................. 73 3.4.3. Sensibilidade à Estrutura do Fluxo Ótico no Acoplamento entre Informação Visual e oscilação corporal..................................... 75 CAPÍTULO 4. Características do Estímulo Visual e Acoplamento entre Informação Visual e Oscilação Corporal em Crianças................ 82 4.1. INTRODUÇÃO...................................................................................... 83 4.2. MATERIAL E MÉTODO.......................................................................... 91 4.2.1. Participantes............................................................................. 91 4.2.2. Procedimentos.......................................................................... 92 4.2.3. Tratamento e Análise dos Dados.............................................. 97 4.2.4. Análise Estatística..................................................................... 101 4.3. RESULTADOS...................................................................................... 103 4.3.1. Condição Tamanho................................................................... 105 4.3.1.1. Ganho e Fase.................................................................... 105 4.3.1.2. Variabilidade de Posição e Variabilidade de Velocidade.. 107 4.3.1.3. Amplitude de Oscilação na Freqüência do Estímulo (SFSA)............................................................................................ 108 4.3.1.4. Amplitude Média de Oscilação.......................................... 109 4.3.2. Condição Contraste.................................................................. 109 4.3.2.1. Ganho e Fase.................................................................... 109 4.3.2.2. Variabilidade de Posição e Variabilidade de Velocidade.. 110 4.3.2.3. Amplitude de Oscilação na Freqüência do Estímulo (SFSA)............................................................................................ 112 4.3.2.4. Amplitude Média de Oscilação.......................................... 112 4.4.3. Condição Velocidade................................................................ 113 4.3.3.1. Ganho e Fase.................................................................... 113 4.3.3.2. Variabilidade de Posição e Variabilidade de Velocidade.. 115 4.3.3.3. Amplitude de Oscilação na Freqüência do Estímulo (SFSA)............................................................................................ 116 4.3.3.4. Amplitude Média de Oscilação.......................................... 117 4.4. DISCUSSÃO........................................................................................ 118 4.4.1. Sistema de Controle Postural................................................... 118 4.4.2. Diâmetro do Alvo e Acoplamento entre Informação Visual e oscilação corporal............................................................................... 124 4.4.3. Contraste do Estímulo Visual e Acoplamento entre Informação Visual e oscilação corporal.............................................. 127 4.4.4. Velocidade do Estímulo Visual e Acoplamento entre Informação Visual e oscilação corporal.............................................. 129 CAPÍTULO 5. Síntese dos Resultados e Conclusões............................ 132 5.1. AMBIENTE VISUAL ESTRUTURADO E NÃO ESTRUTURADO....................... 133 5.2. MUDANÇAS DESENVOLVIMENTAIS NA UTILIZAÇÃO DA INFORMAÇÃO VISUAL...................................................................................................... 137 5.3. CONCLUSÕES..................................................................................... 139 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................... 142 APÊNDICES. Termos de Consentimento Livre e Esclarecido.............. 159 APÊNDICE A – TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO (CRIANÇAS)............................................................................................... 160 APÊNDICE B – TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO (ADULTOS JOVENS).................................................................................... 161 ANEXO A. Parecer do Comitê de Ética em Pesquisa do IB/UNESP/RC.............................................................................................. 162 13 CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO Ao longo dos anos, várias alterações são observadas no comportamento motor. Até mesmo uma inspeção despretensiosa permite constatar que bebês, crianças, adultos e idosos não são idênticos quanto a realização de diversas habilidades motoras. Embora diversos estudos tenham relatado alterações desenvolvimentais no comportamento motor (por exemplo, GOBLE; LEWIS; HURVITZ; BROWN, 2005; VALLIS; MCFADYEN, 2005; VAN EMMERIK; MCDERMOTT; HADDAD; VAN WEGEN, 2005), o grande desafio dos pesquisadores tem sido desvendar quais fatores são responsáveis por desencadear tais mudanças. Durante muitos anos esta questão não foi motivo de preocupação uma vez que o curso do desenvolvimento motor era atribuído exclusivamente às características genéticas dos indivíduos (GESELL, 1933/1967; 1939). Entretanto, impulsionado principalmente pelos estudos de Thelen e colegas (THELEN; FISHER, 1982; THELEN; FISHER; RIDLEY-JOHNSON, 1984), o 14 desenvolvimento motor deixou de ser entendido como resultado de mudanças em um único fator (visão maturacionista) e passou a ser entendido como resultado de mudanças em diversos fatores (THELEN, 1986), denominados restrições (NEWELL, 1986). Dessa maneira, se por um lado os trabalhos de Thelen e colegas expandiram o conhecimento sobre o desenvolvimento motor, por outro lado, eles desencadearam aquela que talvez seja a mais intrigante e importante questão da área: o que é que muda? Estudos recentes têm sugerido que mudanças desenvolvimentais observadas na realização de ações motoras podem ser decorrentes não apenas de alterações nos sistemas sensoriais e/ou no sistema motor mas de alterações na forma como as informações sensoriais são relacionadas às ações motoras. Em outras palavras, estas diferenças observadas entre crianças e adultos poderiam ser decorrentes de alterações no acoplamento entre informação sensorial e ação motora (BARELA; JEKA; CLARK, 2003). Uma maneira freqüentemente utilizada para investigar o acoplamento entre informação sensorial e ação motora é estudar o controle postural durante a manutenção de uma posição estática, por exemplo, manutenção da posição em pé ou sentada. Esta situação permite avaliar as respostas motoras diante da manipulação de um sistema sensorial (acoplamento percepção-ação), minimizando a influência de outros fatores que estão presentes em tarefas dinâmicas. Dessa forma, o controle postural é o meio utilizado para investigar o acoplamento entre percepção e ação. Esta abordagem foi utilizada para verificar a influência da informação visual no controle postural a partir dos estudos pioneiros de Lee e 15 colaboradores (LEE; LISHMAN, 1975; LISHMAN; LEE, 1973), sendo denominada de paradigma da sala móvel. Posteriormente, esta abordagem foi utilizada por Jeka e colaboradores (JEKA; LACKNER, 1994; 1995; JEKA; OIE; SCHÖNER; DIJSKTRA; HENSON, 1998; JEKA; SCHÖNER; DIJKSTRA; RIBEIRO; LACKNER, 1997) para investigar a influência da informação somatossensorial no controle postural, sendo denominada de paradigma da ‘sala móvel’ somatossensorial. O desenvolvimento do acoplamento entre percepção e ação tem sido investigado em bebês (por exemplo, BARELA; GODOI; FREITAS JÚNIOR; POLASTRI, 2000; BERTENTHAL; BAI, 1989; BUTTERWORTH; HICKS, 1977; HIGGINS; CAMPOS; KERMOIAN, 1996; LEE; ARONSON, 1974), crianças (por exemplo, BARELA; JEKA; CLARK, 2003; GODOI, 2004; SCHMUCKLER, 1997), adultos (por exemplo, FREITAS JÚNIOR; BARELA, 2004; STOFFREGEN, 1985) e idosos (por exemplo, POLASTRI; BARELA; BARELA, 2001; PRIOLI; FREITAS JÚNIOR; BARELA, 2005; WADE; LINDQUIST; TAYLOR; TRET-JACOBSON, 1995). De modo geral, estes estudos têm observado que, embora a manipulação da informação sensorial (visual ou somatossensorial) tenha induzido oscilações corporais correspondentes em todos os participantes estudados, o acoplamento entre percepção e ação difere entre os grupos. Godoi (2004), por exemplo, investigou crianças de 4 a 14 anos e adultos jovens e observou que o acoplamento entre informação visual e oscilação corporal se torna mais forte com o aumento da idade. Mais do que isso, foi observado que, com o aumento da distância entre os participantes e o 16 estímulo visual móvel, o acoplamento entre informação visual e oscilação corporal se tornou mais fraco para as crianças entre 4 e 10 anos de idade e não se alterou para os participantes de 12 e 14 anos de idade e adultos jovens. Dessa forma, quando estavam a 25 cm do estímulo visual, todos os participantes foram igualmente influenciados pelo estímulo visual, entretanto, a medida que esta distância aumentou (50, 100 e 150 cm), a influência do estímulo visual reduziu para crianças de 4 a 10 anos (GODOI, 2004). A partir destes resultados foi sugerido que as crianças mais jovens teriam dificuldade de se adaptar às mudanças nas características do estímulo visual em decorrência do aumento da distância. Neste caso, as crianças mais jovens, teriam dificuldade em extrair as informações mais importantes e/ou organizar a contribuição das várias fontes de informações sensoriais disponíveis a fim de controlar suas oscilações corporais (GODOI; BARELA, 2005, 2008). Esta sugestão foi comprovada experimentalmente por Polastri (2007), que verificou que embora o acoplamento entre informação visual e oscilação corporal de crianças de 4 e 8 anos se altere em função de mudanças abruptas da amplitude e velocidade do estímulo visual, estas alterações não são semelhantes às observadas em participantes de 12 anos e adultos jovens. Por esse motivo, Polastri (2007) sugeriu que o sistema de controle postural de crianças mais jovens não apresenta um funcionamento adaptativo tão bem desenvolvido quanto em crianças de 12 anos e adultos jovens. Considerando os estudos revisados, constata-se que, embora eles tenham contribuído para o melhor entendimento de alguns aspectos relacionados ao controle postural, várias dúvidas ainda permanecem e 17 necessitam ser esclarecidas. Não está claro, por exemplo, por que as crianças mais jovens têm dificuldades em lidar com as alterações das informações sensoriais disponíveis no ambiente. Ainda, parece pertinente questionar o que tornar a informação sensorial ‘suficiente’ a fim de que crianças e adultos jovens a utilizem de maneira semelhante, como observado na situação em que o estímulo visual está próximo. Será que modificações das características do estímulo visual poderiam atenuar ou eliminar as diferenças observadas no controle postural de crianças e adultos jovens? Dessa forma, o objetivo geral deste estudo foi investigar a utilização da informação visual por crianças e adultos jovens diante de alterações das características do estímulo visual durante a manutenção da posição em pé. 18 CAPÍTULO 2. REVISÃO DE LITERATURA Diversas alterações têm sido observadas no comportamento motor ao longo do ciclo desenvolvimental. Estas alterações desenvolvimentais são freqüentemente inferidas por meio do estudo do controle postural. Não apenas porque o controle postural é imprescindível para a aquisição e refinamento das habilidades motoras, mas também porque ele é um meio de investigar o acoplamento entre percepção e ação. Deste modo, embora haja interesse em entender os diversos processos relacionados ao desenvolvimento humano, por acreditar que as diferenças desenvolvimentais observadas no comportamento motor sejam decorrentes de alterações no acoplamento entre percepção e ação, o presente estudo irá enfocar este acoplamento. Neste caso, uma maneira que parece ser adequada de investigá-lo é entendendo o controle postural, pois a obtenção de orientação e a manutenção de um equilíbrio postural são alcançadas a partir de um intrincado relacionamento entre informação sensorial e ação motora. 19 2.1. CONTROLE POSTURAL Várias mudanças têm sido observadas no sistema de controle postural ao longo dos primeiros anos de vida. Comportamentalmente, observa- se maior oscilação corporal (FIGURA; CAMA; CAPRANICA; GUIDETTI; PULEJO, 1991; RIACH; HAYES, 1987), velocidade de oscilação (TAGUCHI; TADA, 1988) e área de oscilação (TAGUCHI; TADA, 1988; USUI; MAEKAWA; HIRASAWA, 1995; WOLFF; ROSE; JONES; BLOCH; OEHLERT; GAMBLE, 1998) em crianças mais jovens quando comparadas a crianças mais velhas e a adultos jovens. Funcionalmente, nota-se que as crianças apresentam dificuldades para lidar com situações nas quais as informações sensoriais são conflitantes. Shumway-Cook e Woollacott (1985), por exemplo, sugeriram que, entre os 4 e 6 anos de idade, há um período de transição em que as crianças começam a desenvolver a habilidade de resolver situações de conflito sensorial. No entanto, apesar das diferenças desenvolvimentais observadas no desempenho e no funcionamento do sistema de controle postural, ainda não está claro quais fatores estariam associados a estas mudanças. Recentemente, tem sido sugerido que estas mudanças desenvolvimentais podem ser decorrentes não apenas de alterações nos sistemas sensoriais e/ou no sistema motor mas também de alterações na forma como as informações sensoriais são relacionadas às ações motoras. Em outras palavras, estas diferenças observadas entre crianças e adultos jovens poderiam ser decorrentes de alterações no acoplamento entre informação sensorial e ação motora (BARELA; JEKA; CLARK, 2003). Nesta visão, não 20 apenas as informações sensoriais influenciam as ações motoras, mas também estas ações influenciam a captação das informações sensoriais. Dessa forma, o chamado padrão (SCHÖNER, 1991) ou ciclo (BARELA, 1997) percepção- ação é formado, podendo ser entendido como entidades acopladas, atuando em conjunto. 2.2. CICLO PERCEPÇÃO-AÇÃO Uma maneira de estudar o acoplamento entre percepção e ação é manipular a informação fornecida a um sistema sensorial e verificar as respostas motoras. Esta abordagem foi elegantemente utilizada para verificar a influência da informação visual no controle postural a partir dos estudos pioneiros de Lee e colaboradores (LEE; LISHMAN, 1975; LISHMAN; LEE, 1973), sendo denominada de paradigma da sala móvel. Neste paradigma, a orientação postural e o equilíbrio postural são influenciados pelo movimento de paredes e/ou teto de uma sala, independentemente do piso. O deslocamento da sala altera a imagem projetada na retina criando a ilusão de oscilação corporal. Assim, quando a sala se aproxima do indivíduo, a imagem desta sala projetada na retina aumenta dando a impressão ao indivíduo de que ele oscilou para frente, o que o faz realizar contrações musculares adequadas para que desloque o corpo para trás. Da mesma forma, quando a sala se afasta, a imagem projetada na retina diminui criando a ilusão de que o indivíduo se deslocou para trás e, por meio de contrações musculares adequadas, ele desloca seu corpo para frente. 21 2.3. DESENVOLVIMENTO DO CICLO PERCEPÇÃO-AÇÃO Após os estudos pioneiros de Lee e colaboradores (LEE; LISHMAN, 1975; LISHMAN; LEE, 1973), o paradigma da sala móvel foi extensivamente utilizado em estudos com bebês (BERTENTHAL; BAI, 1989; BUTTERWORTH; HICKS, 1977; DELORME; FRIGON; LAGACÉ, 1989; HIGGINS; CAMPOS; KERMOIAN, 1996; LEE; ARONSON, 1974), crianças (por exemplo, SCHMUCKLER, 1997), adultos (STOFFREGEN, 1985) e idosos (WADE; LINDQUIST; TAYLOR; TRET-JACOBSON, 1995). De maneira geral, estes estudos examinaram a influência da informação visual na manutenção da posição sentada ou em pé nestas diferentes populações. Entretanto, não houve a preocupação de investigar a dinâmica da relação entre informação sensorial e ação motora, nem dentro de uma perspectiva desenvolvimental, nem em relação ao funcionamento do sistema de controle postural. Na tentativa de entender o relacionamento entre informação sensorial e ação motora nas situações em que o ciclo percepção-ação é formado, Schöner (1991) sugeriu um modelo matemático teórico no qual procurou descrever a influência da informação visual na ação motora, verificada nas situações em que o paradigma da sala móvel é utilizado. O modelo proposto foi baseado na teoria dinâmica sobre coordenação de movimentos, especificamente, nos conceitos de dinâmica intrínseca e de informação comportamental (SCHÖNER, 1990; SCHÖNER; KELSO, 1988a; SCHÖNER; KELSO, 1988b; SCHÖNER; KELSO, 1988c). A dinâmica intrínseca se refere ao comportamento do sistema na sua forma preferida de atuação. Por 22 outro lado, a informação comportamental seria qualquer aspecto que provocaria alteração no comportamento do sistema, levando-o a atuar em regimes diferentes dos preferidos. Um dos aspectos centrais do modelo proposto por Schöner (1991) diz respeito à estabilidade temporal do ciclo percepção-ação. A estabilidade temporal refere-se à habilidade do sistema em sustentar um padrão de relacionamento face às flutuações do ambiente ou de retornar a este padrão após perturbações, o que, no caso do ciclo percepção-ação, poderia indicar a força do acoplamento entre informação sensorial e ação motora. O modelo matemático teórico proposto por Schöner (1991) apresenta quatro predições centrais. De acordo com o modelo, a medida que a distância entre o observador e a informação visual aumenta: (1) a estabilidade temporal diminui; (2) o atraso temporal entre o estímulo visual e a resposta postural aumenta; (3) a amplitude de oscilação corporal diminui; e (4) a razão de expansão da informação visual projetada na retina diminui. As predições de Schöner (1991) foram testadas experimentalmente (DIJKSTRA; SCHÖNER; GIELEN, 1994) utilizando uma sala móvel virtual (projeção de pontos em uma tela, que expandiam e contraiam) que apresentava estímulos em uma freqüência de 0,2 Hz, com amplitude de 4 cm. Os participantes adultos permaneceram em pé distantes 50 cm da tela (medindo 2,0 m de altura e 2,5 m largura) na qual os pontos eram projetados e a distância entre os participantes e a tela foi virtualmente manipulada criando a ilusão de que os participantes estavam posicionados a diferentes distâncias (25, 50, 100 e 200 cm) da tela. 23 Os resultados revelaram que, com o aumento da distância, a estabilidade temporal diminuiu, o atraso temporal entre o estímulo visual e a resposta postural aumentou e a razão de expansão da informação visual projetada na retina diminuiu, confirmando três predições do modelo. Entretanto, apesar da diminuição da força deste acoplamento com o aumento da distância, a oscilação corporal induzida pelo movimento da sala virtual não diminuiu com o aumento da distância, contrariando uma das predições do modelo proposto por Schöner (1991). Com base nestes resultados, Dijkstra, Schöner e Gielen (1994) sugeriram que o funcionamento do controle postural não é passivamente dirigido pela expansão da imagem na retina mas, ao contrário, é ativa e dinamicamente gerado pelo sistema de controle postural, que alteraria os parâmetros de seu funcionamento frente às alterações do estímulo projetado na retina. Além do paradigma da sala móvel, outro paradigma, denominado de paradigma da ‘sala móvel’ somatossensorial, tem sido utilizado na tentativa de entender o relacionamento entre informação sensorial e ação motora. Este paradigma teve origem nos estudos de Jeka e Lackner (1994; 1995) em que estes autores foram capazes de separar o suporte mecânico, proporcionado pelo contato com uma superfície rígida, das informações somatossensoriais proporcionadas por tal contato. Este paradigma consiste de uma barra de toque estacionária na qual os indivíduos tocam com o dedo indicador durante a manutenção da postura ereta. O toque é realizado em duas condições distintas: uma em que a força aplicada não pode exceder 1 Newton e outra em que não há limite para aplicação de força. Os resultados revelaram uma 24 redução tanto nas oscilações corporais (JEKA; LACKNER, 1994, 1995) quanto nas atividades eletromiográficas dos músculos envolvidos na manutenção da postura (JEKA; LACKNER, 1995) nas condições em que o toque é realizado em comparação com as condições em que ele não é realizado. Posteriormente, o deslocamento da barra de toque foi acrescentado a este paradigma, originando o paradigma da 'sala móvel' somatossensorial. Neste paradigma, assim como no paradigma da sala móvel, a orientação postural e o equilíbrio postural são influenciados, mas agora em virtude do deslocamento da barra de toque, que cria a ilusão de oscilação corporal. Assim, quando a barra se aproxima do indivíduo, este tem a impressão de que ele oscilou em direção à barra, o que o faz realizar contrações musculares adequadas e se deslocar em direção contrária à barra. Da mesma forma, quando a barra se afasta, o indivíduo tem a impressão de que foi ele que se afastou da barra e, através de contrações musculares adequadas, ele desloca seu corpo em direção à barra. Vários estudos (BARELA, 1997; BARELA; JEKA; CLARK, 2003; JEKA; OIE; SCHÖNER; DIJSKTRA; HENSON, 1998; JEKA; SCHÖNER; DIJKSTRA; RIBEIRO; LACKNER, 1997) têm utilizado este paradigma também com o objetivo de entender a dinâmica da relação entre informação sensorial e ação motora a partir do modelo matemático proposto por Schöner (1991). De maneira geral, estes estudos revelaram que o movimento da barra induz oscilações corporais correspondentes a este movimento tanto em crianças (BARELA, 1997; BARELA; JEKA; CLARK, 2003) quanto em adultos (JEKA; 25 OIE; SCHÖNER; DIJSKTRA; HENSON, 1998; JEKA; SCHÖNER; DIJKSTRA; RIBEIRO; LACKNER, 1997). Com base nas mesmas premissas do modelo proposto por Schöner (1991), o desenvolvimento do acoplamento entre percepção e ação tem sido verificado em bebês (BARELA; FREITAS JÚNIOR; GODOI; POLASTRI, 2001; BARELA; GODOI; FREITAS JÚNIOR; POLASTRI, 2000; BARELA; POLASTRI; FREITAS JÚNIOR; GODOI, 2003), crianças (BARELA; GODOI; FREITAS JÚNIOR; POLASTRI, 2001; BARELA; JEKA; CLARK, 2003), adultos (FREITAS JÚNIOR; BARELA, 2004) e idosos (POLASTRI; BARELA; BARELA, 2001). Estes estudos utilizaram salas móveis (visual ou somatossensorial) controladas precisamente por sistemas de servo- mecanismo, possibilitando uma análise cuidadosa do relacionamento entre informação sensorial e oscilação corporal. Barela, Jeka e Clark (2003), por exemplo, realizaram um estudo em que crianças de 4, 6 e 8 anos de idade e adultos permaneceram em pé com os olhos fechados, enquanto tocavam levemente (força inferior a 1,0 N) uma barra. Esta barra foi movimentada na direção médio-lateral em três freqüências distintas (0,2 Hz, 0,5 Hz e 0,8 Hz) e com a velocidade de pico sendo mantida constante em 0,33 cm/s, já que o sistema de controle postural é sensível à velocidade do estímulo somatossensorial (JEKA; SCHÖNER; DIJKSTRA; RIBEIRO; LACKNER, 1997). Os resultados revelaram que o movimento da barra induziu oscilações corporais correspondentes em todos os grupos, indicando que mesmo crianças de 4 anos de idade também já apresentam um acoplamento entre informação 26 somatosensorial, proveniente do toque suave em uma superfície, e oscilação corporal durante a manutenção da postura ereta. Os estudos envolvendo o paradigma da sala móvel visual também manipularam a freqüência de movimentação da sala (0,2 Hz e 0,5 Hz) e mantiveram a velocidade de pico constante, já que Dijkstra, Schöner, Giese e Gielen (1994) sugeriram que o sistema de controle postural é sensível à velocidade do estímulo visual. Da mesma forma como observado nos estudos envolvendo o paradigma da ‘sala móvel’ somatossensorial, os resultados revelaram que os participantes, sejam eles bebês (BARELA; FREITAS JÚNIOR; GODOI; POLASTRI, 2001; BARELA; GODOI; FREITAS JÚNIOR; POLASTRI, 2000; BARELA; POLASTRI; FREITAS JÚNIOR; GODOI, 2003), crianças (BARELA; GODOI; FREITAS JÚNIOR; POLASTRI, 2001; BARELA; JEKA; CLARK, 2003), adultos ou idosos (POLASTRI; BARELA; BARELA, 2001), oscilam em freqüências próximas à freqüência de movimentação da sala. Barela, Jeka e Clark (2003) observaram ainda que, embora o movimento da barra tenha induzido oscilações corporais correspondentes tanto nas crianças quanto nos adultos, as crianças apresentaram uma maior variabilidade no acoplamento entre informação sensorial e oscilação corporal quando comparadas aos adultos. Os autores atribuíram esta maior variabilidade observada nas crianças a duas fontes de ruído. A primeira fonte seria decorrente do ruído inerente aos comandos enviados à musculatura periférica e a segunda fonte residiria na dificuldade das crianças em estimar o estado interno (posição e velocidade) da posição corporal. Assim, para estes 27 autores, a maior variabilidade no acoplamento entre informação sensorial e ação motora observada em crianças pode ser decorrente de dificuldades em organizar a importância das informações sensoriais de diferentes origens de modo a gerar uma estimativa interna de orientação corporal precisa (BARELA; JEKA; CLARK, 2003). Embora alguns estudos sobre o uso da informação de modo prospectivo (ASSAIANTE; WOOLLACOTT; AMBLARD, 2000; HAY; REDON, 2001; LEDEBT; BRIL; BRENIÈRE, 1998; SCHMITZ; MARTIN; ASSAIANTE, 1999; 2002; VAN DER HEIDE; OTTEN; VAN EYKERN; HADDERS-ALGRA, 2003; WITHERINGTON; VON HOFSTEN; ROSANDER; ROBINETTE; WOOLLACOTT; BERTENTHAL, 2002) tenham possibilitado entender alguns aspectos do desenvolvimento do controle postural em crianças, algumas dúvidas e questões permanecem e necessitam ser respondidas. Na verdade, o entendimento destas questões também se faz necessário em adultos. De maneira geral, os estudos sobre controle postural discutidos anteriormente (por exemplo, DIJKSTRA; SCHÖNER; GIELEN, 1994; DIJKSTRA; SCHÖNER; GIESE; GIELEN, 1994) observaram que o sistema de controle postural dos adultos jovens tem sua dinâmica intrínseca alterada em função de variações no parâmetro de velocidade do estímulo visual e, ainda, que ele altera os parâmetros de seu funcionamento a fim de minimizar possíveis alterações das informações presentes no ambiente. Estes resultados foram discutidos com maiores detalhes por Schöner, Dijkstra e Jeka (1998) pormenorizando os processos adaptativos verificados no funcionamento do sistema de controle postural de adultos. Entretanto, ainda há muito por ser 28 respondido, como por exemplo, como as informações provenientes de diversas fontes de informação sensorial são utilizadas pelo indivíduo. Ainda, como o sistema de controle postural integra adequadamente todas estas informações, principalmente nas situações em que as mudanças em um dado canal sensorial não são acompanhadas por mudanças em outro canal sensorial (OIE; KIEMEL; JEKA, 2001, 2002). 2.4. ADAPTAÇÃO E CICLO PERCEPÇÃO-AÇÃO Infelizmente os processos adaptativos não estão esclarecidos em adultos e a situação é ainda pior no que se refere ao entendimento dos mesmos em uma perspectiva desenvolvimental. Há algumas indicações de adaptação em crianças quando o paradigma da sala móvel visual foi utilizado para investigar as respostas posturais de crianças com idades entre 3 e 6 anos frente à informação visual (SCHMUCKLER, 1997). Neste estudo, em um experimento, a sala móvel foi manualmente movimentada para frente e para trás nas freqüências de 0,2 Hz, 0,4 Hz, 0,6 Hz e 0,8 Hz, e com uma amplitude aproximadamente constante entre 10 e 12 cm. Foram realizadas 10 tentativas com 15 segundos de duração, divididas em dois blocos. Em cada bloco foram realizadas 5 tentativas, uma em cada freqüência de movimentação da sala e uma sem movimentação da sala. Os resultados indicaram que as crianças foram influenciadas pelos movimentos da sala em todas as freqüências já que elas oscilaram em freqüências próximas às freqüências em que a sala foi movimentada. Mais interessante, no entanto, foi a constatação de uma redução 29 nos valores de amplitude média de oscilação do primeiro bloco de tentativas para o segundo o que, segundo o autor, sugere algum tipo de adaptação postural decorrente da exposição prolongada à situação da sala móvel. Num segundo experimento, Schmuckler (1997) examinou a capacidade das crianças em modular suas respostas posturais frente a diferentes estímulos visuais. Para isto, a sala foi movimentada em duas freqüências diferentes em uma mesma tentativa. As tentativas tinham 20 segundos de duração sendo os 10 segundos iniciais em uma freqüência e os próximos 10 segundos em outra freqüência. Os resultados revelaram que a freqüência de oscilação das crianças variou em função da freqüência de movimentação da sala (SCHMUCKLER, 1997). Assim, as crianças foram capazes de alterar os parâmetros de funcionamento do sistema de controle postural de modo a gerar oscilações em freqüências próximas à freqüência do estímulo, mesmo quando esta freqüência foi alterada no meio da tentativa. Estes resultados são interessantes, pois revelam que as crianças apresentam capacidade de adaptação ao estímulo sensorial disponibilizado. É necessário ressaltar, no entanto, que os parâmetros de amplitude e velocidade do estímulo visual utilizados nestes estudos são altos em comparação com os parâmetros utilizados atualmente, o que poderia levar o sistema de controle postural a atuar em regimes diferentes. Isto porque o sistema de controle postural pode utilizar modos de controle diferentes dependendo se o estímulo móvel é percebido como movimento do próprio indivíduo ou como movimento do objeto (FREITAS JÚNIOR; BARELA, 2004; SCHÖNER; DIJKSTRA; JEKA, 1998). Quando, por exemplo, o estímulo visual é movimentado em altas 30 velocidades e amplitudes ele induz oscilações corporais correspondentes nos participantes o que possibilita que estas mudanças no fluxo ótico sejam discriminadas pelos participantes como movimentos externos ao corpo (movimento do objeto). Por esse motivo, a dúvida quanto à presença de processos adaptativos e os mecanismos adjacentes aos possíveis processos adaptativos em crianças permanecem sem resposta e ainda a intrigar muitos estudiosos da área. Diante dos resultados observados anteriormente, em que mudanças desenvolvimentais foram observadas, tanto comportamentalmente como funcionalmente, algumas questões emergem e/ou permanecem. Ainda não está claro se as diferenças observadas no controle postural de crianças e adultos são decorrentes de diferenças no acoplamento entre informação sensorial e ação motora. Ou ainda, se as crianças também apresentam os comportamentos adaptativos no acoplamento entre informação visual e ação motora observados em adultos. Na tentativa de responder estas questões, Godoi (2004) realizou um estudo em que participantes de 4, 6, 8, 10, 12 e 14 anos e adultos jovens permaneceram em pé dentro de uma sala móvel que foi movimentada continuamente para frente e para trás nas freqüências de 0,1, 0,2, 0,5 e 0,8 Hz, com amplitudes de 2, 1, 0,4 e 0,25 cm, respectivamente, e com velocidade de pico de 0,6 cm/s. Cada participante realizou 17 tentativas de 60 segundos cada. Na primeira tentativa os participantes permaneceram a 100 cm da parede frontal da sala e a sala não foi movimentada. Após esta tentativa, os 31 participantes permaneceram a 25, 50, 100 e 150 cm da parede frontal da sala e a sala foi movimentada nas quatro freqüências descritas. Os resultados revelaram que as crianças mais jovens oscilaram mais que os demais participantes tanto na condição em que a sala não foi movimentada como na condição em que ela foi movimentada. Ainda, da mesma forma como observado em estudos anteriores, o movimento da sala induziu oscilações corporais correspondentes em todos os participantes. Entretanto, embora o movimento da sala tenha induzido oscilações em todos os participantes, o acoplamento entre informação visual e oscilação corporal tornou-se mais forte e estável e a influência do movimento da sala sobre as oscilações corporais tornou-se mais fraca com o aumento da idade. Contudo, o resultado mais interessante talvez tenha sido que, para as crianças de até 10 anos de idade, o acoplamento entre informação visual e oscilação corporal tornou-se mais fraco e menos estável e a influência dos movimentos da sala sobre as oscilações corporais tornou-se mais fraca à medida que a distância entre os participantes e a parede frontal da sala aumentou. Dos 12 anos de idade em diante, nenhuma diferença foi observada no acoplamento entre informação visual e oscilação corporal entre as distâncias em que os participantes ficaram da parede frontal (GODOI, 2004; GODOI, BARELA, 2008). As razões para estas diferenças observadas entre os participantes mais jovens e os participantes de 12 e 14 anos e adultos jovens ainda não são conhecidas. A partir de uma perspectiva fisiológica, poderia ser sugerido que o sistema visual ainda não está totalmente desenvolvido. Na realidade, não está claro quando, após o nascimento, o sistema visual estaria 32 fisiologicamente pronto. Embora esteja comprovado que o corpo geniculado lateral se desenvolve no primeiro ano de vida, que a mielinização das vias visuais está completa por volta dos dois anos de vida, e que a retina está desenvolvida aproximadamente aos quatro anos de vida, sabe-se que o córtex visual desenvolve-se morfologicamente até a idade de 11 anos e metabolicamente até a idade de 18 anos (BRECELJ, 2003). Especificamente, a densidade sináptica alcança os níveis dos adultos por volta dos 11 anos (GAREY; de COURTEN, 1983; HUTTENLOCHER, de COURTEN; GAREY; van der LOOS, 1982), e a razão de utilização de glicose alcança os valores de adultos entre 16 e 18 anos (CHUGANI, 1998). Ainda, até os oito anos de idade as crianças têm demonstrado elevados limiares de potenciais visualmente evocados quando comparadas a adultos e participantes de 11 anos (GORDON; McCULLOCK, 1999). Baseado nestes estudos, a imaturidade do sistema visual poderia explicar parcialmente os resultados obtidos por Godoi (2004). Considerando que as características do estímulo se alteram a medida que a distância entre o participante e a parede frontal aumenta, as exigências do sistema visual também seriam alteradas, requerendo um funcionamento mais minucioso deste sistema. Por esta razão, crianças com um sistema visual imaturo poderiam ter dificuldades para se adaptar a estas mudanças do estímulo visual, proveniente das paredes da sala móvel e, assim, apresentariam um acoplamento mais fraco entre o estímulo sensorial e oscilação corporal com o distanciamento da parede frontal da sala móvel. 33 Além desta explicação fisiológica, parece que as crianças mais jovens não são capazes de se adaptar às diferenças na razão de expansão das imagens do ambiente que são projetadas na retina como resultado da manipulação da distância entre os participantes e a parede frontal da sala. Após esta idade, os participantes parecem dinamicamente se adaptar às mudanças na imagem projetada na retina, como sugerido por Dijkstra, Schöner e Gielen (1994). De acordo com estes autores, o sistema visual parece ajustar seus parâmetros de modo a compensar as alterações na qualidade do estímulo visual, o que não acontece com crianças até os 10 anos de idade (GODOI, 2004), resultando na diminuição do acoplamento entre informação visual e oscilação corporal e da influência dos movimentos da sala sobre a oscilação corporal. Outra possível explicação para as diferenças observadas entre crianças e adultos jovens poderia estar relacionada ao movimento dos olhos. Há consenso na literatura de que a percepção de movimento é obtida essencialmente de duas formas: pelo movimento da imagem na retina e pelos movimentos dos olhos. Assim, durante a fixação de um objeto, a percepção de movimento é obtida a partir do movimento da imagem na retina, e, durante a perseguição de um objeto, a imagem retinal do objeto perseguido é relativamente estacionária e, portanto, a percepção de movimento é obtida pelo movimento dos olhos (EHRENSTEIN, 2003). É importante ressaltar, no entanto, que o deslocamento da imagem de um objeto sobre a retina não é suficiente para especificar que o objeto está em movimento já que o deslocamento pode ser tanto em virtude do 34 movimento dos olhos do observador quanto em virtude do movimento do objeto. Por esse motivo, ainda não está claro qual dica visual é utilizada para a estabilização da postura. Atualmente, duas teorias têm sido propostas na tentativa de explicar como é possível distinguir os movimentos do próprio observador dos movimentos do ambiente. Uma teoria sugere que o feedback dos músculos que controlam os movimentos dos olhos é monitorado pelo cérebro e a mudança decorrente dos movimentos dos olhos é subtraída da mudança na localização da imagem na retina. Já a segunda teoria sugere que o sinal motor enviado aos olhos é monitorado e uma cópia deste sinal (efference copy) é utilizada para cancelar o movimento da imagem na retina (EHRENSTEIN, 2003). Estudos recentes têm encontrado algumas evidências em favor da segunda teoria (JAHN; STRUPP; KRAFCZYK; SCHÜLER; GLASAUER; BRANDT, 2002; STRUPP, GLASAUER; JAHN; SCHNEIDER; KRAFCZYK; BRANDT, 2003; GLASAUER; SCHNEIDER; JAHN; STRUPP; BRANDT, 2005). De maneira geral, tem sido observada uma alta correlação entre os movimentos dos olhos e as oscilações corporais e, mais do que isso, não tem sido observada redução das oscilações corporais nas situações com alto deslizamento retinal. Dessa maneira, parece necessário questionar se a maior oscilação observada em crianças não seria decorrente de maior quantidade de movimento dos olhos. Ainda, se estes movimentos não aumentariam com o aumento da distância entre o observador e o estímulo visual. Embora não existam muitos estudos na literatura que tenham mensurado os movimentos 35 dos olhos em crianças, existem algumas evidências sugerindo mudanças desenvolvimentais nos movimentos dos olhos. Riach e Starkes (1989), por exemplo, realizaram um estudo com participantes entre 5 e 12 anos de idade e observaram que as crianças mais jovens apresentaram maiores oscilações corporais e maior freqüência de movimentos sacádicos, o que reduziu com o aumento da idade (RIACH; STARKES, 1989). Finalmente, pode ser sugerido que as diferenças observadas entre as crianças jovens e os participantes de 12 e 14 anos e adultos jovens são decorrentes de diferenças na sensibilidade ao fluxo central e ao fluxo periférico. Vários estudos têm demonstrado a importância da estrutura do fluxo ótico como determinante da sua utilidade como fonte de informação para o controle postural (p.ex., STOFFREGEN, 1985). No estudo de Godoi (2004) a estrutura do fluxo ótico não é idêntica em todas as distâncias manipuladas. Nas distâncias curtas o fluxo central foi praticamente o único disponível ao participante. Considerando um campo visual de aproximadamente 200 graus (WILLIAMS; DAVIDS; WILLIAMS, 1999), quando os participantes permaneceram em pé a 25 e 50 cm da parede frontal, a visibilidade horizontal de cada parede lateral era de aproximadamente 23,4 (ambos os lados: 46,8) e 35,5 (ambos os lados: 71) graus, respectivamente, e a visibilidade horizontal da parede frontal era de aproximadamente 153,2 e 129,1 graus, respectivamente. Na distância intermediária, os fluxos central e periférico estavam igualmente disponíveis aos participantes. Quando os participantes permaneceram em pé a 100 cm, a visibilidade horizontal de cada parede lateral era de aproximadamente 53,6 36 (ambos os lados: 107,2) graus e a visibilidade horizontal da parede frontal era de aproximadamente 92,8 graus. Por outro lado, na distância maior, o fluxo periférico esteve mais disponível que o fluxo central. Quando os participantes permaneceram em pé a 150 cm, a visibilidade horizontal de cada parede lateral era de aproximadamente 65,0 (ambos os lados: 130,0) graus, e a visibilidade horizontal da parede frontal era de aproximadamente 70,00 graus. Dessa forma, como alguns estudos têm observado diferentes sensibilidades à estrutura do fluxo central e do fluxo periférico em bebês (BERTENTHAL; BAI, 1989; HIGGINS; CAMPOS; KERMOIAN, 1996) e crianças entre 1 e 5 anos de idade (STOFFREGEN; SCHMUCKLER; GIBSON, 1987), esta sensibilidade à estrutura do fluxo ótico parece ser uma possível explicação para os resultados obtidos por Godoi (2004). E, neste caso, os mecanismos básicos destas mudanças relacionadas a idade ainda precisam ser investigados. Como pôde ser observado, embora os estudos citados tenham contribuído para um melhor entendimento de alguns aspectos relacionados ao controle postural, várias dúvidas ainda permanecem e necessitam ser esclarecidas. Não está claro, por exemplo, o que acontece na primeira década de vida que possibilita às crianças um comportamento semelhante ao observado em adultos jovens. Ainda, é pertinente questionar o que torna a informação visual ‘suficiente’ para que crianças e adultos jovens a utilizem de maneira semelhante. Em outras palavras, será que a manipulação das características do estímulo visual poderia atenuar ou eliminar estas diferenças. 37 Na tentativa de responder estas questões o presente estudo investigou a utilização da informação visual por crianças e adultos jovens diante de alterações das características do estímulo visual durante a manutenção da posição em pé. Para isto foram realizados dois estudos que serão apresentados a seguir, em capítulos separados. 38 CAPÍTULO 3. ESTRUTURA DO FLUXO ÓTICO E ACOPLAMENTO ENTRE INFORMAÇÃO VISUAL E OSCILAÇÃO CORPORAL EM CRIANÇAS RESUMO A influência da estrutura do fluxo ótico no acoplamento entre informação visual e oscilação corporal foi investigada em crianças de 4, 8 e 12 anos e adultos jovens. Os participantes permaneceram em pé, dentro de uma sala móvel, em diferentes distâncias da parede frontal, e em três condições: fluxo global, frontal, e lateral. Ganho, fase, variabilidade de posição e velocidade, amplitude de oscilação na freqüência do estímulo e amplitude média de oscilação foram as variáveis utilizadas para verificar a influência do estímulo visual na oscilação corporal dos participantes. Os resultados indicaram que a influência da distância e da estrutura do fluxo ótico no acoplamento entre informação visual e oscilação corporal foi dependente da idade e a influência da estrutura do fluxo ótico no acoplamento entre informação visual e oscilação corporal foi dependente da distância. Com base nestes resultados, é possível sugerir que diferenças desenvolvimentais no relacionamento entre informação visual e oscilação corporal estão relacionadas ao modo como as crianças utilizam a informação ótica em diferentes estruturas do fluxo ótico. Palavras-Chave: fluxo ótico, desenvolvimento, controle postural. 39 3.1. INTRODUÇÃO As inúmeras alterações observadas no sistema de controle postural ao longo do ciclo desenvolvimental (p.ex., FIGURA; CAMA; CAPRANICA; GUIDETTI; PULEJO, 1991; RIACH; HAYES, 1987; TAGUCHI; TADA, 1988; USUI; MAEKAWA; HIRASAWA, 1995; WOLFF; ROSE; JONES; BLOCH; OEHLERT; GAMBLE, 1998) recentemente têm sido atribuídas às alterações no acoplamento entre percepção e ação (BARELA; JEKA; CLARK, 2003). Na tentativa de entender a dinâmica da relação entre informação sensorial e ação motora ao longo dos anos alguns estudos foram realizados com crianças (BARELA, 1997; BARELA; JEKA; CLARK, 2003; METACALFE; CHEN; CHANG; MCDOWELL; JEKA; CLARK, 2005), adultos (FREITAS JÚNIOR; BARELA, 2004; JEKA; OIE; SCHÖNER; DIJSKTRA; HENSON, 1998) e idosos (POLASTRI; BARELA; BARELA, 2001; PRIOLI; FREITAS JÚNIOR; BARELA, 2005). De maneira geral, os estudos têm mostrado que os participantes sejam crianças, adultos ou idosos, são influenciados pela manipulação da informação sensorial. Porém, a força deste acoplamento entre informação sensorial e oscilação corporal é diferente em crianças, adultos e idosos. Parece, portanto, que a sugestão de que as alterações observadas no sistema de controle postural ao longo dos anos são decorrentes de alterações no acoplamento entre percepção e ação (BARELA; JEKA; CLARK, 2003) é pertinente. 40 Apesar da pertinência da sugestão, diversos fatores ainda precisam ser esclarecidos e, principalmente, os mecanismos que estariam relacionados com as mudanças desenvolvimentais necessitam ser entendidos. Desta forma, diversos estudos foram realizados (GODOI, 2004; GODOI; BARELA, 2008; POLASTRI, 2007; POLASTRI; BONFIM; BARELA, 2005) na tentativa de entender mais detalhadamente alguns aspectos deste acoplamento. Um dos objetivos de Godoi (2004), por exemplo, foi investigar se as crianças também apresentam comportamentos adaptativos no acoplamento entre informação visual e oscilação corporal observados em adultos (OIE; KIEMEL; JEKA, 2001, 2002). Os resultados revelaram que, em crianças de 4, 6, 8 e 10 anos, o acoplamento tornou-se mais fraco e menos estável e a influência dos movimentos da sala sobre as oscilações corporais tornou-se mais fraca a medida que a distância entre os participantes e a parede frontal da sala aumentou. Por outro lado, em participantes de 12 e 14 anos e adultos jovens, nenhuma diferença foi observada no acoplamento entre informação visual e oscilação corporal entre as distâncias em que os participantes ficaram da parede frontal (GODOI, 2004). Baseado nestes resultados foi sugerido que o desenvolvimento do sistema de controle postural parece depender de como as crianças captam os muitos estímulos sensoriais disponíveis no ambiente e organizam a contribuição das várias fontes de informação sensorial a fim de controlar a oscilação corporal, o que parece ser alcançado somente no final da primeira década da vida (GODOI; BARELA, 2008). 41 Em outro estudo, Polastri, Bonfim e Barela (2005) verificaram que crianças de 8 anos de idade diminuíram a influência do estímulo visual proveniente dos movimentos de uma sala móvel sobre as oscilações corporais quando tocaram o dedo suavemente sobre uma barra estacionária. Nesta situação, a informação somatossensorial adicional que foi fornecida (toque sobre a barra estacionária) reduziu a forte influência da informação visual sobre a oscilação corporal. Entretanto, quando comparadas aos adultos nesta mesma situação (BONFIM; POLASTRI; BARELA, 2006), as crianças continuam apresentando acoplamentos mais fortes entre informação visual e oscilação corporal (POLASTRI; BONFIM; BARELA, 2005). Os autores sugeriram que, nas situações de toque suave, as crianças não conseguiram ignorar as informações visuais disponíveis e utilizar adequadamente a informação somatossensorial obtendo estimativas mais precisas sobre a posição corporal provenientes deste estímulo. No estudo de Polastri (2007), as respostas posturais de crianças de 4, 8 e 12 anos de idade e adultos jovens foram investigadas frente às alterações abruptas na amplitude do estímulo visual. Os participantes foram posicionados dentro da sala móvel e submetidos a duas amplitudes do estímulo visual (0,5 e 3,2 cm). Os resultados demonstraram que crianças de 4 anos de idade apresentam a capacidade de rapidamente diminuir a influência do estímulo visual. Contudo, tanto as crianças de 4 anos quanto as de 8 anos apresentaram acoplamentos mais fortes e mais variáveis entre informação visual e oscilação corporal, indicando que o sistema de controle postural não demonstra funcionamento adaptativo tão bem desenvolvido quanto em 42 crianças de 12 anos e adultos jovens. Considerando estes resultados, a autora afirmou que, embora as crianças tão jovens quanto 4 anos apresentem a capacidade de adaptativamente definir a importância das informações sensoriais frente às mudanças no ambiente, as mesmas parecem não ser totalmente calibradas ao nível dos adultos uma vez que elas não conseguiram reduzir a influência do estímulo visual, tanto quanto os adultos, na tentativa de alta amplitude/velocidade. Somente a partir dos 12 anos, as crianças foram capazes de seletivamente reduzir a utilização da informação visual, na mesma magnitude observada para os adultos (POLASTRI, 2007). A partir dos estudos apresentados, é possível afirmar que as crianças respondem adaptativamente às constantes mudanças nas informações sensoriais, diminuindo a utilização de informações imprecisas. Entretanto, como sugerido por Polastri (2007), as respostas mais eficientes parecem ser decorrentes de mudanças nos processos adaptativos que norteiam o funcionamento do sistema de controle postural. No entanto, os motivos pelos quais até os 10 anos de idade as crianças não apresentam estes processos adaptativos tão bem desenvolvidos quanto pessoas maiores que 12 anos de idade são desconhecidos. Uma das sugestões de Godoi e Barela (2008) para explicar as diferenças observadas entre crianças mais jovens e adultos foi que elas poderiam ser decorrentes de diferenças na sensibilidade ao fluxo ótico central e periférico. De acordo com Gibson (1979), um ambiente luminoso com estrutura, ou seja, com um padrão, uma textura, ou uma configuração, caracteriza um arranjo ótico. Dessa forma, a configuração dos objetos no ambiente em relação 43 a um ponto de observação é definida como arranjo ótico e, este arranjo ótico em transformação, seja pela movimentação dos objetos do ambiente seja pela movimentação do ponto de observação, é definido como fluxo ótico (GIBSON, 1979). Neste sentido, quando uma atividade motora ou movimento é realizado com os olhos abertos em um ambiente com luz, um arranjo ótico estará disponível e, se o ambiente ou o observador estiver em movimento, observa-se o fluxo ótico. Dessa forma, quando a informação visual é manipulada nos estudos citados anteriormente, no caso da sala móvel, observa-se um fluxo ótico. Nas situações em que a sala móvel é utilizada, a estrutura do fluxo ótico tem sido dividida em fluxo central (quando apenas a parede frontal da sala é movimentada), fluxo periférico (quando apenas as paredes laterais da sala são movimentadas) e fluxo global (quando a parede frontal e as paredes laterais da sala são movimentadas) e vários estudos têm demonstrado a importância desta estrutura do fluxo para o controle da postura (p.ex., STOFFREGEN, 1985). As alterações na sensibilidade às estruturas do fluxo ótico têm sido investigadas em bebês (BERTENTHAL; BAI, 1989; HIGGINS; CAMPOS; KERMOIAN, 1996), crianças entre 1 e 5 anos de idade (BERTENTHAL; BAI, 1989; STOFFREGEN; SCHMUCKLER; GIBSON, 1987) e adultos (STOFFREGEN, 1985, 1986). De forma geral, estes estudos revelaram diferenças desenvolvimentais quanto à sensibilidade à estrutura do fluxo ótico. Bertenthal e Bai (1989), por exemplo, observaram que bebês de 5 meses de idade não foram influenciados por nenhuma estrutura do fluxo ótico 44 (central, periférico ou global), bebês de 7 meses de idade foram influenciados apenas pelo fluxo global e, bebês de 9 meses de idade foram influenciados tanto pelo fluxo global quanto pelo fluxo central. Higgins e colaboradores (1996) encontraram os mesmos resultados que Bertenthal e Bai (1989) em bebês de 7 meses de idade. Porém, em bebês de 8 e 9 meses de idade, observaram que eles foram influenciados tanto pelo fluxo global, como também observado por Bertenthal e Bai (1989), quanto pelo fluxo periférico, o que diverge do encontrado por Bertenthal e Bai (1989). Em crianças de até 2 anos, os estudos também apresentam algumas divergências. Enquanto Stoffregen, Schmuckler e Gibson (1987) observaram que crianças entre 10 meses e 2 anos de idade foram influenciadas por todas as estruturas de fluxo (central, periférico e global), Bertenthal e Bai (1989) observaram que crianças entre 12 e 14 meses de idade foram mais influenciadas pelo fluxo global e pelo fluxo periférico do que pelo fluxo central. Resultados semelhantes foram observados em adultos (STOFFREGEN, 1985, 1986). Considerando os estudos citados acima, parece razoável sugerir que as diferenças observadas entre crianças e adultos jovens, principalmente no estudo de Godoi (2004), no qual a estrutura do fluxo ótico não foi idêntica em cada distância, podem ser decorrentes de diferenças na sensibilidade à estrutura do fluxo ótico. Esta sugestão faz ainda mais sentido se forem considerados os estudos que investigaram visão central e visão periférica em crianças (NOUGIER; BARD; FLEURY; TEASDALE, 1998) e adultos (BERENCSI; ISHIHARA; IMANAKA, 2005; HABAK; CASANOVA; FAUBERT, 45 2002; KAWAKITA; KUNO; MIYAKE; WATANABE, 2000; NOUGIER; BARD; FLEURY; TEASDALE, 1997). No estudo de Nougier e colegas (1998), crianças de 6, 8 e 10 anos de idade permaneceram sobre uma plataforma de força olhando para um alvo estacionário posicionado a 1,75 metros de distância. Foram realizadas três condições visuais: visão completa, visão central (visão disponível apenas dentro de 10º da fóvea) e visão periférica (visão disponível somente ao redor de 20º da fóvea). Os resultados revelaram que as crianças de 6 e 10 anos de idade apresentam uma menor velocidade do centro de pressão na condição de visão completa que nas demais condições, que não foram diferentes entre si, e uma maior velocidade do centro de pressão na condição com os olhos fechados que nas demais condições. Já as crianças de 8 anos de idade também apresentaram uma maior velocidade do centro de pressão na condição com os olhos fechados que nas demais condições mas, diferentemente do observado nos outros grupos, não apresentaram diferença na velocidade do centro de pressão observada na condição de visão completa e de visão central, e apresentaram uma menor velocidade do centro de pressão na condição central que nas condições de visão periférica e olhos fechados. Em adultos, Nougier e colegas (1997) observaram que a excursão do centro de pressão foi menor na condição de visão completa que nas condições de visão central e periférica, que não diferiram entre si, e que a excursão do centro de pressão foi maior na condição com os olhos fechados que nas outras condições. Estes resultados confirmam os resultados de Habak, 46 Casanova e Faubert (2002), em que o limiar de coerência foi similar nas condições de visão central e visão periférica, e mais baixo na condição de visão completa. Diferentemente do encontrado por Nougier e colaboradores (1997) e Habak e colegas (2002), Berensci e colegas (2005) observaram que tanto a área quanto o deslocamento máximo do centro de pressão foram maiores nas condições de visão central que nas condições de visão periférica e visão completa. Estas diferenças observadas nos estudos citados acima quanto à utilização de visão central e/ou visão periférica em crianças entre 6 e 10 anos e adultos pode resultar em diferentes sensibilidades à estrutura do fluxo central e/ou periférico nestes grupos, como já observado em bebês e crianças mais jovens (p.ex., BERTENTHAL; BAI, 1989; HIGGINS; CAMPOS; KERMOIAN, 1996). Mais ainda, esta possível diferença poderia explicar as diferenças entre crianças mais novas e crianças mais velhas e adultos quando a distância entre o observador e a parede frontal da sala foi manipulada (GODOI, 2004; GODOI, BARELA, 2008). Sendo assim, o objetivo deste estudo foi investigar a influência da estrutura do fluxo ótico no acoplamento entre informação visual e oscilação corporal em crianças de 4, 8 e 12 anos de idade e adultos jovens. Especificamente, este estudo buscou: 1) comparar o acoplamento entre informação visual e oscilação corporal de crianças de 4, 8 e 12 anos de idade e adultos jovens durante a manutenção da posição em pé, em três distâncias da parede frontal, na condição de fluxo central; 2) comparar o acoplamento entre informação visual e oscilação corporal de crianças de 4, 8 e 12 anos de idade e 47 adultos jovens durante a manutenção da posição em pé, em três distâncias da parede frontal, na condição de fluxo periférico; e 3) comparar o acoplamento entre informação visual e oscilação corporal de crianças de 4, 8 e 12 anos de idade e adultos jovens durante a manutenção da posição em pé, em três distâncias da parede frontal, na condição de fluxo global. As hipóteses foram que o acoplamento entre informação visual e oscilação corporal: (1) de crianças de 4 e 8 anos seria influenciado pela estrutura do fluxo ótico; (2) dos participantes de 12 anos e adultos jovens não seria influenciado pela estrutura do fluxo; (3) de crianças de 4 e 8 anos reduziria com o aumento da distância entre o participante e a parede frontal da sala; e (4) dos participantes de 12 anos e adultos jovens não seria influenciado pela distância entre o participante e a parede frontal da sala. 3.2. MATERIAL E MÉTODO 3.2.1. Participantes Participaram deste estudo 30 crianças, que foram divididas em 3 grupos com idades de 4 (idade média= 4,28±0,30), 8 (idade média= 8,59±0,24) e 12 anos (idade média= 12,27±0,16), e 10 adultos jovens (idade média= 22,72±1,95). As crianças foram recrutadas em escolas e por meio de contatos com amigos e colegas de trabalho da comunidade de Rio Claro. O grupo de adultos jovens foi constituído por alunos de graduação e pós-graduação do Instituto de Biociências, UNESP, Campus de Rio Claro. 48 Todos os participantes compareceram ao Laboratório para Estudos do Movimento (LEM), Departamento de Educação Física, Instituto de Biociências, UNESP – Campus de Rio Claro e, no caso das crianças, foram acompanhados dos pais ou responsáveis. Neste local os participantes, e/ou responsáveis, foram informados acerca dos procedimentos experimentais aos quais seriam submetidos e assinaram um Termo de Consentimento Livre e Esclarecido (APÊNDICES A e B), devidamente aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa do Instituto de Biociências – UNESP – Campus de Rio Claro (ANEXO A). 3.2.2. Procedimentos Após um período de adaptação ao ambiente do LEM, os participantes foram convidados a iniciar os procedimentos experimentais. Dessa forma, eles foram instruídos a permanecer em pé dentro de uma sala móvel, com os braços posicionados ao lado do corpo. A sala móvel é constituída de uma armação de ferro em formato cúbico, revestida por madeira na parte posterior, nas laterais e no teto, com dimensões de 2,1 x 2,1 x 2,1 m (altura, largura e comprimento). Esta sala possui rodas de nylon em sua parte inferior que são posicionadas sobre trilhos de ferro possibilitando movimentos para frente e para trás, independente da superfície onde o participante está posicionado. As paredes internas da sala são pintadas de branco com faixas pintadas em preto formando listras verticais com aproximadamente 22 cm de largura e distantes entre si aproximadamente 42 cm, o que propicia maior contraste no ambiente. 49 Na parte superior da sala (teto), aproximadamente no centro, está afixada uma lâmpada fluorescente compacta de 20 Watts que permaneceu acesa durante todo o experimento, garantindo assim o mesmo nível de iluminação dentro da sala móvel entre as tentativas e entre os participantes. O movimento da sala foi produzido e controlado por um sistema de servo-mecanismo. Este sistema é composto por um controlador (Compumotor – Mod. APEX 6151), um servo-motor (Compumotor – Mod. N0992GR0NMSN) e um cilindro de um eixo (Mod. EC3-X3xxn-10004A-MS1- MT1M) que conecta a estrutura da sala móvel ao motor. Todo este sistema é controlado por programas específicos para este fim (Compumotor – Motion Architect for Windows). Por meio deste sistema de servo-mecanismo, a sala móvel foi movimentada continuamente para frente e para trás na freqüência de 0,2 Hz, com amplitude de 0,5 cm, e com velocidade de pico mantida constante em 0,6 cm/s. A sala foi movimentada em movimento sinusoidal durante 60 segundos, que correspondeu à duração de cada tentativa. Um emissor de raios infravermelhos do sistema de análise de movimento (OPTOTRAK 3020 – Northern Digital Inc.) foi afixado no tronco (altura da 8a vértebra torácica, entre as escápulas) dos participantes para registro tridimensional das oscilações corporais dos participantes. Um outro emissor do sistema OPTOTRAK foi afixado na parte anterior da sala móvel para registro de seus movimentos. Para aquisição das informações referentes aos emissores posicionados no participante e na sala móvel, a unidade do OPTOTRAK com as câmeras foi posicionada a 3 m da frente da sala móvel e a 50 freqüência de aquisição dos dados foi de 100 Hz. Os emissores forneceram informação sobre, respectivamente, a oscilação corporal dos participantes e o movimento da sala móvel, nas direções ântero-posterior e médio-lateral. Foram realizadas três condições experimentais, uma em que o fluxo ótico global (fluxo central e fluxo periférico) esteve disponível (denominada de Condição Controle), uma em que apenas o fluxo ótico periférico esteve disponível (denominada de Condição Lateral) e uma em que apenas o fluxo ótico central esteve disponível (denominada de Condição Frontal). Na Condição Controle, as duas paredes laterais e a parede frontal foram movimentadas (Figura 1a). Na Condição Lateral, um anteparo de madeira pintado de branco com listras pretas foi colocado a 12 cm da parede frontal da sala, fazendo com que apenas o movimento das duas paredes laterais estivesse visível para os participantes (Figura 1b). Na Condição Frontal, dois anteparos de madeira pintados de branco com listras pretas foram colocados a 10 cm de cada parede lateral da sala, fazendo com que apenas o movimento da parede frontal estivesse visível para os participantes (Figura 1c). Nas três condições, três distâncias (25, 100 e 150 cm) entre o participante e a parede frontal da sala foram demarcadas por fitas adesivas afixadas no chão da sala. Durante cada tentativa, o participante deveria manter uma postura relaxada, com os braços ao longo do corpo, e permanecer com a ponta dos pés sobre uma das fitas adesivas que demarcavam a distância. Ainda, foi solicitado aos participantes que olhassem um alvo posicionado na parede 51 frontal da sala, que foi afixado na altura dos olhos de cada participante. Em virtude da participação de crianças, este alvo foi uma figura infantil (Figura 2), medindo 10 cm X 10 cm. a) b) c) Figura 1: Fotos da sala móvel nas condições controle (a), lateral (b) e frontal (c). Cada participante realizou 19 tentativas com duração de 60 segundos cada. Inicialmente foi realizada uma tentativa em que a sala não foi movimentada. Em seguida, foram realizadas 18 tentativas, divididas em três blocos de 6 tentativas cada, em que a sala foi movimentada. Em cada bloco os participantes realizaram uma das três condições possíveis e 2 tentativas em cada uma das distâncias foram realizadas. Tanto a ordem das tentativas dentro de cada bloco quanto à ordem dos blocos foram randômicas, definidas por sorteio. O intervalo entre as tentativas foi de cerca de 20 segundos e entre os blocos, de aproximadamente 2 minutos. Entretanto, sempre que necessário, o experimentador permitiu um tempo maior de descanso entre as tentativas e/ou blocos a fim de garantir a atenção dos participantes. Figura 2: Figura infantil utilizada como alvo em todas as condições experimentais. 52 Tendo em vista que o conhecimento do movimento da sala influencia o acoplamento entre informação visual e oscilação corporal (FREITAS JÚNIOR; BARELA, 2004), ao final de cada sessão experimental foi perguntado aos participantes se eles haviam notado algo diferente durante a realização dos procedimentos experimentais. Nenhum participante do estudo verbalizou que a sala foi movimentada. 3.2.3. Tratamento e Análise dos Dados Ao término da coleta, os dados da oscilação corporal do participante e da movimentação da sala foram armazenados em formato binário e posteriormente transformados para arquivos em formato texto (Ascii). Após este procedimento, os dados contidos nos arquivos foram analisados por meio de rotinas escritas em linguagem MATLAB (versão 7.0 - Math Works Inc.). O relacionamento entre o movimento da sala e a oscilação corporal foi analisado a partir dos dados referentes à direção ântero-posterior, visto que a manipulação do estímulo visual foi realizada nesta direção. Para as tentativas nas quais a sala permaneceu estacionária, as análises utilizadas para verificar a oscilação corporal dos participantes foram realizadas tanto na direção ântero- posterior quanto na direção médio-lateral. Em virtude de diferenças na cooperação e no interesse dos participantes algumas tentativas precisaram ser refeitas, e outras não puderam ser realizadas. No entanto, todos participantes realizaram ao menos 10 tentativas (uma em cada condição possível). Ainda, por meio de observação e de anotações feitas nas fichas de coletas, apenas os momentos em que os 53 participantes permaneceram em pé olhando para a sala móvel e sem realizar movimentos bruscos ou retirar os pés da posição estabelecida por, no mínimo, 30 segundos consecutivos foram considerados para as análises. Por esse motivo, das 760 tentativas possíveis de serem analisadas, 52 tentativas (6,8%) não atenderam aos critérios e tiveram alguns segundos excluídos das análises. Destas, 51 foram tentativas em que a sala foi movimentada e 1 foi tentativa em que a sala permaneceu estacionária. Das 51 tentativas em que a sala foi movimentada, vinte e quatro tentativas tiveram entre 30 e 39 segundos de duração, quinze tentativas tiveram entre 40 e 49 segundos de duração, e, finalmente, doze tiveram entre 50 e 59 segundos de duração. Ainda, destas tentativas, 46 eram de participantes do grupo de 4 anos (90,2%), 2 eram de participantes do grupo de 8 anos (3,9%), e 3 eram de participantes do grupo de 12 anos (5,9%). A tentativa em que a sala permaneceu estacionária era do grupo de 8 anos e teve 30 segundos de duração. A partir dos dados de oscilação corporal dos participantes e da movimentação da sala móvel, foi computada uma análise envolvendo a criação de funções de respostas de freqüência (Frequency-Response Function - FRF). Esta análise consistiu em dividir as transformações Fourier da oscilação corporal pelas transformações Fourier do movimento da sala, gerando uma função de valores complexos para cada participante e tentativa. O valor absoluto desta função corresponde ao valor de ganho e o “argumento” da mesma corresponde ao valor de fase. O ganho indica a influência do movimento da sala sobre a oscilação corporal na freqüência do estímulo. Valores de ganho de 1 significam 54 que a amplitude do espectro de oscilação corporal é igual à amplitude do espectro do movimento da sala. Valores menores ou maiores que 1 indicam que a amplitude das oscilações corporais é menor ou maior, respectivamente, que a amplitude do movimento da sala, na freqüência específica. A fase foi convertida de radianos para graus e indica o relacionamento temporal entre o movimento da sala e a oscilação corporal. Valores positivos de fase significam que a oscilação corporal esteve a frente do movimento da sala e valores negativos significam que a oscilação corporal apresentou um atraso com relação ao movimento da sala. Para calcular a variabilidade de posição e velocidade de oscilação (cf. JEKA; OIE; KIEMEL, 2000), a posição média dos valores foi subtraída das respectivas séries temporais das oscilações corporais dos participantes em cada tentativa. A variabilidade corresponde ao desvio padrão da trajetória de oscilação corporal depois que o componente de oscilação corporal correspondente à freqüência do movimento da sala foi removido (trajetória residual) e indica a amplitude de oscilação corporal (variabilidade de oscilação) em freqüências diferentes da freqüência do estímulo visual (0,2 Hz). Este procedimento foi realizado para a posição (variabilidade de posição) e velocidade (variabilidade de velocidade) da oscilação corporal separadamente. A amplitude de oscilação na freqüência do estímulo (Stimulus Frequency Sway Amplitude – SFSA) é o ponto sobre o espectro da oscilação corporal correspondente à freqüência do estímulo (0,2Hz) e indica amplitude de oscilação corporal na freqüência do estímulo. 55 Para o cálculo da amplitude média de oscilação um polinômio de primeira ordem foi subtraído dos sinais de cada tentativa. Após esta subtração, o desvio padrão dos valores de oscilação corporal foi calculado, constituindo a amplitude média de oscilação. O comportamento dos participantes nas tentativas em que a sala não foi movimentada foi avaliado por meio da variável amplitude média de oscilação. 3.2.4. Análise Estatística A fim de investigar o comportamento dos participantes perante a movimentação da sala e as manipulações das distâncias e das paredes da sala foram realizadas duas análises de multivariância (MANOVA) 4 x 3 x 3 (grupos x condições x distâncias), sendo os dois últimos fatores tratado como medidas repetidas, e duas análise de variância (ANOVA) 4 x 3 x 3 (grupos x condições x distâncias), sendo os dois últimos fatores tratado como medidas repetidas. A primeira MANOVA teve como variáveis dependentes o ganho e a fase, e a segunda MANOVA teve como variáveis dependentes a variabilidade de posição e a variabilidade de velocidade. A primeira ANOVA teve como variável dependente a amplitude de oscilação na freqüência do estímulo (SFSA), e a segunda ANOVA teve como variável dependente a amplitude média de oscilação. Para investigar o comportamento dos participantes na ausência de movimento da sala foi realizada uma análise de multivariância (MANOVA) one way, tendo como variáveis dependentes a amplitude média de oscilação 56 na direção ântero-posterior e a amplitude média de oscilação na direção médio- lateral. Quando necessário, os dados foram transformados para que os pressupostos de normalidade e homogeneidade de variância fossem alcançados. Análises univariadas e testes post hoc Tukey com ajustes de Bonferroni foram realizados quando preciso. Todas as análises estatísticas foram realizadas utilizando o programa SPSS (SPSS para Windows – versão 10.0 – SPSS, inc) e o valor de alfa foi mantido em 0,05. 3.3. RESULTADOS Os resultados serão apresentados em duas partes. Inicialmente serão apresentados os resultados referentes às tentativas em que a sala não foi movimentada e, posteriormente, serão apresentados os resultados referentes às tentativas em que a sala foi movimentada. COMPORTAMENTO NAS TENTATIVAS SEM MOVIMENTO DA SALA A Figura 3 apresenta os valores médios da amplitude média de oscilação (AMO) para os quatro grupos, nas direções ântero-posterior e médio- lateral. MANOVA indicou diferença para o fator Grupo, Wilks’ Lambda= 0,634, F(2,70)=2,985, p<0,05. Análises univariadas utilizadas para verificar o fator grupo apontaram diferenças somente para a variável amplitude média de oscilação na direção médio-lateral, F(3,36)=4,981, p<0,05. 57 Direção AM O (c m ) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 AP ML 12 Anos Adultos 4 Anos 8 Anos Figura 3: Médias e desvios padrão da amplitude média de oscilação (AMO) para os quatro grupos, nas direções ântero-posterior (AP) e médio-lateral (ML). Testes post hoc realizados para verificar diferenças nos valores de amplitude média de oscilação na direção médio-lateral entre os grupos revelaram que as crianças de 4 anos oscilaram mais que os adultos jovens. ACOPLAMENTO ENTRE INFORMAÇÃO VISUAL E OSCILAÇÃO CORPORAL As oscilações corporais das crianças e dos adultos jovens foram induzidas na mesma freqüência do estímulo visual em todas as distâncias entre os participantes e a sala e em todas as condições de fluxo ótico. No entanto, esta influência foi menor na distância de 25 cm da condição lateral e na distância 150 cm da condição frontal. A Figura 4 apresenta exemplares de séries temporais e amplitudes espectrais da oscilação corporal de todos os grupos e do deslocamento da sala móvel, para ilustrar a influência da sala em uma tentativa na distância 100 cm da condição controle (Figura 4a-h). 58 Figura 4: Exemplos de séries temporais e do deslocamento da sala e da oscilação corporal dos participantes de 4 anos (painel a), 8 anos (painel b), 12 anos (painel c) e adultos jovens (painel d) e de amplitudes espectrais deslocamento da sala e da oscilação corporal dos participantes de 4 anos (painel e), 8 anos (painel f), 12 anos (painel g) e adultos jovens (painéis h) durante uma tentativa da condição controle em que a sala foi movimentada na freqüência de 0,2 Hz e o participante permaneceu na distância de 100 cm. A linha clara refere-se ao deslocamento da sala móvel (SM) e a linha escura às trajetórias da oscilação corporal (OC) dos participantes. Pode-se observar que as amplitudes espectrais de oscilação corporal das crianças de 4, 8 e 12 anos de idade bem como a de adultos jovens apresentam um pico definido na freqüência do estímulo (0,2 Hz) em todas as condições. 3.3.1. Ganho e Fase A Figura 5 apresenta os valores médios, e respectivos desvios padrão, do ganho nas três distâncias, para os quatro grupos etários, nas condições controle (a), lateral (b) e frontal (c). A Figura 6 apresenta os valores 59 médios, e respectivos desvios padrão, da fase nas três distâncias, para os quatro grupos etários, nas condições controle (a), lateral (b) e frontal (c). MANOVA indicou diferença para os fatores Grupo, Wilks’ Lambda= 0,533, F(6,68)=4,186, p<0,05, Condição, Wilks’ Lambda = 0,061, F(4,32)=123,175, p<0,001, e Distância, Wilks’ Lambda = 0,435, F(4,32)=10,381, p<0,001, e para as interações entre os fatores Grupo e Condição, Wilks’ Lambda = 0,467, F(12,84)=2,360, p<0,05, Grupo e Distância, Wilks’ Lambda = 0,314, F(12,84)=3,893, p<0,001, Condição e Distância, Wilks’ Lambda = 0,039, F(8,28)=86,102, p<0,001, e Grupo, Condição e Distância, Wilks’ Lambda = 0,188, F(2,82)=2,653, p<0,05. Análises univariadas utilizadas para verificar a interação entre os fatores Grupo e Distância apontaram diferenças para as variáveis ganho, F(6,70)=9,753, p<0,001, e fase, F(6,70)=3,028, p<0,05. Testes post hoc realizados para verificar diferenças nos valores de ganho entre os grupos em cada uma das distâncias entre os participantes e a sala revelaram que, quando os participantes ficaram a 25 cm da sala, as crianças de 4 anos apresentaram maiores valores de ganho que os adultos jovens e quando os participantes ficaram a 100 cm e a 150 cm da sala não houve diferença significativamente estatística entre os grupos. Testes post hoc realizados para verificar diferenças nos valores de ganho entre as distâncias em cada um dos grupos revelou que, para as crianças de 4 anos os valores de ganho foram maiores na distância de 25 cm do que na distância de 150 cm, e para os participantes de 8 e 12 anos e os 60 adultos jovens não houve diferença significativamente estatística entre as distâncias. G an ho 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 a) G an ho 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 b) Distâncias (m) G an ho 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 c) 12 Anos Adultos 4 Anos 8 Anos 0,25 1,00 1,50 Figura 5: Médias e desvios padrão do ganho para os quatro grupos, nas três distâncias que os participantes ficaram da sala nas condições controle (a), lateral (b) e frontal (c). Testes post hoc realizados para verificar diferenças nos valores de fase entre os grupos em cada uma das distâncias entre os participantes e a 61 sala revelaram que, quando os participantes ficaram a 25 cm da sala, não houve diferença entre os grupos; quando os participantes ficaram a 100 cm da sala as crianças de 4 anos apresentaram maiores valores de fase que os participantes de 12 anos e os adultos jovens e que as crianças de 8 anos apresentaram maiores valores de fase que os adultos jovens; e quando os participantes ficaram a 150 cm da sala as crianças de 4 anos apresentaram maiores valores de fase que todos os outros grupos. Análises univariadas utilizadas para verificar a interação entre os fatores Grupo e Condição apontaram diferenças apenas para a variável fase, F(6,70)=3,462, p<0,05. Testes post hoc realizados para verificar diferenças entre os grupos em cada uma das condições de estrutura de fluxo ótico revelaram que, na condição controle, as crianças de 4 anos apresentaram maiores valores de fase que os participantes de 12 anos e os adultos jovens; na condição lateral não houve diferença entre os grupos; e, na condição frontal, as crianças de 4 anos apresentaram maiores valores de fase que todos os outros grupos e as crianças de 8 anos apresentaram maiores valores de fase que os adultos jovens. Testes post hoc realizados para verificar diferenças nos valores de fase entre as condições em cada um dos grupos revelou que, para os participantes de 4, 8 e 12 anos, não houve diferença significativamente estatística entre as condições e, para os adultos jovens, os valores de fase foram menores na condição frontal (valor de -28,67 graus) que na condição lateral (valor de -6,36 graus). 62 Fa se (g ra us ) -150 -100 -50 0 50 100 150 a) Fa se (g ra us ) -150 -100 -50 0 50 100 150 b) Distâncias (m) Fa se (g ra us ) -150 -100 -50 0 50 100 150 c) 12 Anos Adultos 4 Anos 8 Anos 0,25 1,00 1,50 Figura 6: Médias e desvios padrão da fase para os quatro grupos, nas três distâncias que os participantes ficaram da sala nas condições controle (a), lateral (b) e frontal (c). Análises univariadas utilizadas para verificar a interação entre os fatores Condição e Distância apontaram diferenças apenas para a variável ganho, F(4,140)=138,044, p<0,001. Testes post hoc realizados para verificar diferenças entre as condições de estrutura de fluxo ótico em cada uma das 63 distâncias entre os participantes e a sala revelaram que, na distância de 25 cm, os valores de ganho foram menores na condição lateral que nas condições controle e frontal; na distância de 100 cm, os valores de ganho foram maiores na condição controle que nas condições frontal e lateral; e, na distância de 150 cm, os valores de ganho foram menores na condição frontal que nas condições controle e lateral. Análises univariadas utilizadas para verificar a interação entre os fatores Grupo, Condição e Distância não revelaram diferenças para a variável ganho, F(12,140)=1,025, p>0,05, nem para a variável fase, F(12,140)=1,301, p>0,05. 3.3.2. Variabilidade de Posição e Variabilidade de Velocidade A Figura 7 apresenta os valores médios, e respectivos desvios padrão, da variabilidade de posição nas três distâncias, para os quatro grupos etários, nas condições controle (a), lateral (b) e frontal (c). A Figura 8 apresenta os valores médios, e respectivos desvios padrão, da variabilidade de velocidade nas três distâncias, para os quatro grupos etários, nas condições controle (a), lateral (b) e frontal (c). MANOVA indicou diferença para os fatores Grupo, Wilks’ Lambda = 0,346, F(6,68)=7,929, p<0,001, Condição, Wilks’ Lambda = 0,690, F(4,32)=3,588, p<0,05, e Distância, Wilks’ Lambda = 0,631, F(4,32)=4,675, p<0,005, e para a interação entre os fatores Grupo e Distância, Wilks’ Lambda = 0,500, F(12,84)=2,122, p<0,05. 64 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 a) Va ria bi lid ad e de P os iç ão (c m ) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 b) Distância (m) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 c) 0,25 1,00 1,50 12 Anos Adultos 4 Anos 8 Anos Figura 7: Médias e desvios padrão da variabilidade de posição para os quatro grupos, nas três distâncias que os participantes ficaram da sala nas condições controle (a), lateral (b) e frontal (c). Análises univariadas utilizadas para verificar o fator grupo apontaram diferenças para as variáveis variabilidade de posição, F(3,35)=5,633, p<0,005, e variabilidade de velocidade, F(3,35)=19,965, 65 p<0,001. Testes post hoc realizados para verificar diferenças entre os grupos indicaram que, para a variabilidade de posição, as crianças de 4 anos apresentaram maiores valores que os adultos jovens e que, pa