unesp UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” Instituto de Biociências - Câmpus de Rio Claro Departamento de Educação Física PRISCILA DE BRITO SILVA ANÁLISE DE PARÂMETROS ELETROMIOGRÁFICOS E CINEMÁTICOS DURANTE TESTE INCREMENTAL DE CORRIDA Dissertação apresentada ao Instituto de Biociências do Campus de Rio Claro, Universidade Estadual Paulista, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Ciências da Motricidade (Área de Biodinâmica da Motricidade Humana). 2009 PRISCILA DE BRITO SILVA ANÁLISE DE PARÂMETROS ELETROMIOGRÁFICOS E CINEMÁTICOS DURANTE TESTE INCREMENTAL DE CORRIDA Dissertação apresentada ao Instituto de Biociências do Campus de Rio Claro, Universidade Estadual Paulista, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Ciências da Motricidade (Área de Biodinâmica da Motricidade Humana). Orientador: Prof. Dr. MAURO GONÇALVES RIO CLARO 2009 DEDICATÓRIA Dedico este trabalho a todas as pessoas que se dão o direito de acreditar na bondade do ser humano e que conseguem enxergar não um mundo cor de rosa, mas um mundo colorido e lindo, que ensina sem piedade que existem pessoas que o vêem em poucas tonalidades de cinza! Às pessoas que não se deixam contaminar pelo daltonismo existencial dedico este trabalho! Paty guerreira, esse é pra você! AGRADECIMENTOS Acima de tudo sou grata a Deus, por ter me guiado nesses três anos, um mês e cinco dias de boa fé, persistência e trabalho. Tenho plena certeza de que a motivação, paciência, força e coragem que eu tive pra terminar esse mestrado não eram minhas, mas sim do Senhor trabalhando em meu coração. Agradeço a Deus por ter agido através de cada pessoa que contribuiu para meu crescimento pessoal e profissional nesse período! Meus amados pais que estão me motivando há mais de 28 anos sem esmorecer, acreditando nos meus projetos e me incentivando a sempre crescer emocional, espiritual e profissionalmente! Minha mãe, Auzenir, que com todo seu carinho, amor e intuição, tem a palavra certa no momento de inquietação e me fez tantas vezes relembrar os motivos que me levaram a arriscar, mudar meu trajeto de vida e procurar o mestrado! Meu pai, José Cláudio, que com toda sua experiência e objetividade abriu meus olhos em muitas ocasiões difíceis, mostrando que vale a pena o esforço pra alcançar os objetivos. Meu irmão, Ruben e minhas sobrinhas lindas, Melissa e Estelinha, pelo amor e apoio incondicionais! Vocês são essenciais na minha vida! Quero agradecer a muitas pessoas importantes que passaram pela minha vida antes de eu chegar até aqui e que continuam presentes sempre em momentos muito felizes e também nos mais chatos. Dani, Nãna, Nívea, Dri, Carla, meus primos em especial ao Rafa e ao Anderson e meus tios. Obrigada por tudo! Amo vocês! É importante agradecer ao meu orientador, Prof.Dr. Mauro Gonçalves, por ter confiado em mim e me convidado para ajudar a realizar um importante projeto desenvolvido no seu laboratório. Em momentos de dúvida e inquietação o procurei para esclarecê-las e aquietar a ansiedade por inúmeras situações inacreditáveis que acontecem durante a elaboração de uma dissertação de mestrado. Quero deixar aqui registrado meu respeito e gratidão por ele! Agradeço aos Professores da banca, Prof. Dr. Júlio Cerca Serrão e Profª Drª Camila Coelho Grecco, que contribuíram muito para o desenvolvimento do trabalho como um todo! Muito obrigada pelo profissionalismo, pela contribuição, desprendimento, seriedade e disponibilidade! Não poderia deixar de agradecer à Sarah, pela oportunidade de trabalhar nas coletas de seu doutorado, na análise e elaboração de artigos com alguns dos seus dados, bem como no trabalho durante os quatro congressos que organizamos junto com muitas outras pessoas. Obrigada por confiar a mim tantas responsabilidades. Nosso trabalho em conjunto me ensinou muitas coisas que não teria aprendido se não fosse o crédito que você me deu! É imensa minha gratidão aos voluntários que participaram do projeto, pelo tempo, paciência e dedicação que todos tiveram em todas as coletas! Sem a participação de cada um de vocês esse trabalho não teria saído do papel! Muitíssimo obrigada! Quero agradecer a todos os meus colegas de trabalho e todas as pessoas que passaram pelo laboratório de Biomecânica e que com certeza contribuíram pra finalização desta dissertação. Ao Adalgiso sempre prestativo e paciente, foi muito importante ter contato com uma pessoa tão competente e simples desde o começo. Ao Marcelo por todas as caronas, os momentos de dificuldade e diversão e por todo conhecimento que dividiu comigo! Ao Leandro que me apoiou muito no período de seleção pro mestrado e que sempre acreditou em mim! À Cynthia por todas as experiências enriquecedoras que tivemos criando protocolos de avaliação, toda força e motivação e todos os outros momentos de alegria e diversão! À Carina e à Veruska pela ajuda nas coletas e pelo apoio que deram quando interessava a elas, me ensinaram a ser menos ingênua com relação ao caráter das pessoas! À Jú e ao Fábio, que foram sempre muito queridos e prestativos, me respeitaram e contribuíram sempre que tiveram chance! À Marinex pelo nosso trabalho em conjunto, pela boa vontade, amizade e credibilidade. À Fer, Alex, Sérgio, Amália, Luiz, Leandro e Luana por toda ajuda e disposição de vocês a trabalhar e aprender, todo carinho e respeito que demonstraram por mim foi muito importante pra completar este trabalho, vocês foram excelentes! À Paty, quero agradecer muito! Além de toda ajuda que me deu com relação às coletas, fazendo almoço pra mim quando estava atolada de trabalho, aprendi demais com sua força e coragem, com seu brilho, sua simplicidade e com sua alegria em viver a vida sem medo de encarar os desafios, e também sem medo ser feliz e mostrar que o é! Agradeço aos amigos que fiz em Presidente Prudente e Rio Claro, de diversos laboratórios, alunos e professores que foram prestativos e souberam ser profissionais, superar diferenças e que, além de me ensinarem e esclarecerem muitas dúvidas, confiaram em mim e me motivaram bastante, independentemente das circunstâncias! Aos amigos de outros laboratórios que tiveram muita paciência e me ensinaram muito, Fabrízio, Mariana, Bibi, Vinão, Tiago, Jaílton, Bola, Renato, Danilo, Rodrigo, Leandro, Zé, Roger, Dalva e muitos outros! À Diana e à Flávia por todo o apoio, confiança e consideração, otimismo, garra e alegria! À Lú pela sinceridade, espontaneidade, amizade, paciência, pelo exemplo de caráter, garra, competência, dedicação e seriedade, pelas discussões e esclarecimentos, por ter acreditado em mim sempre, pela companhia nos piores e melhores momentos do mestrado! Quero agradecer ao Anderson, pela atenção, paciência e disponibilidade que teve comigo quando ainda éramos apenas colegas de laboratório e depois em todos os momentos mais importantes desse mestrado! Aprendi demais com você antes e aprendo cada dia mais, sua paixão pelo que faz me atraiu sempre e me faz acreditar que vale a pena trabalhar pelo que se acredita! Obrigada por ter me mostrado tanta garra e vontade, força, coragem, motivação e caráter, que me contagiaram e me fizeram ter vontade de terminar tudo e não desistir! Agradeço ainda ao apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), essencial para a execução prática e elaboração da dissertação - Processos 05/02535-2 e 06/55807-3. “Tudo vale a pena se a alma não é pequena” Fernando Pessoa RESUMO O presente estudo teve como objetivo verificar se as intensidades do LFEMG e do ponto de quebra são semelhantes e se há diferença no valor do índice, calculando-se o RMS em intervalos referentes a cinco segundos ou ao ciclo de passada e estudar o comportamento da freqüência de passada (FP), amplitude (RMS) e freqüência da atividade eletromiográfica nos período pré (RMS-PRE, FM-PRE) e pós contato (RMS-PRE, FM-POS) dos músculos íleocostal (IC), reto femoral (RF), vasto lateral (VL), vasto medial (VM), bíceps femoral (BF), tibial anterior (TA) e gastrocnêmio lateral (GL), bem como da co-ativação dos músculos RF/BF, VL/BF, VM/BF e GL/TA nos períodos pré (PRE) e pós- contato (POS) ao longo de um teste incremental, considerando as intensidades absolutas e quatro intensidades relativas: inicial (IIN), equivalente ao LFEMG (ILF), 15% abaixo (IAB) e 15% acima (IAC) do LFEMG. Onze voluntários foram submetidos a um teste incremental de corrida até exaustão voluntária. Os valores de RMS foram obtidos de duas formas, a cada cinco segundos do intervalo de corrida e a cada ciclo de passada. O LFEMG e o ponto de quebra foram determinados. Não houve diferenças significantes entre os valores dos índices obtidos pelas duas formas de análise nem entre os músculos. Entretanto, foi evidenciado que os valores de LFEMG foram maiores do que os do ponto de quebra apenas quando determinados pelos valores de RMS obtidos nos ciclos de passada. As velocidades relativas obtidas foram 9,2±0,4 km.h-1 na IAB, 10,6±0,7 km.h-1 na LFEMG e 12,3±0,5 km.h-1 na IAC. A partir dos 11 km.h-1 a FP, a RMS-PRE para o músculo IC e a RMS-POS para os músculos VL e VM apresentaram aumento. Nas intensidades relativas, houve aumento dos valores da FP, da RMS-PRE para os músculos BF, TA e GL, da RMS-POS e FM-POS para o músculo GL a partir da ILF. As correlações foram significantes para FP e FM-PRE do VL (0,78 e 0,69) na IAB e ILF, FM-PRE do VM (0,82) na IAB, FM-POS do VL (-0,77) na IAC, FM-POS do BF na IIN (-0,91) e GL na IAB (-0,74) e ILF (-0,73). Verificou-se aumento significante nos valores da VL/BF-POS aos 13 km.h-1, velocidade mais alta do teste. Nas intensidades relativas não houve diferença nos valores das razões PRE e POS. A FP apresentou correlação significante e positiva com VL/BF-PRE e VM/BF-PRE na ILF e na IAC e correlação negativa com a VM/BF-POS na IAB e IAC. As razões apresentaram valores mais altos no período pós-contato. Não houve alteração dos parâmetros na análise intra-velocidade. A utilização do ciclo de passada parece dar maior sensibilidade ao índice de identificar diferenças entre o LFEMG e o ponto de quebra. A FP e a pré-ativação, bem como a FP e a co-ativação dos músculos que circundam a articulação do joelho correlacionam-se entre si nas intensidades relativas ao LFEMG. A compreensão da correlação dos fenômenos neuromusculares e cinemático frente ao incremento de carga e ao início do processo de fadiga pode auxiliar na identificação de fatores que interfiram no desempenho da corrida. Palavras-chave: Indicadores de fadiga, corrida, eletromiografia, cinemetria, freqüência de passada, pré-ativação, co-ativação, fadiga, teste incremental. ABSTRACT The aim of the present study was to verify whether eletromyographic fatigue threshold (EMGFT) and breakpoint intensities were similar and whether there is differences in the speed value between these indexes when calculated considering five seconds intervals or referent to stride cycle and study stride frequency (SF), amplitude and frequency of electromyographic activity behaviors on pre (PRE) and post (POS) contact periods for iliocostalis (IC), rectus femoris (RF), vastus lateralis (VL), vastus medialis (VM), biceps femoris (BF), tibialis anterior (TA) and gastrocnemius lateralis (GL), and co-activation ratio of RF/BF, VL/BF, VM/BF and GL/TA on PRE and POST periods during an incremental running protocol, considering absolute intensities and four relative intensities: initiail (IIN), equivalent to EMGFT (IFT), 15% below (IBE) and 15% above (IAB) EMGFT. Eleven males performed an incremental running test to exhaustion. RMS values were obtained every five seconds and during stride cycles of each running stage. EMGFT and breakpoint were determined for all muscles. There were no significant differences between two different indexes when calcula values obtained RMS calculation nor among different muscles. However, the EMGFT values were greater than breakpoint values when determined using RMS calculated for stride cycles, with no difference when obtained every five seconds. Relative intensities obtained were 9.2±0.4 km.h-1 on IBE, 10.6±0.7 km.h-1 on EMGFT and 12.3±0.5 km.h-1 on IAB. From 11 km.h-1 RMS-PRE for IC muscle and RMS-POS for VL and VM muscles presented increase. On relative intensities, RMS-PRE for BF, TA and GL, RMS-POS and FM-POS for GL presented increase from IFT. Correlations were significant between SF an FM-PRE of VL on IBE and IFT (0.78 and 0.69), FM-PRE of VM on IBE (0.82), FM-POS of VL on IAB (-0.77), FM-POS of BF on IIN (-0.91) and GL on IBE (0.74) and IFT (-0.73). It was verified significant increase on VL/BF-POS from 13 km.h-1, greatest speed reached on the test. On relative intensities, there were no differences on PRE and POS ratio values. SF presented a positive significant correlation with VL/BF-PRE and VM/BF-PRE on IFT and on IAB and negative correlation with VM/BF-POS on IBE and IAB. The co-activation ratios presented higher values on post-contact period. There were no alterations in any parameters considering within-speed analysis. The utilization of stride cycle seems to give more sensitivity to the index identify differences between EMGFT and breakpoint. SF and pre-activation, as well as SF and co-activation of muscles around knee joint correlates between each other on EMGFT relative intensities. Understand the correlation between neuromuscular phenomena and kinematic factors with load increase and fatigue process start may help to identify factor that interfere on running performance. Key words: Fatigue indexes, running, electromyography, kinematics, stride frequency, pré-activation, co-activation, fatigue, incremental test. LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1. Posicionamento dos eletrodos no músculo IC. Figura 2. Posicionamento dos eletrodos nos músculo RF (A), VL (B), VM (C), TA (D) e eletrodo de referência (E). Figura 3. Posicionamento dos eletrodos nos músculos BF (A) e GL (B). Figura 4. A - Vista lateral do dispositivo estabilizador dos transmissores. B - Vista posterior do dispositivo estabilizador com apenas um dos transmissores e os dois conjuntos de cabos. Figura 5. Vista lateral da sandália confeccionada em EVA e tiras de velcro para posicionamento do foot-switch. Figura 6. Ilustração da determinação do toque do calcâneo (A - linhas contínuas) a partir do sinal do foot-switch (B - topo), do período de pré ativação e ativação pós contato do músculo VL (C). Figura 7. Curvas médias representativas de dez ciclos de passada de uma velocidade de corrida, representando o envoltório linear do sinal retificado para os músculos VL (A) e BF (B). ARTIGO 1- Figura 1. Comportamento dos valores de RMS médio e desvio padrão ao longo do teste incremental de corrida de um voluntário. ARTIGO 2 – Figura 1. Curvas médias representativas de dez ciclos de passada de uma velocidade de corrida, representando o envoltório linear do sinal retificado para os músculos VL (A) e BF (B). Figura 2. Ilustração da determinação do toque do calcâneo (A - linhas contínuas) a partir do sinal do foot-switch (B - topo), do período de pré ativação e ativação pós contato do músculo VL (C). Figura 3. Valor médio e desvio padrão dos valores de RMS do período pré- contato ao longo do teste incremental para os músculos IC, RF, VL, VM, BF, TA e GL. Figura 4. Valor médio e desvio padrão da RMS obtida no período pré-contato nas quatro intensidades relativas, Inicial, 15% abaixo do LFEMG, equivalente ao LFEMG e 15% acima do LFEMG, para os músculos IC, RF, VL, VM, BF, TA e GL. Figura 5. Valores médios e desvios padrão de RMS obtidos no período pós- contato ao longo do teste incremental para os músculos IC, RF, VL, VM, BF, TA e GL. Figura 6. Valor médio e desvio padrão da RMS obtida no período pós-contato nas quatro intensidades relativas, Inicial, 15% abaixo do LFEMG, equivalente ao LFEMG e 15% do LFEMG, para os músculos IC, RF, VL, VM, BF, TA e GL. Figura 7. Valores médios e desvios padrão da FM do sinal eletromiográfico obtida no período pré-contato ao longo do teste incremental para os músculos IC, RF, VL, VM, BF, TA e GL. Figura 8. Valor médio e desvio padrão da FM do sinal eletromiográfico obtida no período pré-contato nas quatro intensidades relativas, Inicial, 15% abaixo do LFEMG, equivalente ao LFEMG e 15% do LFEMG, para os músculos IC, RF, VL, VM, BF, TA e GL. Figura 9. Valores médios e desvios padrão da FM do sinal eletromiográfico obtida no período pós-contato ao longo do teste incremental para os músculos IC, RF, VL, VM, BF, TA e GL. Figura 10. Valor médio e desvio padrão da FM do sinal eletromiográfico obtida no período pós-contato nas quatro intensidades relativas, Inicial, 15% abaixo do LFEMG, equivalente ao LFEMG e 15% do LFEMG, para os músculos IC, RF, VL, VM, BF, TA e GL. ARTIGO 3 - Figura 1. Curvas médias representativas de dez ciclos de passada de uma velocidade de corrida, representando o envoltório linear do sinal retificado para os músculos VL (A) e BF (B). Figura 2. Ilustração da determinação do toque do calcâneo (A - linhas contínuas) a partir do sinal do foot-switch (B - topo), do período de pré ativação e ativação pós contato do músculo VL (C). Figura 3. Valores médios e desvios padrão das razões de co-ativação RF/BF, VL/BF, VM/BF e GL/TA no período pré-contato ao longo do teste. Figura 4. Valor médio e desvio padrão das razões de co-ativação RF/BF, VL/BF, VM/BF e GL/TA no período pré-contato nas quatro intensidades relativas: Inicial, 15% abaixo do LFEMG, equivalente ao LFEMG e 15% do LFEMG. Figura 5. Valor médio e desvio padrão das razões de co-ativação RF/BF, VL/BF, VM/BF e GL/TA no período pós-contato ao longo do teste incremental. Figura 6. Valor médio e desvio padrão das razões de co-ativação RF/BF, VL/BF, VM/BF e GL/TA no período pós-contato nas quatro intensidades relativas: Inicial, 15% abaixo do LFEMG, equivalente ao LFEMG e 15% do LFEMG. LISTA DE TABELAS ARTIGO 1 – Tabela 1. Valores médios e desvios padrão de velocidades (km.h-1) referentes aos índices LFEMG e ponto de quebra dos músculos IC, RF, VL, VM, BF, TA e GL calculados com base nos valores de RMS obtidos a cada 5 segundos e no ciclo passada. � Tabela 2. Correlação entre as velocidades identificadas como LFEMG e Ponto de quebra determinados com base nos valores de RMS obtidos a cada 5 segundos e no ciclo de passada para os músculos IC, RF, VL, VM, BF, TA e GL. ARTIGO 2 - Tabela 1. Valores médios e desvios padrão dos períodos de pré-contato (ms) para os músculos VL, VM e GL e pós-contato para os músculos VL, VM, BF e GL ao longo do teste incremental. Tabela 2. Valores médios (desvios padrão) da duração (ms) dos períodos de pré-contato para os músculos VL, VM e GL e pós-contato para os músculos VL, VM, BF e GL nas quatro intensidades relativas Inicial, 15% abaixo do LFEMG, equivalente ao LFEMG e 15% do LFEMG. Tabela 3. Valores do coeficiente de correlação (r) entre a FP e FM nos períodos de ativação pré e pós-contato para os músculos IC, RF, VL, VM, BF, TA e GL. ARTIGO 3 – Tabela 1. Valores do coeficiente de correlação (r) entre a FP e razões de co- ativação RF/BF, VL/BF, VM/BF e GL/TA nos períodos de ativação pré e pós- contato. � LISTA DE ABREVIATURAS BF – Bíceps femoral. CVM – Contração voluntária máxima. CIVM – Contação isométrica voluntária máxima. EMG – Eletromiografia. FM – Freqüência Mediana. GL – Gastrocnêmio lateral. iEMG - Integral do sinal eletromiográfico. IC – Ílio costal. LAn – Limiar anaeróbio. LFEMG – Limiar de fadiga eletromiográfico. LL – Limiar de lactato. PC – Potência crítica. RF – Reto femoral. RMS – Root Mean Square. SNC – Sistema nervoso central. TA – Tibial anterior. TS – Tríceps sural. VE/VO2 - Equivalente respiratório de oxigênio. VE/VCO2 - Equivalente respiratório de dióxido de carbono. VL – Vasto lateral. VM – Vasto medial. i SUMÁRIO Página 1. INTRODUÇÃO.............................................................................................................09 2. REVISÃO DE LITERATURA.......................................................................................12 2.1. Fadiga..........................................................................................................................12 2.2. Limiar de fadiga eletromiográfico.............................................................................14 2.3. Teste Incremental.......................................................................................................18 2.4. Atividade eletromiográfica na corrida......................................................................22 2.5. Cinemática da corrida................................................................................................26 2.6. Fatores neurofisiológicos e cinemáticos da fadiga na corrida.............................28 2.6.1. Fatores neurofisiológicos...............................................................................28 2.6.2. Fatores Cinemáticos.......................................................................................37 2.7. Hipóteses....................................................................................................................41 3. OBJETIVOS.................................................................................................................43 3.1 Geral............................................................................................................................43 3.2 Específicos..................................................................................................................43 4. MATERIAL E MÉTODOS.............................................................................................44 4.1. Voluntários..................................................................................................................44 4.2. Equipamentos.............................................................................................................44 4.3. Teste incremental de corrida na esteira...................................................................45 4.4 Eletromiografia...........................................................................................................45 4.5. Cinemetria...................................................................................................................49 4.6. Análise dos dados......................................................................................................49 5. ARTIGOS.....................................................................................................................55 5.1. ARTIGO1: Análise de indicadores eletromiográficos de fadiga durante teste incremental de corrida.......................................................................................................5 20 22 22 24 28 32 36 38 38 47 51 52 52 52 53 53 53 54 54 58 58 64 65 ii 5.2. ARTIGO2: Correlação entre o comportamento de parâmetros eletromiográficos e cinemático em diferentes intensidades de corrida relativas ao limiar de fadiga eletromiográfico................................................................................................................ 5.3. ARTIGO3: Correlação entre a co-ativação e freqüência de passada em diferentes intensidades de corrida relativas ao limiar de fadiga eletromiográfico..................................................................................................................106 6. CONCLUSÃO GERAL...............................................................................................129 REFERÊNCIAS....................................................................................................................130 ANEXO A..............................................................................................................................140 ANEXO B..............................................................................................................................141 ANEXO C..............................................................................................................................153 112 133 134 144 145 157 79 20 1. INTRODUÇÃO O processo de fadiga muscular pode ser um fator limitante tanto nas atividades de vida diária, quanto no trabalho e no esporte. Além disso, tal fenômeno associado à sobrecarga e períodos de recuperação insuficientes pode ser causador de lesões em diversos níveis do sistema músculo- esquelético (HOSKINS; POLLARD, 2005). Com intuito de possibilitar melhor entendimento a esse respeito, investe-se na continuidade das pesquisas sobre a análise da fadiga muscular por meio de parâmetros biomecânicos (CARDOZO; GONÇALVES, 2003; CARDOZO; GONÇALVES; GAUGLITZ, 2004; GONÇALVES, 2000; OLIVEIRA et al., 2005; SILVA; GONÇALVES, 2003; SILVA et al., 2005) para assim, possivelmente, identificar indicadores eletromiográficos da capacidade de resistência física. Particularmente, na área esportiva, a corrida apresenta-se como um padrão de movimento altamente complexo que requer acentuada coordenação de movimento e que apresenta um aumento significativo no número de praticantes (QUEEN; GROSS; LIU, 2006; WEN; PUFFER; SCHMALZRIED, 1998). Corredores profissionais e treinadores buscam constantemente a melhora do desempenho (MIDGLEY, McNAUGHTON; WILKINSON, 2006). Além disso, a modalidade vem crescendo entre praticantes recreativos, que buscam redução da mortalidade, da morbidade e melhoria na qualidade de vida (WEN, PUFFER & SCHMALZRIED, 1998), nesses dois contextos, a avaliação biomecânica constitui-se de uma importante ferramenta para o entendimento do processo de fadiga pelo estudo do comportamento de diferentes parâmetros com incremento de carga e instalação de fadiga, proporcionando informações para prática da corrida nas diferentes populações. Muitas pesquisas sobre corrida têm sido realizadas e apresentam diversos fatores que podem influenciar no desempenho dessa atividade (HANON; THÉPAUT-MATHIEU; VANDEWALLE, 2005; NIGG, et al., 2003; PAAVOLAINEN et al., 1999; WAKELING et al., 2003). Entretanto, alguns desses fatores ainda permanecem não totalmente entendidos, particularmente aqueles relacionados à fadiga muscular (AVOGRADO et al., 2003; HANON; THÉPAUT-MATHIEU; VANDEWALLE, 2005; NUMMELA et al., 1994; SEBOÜÉ; GUINCESTRE, 2006), objeto de investigação do presente estudo. As 21 aplicações práticas da interpretação das respostas decorrentes do desenvolvimento do processo de fadiga têm uma grande eficácia em potencial, considerando o grande número de especulações a respeito das vantagens do estudo desse tema, para o campo de reabilitação ou reforço muscular nos esportes (SEBOÜÉ; GUINCESTRE, 2006) e na adequação dos períodos de recuperação entre os treinos tanto para praticantes recreativos quanto para atletas (DERRICK; DEREU; McCLEAN, 2002). Levando-se em consideração esses fatos, o estudo da fadiga mostra-se importante, pois almeja viabilizar uma avaliação do condicionamento físico para prescrição de treinamentos individualizados, buscando a melhora do desempenho e a redução dos riscos de lesão. Uma das formas mais freqüentes de avaliação do desempenho é o teste incremental de corrida em esteira, que possibilita o estudo do comportamento de diversas variáveis, permitindo a avaliação da capacidade aeróbia do indivíduo (DENADAI, 1995; RIBEIRO, 1995), o estudo das relações entre a demanda metabólica e o comportamento da atividade muscular (TAYLOR; BRONKS, 1994; SILVA, 2007), bem como a identificação de fatores de risco para a prática do esporte (TOMCZAK et al., 2007). Durante esse teste, o indivíduo corre em diferentes velocidades até a exaustão, de maneira que seu padrão de movimento e, conseqüentemente, seu desempenho podem ser influenciados tanto pelo desenvolvimento da fadiga quanto por alterações de intensidade. Essas alterações, comumente, levam a ajustes cinemáticos, metabólicos e neuromusculares, verificadas por diferentes indicadores, que podem estar relacionados entre si e, portanto, especula-se sobre as relações de causa e efeito entre eles. Assim, o estudo de parâmetros relacionado ao comportamento neuromuscular durante o teste incremental, como ativação muscular e variações de ajustes de passada, pode auxiliar no entendimento entre a relação das alterações dessas variáveis, tanto com incremento de velocidade quanto durante o processo de fadiga e, assim, possibilitar novas perspectivas para que se possa interferir nos mecanismos relacionados à melhora do desempenho. 22 2. REVISÃO DE LITERATURA Vários fatores podem influenciar o desempenho da corrida, entre eles pode-se citar o tipo de protocolo de teste (VUORIMAA et al., 2006), o nível de condicionamento físico (PAAVOLAINEN et al., 1999), a escolha da velocidade (HANON; THÉPAUT-MATHIEU; VANDEWALLE, 2005), o ajustes de passada (MARTIN; SANDERSON, 2000), o tipo do calçado utilizado (NIGG et al., 2003; WAKELING et al., 2003) além de fatores intrínsecos do indivíduo, como a fadiga muscular (AVOGRADO et al., 2003; HANON; THÉPAUT- MATHIEU; VANDEWALLE, 2005; NUMMELA et al., 1994). A seguir será apresentada a revisão de literatura de trabalhos que tenham abordado alguns desses fatores durante testes de corrida. 2.1. Fadiga Pode-se verificar na literatura que os mecanismos da fadiga nos músculos humanos vêm sendo pesquisado há mais de um século (GIBSON; EDWARDS, 1985). Entretanto, muitos aspectos com relação ao desenvolvimento do processo de fadiga ainda necessitam ser verificados. De acordo com Jørgensen et al. (1988) a fadiga trata-se de um processo dinâmico e tempo-dependente desenvolvido no sistema neuromuscular. É considerada como uma perda da capacidade de manter um nível desejado de desempenho ou trabalho durante uma atividade repetitiva ou sustentada (MANNION; DOLAN, 1996; PLACE et al., 2004). Fatores potenciais envolvidos no processo de fadiga podem ser centrais ou periféricos. A fadiga central age na parte extramuscular da cadeia de comando da contração muscular voluntária, que vão determinar redução da contratilidade muscular independentemente de fatores metabólicos e intramusculares, por distúrbios na transmissão neuromuscular entre o sistema nervoso central, mas não inclui a falha na propagação de impulsos do motoneurônio para a fibra muscular (SEBOÜÉ; GUINCESTRE, 2006), assim, identificar fatores na origem da fadiga central e pode complementar a análise dos estados de fadiga. 23 Quanto à fadiga periférica, alterações fisiológicas relacionadas com as estruturas envolvidas no acoplamento excitação contração são verificadas (VUORIMAA et al., 2006). Dentre estas, pode-se ressaltar as diminuições no pH intramuscular e como conseqüência do pH sangüíneo, aumento nas concentrações de metabólitos como o fosfato inorgânico, lactato, potássio extracelular e íons hidrogênio (MASUDA, et al., 1999; SEBOÜÉ; GUINCESTRE, 2006). Essas mudanças influem tanto nos mecanismos ventilatórios quanto diretamente na contração muscular (HANON et al., 1998). Como conseqüência destas alterações, ocorre a inibição na regulação metabólica bem como um decréscimo na excitabilidade da membrana muscular, com alterações no potencial de ação das unidades motoras e diminuição da velocidade de condução do estímulo até as fibras musculares (HANON et al. 1998; MASUDA et al., 1999). A identificação da fadiga muscular pela análise eletromiográfica tem sido relatada em protocolos que utilizam contrações isométricas (KAY et al., 2000; SILVA et al., 2005) e contrações dinâmicas (MASUDA et al., 1999; OLIVEIRA et al., 2005), durante as quais se evidencia a instalação desse fenômeno pela diminuição da freqüência mediana (FM) e aumento da amplitude do sinal eletromiográfico (CHRISTENSEN et al., 1995; MASUDA et al., 1999; RAVIER et al., 2005). Cardozo, Gonçalves e Gauglitz (2004); Cardozo e Gonçalves (2003); Oliveira et al. (2005) e Silva e Gonçalves (2003) encontraram evidências do aumento da atividade elétrica do tecido muscular em função do tempo quando o músculo é exercitado em uma carga constante até a fadiga, tanto em exercícios isométricos como dinâmicos. Este aumento gradual no nível médio do eletromiograma de interferência registrado por eletrodos de superfície ocorre principalmente pelo recrutamento de novas unidades motoras (WAKELING et al., 2001), as quais compensam a diminuição na contribuição das unidades motoras fadigadas na força muscular total. Desde o início da década de 60 tem sido sugerida a análise dos vários componentes da freqüência do sinal eletromiográfico, obtido durante contrações isométricas e dinâmicas, como um indicador da fadiga desenvolvida no músculo (PETROFSKY; LIND, 1980). A mudança tempo-dependente do conteúdo espectral do sinal eletromiográfico em direção às baixas freqüências 24 tem sido uma ferramenta útil para avaliar a fadiga muscular localizada (BONATO et al., 2001), pois indica a ocorrência de mudança na velocidade de condução do potencial de ação ao longo das fibras musculares ativas e maior recrutamento de fibras de contração lenta. A velocidade de condução do potencial de ação está diretamente relacionada com as freqüências média e mediana do espectro de densidade de potência (HÄGG, 1992), entre elas, a FM é um parâmetro preferido para análise do sinal, por ser menos sensível a ruídos (STULEN; DE LUCA, 1981). O entendimento de variáveis biomecânicas para avaliação da fadiga, particularmente das mudanças nos parâmetros eletromiográficos durante contrações dinâmicas, tanto no ambiente de trabalho quanto na prática desportiva, é um grande desafio (MASUDA et al., 1999). Cada vez mais estudos têm sido necessários para validar protocolos que possibilitem um diagnóstico mais preciso e que contribuam na prevenção de lesões por meio da análise deste fenômeno, assim como no acompanhamento de sessões de treinamento ou reabilitação. 2.2. Limiar de fadiga eletromiográfico (LFEMG) Na busca de um índice biomecânico para identificação da fadiga muscular, verifica-se na literatura um protocolo para identificação do limiar de fadiga eletromiográfico (LFEMG) (DEVRIES et al., 1982; MATSUMOTO et al., 1991), sendo este definido como a mais alta intensidade do exercício sustentável sem evidência de fadiga neuromuscular, ou seja, nesta intensidade a atividade eletromiográfica não se altera com o passar do tempo (inclinação zero para a relação RMS x tempo). Assim, teoricamente, deve ser possível manter o exercício nesta intensidade por um período de tempo sem exaustão (MATSUMOTO et al., 1991). Para a determinação do LFEMG, inicialmente DeVries et al. (1982) propuseram uma metodologia em que os indivíduos pedalavam no cicloergômetro em quatro cargas determinadas até a exaustão. Os sinais eletromiográficos coletados foram correlacionados com o tempo de exaustão em cada carga que, por sua vez, foram correlacionadas com seus respectivos coeficientes de inclinação, os quais eram maiores quanto maior fosse a carga. 25 A partir dessa correlação entre cargas e coeficientes de inclinação, obteve-se uma reta de regressão linear, que permite estimar a carga correspondente à inclinação zero, identificada pelo valor do intercepto com o eixo y (correspondente às cargas). Nesse estudo os autores compararam o LFEMG com o limiar anaeróbio (LAn) determinado por meio de parâmetros ventilatórios e com a potência crítica (PC). Não houve diferença significativa entre os valores do LFEMG (190W) e do LAn (187W), com elevado nível de correlação entre os dois índices (r = 0,90); sendo que o LFEMG (190W) foi maior do que a PC (169 W), mesmo tendo existido um elevado nível de correlação entre eles (r = 0,96). Matsumoto et al. (1991) determinaram o LFEMG do músculo vasto lateral de 20 mulheres no cicloergômetro em quatro cargas durante o período de no máximo um minuto, sendo que entre cada carga houve um período de descanso de, no mínimo, 15 minutos. O método de determinação do LFEMG foi o mesmo descrito por DeVries et al. (1982); sendo o valor médio do LFEMG de 164W, verificando-se elevada correlação (r = 0,823, p < 0,01) entre o consumo máximo de oxigênio (VO2max) tanto no LFEMG (1,33 l/min) como no LAn (1,39 l/min), não havendo diferença significativa entre eles. DeVries et al. (1982) e Matsumoto et al. (1991) concluem que a estimação da fadiga neuromuscular por meio do LFEMG pode fornecer uma alternativa atrativa para medir a mais alta intensidade de exercício que pode ser sustentada sem fadiga; assim como que períodos curtos de exercício sejam testados para que mais cargas possam ser utilizadas melhorando, assim, a predição do LFEMG. Na análise do LFEMG entre músculos agonistas de um movimento, tem sido verificado que há diferenças entre os mesmos. Esse comportamento foi demonstrado no estudo de Housh et al. (1995) que compararam o LFEMG dos músculos vasto lateral, vasto medial e reto femoral obtendo como resultado diferença significante entre os valores do LFEMG destes músculos em testes de cicloergômetro. A correlação entre o LFEMG e o limiar de lactato (LL) foi analisada por Kruk et al. (2000), obtendo-se valores de r = 0,80 após teste incremental até a exaustão em bicicleta ergométrica, com variação da temperatura ambiente e com e sem a ingestão de cafeína. Lucía et al. (1999) determinaram o LFEMG para os músculos reto femoral e vasto lateral, encontrando um ponto de quebra, 26 por meio de regressão linear multisegmentada, durante teste incremental em cicloergômetro. O método utilizado permitiu encontrar dois pontos de quebra ao longo do teste. Não houve diferença significativa entre os valores de LFEMG obtidos para os dois músculos. O primeiro LFEMG apresentou correlação boa com o LL (r = 0,64) e o segundo LFEMG apresentou correlação alta com o LAn (r = 0,80), correspondendo a intensidades entre 60 e 70 % do VO2max e 80 e 90% do VO2max, respectivamente. A correlação entre teste e re-teste foi de 0,76 para o primeiro LFEMG e 0,96 para o segundo LFEMG. Da mesma forma, Hug et al. (2006) puderam determinar o LFEMG para todos os sujeitos apenas para o músculo VL e não houve diferença no seu valor entre os dois testes incrementais até a exaustão no cicloergômetro separados por três dias. Taylor e Bronks (1995) determinaram que, durante exercício incremental, a relação da amplitude do sinal eletromiográfico do quadríceps e a intensidade do exercício foi linear e reprodutível em diferentes ocasiões de teste; enquanto Pavlat et al. (1993) verificaram um índice de correlação de 0,65 entre o teste e o re-teste para determinação do LFEMG, não havendo diferença significativa entre os valores obtidos (260 W e 262 W, respectivamente). Outra possibilidade para determinar o limiar anaeróbio pela eletromiografia é utilizar o valor do RMS (Root Mean Square) como metodologia que contempla a variação da atividade muscular, tanto na freqüência de disparo como na amplitude. Este procedimento foi utilizado por Hanninen et al. (1989) que monitoraram o RMS do sinal eletromiográfico superfície para determinar o LAn durante um teste no cicloergômetro, que foi avaliado e comparado com os parâmetros sangüíneo e ventilatório em jogadores de hockey no gelo. A não linearidade do aumento no nível dos parâmetros de lactato sangüíneo, ventilatório e da atividade mioelétrica foi observada por meio de um nível de trabalho de 300 watts. Nenhuma mudança foi observada nas propriedades espectrais dos sinais eletromiográficos, demonstrando, assim, que o RMS apresenta-se como uma forma não invasiva para determinação do LAn. Silva (2007) identificou LFEMG para os músculos vasto lateral, vasto medial, bíceps femoral e gastrocnêmio lateral durante teste incremental de corrida na esteira e verificou que os valores obtidos foram semelhantes entre os músculos, com valores próximos da intensidade equivalente ao LL, 27 intensidade de exercício considerada moderada. A análise do RMS ao longo do tempo de corrida na intensidade do LFEMG e na Máxima Fase Estável de Lactato, intensidade mais alta do que a do LFEMG, apresentou resultados sem diferença significativa ao longo do tempo de corrida nas intensidades analisadas. Os indicadores de fadiga do sinal eletromiográfico já foram comparados a índices fisiológicos em diferentes tipos de exercício (HANON et al., 1998; HUG et al., 2006; LUCÍA et al, 1999; SILVA, 2007; TAYLOR; BRONKS, 1994), contudo, não há trabalhos que apresentem a comparação do LFEMG do ponto de quebra no comportamento do sinal eletromiográfico. Como exposto acima, a literatura apresenta algumas formas distintas de determinação de indicadores do início da fadiga em diferentes exercícios e poucos estudos verificaram o comportamento das variáveis eletromiográficas nas intensidades obtidas (SILVA, 2007). Embora já tenha sido demonstrada a correlação entre indicadores biomecânicos e metabólicos, não houve estudos que comparassem diferentes métodos de determinação de índices biomecânicos em um mesmo protocolo de testes. Além disso, para determinação desses indicadores, a maior parte dos estudos não considerou as fases do ciclo do exercício analisado, obtendo valores de amplitude do sinal ao longo do protocolo (HUG et al., 2006; LUCÍA et al, 1999; SILVA, 2007; TAYLOR; BRONKS, 1994) ou analisando bursts de ativação em um determinado intervalo de tempo (HANON et al., 1998; HANON; THÉPAUT-MATHIEU; VANDEWALLE, 2005). Considerando que essa metodologia poderia obter valores de amplitude do sinal com número de bursts diferente em cada velocidade, ou obtendo quantidade diferente de picos de ativação, a variabilidade dos valores poderia aumentar. Embora o ponto de quebra represente uma intensidade limite ao aumento da demanda metabólica, seria interessante demonstrar o que o LFEMG representa em relação à intensidade de exercício durante o teste incremental e verificar as possíveis correlações entre esses dois indicadores. 28 2.3. Teste incremental Como modelo de exercício dinâmico analisado no presente estudo, a corrida é uma atividade física amplamente realizada para manutenção da saúde ou para o treinamento e, freqüentemente, utilizada durante testes de capacidade física. O teste incremental de corrida em esteira é amplamente utilizado com intuito de submeter o indivíduo à exaustão de forma que se possa avaliar o comportamento do organismo frente à situação fadigante. A literatura apresenta dados com a utilização desse teste para a determinação indireta de índices para avaliação da capacidade e potência aeróbia do indivíduo, baseado na resposta da concentração de lactato sangüíneo (FIGUEIRA et al., 2007). Além disso, o teste incremental é freqüentemente utilizado para estudo do comportamento de parâmetros ventilatórios e determinação do consumo máximo de oxigênio para prever o desempenho em corridas de média e longa distância (KUIPERS et al., 2003; SLAWINSKI et al., 2008). Alguns estudos identificaram uma intensidade crítica durante o teste incremental na qual houvesse alterações de parâmetros eletromiográficos que correspondessem ao aumento da demanda metabólica pelo o estudo do comportamento de parâmetros de amplitude (HANON et al. 1998; SILVA, 2007; TAYLOR; BRONKS, 1994) e freqüência do sinal eletromiográfico (TAYLOR; BRONKS, 1994) bem como da relação entre o comportamento dessas variáveis tanto em indivíduos fisicamente ativos (SILVA, 2007) quanto em indivíduos bem treinados (TAYLOR; BRONKS, 1994). Além do estudo dessas variáveis em função do tempo de execução do protocolo de corrida incremental, já foi realizada a comparação intra-velocidade do comportamento da atividade muscular (HANON et al., 1998; HANON; THÉPAUT-MATHIEU; VANDEWALLE, 2005) e de parâmetros cinemáticos (SILVA et al., 2007a) com intuito de se analisar os efeitos do processo de fadiga sem considerar o incremento de carga. Com relação à atividade muscular essa análise permitiu a identificação da primeira velocidade em que os valores de amplitude do sinal eletromiográfico aumentassem significantemente entre início e final de cada 29 estágio de corrida, indicando uma velocidade a partir da qual há evidência de fadiga neuromuscular (HANON et al., 1998), e demonstrou que os músculos biarticulares apresentam evidência de fadiga mais precocemente em relação aos outros músculos da perna durante o teste (HANON; THÉPAUT-MATHIEU; VANDEWALLE, 2005). Já em relação aos parâmetros cinemáticos considerando a análise em um mesmo estágio de corrida, foi encontrada alteração no comportamento da freqüência de passada, com aumento dos valores durante a corrida em intensidades acima e abaixo do limiar anaeróbio (SILVA et al., 2007a). Taylor e Bronks (1994) utilizaram teste incremental de corrida para analisar o comportamento da ativação muscular dos músculos vasto lateral, bíceps femoral e gastrocnêmio de corredores treinados ao longo do tempo de corrida e comparar com limiares obtidos por meio de parâmetros fisiológicos. Obtiveram valores de RMS e FM do sinal EMG ao longo do protocolo incremental e identificaram ponto de quebra na relação entre RMS e velocidades do protocolo para os músculos vasto lateral e gastrocnêmio em velocidade mais alta (13 km.h-1) do que a obtida para o LL (11 km.h-1). Além disso, verificaram que o pico dos valores de FM obtidos correspondia à velocidade acima do LL e abaixo do ponto de quebra na ativação muscular. O recrutamento de fibras de contração rápida com metabolismo glicolítico poderia levar ao aumento não linear na concentração de lactato, o que seria confirmado pela intensidade em que a FM atinge o pico e começa a apresentar diminuição substancial nas velocidades acima do LL, possivelmente devido à diminuição da velocidade de condução do impulso relacionada ao acúmulo de metabólitos. Para verificar o efeito da fadiga no sinal eletromiográfico durante um protocolo incremental de corrida, a aplicação de um esforço isométrico de mesma intensidade no final de cada estágio de corrida foi utilizada por Hanon et al. (1998). Tal procedimento permitiria testar um método que distinguisse os efeitos da fadiga na ativação muscular dos efeitos ocorridos devido ao incremento de intensidade de exercício. Neste experimento, corredores bem treinados iniciaram o teste a 10 km.h-1 (57%VO2max), com incrementos de 2 km.h-1 a cada quatro minutos até exaustão voluntária, as contrações isométricas (50% CIVM) foram realizadas no repouso e após o final de cada estágio de corrida. Diferentes limiares foram obtidos, por meio do ponto de quebra, obtido 30 pelo primeiro aumento significante da variável. Os pontos de quebra ocorreram: pela diferença na atividade eletromiográfica do vasto lateral durante a corrida entre o início e o final de cada estágio na velocidade de 16 km.h-1, pois foi a última velocidade em que não houve diferença significante entre os valores do início e final do estágio. A diferença apareceu no estágio seguinte, anterior ao último desempenhado no teste. Esse limiar correspondeu ao obtido para o equivalente respiratório de dióxido de carbono (VE/VCO2). Considerando a comparação inter-estágios por meio da análise eletromiográfica das contrações isométricas, houve diferença significante entre 18 e 20 km.h-1, de forma que o limiar foi localizado em 18 km.h-1, assim como o verificado pela escala de Borg. O ponto de quebra no comportamento da concentração de lactato sangüíneo ocorreu em 14 km.h-1, concomitantemente ao limiar obtido pelo equivalente respiratório de oxigênio (VE/VO2). No estágio de 14 km.h-1, os valores de VE/VO2 ainda eram constantes e a concentração de lactato era em média 2,6 mmol.l-1. A manutenção dos valores eletromiográficos intra-estágio até os 16 km.h-1 pode ser interpretada como equilíbrio metabólico, quando a lactacidemia estava próxima de 4 mmol.l-1, que corresponderia ao LAn, considerando a duração dos estágios. Acima dessa velocidade a perda da homeostase levaria a deterioração nas condições metabólicas para a contração, verificado tanto pelo aumento nos valores de VE/VCO2, quanto no aumento da atividade eletromiográfica do músculo vasto lateral. Tais resultados apresentam indicadores das diferentes respostas metabólicas e neuromusculares frente ao incremento de carga e à instalação do processo de fadiga, indicando a ocorrência da fadiga muscular por todas variáveis analisadas, e demonstrando que a análise de mudanças no sinal eletromiográfico obtido durante a corrida e a contração isométrica se completam. O mesmo grupo procurou verificar diferenças no início da fadiga muscular entre diferentes músculos. Assim, Hanon, Thépaut-Mathieu e Vandewalle (2005) durante testes incrementais de corrida em esteira, analisaram mudanças na atividade do glúteo máximo, bíceps femoral, vasto lateral, reto femoral, tibial anterior e gastrocnêmio intra-velocidade, comparando o comportamento do início para o final de cada estágio, quando evidenciada diferença significante entre os valores obtidos no início e final de cada estágio, 31 seria considerado o LFEMG. Os músculos bi-articulares reto femoral e bíceps femoral apresentaram fadiga mais precocemente quando comparados aos outros músculos analisados, com diferenças significativas entre a ativação do início para o final do estágio anterior ao último desempenhado no teste. Da mesma forma, considerando o período de pré-ativação, foi demonstrado que o músculo bíceps femoral apresenta aumento significativo na amplitude do sinal eletromiográfico com incremento de velocidade de corrida durante teste incremental (SILVA et al., 2007b). Esses resultados demonstraram que os músculos bíceps femoral e reto femoral fadigaram mais cedo do que os demais, possivelmente porque são utilizados tanto na fase de contato inicial quanto na fase de impulsão, apresentando picos de ativação na fase de contato e também na fase aérea. Levando-se em consideração o interesse no estudo do comportamento de variáveis eletromiográficas e cinemáticas em diferentes intensidades de corrida e frente ao desenvolvimento do processo de fadiga, bem como a relação entre as respostas de cada uma delas, o teste incremental de corrida apresenta-se como um protocolo de corrida adequado para o presente estudo. 32 2.4. Atividade eletromiográfica na corrida Particularmente, o entendimento da ação muscular durante cada uma das fases da corrida tem trazido importantes constatações para a interpretação biomecânica. Estudos têm analisado diversos músculos nas fases específicas da corrida e correlacionado sua atividade com variáveis cinéticas e cinemáticas (KYRÖLÄINEN; KOMI; BELLI, 1999). Nesses estudos, a análise da atividade muscular tem sido concentrada nos membros inferiores (HANON; THÉPAUT-MATHIEU; VANDEWALLE, 2005; HANON et al., 1998; WAKELING et al., 2001) e um menor número têm analisado os músculos do tronco (SAUNDERS et al., 2004; SAUNDERS et al., 2005). Sabe-se que o controle motor altamente desenvolvido com sincronia de movimentos adequada é necessário para produção efetiva de força (KYRÖLÄINEN; AVELA; KOMI, 2005). Assim, faz-se necessário o estudo da ação muscular durante a corrida, cuja análise tem sido realizada de diversas formas, considerando os padrões de atividade durante um ciclo de passada, a sincronização entre os músculos, valores de amplitude e freqüência do sinal eletromiográfico (HAUSSWIRTH et al., 2000). Guidetti, Rivellini e Figura (1996) descreveram o perfil eletromiográfico de corredores de meia distância durante corrida a 15 km.h-1, procurando entender como se dá o controle da ação muscular durante a realização dessa tarefa. Para isso, analisaram os dados eletromiográficos retificados, a variabilidade inter e intra-sujeitos foi analisada bem como os picos de ativação relativos ao ciclo de passada e suas subfases. Os picos de ativação dos músculos apresentaram seqüência similar intra e inter-sujeitos, o que poderia nos levar a inferir que a corrida é uma tarefa pré-programada pelo SNC. O estudo do comportamento dos picos de ativação muscular permite identificar o padrão de recrutamento dos músculos em uma atividade dinâmica como a corrida, de forma que a maior ativação de cada grupo de músculos vai demonstrar seu papel em fases distintas da passada. Além disso, por não ser significantemente afetado pelo crosstalk, é adequado para investigar as estratégias de controle neural envolvidas nesse modo de locomoção. 33 Na fase de contato todos os músculos analisados estiveram ativos e seus picos ocorreram na seguinte ordem: eretor lombar, vasto medial, vasto lateral, reto femoral, tibial anterior, gastrocnêmio e bíceps femoral, sem diferença estatística entre o percentual da passada em que ocorreram os picos de vasto medial, vasto lateral e reto femoral, indicando atividade concomitante desses músculos, bem como de gastrocnêmio e tibial anterior. O músculo eretor lombar apresentou segundo pico no início do balanço pouco antes do contato do calcâneo contralateral com o solo. Na fase terminal do balanço a seqüência de picos de ativação foi bíceps femoral, tibial anterior, gastrocnêmio, vasto lateral, vasto medial, reto femoral e eretor lombar, que ocorria previamente ao contato com o solo (GUIDETTI; RIVELLINI; FIGURA, 1996). Durante a corrida em esteira, os picos de amplitude eletromiográfica dos músculos propulsores ocorrem na primeira metade da fase de contato (KYRÖLÄINEN; AVELÄ; KOMI, 2005), o que demonstra que existe um comportamento similar para a ativação desses músculos uma vez que apresentam mesma função. Considerando o padrão de ativação muscular no desenvolvimento dessa atividade, pode-se observar que os músculos bíceps femoral, semitendinoso e semimembranoso, apresentam dois picos, um na segunda metade da fase aérea, a partir de 60% do total da passada, e durante a fase de contato. O grupo do quadríceps, dos músculos vasto medial, vasto lateral e reto femoral, inicia atividade antes do contato com o solo e finaliza por volta do contato médio, o reto femoral apresenta um pico adicional no início da fase aérea. Os músculos da perna, gastrocnêmio, sóleo e fibular lateral apresentaram um pico pouco antes do contato com o solo. Os músculos glúteo máximo e glúteo médio apresentaram comportamento similar com dois picos de ativação, o primeiro inicia-se antes do contato, o segundo pico ocorreu no contato médio para o glúteo máximo e na transição do contato e fase aérea para o glúteo médio (GAZENDAM; HOF, 2006). Cabe ressaltar que, os músculos biarticulares bíceps femoral e reto femoral apresentam um segundo pico de ativação, o mesmo ocorrendo na fase de impulsão e no início da fase aérea para cada músculo respectivamente (CAVANAGH; McCLAY; LAKE, 1990; HANON; THÉPAUT-MATHIEU; VANDEWALLE, 2005; SWANSON; CALDWELL, 2000). A ativação do reto femoral e seus antagonistas semimembranoso e bíceps femoral na fase aérea 34 parece ser recíproca. Os maiores valores de ativação do reto femoral ocorreram na primeira metade e os menores na segunda metade da referida fase, já o bíceps femoral e semimembranoso apresentaram maiores valores de ativação na segunda metade (de 90 a 95% do tempo total de balanço) e menores valores na primeira metade da mesma fase (PRILUTSKY; GREGOR; RYAN, 1998). O músculo tibial anterior apresenta picos de atividade pouco antes da retirada do pé do solo, para elevação da parte anterior do pé e mantém-se ativo durante a fase aérea. Na impulsão ocorre o pico de ativação de bíceps femoral, gastrocnêmio e sóleo (CAVANAGH; McCLAY; LAKE, 1990; GAZENDAM; HOF, 2006; SWANSON; CALDWELL, 2000). Alguns trabalhos demonstraram que o pico de ativação após o toque do calcâneo ocorre mais cedo com incremento de velocidade para os músculos propulsores em velocidades acima de 28 km.h-1 (CAPPELLINI et al., 2006; KUITUNEN; KOMI; KYRÖLÄINEN, 2002). Na tentativa de descrever um padrão pré-programado de sincronismo muscular, Cappellini et al. (2006) verificaram o padrão de ativação muscular durante caminhada e corrida, e os resultados indicaram que se mantendo o modo de locomoção o incremento de velocidade provoca aumento da intensidade de ativação da musculatura, mas com alterações mínimas do sincronismo muscular. Embora os componentes que representavam atividade de grupos musculares fossem similares em ambas as tarefas nas diferentes velocidades, o componente que descreve a atividade do grupo dos flexores plantares apresentou diferenças significativas entre caminhada e corrida, ocorrendo no início do apoio de forma mais favorável ao desempenho durante a corrida. Contudo, os autores verificaram que em ambas as formas de locomoção tal componente ocorria tanto para caminhada quanto para corrida na fase de contato com o mesmo padrão: 20% da duração do ciclo antes da retirada do pé do solo, favorecendo a propulsão nos dois casos. Esse comportamento parece promover melhor coordenação entre as fases de apoio e balanço, demonstrando que fatores periféricos, tais como a transição entre essas fases, podem ter um papel modulador essencial afetando o sincronismo relativo de ativação. 35 As características do espectro de freqüência dos músculos tibial anterior e gastrocnêmio medial, durante a corrida, foi estudada por Tscharner e Goepfer (2006). Submeteram voluntários corredores recreacionais a realizarem cinco tentativas de corrida a velocidade constante de 14,4 km.h-1. Verificou-se, por meio de decomposição do sinal por wavelets que o músculo gastrocnêmio medial apresenta grande intensidade de ativação no contato e com maiores freqüências entre 0 e 100 ms, diminuido a freqüência do sinal entre 150 e 200 ms após o toque do calcâneo. O músculo tibial anterior apresentou aumento gradual da intensidade do sinal eletromiográfico antes do toque do calcâneo em freqüências mais altas, a maior intensidade de ativação do músculo está nas freqüências mais baixas até por volta dos 100 ms após o toque do calcâneo. Esses resultados indicam os períodos onde dois diferentes tipos de fibras musculares podem estar predominantemente envolvidos (100 ms antes até 200 ms após o toque do calcâneo). Os músculos do tronco apresentam diversas funções durante o deslocamento, das quais se pode destacar a de absorver energia que resulta da propagação da força de reação durante o contato do pé com o solo (WHITE; McNAIR, 2002). Durante a marcha e corridas em intensidades mais baixas os músculos abdominais apresentam baixo nível de ativação, permanecendo assim durante toda passada, já os eretores da espinha apresentam picos de ativação próximos do contato do pé no solo de cada membro inferior (SAUNDERS et al., 2005; WHITE; McNAIR, 2002). Com o aumento da velocidade, existe um comportamento diferente dos músculos do abdome quando se analisam os grupos profundo e superficial, de maneira que o transverso abdominal está tonicamente ativo durante todo período, exceto na fase de vôo das velocidades mais altas onde nenhum dos pés toca o solo enquanto os músculos oblíquo interno e oblíquo externo estão ativos no contato do pé com o solo, comportamento semelhante ao dos músculos extensores da coluna. Esse comportamento sugere que a ação do transverso abdominal está mais relacionada ao controle de movimentos intersegmentares da coluna e que a ativação dos oblíquos está mais relacionada à orientação da pelve e do tronco. Já para os músculos extensores tanto o grupo superficial quanto o profundo comportam-se de 36 maneira semelhante bem como durante a caminhada e a corrida, com níveis de ativação maiores em maiores velocidades de corrida (SAUNDERS et al., 2004). Considerando especificamente a corrida, os músculos superficiais do tronco estão relacionados ao controle dos movimentos lombo-pélvicos e podem favorecer o melhor desempenho motor das extremidades. Dados indicam que a ativação dos músculos oblíquo externo e multífido esteja relacionada à desaceleração do movimento lombo-pélvico (SAUNDERS et al., 2005), sugerindo que essa musculatura do tronco tenha uma função estabilizadora. Embora a ação muscular em cada uma das fases da corrida já tenha sido analisada (KYRÖLÄINEN; KOMI; BELLI, 1999; SAUNDERS et al., 2004; SAUNDERS et al., 2005), outras informações podem ser obtidas na direção do desenvolvimento de formas de análise que permitam avaliar o comportamento destes músculos em função do tempo e velocidade de corrida. Essas variáveis são normalmente combinadas durante testes ou mesmo competições e podem apresentar modificações pelo desenvolvimento da fadiga muscular. 2.5. Cinemática da corrida A cinemetria é a área da biomecânica que permite o cálculo da posição, do deslocamento, da velocidade e da aceleração do corpo ou de seus segmentos, tendo como principal foco a descrição de como um corpo se move, não se preocupando em explicar as causas do movimento. Os parâmetros cinemáticos para análise da velocidade do correr incluem o tempo, o comprimento do passo, a amplitude de passada, a largura do passo e a freqüência da passada (VERKERKE et al., 1998). Entre as variáveis cinemáticas mais estudadas para análise da corrida inclui-se a freqüência e amplitude da passada, que interferem na velocidade de corrida (BUS, 2003). As mesmas são determinadas por escolha individual e sofrem influência de vários fatores como superfície de contato, dimensões antropométricas e o estado de fadiga (CAVANAGH; KRAM, 1989). A amplitude da passada corresponde à soma de duas distâncias: distância aérea e distância de contato. A freqüência de passada corresponde ao 37 número de passadas executadas em um determinado tempo, freqüentemente expressa em passadas por minuto, esse parâmetro está diretamente relacionado ao tempo gasto para finalizar uma passada completa, que, por sua vez, corresponde à soma da fase de contato e da fase aérea (HAY, 1981). O aumento dos valores de amplitude e freqüência de passada é esperado com incremento de velocidade e o ajuste para a otimização desses parâmetros parece favorecer um menor consumo de oxigênio, sendo bem desempenhada por corredores treinados (HUNTER; SMITH, 2007; PAAVOLAINEN et al., 1999). Tais parâmetros cinemáticos interferem também no custo metabólico da corrida em uma dada velocidade, de forma que, freqüência e amplitude de passada sejam as que afetam mais claramente a economia de corrida. Sugere-se que as alterações intramusculares causadas pelo desenvolvimento do processo de fadiga acarretem em alterações desses parâmetros, afetando sua combinação, resultando em aumento do custo metabólico e piores valores de economia de corrida (HUNTER; SMITH, 2007). Em um protocolo que comparava alterações na freqüência de passada foi demonstrado que as mesmas estão associadas às alterações de stiffness muscular, com forte relação entre o stiffness vertical e a freqüência de passada (FARLEY; GONZALEZ, 1996). O stiffness resulta da relação entre o deslocamento articular e uma determinada força aplicada à articulação (DAVIS; De LUCA, 1996). Quanto menor a força necessária para provocar o movimento articular menor o stiffness e maior a complacência do músculo. Sugere-se que os mecanismos mais freqüentemente utilizados para o controle do stiffness muscular são a co-ativação dos músculos agonistas e antagonistas (KUITUNEN; KOMI; AVELA, 2002) e a pré-ativação muscular (PAAVOLAINEN et al., 1999). 38 2.6. Fatores neurofisiológicos e cinemáticos da fadiga na corrida 2.6.1. Fatores neurofisiológicos O estudo das alterações neuromusculares evidenciadas após protocolos fadigantes de corrida fornece informações a respeito dos fatores relacionados à inabilidade de manter o nível de desempenho tanto em corridas de longa distância e baixa intensidade quanto em corridas de curta duração e intensidade alta. Na corrida, as contrações musculares excêntricas repetidas de alta velocidade e curta duração induzem a uma forma específica de fadiga (KOMI, 2000). As características desse tipo de fadiga incluem falha da capacidade contrátil com diminuição à tolerância ao alongamento do músculo, atraso na transferência de alongamento para o encurtamento muscular durante o ciclo de alongamento encurtamento, levando a perda da energia elástica potencial e diminuição do stiffness do sistema (KOMI, 2000; SLAWINSKI et al., 2008). Corredores de longa distância apresentaram diminuição da CVM de extensão do joelho de 8% após 1 hora, 12% após 2 horas, 14% após 3 horas, 26% após 4 horas e 28% após 5 horas de corrida em velocidade constante (55% velocidade aeróbia máxima), e mesmo após 30 minutos de recuperação os valores de CVM apresentaram diminuição de 30% em relação ao obtido no repouso. Essa redução teve alta correlação com a redução da ativação voluntária (r=0,98), que apresentou queda de 16% entre o começo e o final do exercício. Associado a isso verificou-se diminuição da amplitude de ativação do músculo vasto lateral durante as CVM com redução de 23% após 1 hora, 50% após 4 horas, 45% após 5 horas e 51% após 30 minutos de recuperação e nenhuma alteração com relação ao músculo reto femoral, possivelmente devido às diferentes funções desses músculos. A análise eletromiográfica da estimulação elétrica do nervo femoral revelou diminuição significante da amplitude de pico a pico do potencial de ação composto (onda- M) do músculo vasto lateral após 4 e 5 horas de corrida (33 e 34%, respectivamente), bem como na amplitude do RMS da onda-M que caiu 23% e 24% após 4h e 5 horas de corrida, respectivamente. Ainda com base no 39 comportamento da onda-M foi possível verificar aumento significante da duração pico a pico (20%) após os 30 minutos de recuperação após o exercício fadigante. A maior alteração dos parâmetros de amplitude da onda-M sugere falha na transmissão do potencial de ação, como conseqüência da diminuição da excitabilidade da membrana muscular (PLACE et al., 2004). Tanto corredores de alto rendimento quanto corredores com menor rendimento apresentaram diminuição da velocidade de execução de uma corrida máxima de 20 metros (22,6% e 23,1%, respectivamente) após corrida de 10 km realizada em uma pista indoor de 200 metros, essa diminuição esteve relacionada ao aumento do tempo de contato e diminuição da força de reação do solo vertical e horizontal e diminuição da pré-ativação e ativação na fase de contato dos músculos vasto lateral, bíceps femoral e gastrocnêmio para ambos os grupos de corredores. A diminuição da pré-ativação está relacionada à diminuição da ativação na fase excêntrica o que pode diminuir a capacidade do sistema neuromuscular de gerar força rapidamente e aumentar o custo energético da corrida. Além disso, a redução da amplitude de ativação na fase de contato demonstra que a diminuição de força pode estar relacionada à redução do comando neural dos músculos agonistas. Durante a execução da corrida de 10 km, foram realizadas corridas de velocidade constante aos 3, 5, 7 e 9 km. Dessa forma foi possível verificar o efeito da fadiga nesses mesmos parâmetros sem o efeito da alteração da velocidade. Não houve diferença significativa com relação ao tempo de contato e força de reação do solo em nenhum dos grupos, entretanto a amplitude do sinal eletromiográfico do músculo VL apresentou aumento, enfatizando a deterioração da função neuromuscular (PAAVOLAINEN et al., 1999). Borrani et al. (2001) estudaram o comportamento do espectro de freqüência do sinal eletromiográfico dos músculos vasto lateral, gastrocnêmio lateral e sóleo, bilateralmente, durante corrida a uma intensidade de 95% do VO2max (18,33±0.95 km.h-1). Utilizaram um ciclo de passada para o cálculo da transformada rápida de Fourier e obtenção do espectro de freqüência para determinação da freqüência mediana do espectro. Pôde-se observar diminuição dos valores de freqüência mediana para todos os músculos no início do exercício até o início do componente lento do VO2, que coincidiu com o valor mais baixo de freqüência mediana para os músculos vasto lateral e 40 gastrocnêmio lateral, bilateralmente. A diminuição dos valores observada no início do teste pode estar relacionada à redução da velocidade de condução do impulso resultante do acúmulo de metabólitos ou redução do potássio intracelular, a diminuição da taxa de disparo dos potenciais de ação das unidades motoras como resultado do estímulo de mecanoceptores musculares e tendíneos e ao aumento da sincronização de fibras de contração lenta. A partir de então, com o início do componente lento do VO2, houve aumento dos valores de freqüência mediana até a interrupção do teste por exaustão. Tal comportamento pode estar relacionado ao aumento do recrutamento de fibras de contração rápida para corresponder à demanda metabólica, ao aumento da taxa de disparo dos motoneurônios ou ao aumento da temperatura, afetando a velocidade de condução do impulso. Considerando os dados obtidos nos trabalhos descritos anteriormente, o estudo do comportamento de outras variáveis neuromusculares durante o processo de fadiga pode fornecer dados para melhor entendimento desse fenômeno e identificar aspectos do funcionamento do sistema neuromuscular que podem sofrer intervenções de forma a melhorar o desempenho da corrida. A ativação muscular prévia à fase de contato da passada tem sido analisada em diversos estudos, alguns deles demonstrando como a pré- ativação muscular relaciona-se com a melhora do desempenho (KYRÖLÄINEN; KOMI, 1995) e a melhor estabilização dos segmentos (SAUNDERS et al., 2004). Outros estudos compararam a ativação muscular na fase de contato, pré-ativação e contrações isométricas voluntárias máximas (CIVM) (KYRÖLÄINEN; AVELÃ; KOMI, 2005), assim como comparando a ativação em uma mesma velocidade (HANON; THÉPAUT-MATHIEU; VANDEWALLE, 2005), em velocidades diferentes (KYRÖLÄINEN; AVELÃ; KOMI, 2005), ou em saltos com alturas diferentes (ARAMPATZIS;MOREY-KLAPSING; BRÜGGEMANN, 2003) antes e após protocolos fadigantes (GEHRING; MILNYK; GOLLHOFER, 2008). Entre os fatores que influem no desempenho da corrida, o aumento da intensidade e duração da ativação muscular prévia ao contato com o solo, denominada pré-ativação, pode estar envolvida diretamente com o aumento da produção de força. Tal comportamento parece ser importante para 41 o aumento da atividade muscular na fase excêntrica do contato e preparatória para o sincronismo das ações musculares no contato com o solo. Esses parâmetros alteram a sensibilidade dos fusos musculares, aumentando a tensão músculo-tendínea e o stiffness muscular na fase excêntrica do contato, melhorando a produção de força nas fases de desaceleração e /ou propulsão e potencializando a contração subseqüente, geradora do impulso da passada, contribuindo para a eficiência motora (ISHIKAWA; KOMI, 2007; KYRÖLÄINEN; KOMI, 1995; KYRÖLÄINEN; AVELÄ; KOMI, 2005; PAAVOLAINEN et al., 1999). Paavolainen, Nummela e Rusko, (1999) utilizaram pista coberta de 200 metros para análise neuromuscular durante a corrida com intuito de identificar parâmetros que apresentam correlação com o desempenho da corrida de 5 km de corredores. Assim os voluntários realizaram uma corrida máxima de 20 metros e durante a corrida de 5 km realizavam uma volta na pista de 200m a uma velocidade constante aos 2,5 e 4 km. Houve correlação negativa e significante entre a velocidade de corrida de 20 m e 5 km com a duração da fase excêntrica do contato durante a corrida máxima de 20 m (r = - 0,62 e r = -0,54, respectivamente). Demonstrando que a diminuição da duração da fase excêntrica do contato contribui para o desempenho da corrida de 5 km, possivelmente devido à maior capacidade de utilização da energia elástica armazenada nessa subfase do contato. Kyröläinen, Avelä e Komi (2005) compararam ativação muscular na pré-ativação, e nas fases de desaceleração e aceleração do contato, que representa o ciclo de alongamento e encurtamento, em diferentes velocidades de corrida realizada em pista coberta e durante contrações isométricas voluntárias máximas (CIVM) para extensores de joelho, flexores de joelho e flexores plantares. Seus resultados mostraram que a ativação muscular aumenta com o incremento de velocidade, principalmente nas fases de pré- ativação e desaceleração do contato. Além disso, a atividade elétrica durante a corrida máxima (30,6±2,1 km.h-1) de 30 metros foi maior nas fases pré-contato e de desaceleração quando comparada à CIVM, com valores menores na fase propulsiva do contato (menor que 50% da CIVM) para os músculos vasto lateral (473±185, 753±253, 618±232, 155±73 µV, para CIVM, pré-contato, fase excêntrica e propulsiva do contato, respectivamente) e bíceps femoral. A ativação do músculo reto femoral foi menor na corrida do que durante a CIVM. 42 O músculo gastrocnêmio apresentou maiores níveis de ativação nessas três fases analisadas, de forma que durante a fase de desaceleração a ativação foi maior em todas as velocidades se comparada à ativação da CIVM. Assim, características da programação central e regulação reflexa, via proprioceptores, parecem diferir entre CIVM e exercícios com ciclos de alongamento e encurtamento como a corrida. Trimble, Kukulka e Thomas (2000) investigaram a potencialização eletromiográfica para os músculos gastrocnêmio lateral e sóleo durante ciclo de alongamento e encurtamento para verificar o possível papel do feedback aferente do fuso muscular nesse fenômeno. Submeteram voluntários a realizar três testes diferentes. Em um deles era realizada CIVM e saltos recíprocos. Considerando que as diferenças entre a ativação poderia se dever à natureza fásica e tônica dos dois tipos de teste, os voluntários foram solicitados a realizar também saltos sem ciclo de alongamento encurtamento, de forma que apenas realizavam a fase concêntrica. Para os três testes os voluntários foram orientados a manter os joelhos extendidos e a realizar máxima força com os flexores plantares. Os autores verificaram que o pico de ativação foi maior nos saltos recíprocos se comparados aos saltos concêntricos e à CIVM para os músculos sóleo (1,91±0,56, 1,53±0,58 e 1,66±0,53 µV, respectivamente) e gastrocnêmio (2,29±0,1,20, 1,54±0,55 e 1,43±0,71 µV, respectivamente). Entretanto se comparados os valores médios de amplitude eletromiográfica os dois testes de salto não apresentaram diferença significativa, mas maiores dos que os obtidos durante a CIVM para músculos sóleo (0,481±0,144, 0,418±0,165 e 0,262±0,082 µV, respectivamente) e gastrocnêmio (0,552±0,309, 0,466±0,101 e 0,303±0,175 µV, respectivamente). Estes resultados sugerem que embora a natureza fásica da tarefa seja um fator importante, o ciclo de alongamento e encurtamento resulta na facilitação dos motoneurônios ativos de forma que o músculo é ativado momentaneamente a um grau maior do que é possível durante contrações musculares voluntárias isométricas ou concêntricas. A análise do espectro de freqüência demonstrou maiores picos de ativação em ambos os músculos no salto recíproco comparado ao concêntrico, contudo, em freqüências entre 35-50Hz para o salto recíproco e entre 80 e 100 Hz para o salto concêntrico. Isso pode estar relacionado à maior sincronização da 43 ativação das unidades motoras o que também refletiria no aumento da amplitude do sinal. Avogrado, Donelec e Belli (2003) não evidenciaram alteração na amplitude de pré-ativação (de 100 ms pré-contato a 30 ms pós contato) após protocolo fadigante de corrida em intensidade de 90% do VO2max com duração de 829±165 segundos para os músculos vasto lateral, bíceps femoral, tibial anterior e gastrocnêmio medial. Entretanto o músculo vasto lateral apresentou aumento significativo da amplitude do sinal na fase pós contato (31 ms a 120 ms), sem apresentar alteração nos parâmetros de freqüência do sinal eletromiográfico em nenhuma das fases, sugerindo recrutamento de novas unidades motoras para manter a mesma intensidade de corrida. A duração do período de pré-ativação em testes de saltos a partir de plataforma com 52 cm de altura foi semelhante para os músculos ísquio- tibiais e gastrocnêmio (80 ms) e menor para o grupo do quadríceps (50 ms) para adultos jovens. Embora a duração do período de pré-ativação não tenha sido alterado após protocolo fadigante realizado com exercício de cadeia fechada (leg-press) a 50% de 1 RM, a amplitude do sinal eletromiográfico nessa fase diminui para os músculos bíceps femoral (22%, p<0,001), semitendinoso (21%, p=0,02) e gastrocnêmio (10%, p=0,03). Tal redução parece estar relacionada a inibição dos músculos antagonistas como um mecanismo de compensação para reduzir a inibição do agonista após exercício fadigante, de forma que se mantenha o mesmo padrão de movimento sem alterações cinemáticas (GEHRING; MILNYK; GOLLHOFER, 2008). Entretanto, Rozzi et al. (1999) verificaram aumento no tempo de latência para o início da atividade dos músculos semitendinoso (182,44±91,88 para 277,65±146,14) e gastocnêmio lateral (144,19±98,58 para 242,79±189,57) em saltos partindo de plataformas elevadas, após protocolo fadigante com flexão e extensão de joelho até que os extensores conseguissem produzir apenas 25% do torque máximo realizado em um equipamento isocinético. Esses dois músculos atuam no controle da translação anterior da tíbia e o mecanismo que pode ter levado a esse atraso na ativação pode ser a redução na velocidade de condução do impulso na membrana. Assim, parece claro que a pré-ativação muscular é um mecanismo importante tanto na proteção quanto no desempenho durante diversos tipos de 44 atividade, entretanto, pouco se sabe sobre o comportamento da sua amplitude e duração em diferentes músculos com a instalação do processo de fadiga durante a corrida. A co-ativação muscular é um fenômeno característico em diversas atividades (HAKKINEN et al., 1998; HANSON et al., 2008; KELLIS; ARABATZI; PAPADOPOULOS, 2003; MIAN et al, 2006). Na locomoção a atividade coordenada de grupos musculares possibilita que grupos agonistas e antagonistas atuem em padrões alternados e com períodos de co-ativação (HANSON et al., 2008; HORTOBÀGYUI et al., 2005). Tal fenômeno tem sido examinado pela comparação da atividade mioelétrica dos músculos envolvidos e expresso como percentuais de valores eletromiográficos de referência (HAKKINEN et al., 1998; HANSON et al., 2008; KELLIS; ARABATZI; PAPADOPOULOS, 2003; KELLIS; KOUVELIOTI, 2007; MIAN et al, 2006; PADUA et al., 2006). Em uma tentativa de verificar se o aumento da aceleração da tíbia com o desenvolvimento do processo de fadiga acontecia concomitantemente ao aumento do desequilíbrio entre a atividade dos músculos antagonistas da articulação do tornozelo, Mizrahi, Verbisky e Isakov (2000) submeteram corredores recreacionais a um teste de 30 minutos de corrida em uma intensidade 5% acima do LAn. Embora os autores não tenham analizado o período de co-ativação, verificaram comportamento diferenciado dos músculos antagonistas analisados ao longo do teste. O músculo gastrocnêmio não apresentou alteração nos valores de amplitude, pela integral do sinal eletromiográfico (iEMG), e apresentou aumento da freqüência mediana (p=0,049) ao longo do teste, entretanto o músculo tibial anterior apresentou diminuição dos valores de amplitude (p=0,046) e freqüência (p=0,048) do sinal eletromiográfico. Esse comportamento diferenciado dos músculos foi interpretado como desequilíbrio da função muscular, ocorrendo simultaneamente ao aumento da freqüência mediana (p=0,048) e intensidade (p=0,045) da aceleração da tíbia no impacto. O comportamento do sinal eletromiográfico do músculo tibial anterior pode refletir a alta solicitação de ativação durante todo o ciclo aumentando sua susceptibilidade à fadiga, evidenciada mais precocemente pela diminuição de unidades motoras ativas e pela redução na taxa de disparo, por outro lado, a intensidade de corrida 45 utilizada pode ter favorecido a ação do músculo gastrocnêmio de se utilizar da energia elástica armazenada, com aumento das taxas de disparo das unidades motoras ativas evidenciado pelo aumento da freqüência mediana, diminuindo a ativação na fase propulsiva do contato (ISHIKAWA; KOMI, 2007; KYRÖLÄINEN; KOMI, 1995; KYRÖLÄINEN; AVELÄ; KOMI, 2005; PAAVOLAINEN et al., 1999). Considerando a co-ativação como um fenômeno neuromuscular, o estudo do seu comportamento frente ao incremento de carga e ao início do processo de fadiga pode auxiliar na identificação de fatores que interfiram no desempenho durante a corrida. Embora o comportamento da co-ativação não tenha sido estudado na corrida com desenvolvimento do processo de fadiga, alguns trabalhos estudaram o comportamento desse parâmetro em atividades de salto. Padua et al. (2006) verificaram a influência de um protocolo fadigante na ativação muscular durante saltos repetidos em freqüências pré- estabelecidas. O protocolo para indução de fadiga consistiu em repetições submáxima de agachamentos de 0 a 60º de flexão de joelho, com carga de um terço do peso corporal e 50 repetições por minuto até que houvesse falha na execução de dois movimentos sucessivos. Foi obtido o pico de ativação do sinal eletromiográfico para os músculos reto femoral, vasto medial, bíceps femoral, semimembranoso, gastrocnêmio lateral e medial, sóleo e tibial anterior. Com base nos valores de pico obtidos na fase pré-contato (50ms antes do toque no solo) e de sobrecarga (50 ms após o toque no solo) foram determinadas as razões de co-ativação do grupo quadríceps (reto femoral + vasto medial) em relação aos ísquio-tibiais (bíceps femoral + semimembranoso), denominada razão Q:H e do tríceps sural (gastrocnêmio medial + gastrocnêmio lateral + sóleo) em relação ao tibial anterior, denominada razão TS:TA. O protocolo fadigante levou à diminuição na ativação dos ísquio-tibiais (-26%) e tibial anterior (-81%). Tal comportamento parece estar envolvido em um mecanismo de inibição da musculatura antagonista após a fadiga dos músculos agonistas para facilitar a ativação dos mesmos e manter o desempenho da tarefa. Apresentaram aumento no pico de ativação os músculos gastrocnêmio medial, gastrocnêmio lateral tanto na fase pré-contato (38%) quanto de sobrecarga (36%) e sóleo na fase de sobrecarga (20%). Houve aumento nos valores de 46 razão de co-ativação tanto na fase pré-contato (1,2±0,9 para 1,9±1,5 e 1,3±1,4 para 23,2±21,0 razão Q:H e TS:TA, respectivamente) quanto de sobrecarga (2,4±1,8 para 3,5±2,1 e 1,4±0,2 para 27,3±23,4 razão Q:H e TS:TA, respectivamente). A estratégia de inibição antagonista também interferiu nos valores de razão obtidos, pela redução da ativação do bíceps femoral associada a não alteração do quadríceps após a fadiga para razão Q:H e pela redução na ativação do tibial anterior e aumento da ativação do grupo do tríceps sural para a razão TS:TA. Essa estratégia inibitória dos músculos antagonistas pode representar um mecanismo compensatório ao início da fadiga para favorecer a eficiência mecânica dos agonistas, maximizando a contribuição agonista e minimizando a contribuição antagonista. Kellis e Kouvelioti (2007) determinaram a razão dos músculos do quadríceps (soma da ativação dos músculos vasto lateral e vasto medial) pelo ísquio-tibial lateral (bíceps femoral) durante aterrissagem de saltos após dois tipos de protocolos fadigantes. Em um dos protocolos foram realizadas duas séries de repetições de contrações dos extensores de joelho em equipamento isocinético a 120º.s-1 até que o voluntário não conseguisse gerar 30% do torque máximo, da mesma forma, em dia separado, foi realizado o protocolo fadigante para flexores de joelho. Foi verificada a razão de co-ativação muscular (Q:H) no período pré-contato (100 ms antes do toque no solo), período de sobrecarga inicial (100 ms após toque no solo) e período de sobrecarga principal ( de 100 a 200 ms após toque no solo). O protocolo fadigante de extensores de joelho levou a menor ativação do músculos bíceps femoral nas fase pré-contato e contato inicial, enquanto a razão Q:H aumentou (1,12±0,53 para 1,87±0,76 e 2,45±0,82 para 3,14±0,81, nas fases preparatória e de sobrecarga inicial respectivamente). O protocolo fadigante de flexores levou à maior ativação dos músculos vasto medial e vasto lateral na fase preparatória, bíceps femoral, na fase de sobrecarga inicial e gastrocnêmio nas duas fases de sobrecarga, enquanto a razão Q:H aumentou durante o período pré-contato (1,08±0,45 para 1,75±0,73) e diminuiu no período de sobrecarga inicial (2,60±0,92 para 2,06±1,10). O aumento da razão Q:H após ambos protocolos fadigante na fase preparatória demonstra a importância da pré-ativação do grupo do quadríceps durante aterrissagem. A diminuição da ativação do bíceps femoral após protocolo fadigante dos extensores reflete um mecanismo inibitório da 47 musculatura antagonista para favorecer a ação do músculo agonista (PADUA et al., 2006) e manter a estabilidade articular, já que nesse tipo de salto, não há mensuração de desempenho, mas a aterrissagem segura é a maior prioridade. Sugere-se que a co-contração do agonista e do antagonista também seja dependente de coordenação e sincronismo requeridos para se obter os resultados mais eficientes de desempenho (HANSON et al., 2008; KELLIS; ARABATZI; PAPADOPOULOS, 2003; WINTER; FALCONER, 1985). O aumento da co-ativação no deslocamento pode auxiliar no aumento do stiffness das articulações e melhorar a estabilidade no contato com o solo, convertendo o estresse não axial em estresse axial e compressivo, reduzindo o estresse tênsil sobre o osso, funcionando como absorvedores de choque para diminuir o impacto na perna durante o contato inicial (MIZRAHI;VERBITSKY; ISAKOV, 2000). Entretanto, ativação elevada do antagonista pode limitar o potencial completo da função muscular agonista (WINTER; FALCONER, 1985). Não foram encontrados artigos que estudem o comportamento da co-ativação dos músculos durante a corrida, tampouco as possíveis alterações decorrentes do processo de fadiga e influência no desempenho. 2.6.2. Fatores Cinemáticos Estudos demonstraram que durante corridas em velocidade constante a freqüência de passada pode variar a resposta em decorrência da fadiga tanto em corridas de longa duração e intensidades mais baixas (PLACE et al., 2004; HUNTER; SMITH, 2007) quanto em corridas de curta duração e intensidades mais altas (BORRANI et al., 2003; GAZEAU et al., 1997; SLAWINSKI et al., 2008). Corredores foram submetidos a um teste de corrida em esteira em velocidade constante durante uma hora em uma intensidade que correspondeu em média a 77,9% do VO2max. Durante o teste foram obtidos dados referentes à força de reação do solo vertical para o cálculo de freqüência de passada e do stiffness vertical e da perna baseados em cálculos com modelos de mola e massa. Os valores de freqüência de passada diminuíram ao final da corrida (173,4±7,8 para 171,6±9 passadas por minuto p = 0,026). Embora metade dos corredores tenha apresentado diminuição dos valores de stiffness vertical, não 48 foi evidenciada nenhuma alteração significativa entre o começo e o final do exercício (p=0,062) (HUNTER; SMITH, 2007). Em um estudo envolvendo corredores de longa distância, não foram evidenciadas alterações significativas dos valores de duração do contato durante corridas de 200 m em velocidade constante (16,2 km.h-1) realizadas antes e após uma corrida de 10 km de distância. Entretanto ao analisar corridas de 20 m em velocidade máxima houve aumento da duração do tempo de contato de 26,5 para 37,9% com diminuição da velocidade máxima de corrida de 23,1% (PAAVOLAINEN et al., 1999), possivelmente em decorrência da diminuição da eficiência do gesto motor com conseqüente diminuição da freqüência de passada. Corredores bem treinados foram submetidos a um teste de corrida em velocidade máxima (18,9±1,44 km.h-1) com 2000 metros de distância em uma pista coberta equipada com uma plataforma de força de 1,2 metros. Pôde- se verificar que não houve alteração dos parâmetros cinemáticos de freqüência e amplitude de passada ou tempo de contato, tampouco se verificou alteração do stiffness vertical ou da perna calculados com base nos valores de força de reação do solo e modelo de mola e massa (SLAWINSKI et al., 2008). Embora outros trabalhos tenham evidenciado diminuição do stiffness com a fadiga (DUTTO;SMITH, 2002), possivelmente a duração do teste (333±33 segundos) não foi suficiente para induzir a um número de contrações excêntricas suficiente para modificar as propriedades elásticas dos músculos das pernas para essa população. Esses autores verificaram ainda correlação inversa e significante entre o custo da corrida e o stiffness da perna (r= - 0,67), que parece depender da velocidade de corrida. Com intuito de verificar se as características de stiffness da perna seriam alteradas durante corrida até exaustão, Dutto e Smith (2002) submeteram 15 corredores de longa distância a um teste de corrida em esteira a 80% do VO2max. Com base nos dados fornecidos pela plataforma de força e modelo de mola e massa verificaram diminuição do stiffness vertical e da perna do começo para o final da corrida (23,9 para 23,1 e 9,3 para 9,0 kN.m-1, respectivamente). Puderam evidenciar também correlação alta e significante entre as alterações do stiffness vertical e da freqüência de passada durante o teste (r=0,85). As alterações observadas na freqüência de passada 49 possivelmente resultam de alterações nas características do stiffness da perna durante a corrida fadigante. Especula-se que o mesmo seja controlado por fatores fisiológicos relacionados à ação muscular nos membros inferiores. A redução do controle neuromuscular associada à fadiga pode gerar alterações significativas da função músculo-esquelética para os corredores. Gazeau et al. (1997) verificaram aumento do tempo de contato (de 0,192 para 0,198 ms) e aumento do comprimento de passada (de 1,76 para 1.817 m) após corrida na velocidade máxima aeróbia (19,2±1,45 km.h-1) com duração média de 301±82, 7 segundos. Puderam verificar que os corredores que apresentaram estilo de corrida mais estável foram capazes de correr por mais tempo na intensidade determinada, possivelmente em decorrência da otimização da eficiência motora. Borrani et al. (2003) verificaram diminuição da freqüência de passada de 185,4 para 181,8 passadas por minuto ao final de corrida a 95% do VO2max, que durou em média 563±83 segundos . Avogrado, Donelec e Belli (2003) submeteram corredores a teste de velocidade constante a 90% do VO2max (16,4±1,4 km.h-1) que durou em média 829±165 segundos e puderam verificar que houve aumento do tempo de contato de 2%, diminuição da freqüência de passada de 177 para 171 passadas por minuto e aumento da duração da passada de 4%. Contudo, em protocolos com menor duração de estágios e com períodos de recuperação, a utilização das fibras de contração rápida pode ter sido favorecida, garantindo o aumento da freqüência de passada (SILVA et al., 2007b). Para manutenção dos valores de freqüência de passada e stiffness durante um exercício fadigante, seria necessário a utilização de fibras musculares rápidas adicionais e levar ao aumento do custo da corrida, assim em um protocolo fadigante, a diminuição da freqüência de passada associada à diminuição do stiffness e ao aumento do custo metabólico é esperada (PAAVOLAINEN et al., 1999; HUNTER; SMITH, 2007). Trabalhando continuamente, os músculos perdem a capacidade de manter a mesma intensidade de exercício e mesmo padrão de movimento, tanto em decorrência de fatores periféricos quanto centrais por alterações neurais e metabólicas (DUTTO; SMITH, 2002). 50 Por outro lado, Place et al. (2004) verificaram diminuição significativa do tempo de duração da passada (-3,4%) após 5 horas de corrida em velocidade constante a 55% da velocidade aeróbia máxima de corredores de longa distância. Pode-se verificar aumento da freqüência de passada (84 para 87 passadas por minuto). Os autores verificaram que os voluntários apresentaram diminuição de 28% da CVM após a corrida, evidenciando deterioração da função neuromuscular dos extensores de joelho, o que poderia prejudicar a manutenção da amplitude de passada e conseqüentemente levaria ao aumento da freqüência de passada. A comparação de parâmetros eletromiográficos e cinemáticos intra-velocidade em diferentes intensidades de corrida durante teste incremental mostrou que o aumento na atividade do bíceps femoral esteve relacionado ao aumento da freqüência de passada na mesma intensidade (SILVA et al., 2007b). Nesse estudo, o aumento da atividade muscular ocorreu antes do aumento da freqüência de passada, sugerindo a alteração nos parâmetros cinemáticos possam ser devidas às alterações na ativação do bíceps femoral ou devido à alteração do período de relaxamento proporcionado pelo aumento do valor da freqüência de passada (KYRÖLÄINEN et al., 2000). A exemplo do que é observado no ciclismo em relação à cadência da pedalada (TAKAISHI et al., 1998) pode ocorrer aumento da freqüência de passada em decorrência do processo de fadiga, como um mecanismo para diminuir a força de contração muscular na fase propulsiva e, assim, utilizar maior número de fibras lentas, que têm menor custo energético, além disso, o aumento da FP aumenta o número de ciclos de contração e relaxamento, proporcionando melhor nutrição tecidual, diminuindo o acúmulo de metabólitos. As variáveis cinemáticas também têm papel no custo metabólico associado à corrida (DERRICK, DEREU; McCLEAN, 2002). Embora as mesmas pareçam ajustar-se durante o processo de fadiga com o objetivo de minimizar o aumento dos parâmetros metabólicos (AVOGADRO; DOLENEC; BELLI, 2003), não se sabe de que maneira os critérios de otimização dessas variáveis ocorrem. Embora se especule a existência de correlação entre essas alterações e as observadas na atividade muscular, não foi verificada a correlação direta entre as alterações de parâmetros da passada e parâmetros eletromiográficos durante teste de corrida até exaustão. 51 2.7. Hipóteses Em vista do que foi descrito anteriormente, o estudo do comportamento de variáveis eletromiográficas e cinemáticas ao longo de um protocolo de corrida incremental, bem como a comparação dos mesmos em intensidade de corrida equivalente à do LFEMG e acima dela justifica-se no sentido de desenvolver o entendimento do processo de fadiga durante a corrida pelo estudo do comportamento de parâmetros de amplitude e freqüência e co- ativação e duração dos períodos de ativação pré e pós -contato com incremento de carga e instalação de fadiga. Além disso, a intensidade determinada para o LFEMG deve ser analisada das diversas variáveis, para verificar se representa a intensidade mais alta sem evidência de fadiga do sinal eletromiográfico. Assim, o presente estudo apresenta as seguintes hipóteses: A – O LFEMG e o ponto de quebra na relação entre amplitude do sinal eletromiográfico e a velocidade do teste correlacionam-se entre si e apresentam valores semelhantes, considerando que tanto o LFEMG quando o ponto de quebra são indicadores de fadiga muscular; B – Há diferença na determinação dos índices pelo cálculo do RMS considerando os intervalos de cinco segundos e o intervalo correspondente ao ciclo de passada; C – Há aumento da ativação dos músculos agonistas e diminuição da ativação dos músculos antagonistas tanto na fase pré quanto pós-contato, com aumento do tempo de latência para início da ativação dos músculos antagonistas ambos para facilitar a ativação agonista de todos os músculos e contribuir na efetividade do gesto motor, interferindo nos valores de co-ativação; D – A freqüência do sinal aumenta com incremento de carga até a velocidade do LFEMG a partir da qual a redução da velocidade de condução do impulso leva a diminuição da freqüência em ambos períodos analisados; E – Há correlações entre o comportamento de variáveis eletromiográficas de amplitude e freqüência do sinal eletromiográfico e co- ativação nos períodos de pré-ativação e o comportamento da freqüência de passada durante teste incremental, considerando a relação entre esses parâmetros e a manutenção do stiffness muscular. 52 3. OBJETIVOS 3.1. Geral Analisar variáveis eletromiográficas e cinemáticas durante teste incremental de corrida em esteira. 3.2. Específicos � Analisar parâmetros de amplitude dos registros eletromiográficos dos músculos ileocostal (IC), reto femoral (RF), vasto medial (VM), vasto lateral (VL), tibial anterior (TA), bíceps femoral (cabeça longa) (BF) e gastrocnêmio (cabeça lateral) (GL) ao longo do tempo de corrida para a determinação de índices de fadiga obtido por meio do sinal eletromiográfico. � Determinar índices de fadiga por meio de diferentes tratamentos do sinal eletromiográfico. � Analisar parâmetros de amplitude e freqüência dos registros eletromiográficos dos músculos IC, RF, VM, VL, TA, BF e GL nos períodos de ativação pré e pós contato inter-velocidades ao longo do teste incremental e intra-velocidade em quatro intensidades de corrida. � Analisar razões de co-ativação dos músculos ao redor das articulações do joelho (RF/BF, VL/BF e VM/BF) e tornozelo (GL/TA) nos períodos de ativação pré e pós contato inter-velocidades ao longo do teste incremental e intra-velocidade em quatro intensidades de corrida. � Analisar freqüência de passada (FP) inter-velocidades ao longo do teste incremental e intra-velocidade em quatro intensidades de corrida. � Correlacionar as variáveis cinemáticas e eletromiográficas dos músculos acima descritos em quatro intensidades de corrida. 53 4. MATERIAL E MÉTODOS 4.1. Voluntários O presente estudo foi antecipadamente submetido à avaliação do Comitê de Ética em pesquisa local e aprovado (ANEXO A). Para sua realização participaram 11 voluntários saud