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A preocupação com a qualidade de vida tem levado ao aumento do interesse por atividades físicas pelos idosos. A corrida de rua é uma das atividades que obteve maior número de adeptos dessa faixa etária. Os movimentos excessivos da região do tornozelo têm sido associados às lesões musculoesqueléticas em corredores. Os achados da literatura sugerem que idosos são mais susceptíveis às lesões relacionadas à corrida do que adultos. Contudo, ainda é desconhecido se as alterações teciduais trazidas pelo envelhecimento realmente contribuem para esses resultados. O objetivo do presente estudo foi comparar a cinemática da fase de apoio da corrida em adultos e idosos. Foram analisados 17 adultos (31±5 anos) e 17 idosos (69±2 anos) recrutados voluntariamente. Os sujeitos correram em uma esteira ergométrica a 11 km/h, enquanto eram filmados por quatro câmeras de vídeo com freqüência de 120 Hz. Os ângulos do retropé e do joelho durante a fase de apoio da corrida foram mensurados. Os idosos apresentaram menor excursão de movimentos de flexão do joelho e de rotação medial da tíbia. Aparentemente os idosos apresentaram maior assincronia entre os movimentos do retropé e do joelho em relação aos adultos. Esses resultados sugerem que os idosos adotam padrões de movimentos diferentes dos adultos durante a fase de apoio da corrida. A prescrição de exercícios e as estratégias de prevenção de lesões em idosos corredores devem considerar essas diferenças.In elderly people, concern with quality of life has led to increased interest on physical activities, among which running or jogging in the streets is the favourite. In runners, excessive ankle movements have been linked to musculoskeletal injuries. Literature has suggested elderly runners are more susceptible to running-related injuries than adults, but it is still unknown whether aging-related tissue degeneration might be associated to this. This study aimed at comparing the stance phase kinematics of running in adults and elderly runners. Seventeen adults (31±5 years old) and 17 elderly runners (69±2 years old) ran on a treadmill at 11 km/h while they were filmed by four digital cameras at 120 Hz. Rearfoot and knee joint movements were measured during the stance phase of running. The elderly runners showed lower knee flexion and lower tibial internal rotation excursion. Elderly runners apparently presented greater asynchrony between rearfoot and knee joint movement than adults. These findings suggest that during running stance elderly runners adopt different movement patterns when compared to adults. Prescription of physical activities for the elderly and prevention strategies in elderly runners should consider these findings.

Fixed income emerging markets are an interesting investment alternative. Measuring market risks is mandatory in order to avoid unexpected huge losses. The most used market risk measure is the Value at Risk, based on the profit-loss probability distribution of the portfolio under consideration. Estimating this probability distribution requires the prior estimation of the probability distribution of term structures of interest rates. An interesting possibility is to estimate term structures using a decomposition of the spread function into a linear combination of Legendre polynomials. Numerical examples from the Brazilian sovereign fixed income international market illustrate the practical use of the methodology.Os mercados emergentes de renda fixa são alternativas interessantes para investimentos. Devido ao elevado nível de incerteza existente em tais mercados, a mensuração dos riscos de mercado de uma carteira de investimentos é fundamental para que se evite um nível elevado de perdas. Uma das medidas de risco de mercado mais utilizadas é o Value at Risk, baseado na distribuição de probabilidades de perdas-ganhos da carteira sob análise. A estimação desta distribuição requer, no entanto, a estimação prévia da distribuição de pro-babilidades das variações da estrutura a termo da taxa de juros. Uma possibilidade interessante para a estimação de tal distribuição é efetuar uma decomposição da função de spread da estrutura a termo em uma combinação linear de Polinômios de Legendre. Exemplos numéricos do mercado internacional de títulos soberanos brasileiros são apresentados para ilustrar o uso prático desta nova metodologia.

A corrida de rua é uma das atividades físicas mais populares, entretanto, as lesões relacionadas à corrida são altamente prevalentes e podem levar à interrupção da prática. A etiologia das lesões é multifatorial e cargas mecânicas e aspectos da biomecânica de membros inferiores parecem estar associadas a estas lesões. O pé é o primeiro segmento a entrar em contato com o solo e qualquer alteração na sua estrutura, função ou forma de aterrissar é capaz de alterar a mecânica do restante do membro inferior. Dependendo do tipo de aterrisagem na corrida (retropé, antepé e mediopé), o arco longitudinal absorve e armazena, diferentemente, as cargas recebidas como energia, contando com uma estrutura complexa que é mantida pela musculatura intrínseca e extrínseca, por ligamentos e pela aponeurose plantar. Dado o papel crucial do pé na corrida, esta tese teve como objetivo investigar aspectos biomecânicos das articulações do pé na corrida, bem como avaliar, por meio de um ensaio clínico randomizado e controlado, a eficácia de uma intervenção fisioterapêutica inovadora de 8 semanas, baseada em exercícios para fortalecimento da musculatura dos pés e tornozelos, na cinemática do pé e nas forças e taxas de impacto durante a corrida, em 87 corredores fundistas recreacionais. Antes desse ensaio clínico principal, desenvolvemos estudos complementares para melhor compreender a biomecânica do pé em diferentes aterrissagens da corrida e investigar a usabilidade e confiabilidade do modelo multisegmentar do pé. A primeira etapa na construção desta tese foi a elaboração de um programa de exercícios para os pés e a concepção e design do protocolo do ensaio clínico randomizado e controlado. A segunda etapa foi avaliar a confiabilidade, usabilidade e acurácia das medidas do modelo multisegmentar do pé na corrida que são um importante desfecho do ensaio clínico. Concluímos que a repetibilidade interexaminadores do modelo é menor na corrida em relação ao andar. Propusemos e testamos uma nova configuração de marcas do modelo do pé para a avaliação do arco longitudinal medial que apresentou uma confiabilidade menor em relação à configuração original, porém, a variabilidade de todos os ângulos, quando projetados tridimensionalmente, sempre foi menor do que quando projetados bidimensionalmente. Também investigamos a correlação e a acurácia das variações do modelo multisegmentar do pé e da nova proposição de marcas para a avaliação do arco longitudinal medial com medidas radiográficas clínicas padrões. Constatamos que a nova proposição utilizando a tuberosidade do navicular como vértice do arco é a medida que fornece a estimativa mais acurada do arco, quando comparada às medidas radiográficas. Na terceira etapa desta tese, investigou-se como o tipo de aterrissagem na corrida (antepé ou retropé) influenciaria a biomecânica do pé. Verificou-se que a forma como o pé entra em contato com o solo na corrida determina diretamente como será o comportamento cinemático do restante dos segmentos do pé na fase de apoio. Ainda nessa etapa, observamos, surpresos, que o primeiro pico da força vertical e as taxas de carga em alguns corredores de antepé assemelharam-se às de corredores de retropé. Na última etapa desta tese, concluímos que a intervenção fisioterapêutica de 8 semanas para o pé foi eficaz para modificar os padrões cinemáticos das articulações do tornozelo, tarso-metatársica, médio-társica e metatarso-falangeana do hálux, bem como de alguns fatores de risco biomecânicos para lesões, tais como: o movimento do arco longitudinal e o ângulo do retropé. No entanto, não houve efeito nas forças de impacto e na taxa de carga durante a corrida. As mudanças observadas na cinemática das articulações do pé podem ser responsáveis pela redução na incidência de lesões relacionadas à corrida observadas após o programa de treinamento dos pés em corredores recreacionais Running is one of the most popular physical activities, however, running-related injuries are highly prevalent and can lead to discontinuation of practice. The etiology of the injuries is multifactorial and mechanical loads and biomechanical aspects of the lower limbs seem to be associated with these injuries. The foot is the first segment to interact with the ground and any change in its structure, function or landing can alter the mechanics of the remainder of the lower limb. Depending on the type of the footstrike pattern (rearfoot, forefoot and midfoot), the longitudinal arch absorbs and stores the loads received as energy differently, relying on a complex structure that is maintained by the intrinsic and extrinsic muscles, ligaments, and plantar aponeurosis. Given the crucial role of the foot in running, this thesis aimed to explore the biomechanical aspects of the foot during running and, to investigate, through a randomized controlled clinical trial, the effectiveness of an innovative foot-core strengthening program of 8 weeks on foot-ankle kinematics and impact forces during running in recreational long-distance runners. Prior to this clinical trial, we developed further studies to better understand the biomechanics of the foot at different running footstrike patterns and assessed the usability and reliability of the multisegment foot model. The first step in the construction of this thesis was the development of a foot exercises program and the conception and design of the randomized controlled clinical trial protocol. The second step of this thesis was to assess the reliability, usability, and accuracy of the measurements of the multisegment foot model during running, which are an important outcome of the clinical trial. We conclude that the inter-examiner repeatability of the foot model is lower in running than in walking. We proposed and tested a new configuration of the skin marker-based multi-segment foot model for the evaluation of the medial longitudinal arch (MLA). We found that this new proposition had a lower reliability compared to the original configuration, but the variability of all angles with 3D projections was always smaller than the variability of 2D projections. We also assessed the correlation and accuracy of the variations and of the new proposition of the skin-marker based measures of MLA deformation with respect to standard clinical radiographic measures, used as reference. We found that the new proposition using the navicular tuberosity as the MLA vertex provided the most accurate estimate of the MLA when compared to radiographic measurements. The third step of this thesis investigated how the type of footstrike pattern (forefoot or rearfoot) would influence the foot biomechanics during running. It was found that the way the foot interact with the ground determines the kinematic behavior of the rest of the foot segments during stance phase. We were surprised to find that the first peak of the vertical force and the load rates in some forefoot runners were similar to those in rearfoot runners. In the last step of this thesis, we concluded that the physical therapy intervention was effective in modifying the kinematic patterns of the ankle, tarso-metarsal, midtarsal and metatarso-phalangeal joints; as well as some biomechanical risk factors for running injuries, such as the MLA movement and the rearfoot angle; but there was no effect on running impact forces and load rate. The observed changes in foot joint kinematics may be responsible for the reduction in running-related injuries incidence following the foot-core training program in recreational runners

Os dispositivos robóticos bípedes tem um grande potencial de aplicações tanto comerciais como para pesquisa. Dentre as presentes lacunas existentes que limitam a sua aplicabilidade prática tem um destaque especial a incapacidade de realizar uma marcha estável, robusta, versátil e eficiente no ponto de vista energético. No presente estado da arte, existem três principais estratégias de abordagem para o problema e algumas de suas implementações obtiveram sucesso em satisfazer pelo menos um dos requisitos listados, porém nunca todos eles de forma simultânea. Dentro deste cenário, este trabalho se propôs desenvolver um novo critério de estabilidade para marcha bípede que possibilite marchas versáteis, robustas e eficientes. Inicialmente foi realizada uma avaliação de diversos simuladores de código aberto e o Simbody foi definido como o mais apropriado para ser utilizado no desenvolvimento das simulações dinâmicas realizadas nesta Tese. Uma toolbox de MATLAB para auxiliar nos cálculos cinemáticos e dinâmicos foi desenvolvida em conjunto com um módulo de Inter Process Communication para realizar a comunicação entre o MATLAB e o simulador. Foi realizado um estudo da marcha bípede, implementando e avaliando as estratégias do Zero Moment Point e do Limit CycleWalking. Este estudo resultou numa proposta de controlador não linear comutado para robôs em Ciclo Limite. Na procura de um novo critério de estabilidade foi abordado o estudo da marcha humana. Um procedimento para identificar os mecanismos que controlam a estabilidade da marcha humana é analisar a mesma sob perturbações, como tropeços, ou na ultrapassagem de obstáculos. Na literatura existiam bastantes referências sobre este tema, porém, faltou uma comparação da marcha humana sob diferentes condições de visão com a marcha de robôs que utilizam o ZMP. Foi descoberto que os seres humanos privados de visão têm uma estratégia de ultrapassagem de obstáculos semelhante a um robô com ZMP. A partir do conhecimento adquirido deste estudo é proposto e formulado um novo critério de estabilidade, o Step Viability, inspirado na marcha humana e no conceito de N-Step Capturability. O Step Viability baseia-se na definição de restrições que garantem a viabilidade de realizar passos futuros que garantam a convergência para um ponto fixo em tempo finito. O critério foi implementado utilizando-se uma otimização de trajetória multi-fase. Múltiplos testes foram realizados utilizando-se o modelo Compass Gait com diferentes parâmetros (distribuição de massa, torque máximo disponível), com diferentes inclinações e com vários padrões de marcha desejados (periódico, aumento uniforme e até aleatório não periódico). Adicionalmente o critério foi testado em um modelo de 5 segmentos, sintetizando uma marcha com variação tanto linear quanto aleatória. O critério foi bem-sucedido na geração de uma marcha estável em todos os testes e os resultados foram consistentes. A marcha pode ser sintetizada completamente desacoplada do critério de estabilidade, e o modelo renunciou automaticamente do padrão desenhado em favor da estabilidade. Bipedal robots present a great potential for both commercial and research applications. However, there are some drawbacks that limit their applicability in the real world. The most prominent is the inability to perform a stable, robust, versatile and efficient gait. There are three main state of the art strategies to approach this problem. However, none of them has been successful in satisfying all the listed requirements simultaneously. In this context, this work conducted a study of bipedal gait, both in humans and robots, in order to implement and evaluate existing stability strategies. As a first step, an evaluation of several open source simulators was performed and Simbody was chosen as the most adequate for the dynamic simulations carried out in this Thesis. A MATLAB toolbox to help in the kinematic and dynamic calculations was developed in conjunction with a module of an Inter Process Communication to perform the communication between MATLAB and the simulator. A bipedal gait study was carried out, implementing and evaluating Zero Moment Point and Limit Cycle Walking strategies. This study resulted in a proposed nonlinear switched controller for Limit Cycle robots. In the search for a new stability criterion, human gait was analyzed. A procedure to identify the mechanisms controlling human gait stability is to analyze gait under disturbances such as stumbling or overcoming obstacles. In the literature, there were many references on this subject, however, there was a lack of comparison of the human gait under different vision conditions with the gait of robots that use the ZMP. It was found that vision-deprived humans have an obstacle crossing strategy similar to robots with ZMP. From the knowledge acquired from this study, it is proposed a novel stability criterion, the Step Viability, inspired on human gait and the N-Step Capturability concept. The Step Viability is based on the definition of constraints that ensure the viability of performing future steps that guarantee convergence to a fixed point in finite time. The criterion was implemented using a multi-phase trajectory optimization. Multiple tests were performed using the Compass Gait model with different parameters (mass distribution, maximum available torque), with different slopes and with several desired gait patterns (periodic, uniform increase and even random non-periodic). Additionally, the criterion was tested in a 5-links model, synthesizing a gait with both linear and random velocity variation. The criterion was successful on generating a stable gait in all the tests and the results presented consistent data. The gait could be designed completely uncoupled from the stability criterion, yet the model automatically renounced to follow the desired pattern in favor of maintaining stability.

Qualquer tarefa motora ativa se dá pela ativação de uma população de unidades motoras. Porém, devido a diversas dificuldades, tanto técnicas quanto éticas, não é possível medir a entrada sináptica dos motoneurônios em humanos. Por essas razões, o uso de modelos computacionais realistas de um núcleo de motoneurônios e as suas respectivas fibras musculares tem um importante papel no estudo do controle humano dos músculos. Entretanto, tais modelos são complexos e uma análise matemática é difícil. Neste texto é apresentada uma abordagem baseada em identificação de sistemas de um modelo realista de um núcleo de unidades motoras, com o objetivo de obter um modelo mais simples capaz de representar a transdução das entradas do núcleo de unidades motoras na força do músculo associado ao núcleo. A identificação de sistemas foi baseada em um algoritmo de mínimos quadrados ortogonal para achar um modelo NARMAX, sendo que a entrada considerada foi a condutância sináptica excitatória dendrítica total dos motoneurônios e a saída foi a força dos músculos produzida pelo núcleo de unidades motoras. O modelo identificado reproduziu o comportamento médio da saída do modelo computacional realista, mesmo para pares de sinal de entrada-saída não usados durante o processo de identificação do modelo, como sinais de força muscular modulados senoidalmente. Funções de resposta em frequência generalizada do núcleo de motoneurônios foram obtidas do modelo NARMAX, e levaram a que se inferisse que oscilações corticais na banda-beta (20 Hz) podem influenciar no controle da geração de força pela medula espinhal, comportamento do núcleo de motoneurônios até então desconhecido. Any active motor task is accomplished by the activation of a motor unit population. However, due to many ethical and technical difficulties the synaptic input to the motoneurons cannot be measured in humans. For these reasons realistic computational models of a motoneuron nucleus and the innervated muscle fibers have an important role in the study of the human control of muscles. However such models are complex and their mathematical analysis is difficult. In this text a system identification approach of a realistic motor unit nucleus model is presented with the objective of obtaining a simpler model capable of representing the transduction of the motor unit nucleus inputs into the muscle force signal associated to that nucleus. The system identification was based on an orthogonal least squares algorithm to find a NARMAX model, the input being the net dendritic excitatory synaptic conductance of the motoneurons and the output being the muscle force signal produced by the motor unit nucleus. The identified model output reproduced the mean behavior of the output from the realistic computational model even for input-output signal pairs not used during the identification process, such as sinusoidally modulated output muscle force signals. Generalized frequency response functions of the motoneuron nucleus were obtained from the identified NARMAX model, and led to an inference that cortical oscillations in the beta band (20 Hz) can affect force control by the spinal cord, an unknown motoneuron nucleus behavior until now.

A permanência em pé por um determinado período de tempo exige que os indivíduos produzam periodicamente mudanças posturais, que podem favorecer a adoção de posturas mais assimétricas. Diante da deterioração do sistema de controle postural, é possível que idosos tenham uma dificuldade em permanecerem assimétricos em atividades do cotidiano. Em adição, variações no padrão de ativação muscular podem aumentar o gasto energético e levar os idosos a fadiga, o que resulta em sérias consequências como aumento no risco de quedas. Acredita-se que mudanças posturais durante a postura relaxada ocorram distintamente em adultos jovens e idosos, podem exigir esforços musculares variados e assim influenciar no gasto energético. O presente estudo investigou as assimetrias posturais, ativações musculares e gasto energético em adultos jovens e idosos saudáveis na postura ereta. Cinquenta e três jovens e 16 idosos permaneceram em diferentes posturas enquanto registrou-se as assimetrias na distribuição de peso ao longo do tempo (ADPm). Todos os idosos e 12 jovens submeteram-se ao registro eletromiográfico para análise dos padrões de ativação muscular de músculos da coxa e perna, e 7 indivíduos de cada grupo foram submetidos ao registro de gases para análise do gasto energético, consumo de oxigênio (VO2), quociente respiratório (R) e medida de frequência cardíaca. Os idosos apresentaram dificuldade na transferência de peso em posturas mais assimétricas e ambos os grupos apresentaram ligeira assimetria na postura ereta quieta (em torno de 5±4% de ADPm). Na postura relaxada a maior parte do tempo os indivíduos permaneceram em faixas de pequenas assimetrias, seguido de um tempo menor em posturas significativamente assimétricas. Em geral, as ativações musculares foram maiores em idosos, porém eles foram capazes de recrutar músculos de modo similar aos jovens. O aumento da atividade do músculo gastrocnêmio foi proporcional às posturas mais assimétricas em ambos os grupos. O gasto energético não sofreu grandes variações em condições de simetria ou assimetria posturais em jovens e idosos, porém parece que o aumento do gasto energético nos idosos está relacionado com o aumento da atividade muscular, o que poderia justificar a adoção de posturas menos assimétricas por parte desses indivíduos. Os resultados do presente estudo levantam a questão da possibilidade de haver maior gasto energético, principalmente em idosos, e abre novas possibilidades para que futuros estudos possam compreender a demanda metabólica envolvida na manutenção da postura ereta To remain standing for a certain period of time we periodically produce postural changes, which may favouring the adoption of more asymmetric postures. In face of the postural control system deterioration, it is possible that older people find it difficult to adopt more asymmetrical postures during daily life activities. In addition, changes in muscle activation pattern may increase energy cost to stand in asymmetric posture, which would lead to muscle fatigue and as consequence increase in fall risk in this population. Thus, postural changes during relaxed postures and the muscular demand necessary to perform such changes may differ among young and older adults, resulting in different energy cost. The present study investigated body weight asymmetries, muscle activations and energy cost in healthy young and elderly adults during sanding tasks with different constrains. Fifty-three young and sixteen elderly subjects remained at different positions while we recorded the body weight asymmetry over time (ADPm). All the elderly participants and twelve young adults undergone to electromyographic record of the thigh and leg muscles, and 7 subjects in each group to gas record in order to quantify the energy cost, oxygen consumption (VO2) and respiratory quotient (R) and registered heart rate. During quiet standing task, both age groups showed a slight and similar WDA (mean values around 5%). However, the elderly had difficulty in maintaining more asymmetric postures - they were less asymmetrical than young in tasks that required great WDA. In the relaxed position, most of the time the subjects remained in small asymmetry ranges, followed by a shorter period in more asymmetric postures. In general, muscle activation level was higher in the elderly, but they were able to recruit muscle in a similar way to young subjects. In addition, gastrocnemius activity increased proportionally to body weight support in both age groups - it was greater in the supportive limb in the most asymmetric postures. Although in this study the energy cost was not significantly affected by the asymmetry in body weight distribution in young and old individuals, it seems that the increased energy cost in the elderly is associated with an increase in muscle activity, which might explain the adoption of less asymmetric postures by these individuals. The results of this study raise the question of the possibility of higher energy expenditure in more asymmetric postures, especially in the elderly, and opens new possibilities for future studies to understand the metabolic demands during upright standing

A estimativa das forças musculares durante o movimento humano tem inúmeras aplicações na área da Biomecânica. Nesse trabalho descrevo a aplicação de métodos de estimativa das forças musculares a dois diferentes problemas. O primeiro consiste em se quantificar as cargas a que os músculos e as articulações do membro inferior de adultos jovens estão sujeitos durante o andar em ambiente aquático e terrestre. Já o segundo consiste na investigação do efeito do aumento da complacência do tendão de Aquiles (TAq; tendão do triceps sural) na dinâmica de produção de força dos músculos gastrocnêmio e sóleo (G e S respectivamente; ambos músculos do triceps sural), visando compreender se o aumento da complacência, observado com o envelhecimento, poderia contribuir para as alterações na biomecânica da marcha de idosos. A hipótese no primeiro estudo era de que as forças desenvolvidas pelos músculos do membro inferior durante o andar em ambiente aquático não seriam menores em relação ao ambiente terrestre. Especificamente, esperávamos observar um aumento nas forças geradas nos flexores e extensores de quadril e joelho. No segundo estudo, nossas hipóteses eram de que o aumento na complacência do TAq faria com que as fibras musculares operassem mais distantes do seu comprimento ótimo, aumentando os níveis de ativação e o consumo metabólico dos músculos G e S. Com o objetivo de verificar as hipóteses levantadas nos dois estudos propostos utilizamos o software OpenSim 3.1 e dados experimentais dos movimentos estudados, para realizar simulações do andar humano e estimar as forças nos músculos do membro inferior durante essa tarefa. Em ambos os estudos os dados experimentais foram adquiridos através de sistemas de análise do movimento humano compostos por câmeras, para filmar os movimentos corporais dos voluntários, e plataformas de força, para medir as forças de reação do solo. Os resultados obtidos no primeiro estudo confirmaram nossas hipóteses, uma vez que indicam que durante determinadas fases do ciclo da marcha as forças geradas pelos músculos flexores e extensores de joelho e quadril, tais como os músculos isquiotibiais e o gluteo máximo, podem exceder as forças geradas em ambiente terrestre. Esses resultados corroboram a idéia de que o andar em ambiente aquático pode ser efetivo no ganho de força muscular. As hipóteses para o segundo estudo também foram confirmadas. Adicionalmente, nossos resultados previram que, para o triceps sural gerar a potência necessária para manter o indivíduo andando com velocidade confortável, os tendões dos músculos G e S devem se movimentar de maneira independente. A diferença no movimento dos feixes do TAq é tanto maior quanto maior a sua complacência. Além disso, verificamos que há um mínimo no consumo metabólico do gastrocnêmio em um nível específico de complacência do TAq, enquanto para o sóleo o consumo aumenta sistematicamente com o aumento da complacência. Esses resultados indicam que um aumento na complacência do TAq pode comprometer o desempenho dos músculos do triceps sural e aumentar o seu consumo energético, contribuindo para as alterações na biomecânica da marcha de idosos. As informações fornecidas nos dois estudos aqui apresentados podem auxiliar profissionais de área da saúde no planejamento de programas de treinamento e reabilitação para adultos e idosos, tanto no ambiente terrestre quanto no ambiente aquático. Muscle force estimation during human motion has numerous applications in Biomechanics. In this work, we describe the application of methods of muscle force estimation to solve for two different problems. The first problem is to quantify lower limb muscle and joint loads that young adults are subjected to when walking in the aquatic and terrestrial environment. The second problem is to understand the effect of increased Achilles tendon compliance (AT; the triceps surae tendon) in the gastrocnemius and soleus contractile dynamics (G and S respectively; both triceps surae muscles), aiming at understanding if increased AT compliance, that occurs with aging, could play a role in the elderly gait alterations. Our hypothesis for this first study was that the forces developed by the lower limb muscles in water are not always lower than on land. Specifically, we hypothesized that the forces developed by the hip and knee flexors and extensors would be grater in water than on land. For the second study our hypothesis was that the compliant AT would cause the fibers to operate far from its optimal length resulting in higher levels of activation in both G and S, as well as higher specific metabolic consumption. In order to verify our hypotheses for both studies we used the software OpenSim 3.1 together with experimental data of volunteers walking in aquatic and terrestrial environments to simulate human walking and to estimate the forces developed by the lower limb muscles during this task. In both studies, experimental data were acquired through human movement analysis systems composed of cameras, to record the movements of the volunteers\' body, and force plates, to measure ground contact forces. We confirmed our hypotheses to the first study since our results showed that in certain periods of the gait cycle the forces developed in the knee and hip flexors and extensors, such as the hamstrings and the gluteus maximus, inside water exceeded the forces in corresponding periods of land walking. Those results corroborate the idea that walking inside water may be effective in muscle strengthening. We also confirmed our hypotheses to the second study. Additionally, we predicted that to generate the necessary power to walk with comfortable speed the triceps surae G and S tendon must move independently. This differential behavior becomes larger the greater the AT compliance. In addition, we also observed that G metabolic energy consumption was minimized for a specific level of AT compliance while S systematically increased. Those results suggest that increased AT compliance can compromise the triceps surae performance and increase metabolic consumption, contributing to the alterations on the elderly gait biomechanics. The results of our two studies may assist health professionals to better plan training and rehabilitation programs for adults and elderly in both, terrestrial and aquatic environment.

A osteoartrite (OA) é a afecção mais frequente do sistema musculoesquelético, o que contribui para incapacidade laboral de aproximadamente 15% da população adulta mundial. O estresse mecânico é uma das principais causas de seu surgimento e progressão da OA, principalmente em articulações expostas à constante sobrecarga e movimentação, como o joelho. Recentes estudos demonstraram, de forma aguda, que o uso de um calçado minimalista proporcionou redução de sobrecarga articular joelhos de idosas com OA. O objetivo do presente estudo foi investigar o efeito terapêutico de um calçado minimalista de baixo custo (Moleca®) sobre os aspectos clínicos, funcionais e biomecânicos da marcha de idosas com OA de joelho. Foi conduzido um ensaio clínico controlado randomizado, paralelo e com avaliador cego, no qual 56 idosas com OA de joelho graus 2 ou 3 (Kellgren e Lawrence) foram randomizadas e alocadas para grupo intervenção (GI, n = 28) ou para o grupo controle (GC, n = 28). A intervenção foi o uso do calçado Moleca® durante seis meses, por seis horas diárias, sete dias da semana (42 horas semanais). Para ambos os grupos, foi permitido o uso de medicação analgésica de suporte (paracetamol de 500 mg) somente se necessário, com dosagem máxima diária de dois gramas. O desfecho primário foi o domínio de dor do questionário WOMAC e os secundários foram: os domínios de rigidez, função e escore total do WOMAC, o escore do questionário algo-funcional de Lequesne, a distância percorrida no teste de caminhada de seis minutos, os aspectos clínicos (edema e derrame articular), a condição geral de saúde da paciente, o momento de adução do joelho durante a marcha e o consumo de paracetamol de 500 mg. Os efeitos de tempo (início, 3 e 6 meses), de grupo (GI e GC) e de interação (tempo e grupo) foram calculados por meio de ANOVAs casewise 2 fatores. Adotou-se um alfa de 5% para diferenças estatísticas e o coeficiente d de Cohen para descrição do tamanho do efeito da intervenção. Os resultados deste estudo, com seus grandes tamanhos de feito para o GI, demonstraram melhora da dor (tamanho de efeito de 1,41) e da função (tamanho de efeito de 1,22) nos questionários WOMAC e Lequesne. O GC, em menor proporção, também obteve melhora na dor e na função. Contudo, esse grupo, diferentemente do GI, apresentou aumento no consumo de paracetamol ao longo deste ensaio clínico, o que possivelmente tenha proporcionado melhora em sua dor e função. Os aspectos clínicos (edema e derrame articular) e a avaliação global do médico não apresentaram mudanças em nenhum dos grupos. Observou-se diminuição do impulso de adução do joelho no GI ao final de seis meses, embora não significativa. Os resultados deste ensaio clínico nos permite recomendar o uso desse calçado minimalista de baixo custo como mais uma forma de tratamento conservador com o objetivo de minimizar a dor, melhorar os aspectos funcionais, diminuir o consumo de medicação analgésica de suporte e manter constantes as características clínicas e a carga articular nos joelhos de idosas com OA de joelho Osteoarthritis (OA) is the most common disorder of the musculoskeletal system, and contributes to the incapacity for work of about 15% of the adult population worldwide. Mechanical stress is a major cause of the initiation and progression of OA, especially in joints that are in constant overload and motion, such as the knee. Therefore, reduction of intra-articular overload has been one of the main treatments for this disease. Recent studies have demonstrated that the short-term use of a low cost flexible shoe (Moleca®) can minimize the joint overload. The aim of the current study was to evaluate the therapeutic effect of a low cost, flexible non-heeled shoe on the clinical, functional and gait biomechanical aspects of elderly women with knee OA. A randomized, parallel and controlled clinical trial, with blind assessor was carried out. Fifty-six elderly women with knee OA graded 2 or 3 (Kellgren and Lawrence), assessed at baseline, after three and after six months, were randomly allocated into the intervention group (IG, n = 28) or the control group (CG, n = 28). The use of the Moleca® shoes for six months, for at least six hours a day, seven days a week (42 hours weekly) was adopted as intervention. For both groups, a rescue analgesic medication (acetaminophen) was allowed, only if necessary, in a maximum of 2 grams daily. We adopted the pain subscale of the WOMAC questionnaire as the primary outcome, and the stiffness, function and total score of the same questionnaire, as well as the Lequesne questionnaire score, the distance walked in six minutes, the clinical aspects (edema and joint effusion), the general health condition of the patient, the knee adduction moment and the paracetamol 500 milligrams intake as the secondary outcome. The time effects (baseline, 3 and 6 months) of group (IG and CG) and interaction (time and group) were calculated by two-way casewise ANOVA. We adopted an alfa of 5% for statistical differences and Cohen\'s d coefficient to describe the effect size of the intervention. The results, with large effect sizes for the IG, showed improvement in pain (effect size of 1.41) and function (effect size of 1.22) in WOMAC and Lequesne questionnaires. The CG (to a lesser extent) also showed pain reduction and function improvement. However, this group, unlike the IG, showed higher rescue medication intake throughout the clinical trial, which possibly has provided improvement in its pain and function. No significant difference was observed in clinical aspects, such as edema, joint effusion, or the general health condition of the patient (global assessment of physician and patient). Knee adduction moment impulse reduction was noted in the IG at the end of six months, although not significant. The results of the current study allow us to recommend the use of this low cost minimalist footwear as another conservative mechanical treatment that aims to minimize pain, improve functional aspects, reduce the rescue medication intake, and keep constant the clinical characteristics and knee joint loading in elderly women with knee OA

A natação para bebês e crianças de até 2 anos de idade é a atividade física mais comumente realizada por essa população em todo mundo. Tal sucesso se deve aos possíveis benefícios que essa prática pode trazer para o desenvolvimento infantil. Contudo, a investigação dos efeitos da natação sobre essa população ainda são incipientes. No que concerne ao método, há carência de um protocolo padronizado para observação e registro do comportamento do bebê e da criança no meio líquido. Há diferentes métodos de pegadas, de posturas e de posicionamento descritos comprometendo a confiabilidade das investigações. O objetivo do presente estudo foi desenvolver um aparato de suporte à locomoção aquática de bebês e de crianças de 3 a 24 meses de idade. Buscou-se um aparato que permitisse um controle na forma de sustentação do bebê e que ao mesmo tempo permitisse e discriminasse as ações motoras demonstradas pelos participantes. O desenvolvimento do aparato consistiu de: I. Revisão de literatura para identificar os comportamentos a serem facilitados com o aparato; II. Elaboração do memorial descritivo do aparato com os propósitos a que se destina, suas características e especificidades técnicas, simulações de sua utilização etc.; III. Construção do protótipo do aparato e sua testagem; IV. Testagem de sua funcionalidade. A funcionalidade do aparato foi analisada por duas formas. 1- Pela apreciação dos peritos a partir dos filmes das sessões de testes com os bebês. Participaram cinco peritos com formação no estudo do comportamento motor (2 doutores e 3 mestres) e com experiência sobre o nadar de bebês e crianças. 2- Pela qualificação e quantificação das ações dos bebês e das crianças no uso do aparato. Dez indivíduos com idades variando entre 5 e 22 meses participaram das sessões de testes. Todos foram nascidos a termo e com o APGAR de oito ou mais no primeiro e no quinto minuto. Os peritos foram unânimes em considerar que o aparato funcionou e que está adequado ao uso que se destina (principalmente para pesquisas). Houve restrição sobre a segurança do bebê, particularmente no bebê mais jovem, apontada por dois peritos que foi prontamente corrigida no aparato. Todos os indivíduos puderam utilizar o aparato manifestando variabilidade intra e inter-individual. As análises das ações indicaram que o aparato deu apoio suficiente para a locomoção sem restringir a diversidade de padrões Swimming for babies and children up to 2 years of age is the most commonly performed physical activity for this population worldwide. This success is due to the possible benefits that this practice can bring to their development. However, the research on the effects of swimming on this population are still incipient. Regarding the method, there is a lack of a standardized protocol for observing and recording behavior of babies and children in water. There are different techniques for holding babies, positioning them and postures, though none have been subject of investigation thus compromising research reliability. The aim of this study was to develop an apparatus to support aquatic locomotion of infants and children, 3-24 months of age. We sought an apparatus to allow a standardized holding technique to sustain the baby as well as to give enough freedom for the participants to experiment and show different motor actions. The development of the apparatus consisted of: I. Literature review to identify the behaviors to be \"facilitated\" by the apparatus; II. Elaboration of a descriptive memorial for the apparatus, describing its intended purpose, its technical features, its use and simulations etc.; III. Constructing and testing the apparatus; IV. The testing of its functionality in two ways. 1 - Expert assessment of the apparatus from video recordings of testing sessions with babies. There were five experts on motor behavior (two PhDs and three Masters) and baby swimming. 2 Description of babies action while in the use of the apparatus. Ten individuals with ages varying between 5 to 22 months took part in the testing sessions. They were all full term born and got 8 or more on the APGAR done in the first and fifth minute. The experts were unanimous in considering the apparatus functional and suitable for its intended use (research mostly). There was a concern on babiessafety, particularly for the young ones, made by two experts which has been promptly corrected in the apparatus. All babies and children could use the apparatus when intra and inter-individual variability were manifested. The analysis of their actions indicated that the apparatus gave sufficient support for their locomotion without restraining them the diversity of patterns

A corrida de rua é uma das atividades que obteve maior número de adeptos entre a população idosa. É sabido que, durante a corrida, idosos apresentam padrões diferente de adultos jovens, como um maior ângulo de toe-out. No entanto, não é conhecida a relação com a carga mecânica nas articulações dos membros inferiores. Muitos estudos apontam para uma relação entre o momento adutor externo do joelho e o ângulo de toe-out, inclusive como mecanismo de proteção em indivíduos com osteoartrite do joelho, doença comum em pessoas acima dos 65 anos. Assim, pretendeu-se investigar uma possível relação do ângulo de toe-out aumentado nesses indivíduos e o momento do joelho no plano frontal. Vinte e dois adultos jovens corredores, 23 idosos corredores e 13 idosos sedentários andaram a 5 km/h e correram a 7, 10 km/h e na velocidade média da última prova de 10 km. Na velocidade de 5 km/h e 10 km/h os indivíduos corredores realizaram também uma condição com o toe-out aumentado além do natural. Os indivíduos executaram estas tarefas em uma esteira instrumentada com duas cintas independentes e com duas plataformas de força de seis componentes operando a 600 Hz (Bertec, USA) e tiveram os movimentos dos membros inferiores registrados por um sistema de análise tridimensional do movimento composto por oito câmeras de infravermelho operando a 150 Hz (Motion Analysis Corporation, USA). Uma completa análise cinemática e cinética das tarefas foi realizada por meio dos softwares Visual3D (CMotion. Inc., USA) e Matlab (Mathworks, USA). Em particular, o ângulo de toe-out e o momento adutor externo do joelho foram mensurados em todas as condições e comparados entre as condições com e sem o toe-out aumentado e entre os grupos a partir de análise de variâncias fatorial mistas e ANOVA, respectivamente. Os ângulos e momentos artivulares foram comparados entre os grupos com testes de Wicoxon Signed-rank com correção de Bonferroni. Em geral, os adultos corredores, idosos corredores e idosos sedentários apresentaram diferenças nos padrões cinemáticos e cinéticos do movimento dos membros inferiores durante o andar a 5 km/h e durante o correr a 7 km/h. Também foram observadas diferenças, porém em menor número, durante a corrida a 10 km/h e a corrida na velocidade média da última prova de 10 km para os adultos corredores e idosos corredores. Quanto à relação do ângulo de toe-out e o momento adutor externo do joelho, contrariamente à literatura, nós não observamos um aumento deste ângulo para os idosos durante o andar ou correr em relação aos adultos, assim como uma relação inversa entre o ângulo de toe-out e o momento adutor externo do joelho, talvez pelas coletas terem sido realizadas sobre uma esteira com cinta dupla, o que pode ter levado à alteração do posicionamento natural dos pés (toe-out) Running is one of the activities that had the highest number of participants among elderly population. It is known that during running, elderly have different patterns of young adults, as a greater toe-out angle. However it is still unknown the relationship between the mechanical loads at the joints of the lower limbs. Several studies point to a correlation between the external knee adduction moment and the toe-out angle, including as a protective mechanism among people with knee osteoarthritis, a common disease in people over 65 years old. Thus, we sought to investigate a possible relationship between the toe-out angle increased in these individuals and the knee moment in the frontal plane. Twenty-two young adult runners, 23 elderly runners and 13 sedentary elderly walked at 5 km/h and ran at 7, 10 km/h and at the mean speed of the last 10 K race. At the speed of 5 km/h and 10 km/h the individuals who were runners also performed a condition with the toe-out angle increased beyond the natural. The subjects did all tasks in an instrumented treadmill with independent two belts and two force plates with six components operating at 600 Hz (Bertec, USA) and had the lower limb movements registered by a tridimentional motion analysis system with eight infrared cameras operating at 150Hz (Motion Analysis Corporation, USA). A complete kinematics and kinectics analysis were made using Visual3D (CMotion. Inc., USA) and Matlab (Mathworks, USA) softwares. The toe-out angle and the external knee adduction moment were measured during all conditions and compared between the condition with and without the toe-out angle increased, and between the groups with a mixed effects modeling and ANOVA respectivelly. The joint angles and joint moments were compared between groups with Wilcoxon Signed-rank tests with Bonferroni correction. In general, young adult runners, elderly runners and elderly sedentaries had differences in kinematic and kinetic pattern of movement of lower limbs during walk at 5 km/h and run at 7 km/h. There were also differences, though in smaller number, during run at 10 km/h and run at mean speed of the last 10 K race between young adult runners and elderly runners. Contrasting the literature there was no relation between toe-out angle and external knee adduction moment and we didnt observe a greater angle in elderly than young adults during walk or run, it maybe can be explained by the fact that the tasks were above a double belt treadmill, what can lead to a different feet position (toe-out)

A precisão de uma ação motora depende de vários fatores, como: 1) grau de variabilidade da força gerada por cada músculo envolvido, 2) velocidade de geração da força, 3) coordenação das ativações dos músculos. A geração e o controle da força muscular possuem mecanismos que ainda precisam ser mais bem estabelecidos, tanto para o aprimoramento das teorias de controle motor, quanto para o desenvolvimento de técnicas que permitam a prevenção ou a compensação de certas deficiências. A perda de desempenho motor pode ser decorrente de doenças que afetam o sistema neuromuscular ou de alterações associadas ao envelhecimento. Sabe-se, por exemplo, que idosos podem possuir maior variabilidade e menor velocidade de desenvolvimento da força, quando comparados com jovens. Uma das formas de se entender os mecanismos responsáveis pelos fenômenos observados em experimentos neurofisiológicos, em indivíduos saudáveis, em pacientes ou em idosos, é por meio de uma representação adequada de tais mecanismos em modelos matemáticos. Tais modelos podem, pela escolha de um conjunto de parâmetros e de sinais de entrada, ser simulados, explorando-se toda gama de cenários plausíveis para a geração de um determinado fenômeno, tendo como referência os dados obtidos experimentalmente. Resumidamente, o presente trabalho trata do estudo do sistema neuromuscular por modelagem matemática e simulação computacional, com particular interesse nos músculos do tríceps sural e no primeiro interósseo dorsal (um músculo intrínseco da mão), sendo estes músculos amplamente utilizados em estudos experimentais e de modelagem. Maior enfoque é dado em contrações isométricas (i.e., ângulo articular mantido fixo), avaliando-se a organização do núcleo motor, em termos anatômicos e fisiológicos, recebendo como entrada a atividade sináptica das vias pré-motoneuronais, e estudando como diferentes arranjos das propriedades neurais podem resultar em características encontradas experimentalmente para a força muscular. Inicialmente foi feita uma ampla expansão de um simulador existente (ReMoto), tanto em aspectos de modelagem quanto de interface. Em seguida, este modelo expandido foi empregado para um estudo da influência do grau de rigidez muscular nas respostas reflexas do tornozelo. Posteriormente, um novo modelo de pool de motoneurônios, com ampla representação de características biofísicas, foi desenvolvido e, por fim, este modelo foi utilizado, em conjunto com modelos de tratos descendentes e da geração de força muscular, para representar a geração de forças isométricas em jovens e idosos. The precision of a motor action depends on several factors such as: 1) the level of force variability of each involved muscle, 2) the rate of force development, 3) the coordination of the activations of the muscles involved. Several mechanisms underlying the force generation in a muscle and its control by the nervous system remain to be fully comprehended. An appropriate description of these mechanisms would allow an improvement in motor control theories and could contribute to the development of techniques for the prevention or compensation of some disabilities. Losses in motor performance may be caused by diseases affecting the neuromuscular system or due to aging processes. For instance, old adults may exhibit higher force variability and lower velocity of force development than young adults. Proper representations of such mechanisms in mathematical models constitute a promising way to test hypotheses raised by neurophysiological experiments to explain an observed phenomenon. These models can be used to investigate aspects of health/disease or young/old subjects and, by varying their parameter sets, it is possible to explore a broad range of plausible scenarios under which the experimentally observed phenomena are replicated. This project deals with the study of the neuromuscular system by mathematical modeling and computer simulations, applied to the triceps surae and the first dorsal interosseus (two of the most experimentally and theoretically studied muscles). The principal focus is on isometric contractions (i.e., fixed joint angle) and the study of the organization of the motor nucleus (anatomical and physiological aspects) receiving inputs from premotoneuronal pathways. The study analyzes how different patterns of organization result in experimentally observed aspects of muscle force. Initially, an existing simulator of the neuromuscular system (ReMoto) was broadly extended to include new models and a friendly interface. The extended model was used to investigate the influence of muscle stiffness on the reflex responses in the ankle joint. Next, a new motoneuron pool mathematical model was developed based on known biophysics. Finally, this model was integrated with models of pre-motoneuronal neurons estabilishing synapses with motoneurons and of muscle force generation in order to represent isometric force generation in young and old adults.

O transporte de cargas pode causar lesões e dores na coluna. Entre as mães é frequente a existência de lombalgia, sendo o carregamento de bebês no colo uma tarefa comum e relevante. Apesar disso não há trabalhos reportando os efeitos biomecânicos do transporte de bebês. Objetivo: O objetivo deste estudo foi investigar o impacto do transporte de bebês sobre as curvaturas da coluna vertebral e sobre o deslocamento do centro de gravidade (CG) do corpo de mães. Secundariamente, foi verificada a possibilidade dos efeitos serem diferentes dos decorrentes do transporte de cargas inanimadas, bem como do transporte por mulheres que nunca tiveram filhos. Método: 20 mães com seus filhos de aproximadamente 10 kg (grupo Mães) e 44 mulheres que nunca tiveram filhos (grupo Não-Mães) participaram deste estudo. Todas as participantes foram avaliadas usando um sistema de captura de movimento em 3D, durante a realização das seguintes tarefas: (1) caminhar em linha reta em uma superfície plana com velocidade confortável auto-selecionada por cerca de 7 m e (2) manter-se na postura ereta quieta por trinta segundos, em cima de uma plataforma de força. Para ambas as tarefas, havia três condições para o grupo Mães: (A) carregando nada (sem carga), (B) carregando seu bebê no colo (bebê), e (C) carregando um boneco de peso ajustado ao peso do bebê e com 50 cm de comprimento (boneco). O grupo Não-mães realizou apenas as condições sem carga e boneco, com peso fixo de 10kg. O bebê e o boneco foram carregados sempre à frente do corpo, com os dois braços. Resultados: Os dois grupos apresentaram-se semelhantes com relação à idade das participantes (p0.05). Conclusão: carregar bebês no colo produz alterações significantes nas curvaturas da coluna vertebral de mães, principalmente na região lombar da coluna. Há diferenças significativas do transporte de carga inanimada e dos ajustes posturais realizados por mulheres que nunca tiveram filhos Background: Load carriage may cause spinal pain and biomechanics lumbar spine alteration. Among women, carrying babies is a frequent and relevant spinal load but there are no data regarding its biomechanical effect. Purpouse: This study aims to investigate the impact of transporting babies in spinal curvature and in the displacement of center of gravity (COG) on the body of mothers. Secondly, this effect was compared to those effects arising from inanimate cargo transportation, and transportation for women who never had children. Method: Twenty consecutive mothers with babies with approximately 10kg (M-group) and 44 women never pregnant (NM-group) were included in the study. All of them were evaluated using 3D movement analysis system and data were calculated as 2D projection angles in the following conditions: no load (NL); carrying a dummy (D) with similar weight of their respective babies for M-group and with 10kg for NM-group and carrying baby (B) just for mothers. Babies and dummies were carried at the front of the trunk with both arms and tasks performed were: walking 10 trials straight on a flat floor at a comfortable speed, one trial standing still and upright for 30 seconds. Results: The two groups had comparable mean of age (p 0.05). Conclusion: In conclusion, carrying babies produces significant alterations on the spinal curvatures of mothers, mainly at the lumbar region. There are significant differences of the inanimate load transport and postural adjustments made by women who never had children

A variabilidade da força muscular, geralmente em uma tarefa de força constante e isométrica, tem sido estudada tanto de forma experimental quanto com o uso de ferramentas computacionais. No entanto, a maioria dos estudos utilizando simulações computacionais tem sido feita em tarefas que utilizam apenas um músculo, geralmente da mão. Até onde se tem conhecimento, não foi feito um estudo, nem experimental nem teórico, abrangendo o comportamento da variabilidade do torque durante a flexão plantar de uma forma geral. Considerando isso, esse trabalho tem como objetivo estudar a variabilidade do torque de flexão plantar por meio de simulações e de modelos matemáticos, comparando os resultados com os obtidos em experimentos realizados localmente. Uma primeira tentativa foi feita utilizando um modelo de contração muscular do tipo Hill ativado pela envoltória dos sinais de eletromiograma captados de cada um dos três músculos do tríceps sural. Essa abordagem não foi bem sucedida em termos da reprodução dos resultados experimentais obtidos de variabilidade do torque em humanos, embora tenha reproduzido bem o valor médio do torque da flexão plantar. Essa impossibilidade em reproduzir os dados experimentais de variabilidade do torque com um modelo ativado por envoltória do eletromiograma provavelmente deveu-se à perda de informação no eletromiograma sobre os disparos dos motoneurônios. Em uma segunda tentativa, os disparos individuais dos motoneurônios foram obtidos de um simulador desenvolvido localmente, chamado de ReMoto, capaz de fornecer os instantes de disparos de todos os modelos de motoneurônios que ativam cada músculo, além de ser capaz de fornecer a força produzida por esse músculo, calculada a partir da força produzida pelas unidades motoras individualmente. No entanto, a versão original do ReMoto foi parametrizada quase que totalmente utilizando dados de gatos e, por isso, foi necessário modificar diversos parâmetros (como amplitude dos abalos e amplitude do potencial de ação da unidade motora) e modelos (como limiar de recrutamento e saturação da força) antes de utilizar o simulador para o estudo da variabilidade do torque. Também foi adicionado um segundo modelo de gerador de força, que consegue reproduzir melhor as características temporais dos abalos das unidades motoras. Adicionalmente, um modelo do tipo Hill também foi modificado para ser ativado pelo conjunto de motoneurônios do simulador ReMoto. Novas simulações foram feitas com a nova versão do simulador (adaptada a dados de humanos) e os resultados foram condizentes com os dados experimentais (variabilidade do torque e do eletromiograma), indicando que os modelos no simulador são uma representação razoável do que acontece no ser humano. The muscle force variability, usually in a constant and isometric force task, has been studied both experimentally and using computational tools. However, most studies using computer simulations have been made on tasks that use only one muscle, usually in the hand. As far as is known, no study has analyzed, either theoretically or experimentally, the overall behavior of the torque variability during plantar flexion. Therefore, this work aims to study the plantar flexion torque variability by means of mathematical models and simulations, comparing the results with those obtained in human experiments carried out locally. A first attempt was made using a Hill-type muscle contraction model activated by the electromyogram obtained from each of the three triceps surae muscles. This approach was not successful in terms of reproducing the torque variability results obtained from humans, although it estimated well the average value of plantar flexion torque. This inability to reproduce the torque variability found in experimental data was probably due to the information loss in the electromyogram of the spike times of motoneurons. In a second approach, the firing of individual motoneuron were obtained from a neuromuscular simulator developed locally, called ReMoto, capable of providing the spike times of all motoneuron models that activate each muscle and the respective muscle force. The latter is generated in the simulator from the forces generated by each motor unit that composes the muscle. However, the ReMoto original version was almost completely parameterized using data from cats and, hence, it was necessary to modify various parameter values (such as motor unit twitchs and action potential amplitudes) and models (such as the recruitment threshold and force saturation) before using the simulator to study torque variability in humans. Besides the second order twitch model already implemented in the original version of the simulator, two other models were implemented in this work. One was a more refined twitch model and the second was a Hill-type model modified to be activated by the ReMoto simulator motoneuron pool. New simulations were run with the new version of the simulator (adapted to human data) and the fittings to the experimental data (torque and electomyogram envelope variability) were good, suggesting that the models in the simulator are a reasonable representation of what occurs in the living human being.

A hanseniase e uma doenca endemica no Brasil sendo considerado um problema de saude publica. A hanseniase causa acometimentos oculares, cutaneos, sistemicos e nervosos, sendo este ultimo o mais importante, pois provoca alteracoes de sensibilidade e propriocepcao, que podem afetar o controle da postura. O objetivo principal deste estudo e descrever o controle postural de sujeitos portadores de hanseniase e compara-los com sujeitos saudaveis. Para tanto, tambem serao mensuradas algumas respostas sensorio-motoras possivelmente relacionadas ao controle postural destes sujeitos. Foi avaliado o controle postural por meio do Teste Clinico de Interacao Sensorial no Equilibrio modificado utilizando-se uma plataforma de forca e do BESTest, Balance Evaluation Systems Tests, uma medida funcional do equilibrio. Quanto as respostas sensorio-motoras, foram avaliados os reflexos tendinosos, a forca muscular, a palpacao de dois nervos do membro inferior, a propriocepcao, a sensibilidade cutanea, a acuidade visual, em todos os sujeitos, e o grau de incapacidades fisicas apenas nos sujeitos portadores de hanseniase. De forma geral, todas as respostas sensorio-motoras dos portadores de hanseniase estao prejudicadas. O desempenho no BESTest indica que os portadores de hanseniase apresentam dificuldades em controlar o equilibrio em tarefas tipicas das atividades da vida diaria. O desempenho nas tarefas de equilibrio quantificado pela posturografia indica que os portadores de hanseniase apresentam dificuldades em controlar o equilibrio na postura ereta quieta sem ou com manipulacao da informacao sensorial. Os resultados reportados neste trabalho mostram pela primeira vez que portadores de hanseniase possuem deficits no controle postural relevantes para a manutencao do equilibrio e para execucao de outras tarefas comuns da vida diaria. Estes resultados sugerem que portadores de hanseniase devem receber auxilio especial para que estes deficits possam ser diminuidos Hansen\'s disease is an endemic disease in Brazil and it is considered a public health problem. The Hansen\'s disease causes eye, cutaneous, systemic, and nervous problems; being the latter the most important hence affects the sensibility and proprioception and possibly can affect postural control. The main goal of this study is to describe the postural control of individuals with Hansen\'s disease and compare them to healthy individuals. For such, it will also be measured sensory-motor responses possibly related to the postural control of these individuals. The postural control was evaluated employing a modified version of the Clinical Test of Sensory Interaction and Balance using a force plate and the BESTest, Balance Evaluation Systems Tests, a functional measure of the postural control. In regard to the sensory-motor responses, it was evaluated the tendinous reflex, muscle force, palpation of two nerves of the lower limb, proprioception, cutaneous sensibility, visual acuity, in all subjects, and the degree of physical incapacity only of individuals with Hansen\'s disease. In general, all the sensory-motor responses of the individuals with hanseniase are deteriorated. The performance in the BESTest suggests that individuals with Hansen\'s disease have problems in controlling their posture in typical daily living tasks. The performance in the postural control tasks measured by posturography also suggests that the individuals with Hansen\'s disease have problems in controlling their posture with or without the manipulation of the sensory information. These results show by the first time that individuals with Hansen\'s disease have significant postural control deficits that impair their ability to maintain their upright posture and to execute common daily living tasks. These results suggest that individuals with Hansen\'s disease must receive special attention in order to reduce these deficits

A neuropatia diabética é umas das principais complicações crônicas da Diabetes Mellitus que causa prejuízo nos sistemas somatossensorial e motor resultando em alterações biomecânicas nos padrões de locomoção. Atividades de locomoção da vida diária que provocam maior desafio mecânico e de estabilidade podem ser consideradas como um fator de risco para formação de ulcerações em diabéticos neuropatas. Assim, para o real entendimento da interferência da neuropatia diabética na realidade do paciente diabético, torna-se essencial avaliar a biomecânica de membro inferior durante a execução de tarefas motoras da vida real do paciente. O objetivo deste estudo foi investigar a influência da neuropatia diabética nas características discretas e das séries temporais do padrão de ativação muscular, por meio da EMG de superfície, e da cinemática sagital de membro inferior, por meio de eletrogoniômetros, de diabéticos neuropatas (GD) e não diabéticos (GC) (n=46, GC=23, GD=23). Na análise discreta foram analisadas variáveis discretas dos envoltórios lineares dos músculos VL, GM e TA e da variação angular sagital de quadril, joelho e tornozelo. Estas variáveis foram comparadas entre grupos, em cada tarefa motora, por testes t independentes (=0,05). A análise das séries temporais eletromiográficas e de variação angular sagital foi realizada por meio da correlação cruzada de cada série entre os grupos. Também se avaliou a força da relação de fase entre a atividade muscular de VL, TA e GM com a variação angular de joelho e tornozelo, em cada grupo. Os coeficientes de correlação dessas relações foram comparados entre grupos por testes t independentes (=0,05). Os resultados demonstraram que durante o subir, os diabéticos apresentaram menor extensão de tornozelo ao final do apoio e, ao se projetarem para frente na primeira metade do apoio, fletiram menos o tornozelo. Em decorrência disto, houve um prejuízo no posicionamento ideal de tornozelo, indispensável para a ação inicial eficiente de VL. A desvantagem mecânica de VL observada no GD no início do apoio no degrau desencadeou uma ativação aumentada deste músculo ao final da fase de apoio na perna contralateral. No descer, o GD apresentou menor extensão de tornozelo no início do apoio, mas não apresentou alterações na EMG. Nos resultados da análise das séries temporais das EMG houve alta similaridade entre os grupos tanto no subir quanto no descer. A correlação entre a atividade muscular e a variação angular em todas as relações avaliadas foram significativamente mais fracas para o GD no subir para o VL joelho e GM tornozelo (relações fracas em ambos os grupos), exceto para a relação TA e tornozelo, em que o GD obteve relação moderada, enquanto o GC obteve relação fraca. No descer, as correlações foram similares entre os grupos (moderada para VL - joelho e GM - tornozelo, e fraca para TA - tornozelo). Aparentemente, o subir parece exacerbar mais os déficits motores da neuropatia diabética tanto na análise discreta quanto nas séries temporais. Apesar da similaridade temporal das séries no descer escada, qualitativamente houve diferenças na forma, sugerindo uma estratégia de recrutamento motor alterada. Em resumo, diabéticos neuropatas apresentam o padrão cinemático de tornozelo e muscular de vasto lateral e tibial anterior alterados durante estas atividades cotidianas, assim como uma alterada coordenação da ativação muscular de joelho e tornozelo com o correspondente movimento articular. Estes fatos, associados aos maiores impactos verticais do subir e descer escada podem aumentar o risco de ulceração no dia-a-dia de diabéticos neuropatas The diabetic neuropathy is one of the main chronic complications of Diabetes Mellitus which causes damage to somatosensory and motor control systems resulting in biomechanical alterations in locomotion patterns. Locomotion activities with greater mechanical and balance demands might be considered a risk factor for ulcer formation in diabetic neuropathic patients. Therefore, to have a better understanding of the diabetic neuropatic interference in the daily life of these individuals, it is essential to evaluate the biomechanics of lower limbs during real life activities. The aim of this study was to investigate the influence of the diabetic neuropathy in the discrete characteristics and in time series of muscle activation patterns, using superficial EMG, and sagittal kinematics, using electrogoniometers, of lower limbs during stair management in diabetics (n=23) and non-diabetic individuals (n=23). The discrete analyses were done by discrete variables of VL, GM and TA linear envelopes and the sagittal angular variation of hip, knee and ankle. These variables were compared between groups in each motor task, by t test for independent samples ( = 0.05). The analyses of electromyographic and sagittal angular variation time series were performed by cross-correlation of each serie between groups. Moreover, the strength of the phase relationship between muscle activity of VL, TA and GM with the angular variation of knee and ankle was assessed in each group. The correlation coefficients of these relationships were compared between groups by independent t tests ( = 0.05). The main findings showed that during the stair ascent, diabetics had lower ankle extension at the end of stance phase, and while projecting their body forward during the first half of stance, their ankle flexion angle was also smaller. Because of that, there was a worse ankle positioning in the beginning of the stance, necessary for an efficient action of VL. The mechanical disadvantage of VL observed in diabetic neuropathic patients at the beginning of the stance phase may have triggered an increased activation in the same muscle at the end of stance in the contralateral leg. In the stair descent, diabetics had lower ankle extension at the beginning of stance, but did not show significant alterations in EMG. In the time series analysis, the EMG signals of all muscles presented higher similarities in timing across time series between groups for stair ascent and descent. The correlation obtained between groups for the muscle activity and angular variation amongst all evaluated relationships were statistically lower in the diabetic group for stair ascent (for VL-knee and GM-ankle (both groups presented weak relation), except for the relation between TA and ankle joint variation, which was moderate for the diabetic individuals and weak for controls. In the stair descent, the correlations were similar between groups (moderate relation for VL- knee and GM - ankle, and a weak relation for TA - ankle). Apparently, the stair ascent explicited motor deficits caused by diabetic neuropathy in the discrete analysis and also in the time series analysis. Although the similarities in the time series in the stair descent, qualitative shape differences were observed, suggesting a impaired pattern of motor recruitment in neuropathic patients. In summary, diabetic neuropathic individuals presented an altered ankle kinematic and VL and TA muscles activities patterns during these real life activities, and also altered coordination between muscle activity of knee and ankle and adjacent joint motion. These facts, combined to higher vertical impacts of stair ascent and descent might raise the plantar ulceration risks in the daily activities of diabetic neuropathic individuals

Durante diferentes atividades cotidianas ou esportivas o ser humano é submetido a desafios unilaterais que podem estar relacionados à performance de uma tarefa específica ou a própria manutenção de sua postura. Portanto, é natural o desenvolvimento motor de um membro em relação ao outro para tarefas específicas, desde que estas sejam repetidas de forma não simétrica. Desta forma, pode-se supor que sujeitos que possuam maiores estresses físicos unilaterais apresentem maior probabilidade em desenvolver assimetrias funcionais e morfológicas. O presente trabalho apresenta três diferentes experimentos visando investigar as assimetrias funcionais e morfológicas relacionadas ao controle de movimento para tarefas dinâmicas e estáticas em diferentes condições e grupos. O primeiro experimento visou investigar as diferenças, entre os membros inferiores, no controle de movimento entre sedentários e atletas, utilizando para isto a postura ereta quieta e o salto com contra-movimento nas condições bipedais e unipedais. O segundo experimento visou investigar o efeito da fadiga neuromuscular unilateral e bilateral no controle de movimento, entre membros, durante o salto com contra-movimento e a postura ereta quieta bipedal. O terceiro experimento objetivou investigar o efeito prolongado da temporada esportiva no controle de movimento, entre membros, de atletas, utilizando o salto com contra-movimento e a postura ereta quieta nas condições unipedal e bipedal. Inicialmente, o presente trabalho concluiu que não parece existir relação entre as diferenças antropométricas e funcionais. Indivíduos sedentários e atletas possuem diferenças entre os membros inferiores, entretanto supõe-se que os mecanismos relacionados à tais fenômenos não sejam os mesmos, como no caso dos sedentários, onde as assimetrias poderiam estar relacionadas ao pobre controle de força, sinergismo e padrão de coordenação.. Analisando as diferenças entre sedentários e atletas foram observadas semelhanças em relação ao nível de assimetria para algumas variáveis analisadas. Deve-se considerar que os atletas analisados estavam no início da temporada esportiva, e possivelmente sem grande influência dos efeitos do treinamento prolongado. Para testar a hipótese do efeito prolongado, o terceiro experimento foi realizado e observou-se que a temporada esportiva não afetou todas as variáveis relacionadas ao controle de movimento estático e dinâmico em atletas e os maiores efeitos foram verificados durante as tarefas bipedais. Além disto, a fadiga neuromuscular também influenciou o controle de movimento em sedentários, produzindo ajustes compensatórios em algumas variáveis, principalmente nos ângulos articulares. Entretanto, as assimetrias previamente observadas não parecem serem alteradas durante as diferentes condições de fadiga neuromuscular. Para a tarefa dinâmica bipedal, observou-se que para todas as variáveis analisadas (ângulos articulares, parâmetros de desempenho e atividade muscular) apresentaram assimetrias. Curiosamente, se observa tendência à maior ativação do membro contra-lateral em função do membro fatigado. Portanto, o presente estudo ressalta o efeito do nível de condicionamento, o efeito da fadiga e do treinamento prolongado no controle de movimento dos membros inferiores em tarefas com diferentes demandas motoras bipedais e unipedais The human body is exposed to different unilateral challenges during different daily and sportive tasks. These challenges may either be related to specific-task performance or posture maintenance. Thus, it is natural the increase of motor control in one limb related to another during specific tasks and movements. It can be assumed that individuals exposed to higher physical unilateral stress show greater probability to develop functional and morphological asymmetries. The present study shows three different experiments in order to investigate the functional and morphological asymmetries related to the motor control for dynamic and static tasks in different conditions and groups. The first experiment aimed to investigate the differences between the lower limbs, related to the motor control between sedentary and athletes during two tasks: quiet stance and countermovement jump in bi- and unipedal conditions. The second experiment aimed to investigate the effect of neuromuscular fatigue on uni- and bilateral tasks related to the motor control between lower limbs during both double-leg tasks: countermovement jump and quiet stance. The third experiment aimed to investigate the effect of prolonged sportive season in motor control, between lower limbs, during two tasks: quiet stance and countermovement jump in bi- and unipedal conditions. We concluded that there was no correlation between the anthropometric and functional asymmetries. Both sedentary and athlete groups had differences between the lower limbs in several variables, however it is assumed that the mechanisms related to such phenomena are not the same. There were similarities between sedentary and athlete groups related to the level of asymmetry for some variables. We must consider that the athletes were analyzed at the beginning of the sportive season, without the training influence. To verify the prolonged effect hypothesis, the third experiment was conducted and it was observed that the sportive season did not affect all the variables related to the motor control and the greatest effects were observed during the bipedal tasks. In addition to that, the neuromuscular fatigue influenced the control of movement in the sedentary group, showing compensatory adjustments in some variables, especially in the maximal joint angles. However, we observed that the asymmetries did not change during different neuromuscular fatigue conditions. During the bipedal dynamic task it was observed asymmetries in all variables (joint angles, performance parameters and muscle activity). Interestingly, it was also observed the trend to higher activation of the contra-lateral lower limb during the fatigued limb. So, this study highlights the effect of the conditioning levels, the neuromuscular fatigue effect and the prolonged training to the motor control of the lower limbs in different tasks and conditions

Associado ao aumento do número de praticantes de corrida, houve o aumento proporcional no número de lesões em corredores. Esta ocorrência pode estar relacionada ao volume semanal de treino, aos desvios posturais em membros inferiores, ao tipo de calçado e ao piso selecionados para a prática da corrida, e até mesmo à experiência prévia na modalidade. A superfície de corrida pode ser considerada como um fator extrínseco relacionado a estas lesões e tem sido pesquisada atualmente mas com resultados controversos ainda quanto a sua influência nas sobrecargas do aparelho locomotor. Já, o tempo de experiência na corrida também pode ser considerado um importante fator extrínseco que foi até agora superficialmente estudado. O objetivo do presente trabalho foi investigar a influência de quatro diferentes superfícies de corrida (asfalto, concreto, grama natural e borracha) e da experiência prévia na prática da corrida (até 2 anos, entre 2 e 5 anos e acima de 5 anos) na distribuição da pressão plantar. Foram realizados 3 experimentos para responder aos objetivos do presente trabalho, cada um com sua casuística particular: experimento 1 (n=44) e 2 (n=57) para responder a influência do tipo de piso nas cargas plantares; e experimento 3 (n=126) para responder a influência da experiência da corrida nas pressões plantares. Em todos eles, corredores recreacionais adultos (entre 18 e 40 anos) correram nos 4 pisos estudados a uma velocidade de 12km/h em um trecho de 40 metros onde se investigou a pressão plantar por meio de palmilhas capacitivas (Pedar X, Novel) colocadas dentro de um calçado esportivo padronizado. Para investigar o efeito da experiência na corrida, as medições foram realizadas somente no asfalto. Os dois primeiros experimentos responderam que a grama atenuou em até 16% o pico de pressão plantar nas regiões laterais comparada aos demais pisos, inclusive à borracha cujo comportamento foi similar ao do asfalto e do concreto, superfícies consideradas rígidas. Este resultado pode ser atribuído a estratégias de movimento mais flexíveis das extremidades distais, particularmente do complexo tornozelo/pé, na superfície mais complacente, o qual não foi observado nas superfícies mais rígidas (asfalto e concreto), assim como, surpreendentemente, no piso de borracha. O terceiro experimento respondeu que corredores com menos do que dois anos de experiência na corrida apresentam maiores picos de pressão de cerca de 10% em retropé e antepé em relação aos mais experientes (acima de 5 anos). A atenuação de cargas plantares observadas em corredores mais experientes pode estar relacionada à adoção de um padrão motor mais eficiente que resultaria em uma maior habilidade de acomodação da extremidade distal às cargas. Como conclusão, os resultados destes experimentos demonstram que tempos de prática menores que dois anos e correr no asfalto, concreto ou borracha promovem maiores sobrecargas plantares. A combinação tempo de experiência acima de 5 anos e correr na grama é a condição que mais promove atenuação de sobrecargas plantares There has been an increase in the number of injuries proportional to the increase of the number of runner. This occurrence can be related to the weekly distance of trainings, lower extremities postural alignment, type of the selected footwear and the running, and the previous experience in running. The running surface can be considered as a extrinsic factor related to these injuries and has been currently studied. Although the results concerning its influence in the overloads of the locomotor system are controversial. The time of running experience can also be considered an important extrinsic factor that is still superficially studied so far. The objective of the present work was to investigate the influence of four different running surfaces (asphalt, concrete, natural gram and rubber) and of the previous running experience (up to 2 years, between 2 and 5 years and up to 5 years) in the plantar pressure distribution. Three experiments had been carried out to answer to the aims of the present work, each one with its particular casuistic: experiment 1 (n=44) and 2 (n=57) to answer the influence of the type of surface in plantar loads; and experiment 3 (n=126) to answer the influence of the running experience in the plantar pressures. Adults recreational runners (between 18 and 40 yrs old) run in the four studied surfaces over 40 meters in a speed of 12km/h where the plantar pressure was investigated by in-shoe capacitive insoles (Pedar X, Novel) placed inside an standardized sports footwear. To investigate the effect of the running experience, the measurements had only been carried out in asphalt. The two first experiments answered that the grass attenuated up to 16% the peak pressure in the lateral regions of the foot compared to the other surfaces, including the rubber whose behavior was similar to the asphalt and the concrete, considered rigid surfaces. This result can be attributed the more flexible movement strategies of the distal extremities, particularly of the foot/ankle complex, in the more compliant surface, which was not observed in the most rigid surfaces (asphalt and concrete), as well as, surprisingly, in the rubber surface. The third experiment answered that runners with less than two years of experience in the running practice presented greaters peak pressures of about 10% in the medial rearfoot and forefoot compared to the most experienced runners (up to 5 years). The plantar loads attenuation observed in the more experienced runners can be related to the adoption of a more efficient motor pattern that would result in a higher ability to accommodate loads in the lower extremity. In summary, the results of these experiments demonstrated that running practice experience of less than two years and running in asphalt, concrete or rubber promotes higher plantar loads. The combination time of experience up to 5 years and running in the grass is the condition that promotes more attenuation of plantar pressures

A coluna vertebral desempenha um papel importante no dia a dia oferecendo suporte necessário à movimentação do tronco além da locomoção do ser humano, sendo o seu funcionamento diretamente relacionado com a qualidade de vida; sua disposição e articulação das vértebras proporcionam estabilidade e flexibilidade à coluna vertebral, atributos necessários para o equilíbrio do ser humano. A hipercifose torácica, hiperlordose lombar e escoliose são as patologias posturais mais comuns e podem ser diagnosticadas pela mensuração do ângulo da curvatura da coluna vertebral. Comumente a radiografia é utilizada como método para a mensuração de tais ângulos, porém, além de ser um método caro, é altamente invasivo por causa da exposição à radiação, por isso não é aconselhado praticá-lo muitas vezes, sendo o acompanhamento do tratamento difícil de ser feito. Há diversos métodos não invasivos, porém não combinam praticidade, baixo custo e análise tridimensional da curvatura, sendo eficazes em mensurar apenas a coluna no plano sagital. Por esses motivos, para o uso clínico, o profissional de saúde necessita de um método barato, confiável, prático, que atenda suas necessidades e não invasivo para a mensuração da curvatura da coluna vertebral. O objetivo desse trabalho foi desenvolver e validar com a Cinemetria composto de cinco câmeras infravermelhas uma ferramenta computacional (LoB Analytics) para mensurar esse ângulos, o software terá código aberto e uso gratuito. A média de todos os ângulos obtida pela Cinemetria foi de 43,4±18,5º e pelo LoB Analytics foi de 43,9±17,7º, com uma correlação muito forte de 0,98. Foram feitas regressões lineares que confirmaram que ângulos calculados pelo LoB Analytics são tão confiáveis quanto os calculados pela Cinemetria, que é um método bastante utilizado hoje em dia. Os grandes diferenciais do LoB Analytics sobre a Cinemetria são: o seu baixo custo e a praticidade de usá-lo em laboratórios e clínicas. The spine has an important role day by day offering the necessary flexibility for movement of the trunk besides support and locomotion of humans and being is directly related to the quality of life. The provision and articulation of the vertebrae are responsible for the stability and flexibility of spine attributes necessary for the balance. The thoracic hiper and hypo kyphosis, lumbar hiper and hypo lordosis and scoliosis are the most common postural pathologies and can be diagnosed by measuring the angle of the curvature of the spine. The radiographic method has been the most popular method for such measurement, however, it is an expensive method and also invasive (because its exposure to radiation), it is not the method more indicated to be used repeatedly, being the monitoring of treatment difficult to be done. There are several noninvasive methods but they do not combine practicality, low cost and three-dimensional analysis of the spine curvature, and they are effective in measuring the spine only in the sagittal plane. For these reasons, the health professional needs a method that has low cost, reliable, practical and noninvasive methods for measurement of the curvature of the spine. The goal of this work was develop and validate, with motion capture system (Cinemetria), a computational tool for this measurement (LoB Analytics), which will be free and open source. The mean of all Cinemetria angles was 43,9±18,5º and LoB Analytics angles was 43,9±17,7, with a very strong correlation coefficient of 0,98. Linear regressions confirmed that LoB Analytics angles are as reliable as those calculated by Cinemetria, which is a method widely used today. The differentials of LoB Analytics on Cinemetria are: low cost and practicality of using it in laboratories and clinics.

O ambiente aquático é um recurso bastante utilizado na prática de atividade física, reabiltação e lazer. No entanto, apesar de seu amplo uso, pouco se sabe sobre a demanda mecânica a que nosso corpo está sujeito durante a atividade física neste ambiente. O conhecimento das cargas sobre o corpo durante exercícios em água poderá permitir uma melhor compreensão das adaptações realizadas pelo ser humano para se movimentar neste ambiente e, ainda, auxiliar na prescrição correta de atividades físicas. O objetivo deste trabalho foi, portanto, estimar as forças e torques articulares sobre o tornozelo, joelho e quadril de adultos jovens, saudáveis, durante o andar em ambiente terrestre e aquático (água rasa). Para tanto, conduzimos um experimento no qual 10 indivíduos caminharam com velocidade auto-selecionada nos dois ambientes. Durante o andar medimos as componentes da força de reação do solo, usando uma plataforma de força, e filmamos os movimentos, com auxílio de um de sistema de aquisição de imagens. As forças e torques internos foram determinadas através da técnica da dinâmica inversa e de estimativas das forças de arrasto e respectivos torques, realizadas a partir da teoria das faixas (\"strip theory\"). Os resultados referentes à cinemática articular e descritiva e às forças de reação do solo foram, no geral, semelhantes aos resultados apresentados em estudos anteriores, indicando que não há mudanças na coordenação dos movimentos articulares nem re- organização temporal da passada durante o andar em água. Entretanto, foi possível perceber mudanças nos sentidos dos torques articulares durante o ciclo para o joelho e o quadril, sugerindo que, para manter a mesma coordenação articular sob a ação do empuxo e do arrasto, é necessário promover mudanças nos padrões dos torques internos nestas articulações. Com relação à articulação do tornozelo, os resultados mostram que há diminuição nos torques articulares necessários para gerar a flexão plantar durante o apoio. A estimativa das forças de arrasto se mostrou adequada para descrever a situação experimental, o que indica que os valores apresentados neste estudo são adequados para descrever a carga mecânica no aparelho locomotor durante o andar em piscina com água rasa. The aquatic environment is a resource often used for the practice of physical activity, rehabilitation, and leisure. However, despite its extensive use, little is known about the mechanical demand that our body is subjected during physical activity in this environment. The knowledge of the load on the human body during water exercise will give us a greater understanding of the adaptations of the human being in water and assist the health professional to the correct prescription for physical activities. The goal of this work was, therefore, to estimate the internal joint forces and moments on the ankle, knee, and hip joints of young healthy adults during walking in the terrestrial and aquatic (shallow water) environments. For that, we conducted an experiment in which 10 subjects walked with self-selected speed in both environments. During the experiment, we measured the components of ground reaction forces, with a force plate, and recorded the subject\'s movements with a video analysis system. To find the forces and moments we used the inverse dynamics procedure and the calculation of drag forces and moments were based on the strip theory. The results concerning the joints and descriptive kinematics and the ground reaction forces were, in general, similar to the results presented in previous studies, indicating that there aren\'t changes in the coordination of joint movements or a re-organization of the stride during walking in water. Meanwhile, we were able to see changes in the directions of joint moments during the gait cycle for the knee and hip joints, suggesting that to keep the same joint coordination under the action of drag and buoyancy, it is necessary to promote changes in the patterns of internal moments in these joints. As for the ankle, the results showed that there is a decrease in joint moments necessary to generate the plantar flexion during the support phase. The estimation of the drag forces was adequate to describe the experimental situation, which suggests that the values presented here can describe correctly the mechanical load on the locomotor system during walking in shallow water.

A Biomecânica Ocupacional procura aprimorar as condições de trabalho objetivando prevenir e reduzir as lesões, aumentar o desempenho dos operários reduzindo sobrecargas. Pesquisas nesta área indicam que não apenas a manipulação de materiais pesados, mas também posturas pouco naturais e movimentos súbitos e inesperados provocam lesões no sistema osteomuscular que afetam principalmente o pescoço, membros superiores e região lombar. Alguns profissionais apresentam alto risco ao aparecimento desses distúrbios envolvendo principalmente os membros superiores e região lombar, particularmente os digitadores, operadores de caixa de supermercados, dentistas, motoristas profissionais e operadores de trens metropolitanos. Este estudo teve como objetivo estimar a carga mecânica e a atividade muscular no membro superior esquerdo de maquinistas condutores de trens metropolitanos durante o trabalho. Especificamente, o estudo procurou estimar a carga mecânica sobre a articulação do ombro, avaliar a atividade muscular dos músculos tríceps e flexores do punho e verificar a ocorrência de fadiga muscular durante a realização da tarefa, para isto foram investigados o fator de risco relacionado a enfermidades dos membros superiores, o torque sobre a articulação do ombro e a freqüência mediana do sinal eletromiográfico. O método RULA indicou para atividade estudada um escore final quatro, que sugere mais investigações e mudanças podem ser requeridas, pois a postura adotada gera desconforto. O torque calculado sobre a articulação do ombro é aplicado por cerca da metade da jornada de trabalho e apresentou valor médio de -4,1 Nm com o manete na posição 0. A instauração de fadiga sobre os músculos Tríceps Braquial e flexores do punho não foi observada. Estudos futuros são recomendados para desenvolvimento de cabinas de trens metropolitanos com layout ergonômico e posicionamento de instrumentos que possibilite uma postura mais adequada dos operadores Occupational biomechanics seeks to improve the conditions of work aiming to prevent and to reduce the injuries, to increase the performance of workers reducing overloads. Previous researches in this area indicate that not only handling the of heavy material, inadequate postures and unexpected and sudden movements provoke injuries in the musculoskeletal system that affect mainly the neck, upper limbs and the lumbar region. Some workers present high risk to the develop those disturbances involving mainly the upper limbs and the lumbar region, particularly the keyboarders, supermarket cashiers, dentists, professional drivers and operators metropolitan train. This study aimed to estimate the mechanical load and the muscular activity in the left upper limb of metropolitan train drivers during the work. Specifically, the study sought to estimate the mechanical load on the joint of the shoulder, evaluate the muscular activity of the muscles triceps and flexors of the wrist and verify the occurrence of muscular fatigue during the achievement of the task. For this purpose, it were investigated the risk factor related to the diseases of the upper limbs, the torque on the joint of the shoulder and the median frequency of the electromyographic signal. The method RULA indicated for activity a score final four, which suggests more investigations and changes may be required because the usual posture adopted generates discomfort. The calculated torque on the joint of the shoulder is applied by about half of the day at work and showed the average value of -4.1 Nm with the handle in position 0. The instauration of fatigue on the muscles Tríceps brachial the wrist flexor was not observed. Thus, future studies are recommended to the development of the metropolitan trains\' berths with ergonomic layout and positioning of instruments that enables an adequate posture of its users

O bobsled é um esporte desenvolvido para prática de inverno e tem como objetivo principal, percorrer uma pista de gelo inclinada de aproximadamente 1500m no menor tempo possível. A atividade é iniciada com o trenó parado, sem movimento. Existem duas modalidades, o bobsled para quatro pessoas e bobsled para duas pessoas. O movimento inicial do bobsled é conhecido como o momento de propulsão do trenó ou da largada, já teve sua importância demonstrada para a obtenção de um bom desempenho final em estudos anteriores, é executado na modalidade de dois atletas pelo atleta piloto e pelo atleta breakman. Os objetivos deste trabalho se preocuparam em investigar a existência de um padrão cinemático adotado pelos atletas piloto e atletas breakman durante o momento de propulsão do trenó das 15 melhores equipes participantes do campeonato, assim como a existência da relação entre o tempo de largada e o tempo final da prova e a variação do desempenho obtido entre todas as equipes participantes. As imagens utilizadas neste trabalho foram adquiridas durante o XIV Campeonato Mundial de Bobsled masculino na modalidade de dois atletas, realizado na cidade de Koonigssee (Alemanha) em 2004. Para se investigar o padrão cinemático foram utilizadas variáveis relacionadas a angulação do ombro, cotovelo, tronco e joelho; variações do deslocamento e altura do centro de gravidade; além do comprimento do passo dos atletas piloto e breakman. Foi possível identificar um padrão cinemático típico adotado pelos atletas piloto e breakman durante o momento da largada, além de se identificar semelhanças entre o comportamento adotado pelos atletas piloto e breakman durante o instante da largada e o comportamento adotado pelos atletas de atletismo. O coeficiente de correlação encontrado neste estudo se assemelhou aos coeficientes encontrados nos estudos anteriores (aproximadamente r2=0,5), assim como pode se verificar a pequena variação do desempenho entre as equipes participantes (inferior a 4%) Bobsled is a sport developed for practiced in winter time and has as main objective cover an inclined ice track of approximately 1500 m in less time as possible. The activity is initiated with the sleigh stopped, without movement. There are two modalities, the bobsled for four persons and for two persons. The initial movement of the bobsled is known as the propulsion moment and its importance for a good final performance had already been demonstrated in preview studies. This moment is executed in the modality for two persons by the pilot athlete and by the breakman athlete. The purpose of this study was to investigate the existence of a kinematic pattern adopted by the pilot athlete and the breakman athlete during the propulsion moment of the sleigh of the 15 best teams of the championship, as well as the existence of a relation between the propulsion moment and the final time of the test and the variation of the performance gotten by all the participant teams. The imagesm used in this study had been acquired during the XIV Word-Wide Championship of male bobsled in the modality for two persons, carried through in the city of Koonigsee (Germany) in 2004. To investigate the kinematic pattern it was used variables related to the shoulder, elbow, trunk and knee angles; variations of the center of gravity displacement and height; and the length of the step of the pilot and breakman athletes. It was possible to identify a typical kinematic pattern adopted by the pilot and breakman athletes during the propulsion moment, beyond identifying similarities between the behavior adopted by the pilot and breakman athletes during the propulsion moment and the behavior adopted by the track and fields athletes. The correlation coefficient found in this study was similar to those found in the previous studies (around r2=0,5) as well as the small variation verified in the performance between the participant teams (less than 4%)

Reconhecidamente crianças com dificuldades motoras têm sido alvo de preocupação por parte de pesquisadores de várias áreas. Na literatura são apontadas várias causas para as dificuldades desses indivíduos. Dentre elas, é possível destacar problemas de percepção visual, cinestésica, memória e também dificuldades para a formação de programas de ação. As dificuldades para a formação de programas de ação podem representar um grande entrave ao processo de aquisição de habilidades motoras desses indivíduos. O presente trabalho teve por objetivo investigar o processo de aquisição de habilidades motoras de crianças com dificuldades motoras. A premissa desse estudo é a de que o processo de aquisição de habilidades motoras depende da formação de um programa de ação organizado hierarquicamente em macro e micro-estrutura. Para tanto, 45 crianças com média de idade de 9,4 anos tomaram parte desse estudo. Essas crianças foram divididas em três grupos: GD (grupo de dificuldades motoras severas = 15 sujeitos); GR (grupo de risco = 15 sujeitos) e GN (grupo controle formado por indivíduos normais). Foram realizados dois experimentos. O primeiro experimento teve o intuito de identificar e caracterizar os platôs de desempenho dos diferentes a partir da prática. A tarefa consistiu em reproduzir a letra y cursiva por cem tentativas. Foram utilizadas medidas como o número de erros de legibilidade, erro espacial linear, velocidade de execução, controle de força e de velocidade na escrita. Foram utilizadas também medidas que representassem de forma efetiva as características invariantes do programa de ação, tais como, número de fragmentos em que os sujeitos dividiram o padrão gráfico, variabilidade do número de fragmentos, tempo e tamanho relativo do primeiro fragmento da figura. Genericamente, os resultados apontaram que, em comparação às crianças normais, as crianças com dificuldades motoras apresentaram mais erros de legibilidade e não apresentaram um desempenho tão regular nas demais medidas de desempenho. Também houve tendência desse grupo apresentar maior variabilidade de medidas como a fragmentação e a variabilidade do número de fragmentos. Essas constatações sugerem dificuldades na formação de programas de ação. O segundo experimento teve a intenção de submeter os indivíduos a diferentes perturbações, tendo em vista a testagem da estabilidade do programa de ação. A primeira perturbação foi a execução da tarefa na ausência de feedback visual. A segunda perturbação correspondeu a executar o padrão gráfico ykw de forma cursiva. A respostas à primeira e à segunda perturbação foram semelhantes entre os grupos, na maior parte das variáveis, embora indivíduos com dificuldades motoras severas apresentassem maior variabilidade e nível de desempenho inferior em todas elas Admittedly children with motor difficulties have been target of concern on the part of researchers of a lot of areas. In literature some causes are pointed with respect to the difficulties of these individuals. Amongst them, it is possible to detach problems of visual and kinaesthetic perception, memory and also difficulties for the formation of action programs. In special the difficulties for the formation of action programs can represent a great impediment to the process of motor skills acquisition of these individuals. The present work had for objective to investigate the process of motor skills acquisition of children with motor difficulties. The premise of this study is that the that process depends on the formation of an action program organized in macro and micro-structure. Thus, 45 children with average of age of 9.4 years had taken part of this study. These children had been divided in three groups: GD (group of severe motor difficulties = 15 individuals); GR. (group of risk = 15 individuals) and GN (control group = 15 individuals). Two experiments had been developed. The first experiment had intention to identify and to characterize the performance plateaus of the different groups through the practice. The task consisted of reproducing the word \"y\" cursive for one hundred trials. Measures as the number of errors of legibility, linear space error, speed of execution, control of force and speed in the writing were used. It had been used also measures to indicate the invariants characteristics of the action program, such as, number of fragments where the individuals had divided the graphical pattern, variability of the number of fragments, time and relative size of the first fragment of the figure. Generically, the results had pointed that, in comparison to the normal children, the children with motor difficulties had presented more errors of legibility and they had not presented a so regular performance in the analyzed measures. Also it had trend of this group to present greater values to the measures as the fragmentation and the variability of the fragments number. These results suggest difficulties in the formation of action programs. The second experiment had the intention to submit the individuals to disturbances to test the action program stability. The first disturbance was the execution of the task in the visual absence of feedback. The second disturbance corresponded to execute the graphical pattern \"ykw\" of a cursive form. The answers to the first disturbance had been similar between the groups in the biggest part of the variables. However with the second disturbance it had a trend of the groups with motor difficulty to present different motor answers of those presented by the normal children. The explanations for the differences can be associated to the stability of the program of action formed in each group

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do treinamento de força muscular dos membros inferiores na estabilidade postural de mulheres idosas. As participantes (n =21) eram saudáveis, com idade entre 60 e 75 anos (M = 64,4 anos), e foram designadas a um grupo de treinamento (TF) ou a um grupo controle (CO). Esses grupos foram comparados em estabilidade postural e força antes e após um programa de treinamento de força para o grupo TF. A estabilidade postural foi avaliada em posturas eretas estáticas com apoio unipodal e bipodal, e em situações em que a estabilidade postural bipodal foi perturbada de forma previsível ou imprevisível. A perturbação previsível foi produzida por um movimento voluntário, por meio da elevação rápida com as mãos, de cargas conhecidas: 1 Kg, 3 Kg ou 5 Kg. A perturbação imprevisível foi produzida pela alteração inesperada da carga de 3 Kg para a carga de 1 Kg ou de 5 Kg antes de sua elevação. Os resultados indicaram aumento da força muscular após o treinamento de força. Quanto à estabilidade postural, nãob foram observadas diferenças significativas entre os grupos após o treinamento para as tarefas de apoio bipodal e apoio unipodal. A estabilidade postural foi afetada principalmente, quando uma carga mais leve foi elevada na situação imprevisível, gerando maior deslocamento anterior e posterior do CP. Entretanto, não houve efeito do treinamento de força no deslocamento do CP. Após o treinamento de força, o grupo TF apresentou uma redução do tempo de deslocamento posterior do CP e uma redução na variabilidade de amplitude do CP após ajustes compensatórios. Estes resultados sugerem que o treinamento de força não afeta o equilíbrio de idosos em situações estáticas ou componentes de ajustes iniciais com a perturbação da postura, mas houve um efeito positivo nos componentes tardios de ajustes após a perturbação The goal of this study was to investigate the effect of strength training of the lower limbs on postural stability of older women. Participants (n =21) were healthy, with ages ranging between 60 and 75 years (M=64.4 years); they were assigned to two groups: strength training (ST) and control (CO). These groups were compared for postural stability and muscular strength before and after a strength training program for the ST group. Postural stability was evaluated in uni and bipodal static stance, and in situations of predictable and unpredictable perturbation of balance. The predictable disturbance was produced through the action of lifting a known load (1 kg, 3 kg or 5 kg) with the hands. The unpredictable disturbance was produced by an unexpected alteration of the load of 3 kg to 1 kg or 5 kg right before lifting the load up. The results indicated increased muscle strength after strength training. Regarding postural stability, no significant difference was detected between groups for uni/bipodal static postures. Postural stability was most affected when a lighter weight was lifted in the unpredictable situation, leading to greater anterior and posterior center of pressure (CP) displacement. Strength training, however, had no effect on the initial CP displacement. After training, the ST group showed shorter time of posterior CP displacement and lower variability of CP range after compensatory adjustments. These results suggest that strength training for elderly individuals does not affect stability in static postures or the early component of adjustments to balance perturbation, but it has a positive effect on the late component of adjustments to balance perturbation

O presente estudo teve como objetivo verificar o efeito de restrições no comprimento do passo sobre o desempenho da marcha em adultos e idosos, supondo que: (a) quando submetidos a condições de marcha semelhantes, adultos e idosos apresentam desempenhos similares em alguns parâmetros da marcha; (b) as restrições no comprimento do passo interferem sobre a velocidade de deslocamento e sobre a relação de fase entre braço e perna da mesma forma para adultos e idosos; (c) as restrições no comprimento de passo causam maior impacto sobre a variabilidade das relações de fase entre membro superior nos idosos. Para verificar estas hipóteses, nove adultos jovens e oito idosos foram filmados em três tarefas: marcha regular, aumento de passo e diminuição do passo. As comparações foram feitas em função das seguintes variáveis: velocidade de marcha, cadência, razão entre o comprimento do passo e o comprimento do membro, amplitude de variação angular do tornozelo, amplitude de variação angular do membro superior, relação de fase e variabilidade da relação de fase entre os membros superior e inferior direitos. Os resultados encontrados revelaram que o padrão de marcha dos idosos apresentou-se semelhante ao de adultos em muitos aspectos. As restrições no comprimento de passo levaram a modificações significativas da velocidade de deslocamento para adultos e idosos, sugerindo que parte das modificações relacionadas ao padrão de marcha do idoso estão relacionados à diminuição no comprimento do passo. A coordenação de movimentos, analisada através da relação de fase entre membros superior e inferior direito, mostrou ser influenciada pela tarefa, enquanto a estabilidade da coordenação entre braços e pernas não foi afetada pela restrição do passo. Estes achados comprovam a hipótese formulada inicialmente, de similaridade das características adaptativas entre os dois grupos etários. A interpretação destes resultados permite concluir que: (a) em marcha regular, adultos e idosos apresentaram desempenhos semelhantes; (b) a restrição de comprimento de passo exerceu efeito significativo sobre a velocidade de deslocamento, sobre a amplitude de movimentação do membro superior e sobre a relação de fase entre membro superior e inferior igualmente para adultos e idosos e (c) a amplitude de movimentação do tornozelo e a variabilidade da relação de fase não foram alterados em função da restrição na amplitude do passo. The main purpose of this study was verifying the effect of step length restrictions on gait performance of young and old aged, assuming that: (a) when submitted to similar gait conditions, young and old aged presents analogous performance in some gait parameters; (b) the step length restrictions intervene on gait velocity an phase relation between arm and leg in the same way for young and old aged; (c) the step length restrictions cause a larger impact on phase relations variability between superior and inferior limbs for old aged. In order to verify these hypothesis, nine young adults and eight old-aged was filmed on three tasks: regular gait, increase on step length and decrease on step length. The comparisons was made to the following variables: gait velocity, cadency, step length and leg length rate, amplitude of ankle angular variation, amplitude of arm angular variation, phase relation and phase relation variability between right superior and right inferior limbs. The results revealed that the old-aged gait pattern was similar to the adult pattern in considerably aspects. Step length restrictions carried to significative changes on gait velocity for young and old aged, suggesting that part of modifications on old people gait pattern are related to decrease on step length. The movement coordination, analyzed by phase relation between right superior and right inferior limbs was influenced by task condition but not the stability of coordination between arm and legs. These findings corroborates the initial hypothesis, about the similarity of the adaptative characteristics between both groups. The interpretation of these results allows concluding that: (a) on regular gait, young and old aged had similar performance; (b) the step length alterations exerted significative effect over gait velocity, amplitude of arm angular variation and phase relations between superior and inferior limbs on the same way for young and old aged; (c) the task condition had no influence over the amplitude of ankle movement neither over variability of phase relations.

Há muitas possibilidades de se executar uma mesma tarefa motora e diversos fatores podem interferir no controle e execução da tarefa. Dentre estes fatores, podese destacar pelo interesse clínico o fator dor. Um exemplo de estratégia de controle motor que pode ser influenciada pela dor é a ativação simultânea de músculos agonistas e antagonistas, definida como co-contração muscular. A presente tese teve como objetivos investigar possíveis interações entre dor e força muscular e validar métodos de quantificação de co-contração (índices de co-contração, ICC) baseados em três distintos procedimentos de normalização do sinal eletromiográfico (EMG), quais sejam: não normalização da intensidade do sinal EMG (ICC1) e normalização respectivamente pelo valor da contração voluntária máxima isométrica (ICC2) e pelo valor da co-contração voluntária máxima (ICC3), adquiridas na condição pré-dor muscular. Para tanto, 13 adultos saudáveis realizaram duas tarefas motoras nas condições pré, durante e pós-dor muscular experimentalmente induzida. A atividade do sinal EMG dos músculos m. bíceps braquial (cabeça lateral e medial) e m. tríceps braquial (cabeça lateral e medial) foi registrada durante ambas as tarefas. Dor muscular foi induzida através de infusão de 1,0 ml de solução salina hipertônica 5,8%) no músculo bíceps braquial (porção medial). Uma das tarefas consistiu na realização de força (isométrica) m vários sub-níveis (25, 50, 75 e 100%) da força máxima isométrica em flexão e em extensão da articulação do cotovelo. Nesta tarefa observou-se que, durante dor muscular, a força isométrica máxima (em flexão) atingida foi equivalente a aproximadamente 88±7% da força máxima atingida na ausência de dor e que o comportamento da curva força/EMG foi curvilínea monotônica crescente em ambas as condições. A outra tarefa, consistiu na ativação simultânea (co-contração) isométrica dos músculos flexores e extensores da articulação do cotovelo em vários sub-níveis (25, 50, 75 e 100%) de ativação destes músculos em co-contração máxima. Neste caso, o índice de co-contração que mais se aproximou de 100% e, portanto, o mais acurado foi o ICC3, cujos valores médios foram de 84+4%. Os valores médios calculados respectivamente para ICC1 e ICC2 foram de 77+6% e 70+6% Concluiu-se que: 1) Os parâmetros força e intensidade do sinal EMG tendem a ter uma relação curvilínea monotônica crescente durante tarefas isométricas tanto na presença como na ausência de dor muscular experimentalmente induzida; 2) O índice de co-contração que normaliza a intensidade do sinal EMG pelo pico da co-contração voluntária máxima é o mais adequado porque aproxima os valores calculados dos valores esperados em uma co-contração voluntária máxima; 3) Dor muscular experimentalmente induzida não altera os indices de co-contração The same task can be performed in various ways and there are several conditions that might influence the motor control of the task. In this scenery, pain is placed in a distinctive position. An example of motor control strategy is the simultaneous activation of agonistic and antagonistic muscles, which is defined as cocontraction. The aims of the present theses are to investigate possible interactions between muscle pain and force and to validate methods proposed to quantify cocontraction (co-contraction indices, ICC), that are based on three distinct electromyographic normalization procedures, as follows: non-normalization of the EMG intensity (CCI1) and normalization, respectively, by the maximal voluntary isometric contraction (CCI2) and maximal voluntary co-contraction (CCI3). For that propose, ten healthy adults performed two motor tasks in three conditions: pre,during, and post experimentally induced muscle pain. The electromyographic (EMG) activity from m. biceps brachii (lateral and medial head) and triceps brachii (lateral and medial head) was recorded during both tasks. Muscle pain was induced by injecting 1.0 ml of hypertonic saline (5.8%) into biceps brachii muscle (medial head). In one of the tasks, 25, 50, 75, and 100% of the maximal voluntary isometric force was performed towards elbow flexion and elbow extension. In this task it was found that, during muscle pain, the maximal voluntary isometric force (in flexion) reached approximately 88±7% of that performed in the non-painful condition. In addition, the EMG/force relationship resembled a curvilinear monotonic ascendant shape in both, painful and non-painful conditions. In the second task, that is, voluntary co-contraction at 25, 50, 75, and 100% of the maximal voluntary co-contraction, the co-contraction index that reached the closest values to 100% was the CCI3 with mean values of 84 (+ or -) 4%. For CCI1 and CCI2, the mean values were 77±6% and 70±6%. In conclusion: 1) during pain and non-painful conditions, the EMG/force relationship, for isometric exercises, resemble curvilinear monotonic ascendant shape. 2) The CCI that normalizes the EMG amplitude by the maximal voluntary co-contraction values is the most appropriate one because it approximates the expected to the calculated values.3) Experimentally induced muscle pain does not change co-contraction indices in various activation levels

O objetivo deste estudo foi analisar em que medida a prática extensiva de habilidades em uma modalidade esportiva e a maior capacidade aeróbia estão relacionadas com a preservação do desempenho motor de indivíduos idosos. Foram testadas duas hipóteses: (a) oxigenação cerebral, que postula que o desempenho motor pode ser preservado de uma maneira geral através do aumento do aporte de oxigênio para o cérebro; e (b) manutenção seletiva, na qual se propõe que a capacidade de movimento é preservada exclusivamente para aquelas funções sensório-motoras empregadas intensivamente durante a prática sistemática. Essas hipóteses foram testadas através da avaliação de indivíduos idosos atletas, praticantes de tênis e corrida, e de idosos e jovens ativos, em tarefas envolvendo funções sensório-motoras diversas e VO2max. Os resultados indicaram superioridade de desempenho na maioria das tarefas estudadas para o grupo de adultos jovens em comparação aos grupos de idosos, que não diferiram entre si. A única exceção a esse padrão foi para a tarefa de coincidência temporal, na qual o grupo de idosos tenistas apresentou desempenho similar ao grupo de adultos jovens e superior aos outros dois grupos de idosos. Foi encontrada uma correlação moderada entre desempenho motor e VO2max, a qual atingiu valores mais elevados para os grupos de idosos atletas. Esses resultados oferecem sustentação para ambas as hipóteses testadas, indicando que há um componente específico à prática e outro genérico para o sistema como um todo na preservação da motricidade durante o envelhecimento. The aim of this study was to analyse the influence of extensive practice in specific sport skills and a higher aerobic fitness on the maintanance of motor performance in the elderly. Two hypotheses were tested: (a) cerebral oxygenation, which explains that motor performance can be preserved in general through the increment of the oxygen available to the brain; and (b) selective maintanance, which proposes that movement capacity is preserved only in sensorimotor functions used intensively during sistematic practice. These hypotheses were tested through the evaluation of senior athletes in tennis and running, and active young and old adults, in tasks requiring several sensorimotor functions and in VO2max. The results indicated a higher performance in most tasks for the young adults in relation to the elderly groups, which did not differ from each other. The only exception to this pattern was observed in the analysis of the coincident timing task, which showed that master tennis players performed similarly to the young adults and were superior to the other elderly groups. A moderate correlation between motor performance and VO2max was observed, which reached higher values for the senior athletes. These results supported both hypotheses, selective maintenance and cerebral oxigenation, indicating that there is a component specific to the practice and another one that is general to the whole system in the preservation of movement control as an individual gets older.

O estudo objetiva contribuir para a compreensão de formas básicas de locomoção em crianças, o andar e o correr, através da formulação de uma base descritiva sobre o papel de grandezas cinéticas no movimento humano. Momentos articulares resultantes têm sido considerados como as causas dos movimentos e estudando-se as pode-se compreender porque e como surgem movimentos coordenados e mesmo disfunções nos padrões normais. São avaliados padrões de momentos articulares resultantes no plano sagital e frontal para as articulações do joelho e tornozelo durante o andar e o correr em crianças. Na tentativa de se fazer interpretações relativas ao papel de controle das sobrecargas externas na execução de movimentos, são analisados comparativamente os dados infantis com os de um adulto, cujos momentos articulares resultantes foram calculados a partir do mesmo modelo cinético e da mesma técnica de medição. Este modelo adota a estratégia da simplificação da estrutura anatômica funcional, agrupando forças e momentos internos em torno de uma articulação para a solução do problema da indeterminância. No caso de movimentos locomotores, as fases de apoio representam os eventos que submetem o aparelho locomotor às maiores sobrecargas, assim, este estudo analisa os momentos articulares resultantes durante as fases de apoio do andar e do correr. As forças de reação do solo foram obtidas por meio de uma plataforma de força (KISTLER) e a posição dos segmentos corporais através de um sistema variáveis cinéticas estão associadas a baixas variabilidades nas variações angulares. Os procedimentos de normalização dos momentos articulares resultantes também precisam ser considerados para a avaliação de dados infantis, principalmente quando se comparam crianças com adultos ou mesmo indivíduos em ) faixas etárias diferentes, devido à sensibilidade desta grandeza biomecânica às dimensões corporais como massa e comprimento de segmento inferior. Destacam-se entre os resultados, as maiores magnitudes para os momentos articulares no plano sagital em comparação com o plano frontal. Além disso, os resultados quantitativos mostram-se semelhantes aos de estudo que empregaram modelos mais complexos para o cálculo dos momentos articulares resultantes, indicando que o modelo adotado fornece dados quantitativos confiáveis The proposal of this study is to describe kinetic variables for two types of locomotor movements in children: walking and running. Net ankle and knee joint moments can be considered as causes of the movement and its study contributes to a better understanding of movement coordination processes and also of the loading characteristics of locomotor movements. Net joint moments were estimated for the ankle and knee joints at the sagittal and frontal planes during walking and running in children. The patterns were compared to an adult pattern in order to show the importance of loading control during locomotor movements. In order to estimate the net joint moments and to solve the indeterminancy problem, simplifications of the anatomic structure were addopted, gouping internal forces and moments around the choosen joints. Only the stance phase of the walking and running were analysed, for they are the most relevant in a loding analysis. Ground reaction forces were measured with a KISTLER force plate and the segmental positions were measured with the SELSPOT II system. Both were synchronized and sampled at 250 Hz. The combination of the these measures with the mathematical relations of the joints alloowedthe estimation of the net joint moments. The high variabilities of the net joint momentpatterns are associated to very low variabilities of the kinematic patterns. The normalization procedures for the net joint moments need also to be considered when comparing subjects of different ages and body structures, because the magnitudes of the moments are very sensitive to diferences in the lengh of the lower limbs. The quantitative results are very similar to those from other studies, which used more complex models. This fact indicates that our results can be considered reliable

Há uma crescente preocupação em se estudar o comportamento do movimento humano quando em interação com diferentes meios ambientes. Nesse contexto, existe um grande interesse em se estudar o movimento humano dentro da água, uma vez que o meio já é utilizado há muito como de valor terapêutico devido às diferentes propriedades mecânicas que oferece. Embora o meio aquático já se caracterize como meio alternativo para o treinamento físico e para a reabilitação, há uma carência de estudos mais aprofundados e extensos sobre suas verdadeiras vantagens, desvantagens, consequências e precauções na sua utilização. Dessa forma, fazendo-se uma revisão bibliográfica a respeito de estudos que relacionem variáveis biomecânicas, por exemplo, a força de reação do solo, estimativas de momentos intersegmentares de força, registro da atividade elétrica muscular, variação angular e outras, percebeu-se que são poucas as pesquisas nesse sentido, demonstrando uma verdadeira lacuna na literatura científica sobre essa temática. Diante disso, o conhecimento do padrão da atividade eletromiográfica e da variação angular da articulação do joelho durante o andar em diferentes meios ambientes, pode ajudar a entender como o sistema nervoso exerce o controle sobre o movimento humano. O presente estudo teve como objetivo apresentar o padrão de atividade do sinal eletromiográfico de músculos dos membros inferiores quando da marcha realizada em ambiente aquático, além de compará-lo ao padrão da marcha realizada em ambiente terrestre. Também fez parte do escopo do mesmo a determinação do padrão e a análise comparativa das variações angulares da articulação do joelho nas referidas situações. Através de metodologia experimental estabelecida, procedeu-se a coleta de sinais elétricos musculares e a variação angular da articulação do joelho, durante o andar em ambiente terrestre e aquático. Os resultados indicaram a existência de padrões diferentes para a variação angular, assim como para a velocidade angular da articulação do joelho em função do ciclo da passada. Esta comparação foi feita através da aplicação do teste-t para amostras pareadas, cujo nível de significância apresentou-se menor do que 5%. Com relação a atividade elétrica muscular, observou-se que os coeficientes de variação médios têm valores diferentes em magnitude para o mesmo músculo quando ativado em ambientes diferentes. Estes valores são de 27,6% e 14% para o m. vasto lateral, 24% e 29% para o m bíceps da coxa, 32% e 42% para o m. tibial anterior e de 32% e 23,6% para o m. gastrocnêmio lateral; respectivamente para ambiente terrestre e aquático. Conclui-se que as curvas representativas da variação angular da articulação do joelho e as representativas da variação da velocidade angular em função do tempo são significativamente diferentes, de acordo com o meio em que a marcha humana é realizada, além de haver uma maior variabilidade para estes parâmetros quando o movimento ocorre em ambiente aquático. Em relação ao sinal eletromiográfico, conclui-se que a atividade elétrica muscular são significativamente diferentes de acordo com o meio, havendo, inclusive, alterações nas relações existentes entre os músculos antagonistas ao movimento de flexão e extensão da articulação do tornozelo. Considera-se ainda que novos estudos devam ser realizados para ampliar o atual estágio do conhecimento científico sobre a temática, assim como as necessárias padronizações metodológicas experimentais para a interpretação de movimentos do corpo humano em ambiente aquático There is a growing apprehension to study the behavior of the human movement when interacting in different surrounding and environments. Under this context there is a great interest to study the human movement under water, once it is well known that such environment has been utilized since long time as a means of therapeutical value owing to different mechanical proprieties it offers. Although the aquatical environment is already regarded as an alternative place adequated for physical training and rehabilitation, there is a shortage of deeper and longer studies about its real advantages, disadvantages, consequences and precautions. Thus, through a careful bibliographical revision about the studies related with biomechanical changes such as the ground reaction force, computation of intersegmental moments of power, registration of muscular electrical activity, angular variation and others, it has been noticed that there are insufficient researches in this sense showing a true gap in the scientific literature about this theme, under this assertion the knowledge of the electromiographical activity Standard as well as the angular variation of the knee articulation during the gait in different environments can lead to the understanding of how the nervous system manages the human movement. The present study aims to display the Standard of activity of the electromiographical signal of muscles of the inferior limbs when related with the gait carried out in the aquatical environment besides comparing it to the Standard of the gait done on land. It also pertained to the same purpose the determination of the Standard and comparative analysis of the angular variations of the knee articulation in the aforementioned situations. Through the experimental methodology established, it was proceeded the collection of muscular electrical signals and the angular variation of the articulation of the knee during the gait on land and aquatical environments. The results indicated the existence of different standards for the angular variation as well as for the angular speed of the articulation of the knee associated with the cycle of the gait. Such comparison has been done through the application of t-test for similar samples, which levei of significance presented less than 5 %. Concerning the muscular electrical activity, it has been noticed that the average coefficients of variation have different values in magnitude for the same muscle when activated on different places. These values rank 27.6% and 14% for the vastus lateralis muscle, 24% and 29% for biceps femuris, 32% and 42% for the tibialis anterior and 32% and 23.6% for gastro9cnemious lateralis, respectively for aquatical and earthy environment. It is therefore concluded that the curves representative of the angular variation of the articulation of the knee and those representative of the variation of the angular velocity in function of the time are significantly different, in accordance with the surrounding in which the human gait has been effected, besides having a variability for these parameters when the movement happens in the aquatical environment. With relation to the electromiographical signal it has been concluded that the variability is not a dependent environment, however, the standards of muscular electrical activity are significantly different in accordance with the surrounding, presenting inclusively alterations in the existing relations between the antagonic muscles to the movement of flexion and extension of the articulation of the ankle

O movimento humano requer, em geral, controle e coordenação de mais de um membro simultaneamente e, para tanto, o sistema motor elabora estratégias neuromusculares que resultam na redução dos graus de liberdade de movimentos multi-articulares. A natureza dos movimentos locomotores faz deles objeto ideal para o estudo das estratégias coordenativas do sistema motor. Uma forma de se investigar as características de flexibilidade e adaptabilidade deste sistema de regulação do movimento e, conseqüentemente, de melhor compreender os processos envolvidos na locomoção humana, consiste no estudo de diferentes formas de locomoção. Assim, este estudo propõe-se a identificar padrões entre parâmetros biomecânicos que possam ser indicadores quantitativos e qualitativos da função coordenativa do sistema motor. Uma complexa análise do movimento é aqui desenvolvida através do emprego simultâneo de procedimentos da dinamometria e da eletromiografia. Parâmetros selecionados da força reação do solo associados a padrões de atividade muscular dos principais músculos locomotores em crianças para o andar no plano e o andar subindo e descendo escadas são aqui analisados comparativamente. Pode-se identificar, através dos resultados, a existência de parâmetros biomecânicos variantes responsáveis por adaptações do padrão do andar a demandas ambientais e também a de parâmetros que permanecem invariáveis a fim de garantirem a manutenção das funções locomotoras básicas, independentemente das características ambientais In general, human movement is dependent on simultaneous control and multiple co-ordinations, and the motor system elaborates neuro-muscular strategies to reduce the degrees of freedom of multi-joint movements. The locomotion nature induces this movement category to be the ideal research object for the co-ordenative strategy studies. The study of different forms of locomotion is a way to investigate the flexibility and adaptability characteristics of the movement regulation system and to better understand the processes involved within human locomotion. The purpose of this study is to identify biomechanical patterns as indicators of the co-ordinative function. A complex movement analysis is comparative gait analysis between levei walking and stair walking in children is developed. The results suggest that variant biomechanical parameters are responsible for adaptations in walking patterns to environmental constraints and invariant parameters remain constant in order to warrant a successful locomotion. ordinations, and the motor system elaborates neuro-muscular strategies to reduce the degrees of freedom of multi-joint movements. The locomotion nature induces this movement performed by simultaneous utilization of dynamometry and electromyography. A comparative gait analysis between level walking and stair walking in children is developed. The results suggest that variant biomechanical parameters are responsible for adaptations in walking patterns to environmental constraints and invariant parameters remain constant in order to warrant a successful locomotion