O trabalho mecânico segmentar como novo instrumento de avaliação do controle postural / The segmentary mechanical work as a new instrument to postural control evaluation

Objetivo: Calcular o trabalho mecânico (W), aplicando o trabalho mecânico total (Wtot) e o trabalho segmentar (Wseg) como um novo recurso de avaliação complementar dos mecanismos de controle postural em sujeitos submetidos a perturbação motora e visual. Método: Dez voluntários adultos saudáveis do sexo masculino foram selecionados com idade 25,6 (± 2,26) anos, cuja altura era de 1,69 (± 0,25) m e peso corporal de 68,22 (± 0,25) kg. Os dados cinemáticos da extensão do tronco com os olhos abertos e vendados foram capturados com frequência de 200 Hz. Dessa forma, foi selecionado o intervalo pós-perturbação e o Wseg (tronco, cabeça, etc) e o trabalho mecânico total (Wtot) calculados, que foram obtidos por meio de energia mecânica total integral. Resultados: A análise estatística das informações foi feita pelo teste t student para dados emparelhados. Não houve diferença significativa (p<0,08) para a Wtot durante o intervalo pós-perturbação. Por outro lado, houve uma diferença significativa (p<0,05) no intervalo pós-perturbação de Wseg. Entretanto, houve diferenças significativas no intervalo (p<0,05). Esta diferença está relacionada com Wseg de cabeça (Wcabeça) e membros inferiores (Wperna e Wcoxa ) no intervalo pós-perturbação com intervalo inicial de [0. 60] ms e [0. 100] ms após a auto-perturbação. Conclusão: Essas diferenças encontradas em Wcabeça entre as duas condições podem estar associadas a modulações do sistema vestibulo-ocular-motor. Por outro lado, as diferenças encontradas em Wperna e Wcoxa podem ser associadas a mecanismos de ajuste somato-sensorial.

Objectie: Calculate the mechanical work (W), applying the total mechanical work (Wtot) and segmental work (Wseg) as a new complementary evaluation resource of the postural control mechanisms in subjects undergoing motor and visual disturbance. Methods: Ten healthy adult male volunteers were selected with ages 25.6 (±2.26) years, whose height was 1.69 (± 0.25) m and body weight was 68.22 (± 0.25) kg. Kinematic data of trunk extension with eyes open and blindfolded were captured with a frequency of 200 Hz. This way the post perturbation interval has been selected and the Wseg (i.e. trunk, head, etc) and the total mechanical work (Wtot) calculated, which were obtained by means of total integral mechanical energy. Results: The statistical analyzing of information was done by paired-data Student's t test. There has been no significant difference (p<0,08) for the Wtot during the post perturbation interval. On the other hand, there has been a significant difference (p<0.05) in the post perturbation interval of Wseg. However, there were significant differences in interval (p<0.05). This difference is related to Wseg of head (Whead) and lower limbs (Wleg and Wthigh ) in the post-perturbation interval with early range of [0. 60] ms and [0. 100] ms after the self-perturbation. Conclusion: These differences that were found in Whead between the two conditions can be associated with modulations of the vestibulo-ocular-motor system. On the other hand, the differences that were found in Wleg and Wthigh can be associated with somato-sensory adjustment mechanisms.

Effects of extrinsic feedback on the motor learning after stroke

Aim: This study aims to investigate the effects of the type of extrinsic feedback provided equally in terms of timing and frequency of delivery on the motor learning after stroke. Methods: Twenty post-stroke individuals were distributed randomly into two groups according to the type of feedback provided: knowledge of performance experimental group (KPEG) and knowledge of results experimental group (KREG). Additionally, a control group (CG) was consisted of 20 healthy individuals age- and feedback-matched with the experimental groups. The task was a pointing skill performed in a virtual reality system. The acquisition phase consisted of 3 days/ 75 trials per day. Two retention tests (ret1 and ret2) were run after four days from the acquisition phase. Dependent variable measures were defined by motor performance and movement pattern. Results: The statistical analysis showed interaction effect F(3,108 = 49.13, p = 0.01) among KPEG and KREG. Based on the motor performance parameters (score) the KPEG improved performance significantly from pre to post (p = 0.001), and maintain it from pre to ret1 (p = 0.002), and from the pre to ret2 (p = 0.001). However, the KREG only showed a difference in motor performance from the pre to post (p = 0.003). Compared to the KREG, the KPEG showed improvement on the movement pattern based on the smoothness (p = 0.004), which suggests that the KPEG performed more corrections of movements in relation to the CG and KREG groups. Conclusion: These findings suggest that KP allowed better motor learning in individuals after stroke.(AU)

Demanda do sistema nervoso central no controle da postura ereta humana: um modelo em malha aberta e malha fechada / Central nervous system demand on human erect posture control: an open and closed loop model

A maneira como os seres humanos controlam o equilíbrio na postura ereta não é ainda totalmente compreendida e como o sistema nervoso central controla e mantém a postura ereta quieta ainda é alvo de discussão. Nos modelos de controle postural existentes observa-se uma variação contínua do sinal do elemento final de controle, o que certamente pode comprometer a integridade do mesmo e provocar grande demanda de processamento. Visando sua preservação, uma solução seria aumentar o período de comutação, fazendo com que o elemento final de controle atue somente quando o balanço postural afastar-se consideravelmente do sinal de referência. Uma forma de implementar essa solução é empregar controladores que possuam uma zona morta ou intervalo diferencial em torno do valor de referência, definida por um limite superior e um limite inferior. O presente trabalho teve como objetivo investigar se modelos de controladores com intervalo diferencial são adequados para representar o controle da postura ereta. Para tanto, foi implementado um modelo de pêndulo simples para representar a dinâmica do sistema músculo-esquelético humano no plano sagital, com o sistema de controle neural enviando comandos para gerar um torque corretivo que resiste ao desvio da posição do corpo. Implementou-se um modelo de controle por feedback, onde o desvio da posição de referência é percebido e corrigido por um controlador PID que se assemelha a parâmetros neuromusculares, acrescido das características passivas visco-elásticas do músculo. O modelo foi simulado para limites superiores e inferiores de até 0,5º do sinal de referência, onde neste intervalo o sistema age como malha aberta. Observou-se que a opção do controlador com intervalo diferencial piora a qualidade do controle, mas solicita menos o elemento final de controle.

The necessary demand to stabilize the human posture is associated with the way Central Nervous System controls and keeps the quiet erect posture. In existing posture control models, a continuous variation of final element control signal is observed, which will certainly wear the controller. A solution to preserve it would be the increase in commutation period, causing the final control element to act only when postural balance is distantly related to reference signal. A way to implement this solution is to use controllers with a differential gap around the reference signal, defined by a superior and inferior limit. A simple pendulum model is used to represent the dynamics of the human musculo skeletal system on sagittal plane, with neural control system sending instructions in order to produce a corrective torque that stand up to body position deviation. A feedback control model was carried out, where there reference position deviation is perceived and corrected by a PID controller, that resembles neuromuscular parameters, added to passive viscous-elastic properties of the muscle. A model for superior and inferior limits up to 0.5° of reference signal was simulated. In this gap the system acted as an open loop, therefore without the correction of reference signal. It was observed that the option of controller with differential gap worsens the quality of control, but demands less the final element of control.

A quantificação do trabalho mecânico como recurso de avaliação do controle postural / The quantification of mechanical work as a resource for analyzing postural control

O estudo tem por objetivo propor dois métodos de cálculo para a quantificação do trabalho mecânico ( ) como recurso para análise do controle postural em indivíduos submetidos a perturbações motoras, visuais e/ou que estão em processo de reabilitação física. Neste estudo se aborda a quantificação do realizado pelo sistema muscular após a extensão do tronco para postura ereta (auto-perturbação) em indivíduos com visão preservada (VP) e privação momentânea da visão (PMV) por meio de dois métodos denominados: i) Trabalho mecânico total ( ) e ii) Trabalho mecânico do centro de massa ( ). A amostra constituiu-se de 10 voluntários saudáveis, do sexo masculino com idades de 25,6 (± 2,2) anos. Foram realizadas cinco tentativas para cada voluntário em ambas as condições. Para coleta dos dados foi utilizado um sistema de imagem para rastreamento optoeletrônico tridimensional, composto de 8 câmeras de vídeo, com freqüência de captação de 200 Hz. Observou-se pela análise de regressão linear que o e apresentam forte correlação entre as duas condições (r2 = 0,77 para a condição VP e r2 = 0,84 para a condição PMV) e pelo teste t de Student observou-se diferenças estatisticamente significativas (p<0,10) na primeira tentativa entre os voluntários com VP e PMV para o durante o intervalo pós-perturbação, bem como diferenças no nos intervalos [0,80]ms e [0,100]ms. Concluiu-se que os métodos que calculam o e o possibilita investigar o controle postural após perturbações motoras e visuais podendo ser utilizado como recurso na reabilitação física.

This study proposes two methods for calculating the amount of mechanical work ( ) as a resource for analyzing postural control in individuals subject to motor or visual disturbances, and/or are in the process of physical rehabilitation. This study addresses the quantification performed by the muscle after the extension of the trunk to the upright position (self-disturbance) in subjects with preserved vision (VP) and temporary deprivation of vision (PMV) by two methods known as: i) Total Mechanical Work ( ) and ii) Mechanical Work of the Center of Mass ( ). The study sample consisted of 10 healthy volunteers, males aged 25.6 (± 2.2) years. Five trials were performed for each volunteer under both conditions. An imaging system for three-dimensional optoelectronic tracking was used to collect data, consisting of 8 video cameras, with a capture frequency of 200 Hz. The linear regression analysis and showed a strong correlation between the two conditions (r2 = 0.77 for the VP condition and r2 = 0.84 for PMV condition), and the Student?s t-test revealed statistically significant differences (p<0.10) in the first attempt among the volunteers with VP and PMV for during the post-interval disturbance, and differences in in the intervals [0.80]ms and [0.100]ms. It was concluded that the methods to calculate and make it possible to investigate postural control after motor and visual disturbances and may be used as a resource in physical rehabilitation.