Métodos experimentais para estudar o controle postural humano

Esses métodos experimentais e analíticos fornecem diretrizes que visam compreender o papel dos muitos componentes dos sistemas nervosos e musculoesqueléticos centrais no controle postural humano. Modelos de controle postural com parâmetros físicos significativos podem ser usados para investigar o papel e a interação dos sistemas sensoriais e suas alterações devido à doença e ao envelhecimento. Esses métodos podem ser utilizados para avaliar problemas de equilíbrio do paciente, para revelar a ideologia do prejuízo e para auxiliar na concepção de intervenções para melhorar o controle postural.

Esses métodos também podem ser usados para estudar as interações entre patologias motoras sensoriais e controle de equilíbrio. Por exemplo, para prevenção de quedas em idosos. Este protocolo fornece um meio de investigar as contribuições relativas das modalidades sensoriais, incluindo sistemas proprioceptivos e visuais e suas interações, bem como contribuições passivas musculares para o controle postural.

Para preparar um assunto para a medição da eletromiografia dos músculos do tornozelo, utilize eletrodos diferenciais únicos com uma distância intereleroda de um centímetro. Marque o gastrocnemius medial na protuberância mais proeminente do músculo, o gastrocnemius lateral em um terço da linha entre a cabeça da fíbula e o calcanhar, o soleus em dois terços da linha entre os condículos medial do fêmur e o maleeolus medial, e os tibialis anterior em um terço da linha entre a ponta da fíbula e a ponta do maleeolus medial. Quando todos os pontos forem marcados, use uma navalha para raspar cada área e limpar a pele com álcool.

Quando a pele secar, use fita dupla face para anexar um eletrodo a cada área, tomando cuidado para que cada eletrodo seja fixado à pele com segurança. Para preparar o assunto para uma medição cinemática, primeiro use uma correia para fixar um marcador reflexivo o mais alto possível na haste do sujeito e coloque o sujeito no cinto do corpo. Use uma correia para fixar um marcador de reflexo na cintura do sujeito e fazer com que o sujeito suba no aparelho em pé.

Ajuste a posição do pé do sujeito para alinhar o maleeoli lateral e medial de cada perna ao eixo pedal de rotação e use um marcador para delinear as posições do pé. Instrua o sujeito a manter os pés nos mesmos locais durante os experimentos e ajustar a posição vertical dos localizadores de alcance laser para apontar para o centro dos marcadores reflexivos. Em seguida, ajuste a distância horizontal entre o localizador de alcance laser e os marcadores reflexivos para que os localizadores de alcance trabalhem em sua faixa média e não saturam durante experimentos em pé.

Antes de iniciar o experimento, informe o assunto do que esperar para cada condição de teste. Instrua o sujeito a ficar em silêncio com as mãos ao lado enquanto espera manter seu equilíbrio enquanto o fazem diante quando confrontados com as perturbações do mundo real. Para um julgamento silencioso, que o sujeito fique parado por dois minutos sem perturbações.

Para experimentos perturbados, se o objetivo é investigar o papel do sistema somatosensorial ou rigidez do tornozelo em pé, aplique perturbações de pedal por dois a três minutos durante o registro dos dados. Se o objetivo é examinar o papel da visão no controle postural, aplique perturbações visuais girando o campo visual usando o fone de ouvido de realidade virtual por dois a três minutos durante o registro dos dados. Se o objetivo é examinar a interação dos dois sistemas no controle postural, aplique simultaneamente as perturbações visuais e de pedal.

Para identificação não paramétrica da relação dinâmica do ângulo corporal com perturbações visuais após o carregamento dos dados de ensaio visualmente perturbados em um programa de software de análise adequado, use os comandos como indicado para dizimar o ângulo do corpo bruto e os sinais de perturbação visual e remover os meios dos sinais dizimados. Determine a frequência de amostragem dizimada e selecione a menor frequência de interesse para determinar o comprimento da janela e escolha o grau de sobreposição para a estimativa de espectro de energia. Defina o vetor de frequências em que a resposta de frequência deve ser estimada.

Use a função TF Estimate para encontrar a resposta de frequência do sistema conforme indicado e encontrar o ganho e a fase da resposta de frequência estimada como demonstrado. Em seguida, use o comando como indicado para calcular a função de coerência e traçar o ganho, fase e coerência em função da frequência. Neste exemplo de um típico ensaio em pé com perturbações visuais, um sinal trapezoidal aplicado pelo fone de ouvido de realidade virtual pode ser observado onde o campo de visão gira de zero a mais ou menos 0,087 rad no plano sagital.

Os ângulos do tornozelo e do corpo foram muito semelhantes nesta análise, uma vez que o ângulo do pé é zero e a haste e a parte superior do corpo se movem juntas. O torque do tornozelo também estava correlacionado com a haste e os ângulos do corpo. Eletromiógrafos dos músculos do tornozelo demonstram que o soleus e o gastrocnemius lateral são continuamente ativos, mas o gastrocnemius medial periodicamente gera grandes rajadas de atividade com influência corporal e que a tibialis anterior é silenciosa.

Aqui, uma resposta de frequência da função de transferência relacionando a entrada visual ao ângulo do corpo para os dados de ensaio em pé é mostrada. Neste experimento, a coerência era alta em baixas frequências até cerca de um hertz e caiu significativamente em frequências mais altas, o que significa que a resposta de frequência é significativa até um hertz. O ganho inicialmente aumentou de 0,1 para 0,2 hertz antes de diminuir para um hertz, demonstrando o comportamento esperado de baixa passagem devido à alta inércia do corpo.

A fase também começou a zero e diminuiu quase linearmente com a frequência indicando que a saída estava atrasada em relação à entrada. Tome cuidado para alinhar o eixo do tornozelo de rotação com o do atuador. Certifique-se de que o sujeito não gera movimentos extras e garanta que as perturbações mecânicas e visuais apropriadas sejam usadas.

Pela primeira vez, os usuários podem ter dificuldade em estabelecer um paradigma experimental repetitivo consistente e em usar os métodos de identificação adequados que explicam os efeitos de loop próximo, não linear e de tempo variando no controle postural. Esses métodos têm sido utilizados para investigar o controle postural saudável e sua adaptação, bem como para quantificar mudanças no controle do equilíbrio sob uma variedade de condições experimentais e clínicas.