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Este documento discute os efeitos da vibração na produção de força e potência muscular, além de sua importância no desempenho esportivo e atividades diárias. O texto aborda o reflexo tônico à vibração (tvr), as melhorias na força muscular sob certa pré-tensão, e as interações entre a vibração e a unidade motora. Além disso, são apresentados estudos sobre o benefício neuromuscular da vibração e as possibilidades de treinamento de força e potência através desta modalidade.
Tipologia: Notas de estudo
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Laura Baeta Pereira Barbosa RESPOSTA AGUDA DA VIBRAÇÃO MECÂNICA LOCALIZADA NA CAPACIDADE FÍSICA FORÇA MUSCULAR Belo Horizonte Escola de Educação Física, Fisioterapia e Terapia Ocupacional Universidade Federal de Minas Gerais 2009 Laura Baeta Pereira Barbosa
Monografia apresentada no curso de Educação Física, Fisioterapia e Terapia Ocupacional da Universidade Federal de Minas Gerais, como requisito parcial da obtenção do título de Bacharel em Educação Física. Área do concentração: Treinamento Esportivo Orientador: Prof. Dr. Leszek Szmuchrowski Belo Horizonte Escola de Educação Física, Fisioterapia e Terapia Ocupacional Universidade Federal de Minas Gerais 2009
A vibração tem sido combinada com o treinamento de força convencional para se obter melhores resultados de força e potência muscular, aspectos importantes para o desempenho esportivo e atividades diárias. Entretanto, os resultados para obter essa melhora dependem de características da vibração, como a amplitude e a frequência, além dos protocolos de exercício aplicados: volume, intensidade e tipo de treinamento. Ainda não se compreende exatamente o que acontece nos mecanismos que fazem a mediação dos efeitos da resposta vibratória, confirmando, assim, a necessidade de mais estudos tangíveis ao presente assunto. Palavras-chave: vibração, treinamento de força
O sucesso nos esportes, assim como o aprimoramento dos aspectos funcionais nas atividades diárias dependem, de uma forma geral, da força e potência muscular, provenientes do desempenho neuromuscular. Segundo Fleck e Kraemer (1997), o treinamento de força tem sido amplamente aplicado para a melhora da força e potência musculares. Na busca pelo melhor desempenho esportivo tem-se pesquisado diferentes meios de possibilitar a melhora tanto das adaptações neurais quanto das morfológicas em função do treinamento, especialmente do treinamento da capacidade motora força. Há cerca de 10 anos a vibração tem ganhado popularidade como forma de treinamento de força e vários pesquisadores tem estudado os efeitos da vibração mecânica e suas consequências para o corpo humano. Foram verificados benefícios na utilização da vibração mecânica para osteoporose e mau de Parkinson, conforme alguns estudos verificaram. No que tange o desenvolvimento da força, estudos verificaram o “reflexo tônico à vibração” (TVR – tonic vibration reflex ), resposta à vibração mecânica que favorece a melhora do desempenho da força sob influência de reflexos medulares. Existem dois métodos de aplicação da vibração no corpo humano durante os exercícios. No primeiro, a chamada vibração localizada, a vibração é aplicada de forma direta e perpendicular ao músculo ou o tendão a serem treinados. A vibração é aplicada por uma unidade vibratória que pode ser segurada com a mão ou ser fixada a um suporte externo. No segundo, as chamadas whole body vibration – vibração de corpo inteiro (WBV), a vibração é aplicada ao músculo a ser treinado de forma indireta, sendo transmitida através de uma plataforma que vibra alcançando o músculo alvo através das extremidades do corpo (LUO et al., 2005). Diversos sistemas vibratórios, principalmente de corpo inteiro, estão disponíveis no mercado mundial e brasileiro, já existindo produção nacional de plataformas vibratórias de corpo inteiro.
Enquanto a vibração pode ser um potente estímulo para a estrutura neuromuscular é muito importante que treinadores e profissionais em fisiologia compreendam os efeitos da vibração no corpo humano. 1.1 Problema Este estudo se restringe a uma revisão bibliográfica, buscando no universo científico publicações que possam prover definições e informações sobre efeitos agudos e possíveis consequências da utilização da vibração mecânica localizada no corpo humano relativa à capacidade motora força. 1.2 Justificativa Nos últimos anos o uso da vibração como uma forma de treinamento ou auxílio do mesmo tem ganhado popularidade. Achados recentes demonstram que o treinamento com a vibração de corpo inteiro pode gerar melhoras agudas e crônicas no desempenho neuromuscular. Entretanto, como sugere LUO et al. , 2005, muitas áreas em particular necessitam de estudos mais controlados: para identificar amplitudes e frequências de vibração ótimas para um treinamento que se baseou na aplicação de um método vibratório; para verificar os efeitos do exercício dinâmico quando comparado com o isométrico no que tange ao benefício de desenvolvimento neuromuscular na vibração; para examinar efeitos crônicos da vibração na melhora de desempenho neuromuscular de atletas de elite. As sugestões do autor demonstram que muito ainda é necessário para se ter um controle maior das possibilidades de treinamento de força e potência muscular através da vibração e dos consideráveis perigos provenientes do mesmo. Segundo MESTER et al., 1999, as reações biológicas aos estímulos vibratórios são uma característica desafiadora do ponto de vista científico. Isso se refere a mecanismos reflexos que controlam o tempo de curso e a intensidade da contração muscular no curso do estímulo oscilatório assim como uma potencial instabilidade de postura e controle de equilíbrio numa plataforma vibratória, especificamente. Sob
2.1 Organização do sistema neuromotor 2.1.1 Organização da medula espinhal O sistema nervoso humano é constituído por duas partes principais: o sistema nervoso central (SNC), consistindo em cérebro (tronco cerebral, cerebelo, diencéfalo, telencéfalo, sistema límbico) e medula espinhal (tratos neurais ascendentes, tratos nervosos descendentes, formação reticular); e o sistema nervoso periférico (SNP), que consiste nos nervos que transmitem a informação para e a partir do SNC. Os comandos para o movimento voluntário se originam em áreas corticais de associação. Os movimentos são planejados no córtex e também nos gânglios da base e nas regiões laterais dos hemisférios cerebelares, que dirigem as informações para os córtices pré-motor e motor por meio do tálamo. Os comandos motores provenientes do córtex motor são enviados para os motoneurônios do tronco cerebral. O movimento produz alterações nos impulsos aferentes sensoriais provenientes do músculo, tendões, articulações e pele. Essa informação de feedback , que ajusta e suaviza o movimento, é enviada diretamente para o córtex motor e para o espinocerebelo, que se projeta para o tronco cerebral (GANONG, 1987). As áreas corticais de associação e os núcleos da base são estruturas neurais envolvidas mais diretamente com o primeiro e mais abstrato componente de um plano motor, ou seja, a elaboração de uma estratégia motora. A elaboração dos aspectos táticos é responsabilidade mais direta do córtex motor e cerebelo. E a ativação de interneurônios e motoneurônios que participam tanto da geração quanto das correções dos movimentos, ou seja, a execução do plano motor, é responsabilidade fundamental da medula espinhal e de núcleos do tronco cerebral. A figura 1 mostra de forma esquematizada essa organização.
Figura 1: Princípio do controle do movimento voluntário. (Adaptado de GANONG, 1987). A substância cinzenta da medula espinhal é a área de integração dos reflexos medulares espinhais. Pelas raízes sensoriais (posteriores) que os sinais sensoriais entram na medula. Assim que entra na medula, os sinais sensoriais seguem para dois destinos separados: um ramo que evoca reflexos segmentares medulares locais; e outro ramo que transmite sinais para os níveis superiores do sistema nervoso, como foi descrito acima (GUYTON, 2002). Ainda segundo o mesmo autor, cada segmento da medula espinhal tem milhões de neurônios em sua substância cinzenta, dentre os tipos de neurônios existentes, dois são de fundamental importância no presente trabalho: os neurônios motores anteriores e os interneurônios. Os neurônios motores anteriores dão origem às fibras dos nervos que saem da medula espinhal e inervam as fibras musculares esqueléticas, sendo os neurônios de dois tipos: neurônios motores alfa e neurônios motores gama. Os neurônios motores alfa dão origem a grandes fibras nervosas motoras do tipo A alfa (Aα) que após entrar no músculo se ramificam várias vezes e inervam as grandes fibras musculares esqueléticas. A estimulação de uma fibra nervosa alfa isolada podem excitar a contração de três fibras musculares até uma unidade motora inteira. Os neurônios motores gama, localizados nos cornos anteriores da medula espinhal, transitem impulsos por fibras nervosas motoras A gama (Aγ) e por pequenas fibras intrafusais, que constituem a parte média do fuso muscular, sendo mostrado adiante. Os interneurônios estão presentes em todas as áreas da substância cinzenta da medula espinhal, são células muito numerosas, pequenas e facilmente excitáveis emitindo, assim, descargas muito rapidamente; têm interconexões umas com as
Figura 2: (A) organização estrutural de um fuso muscular, como possui um formato fusiforme e está alinhado em paralelo às fibras musculares regulares, ou fibras extrafusais (MCARDLE, 2008). (B) Fuso muscular mostrando sua relação com as fibras musculares extrafusais regulares, inervadas pelas fibras do motoneurônio alfa (FOSS e KETEYIAN, 2003).
Segundo o mesmo autor, as fibras sensoriais dos receptores do fuso muscular se originam na parte central do fuso muscular podendo ser excitadas de duas formas: ao alongar todo o músculo distende-se também a parte média do fuso excitando, portanto, o receptor; e, mesmo que a extensão de todo o músculo não se altere, a contração das partes terminais das fibras intrafusais do fuso também vai distender as partes médias das fibras e excitar o receptor. Na área receptora do fuso muscular são encontradas a terminação primária e a terminação secundária. A terminação primária é formada por uma grande fibra nervosa sensorial do tipo Ia que circunda a parte central de cada fibra muscular intrafusal. A terminação secundária é formada por fibras nervosas sensoriais menores do tipo II que inervam a região receptora de um ou de ambos os lados da terminação primária. Assim, quando há uma lenta distensão da parte receptora do fuso muscular, o número de impulsos transmitidos pelas terminações primárias e secundárias aumenta quase em proporção direta ao grau de distensão e por alguns minutos as terminações ainda transmitem os impulsos se o receptor permanecer estirado. Esse efeito é denominado resposta estática do receptor do fuso e acredita-se que as fibras com cadeia nuclear sejam as principais responsáveis por esta resposta por serem inervadas por ambas as terminações. Entretanto, quando o receptor do fuso sofre um aumento súbito no comprimento, apenas a terminação primária é estimulada de forma muito vigorosa transmitindo assim um número imenso de impulsos para a fibra Ia. Essa resposta dinâmica perdura enquanto o comprimento do fuso estiver aumentando. Quando deixa de aumentar, a frequência da descarga dos impulsos retorna a níveis inferiores ao da resposta estática. Supõe-se que as fibras com bolsa nuclear, que tem apenas terminações primárias sejam responsáveis pela resposta dinâmica. Quando o fuso encurta, essa variação diminui momentaneamente a emissão de impulsos pela terminação primária, então, assim que o fuso alcança o comprimento mais curto, os impulsos ressurgem na fibra Ia numa fração de segundo. Assim, os sinais enviados pela terminação primária para a medula espinhal, podem ser positivos (maior número de impulsos) ou negativos (menor número de impulsos), informando qualquer variação no comprimento do fuso muscular.
raiz dorsal pra dentro da medula espinhal, onde ativam diretamente o motoneurônio alfa. Os impulsos neurais motores que retornam levam o músculo (aqui representado pela musculatura do quadríceps) a se contrair com mais força, a fim de recolocar o membro em sua posição original (agachamento com joelhos a 90º). Durante esse processo reflexo, os interneurônios na medula também são ativados, para facilitar a resposta motora apropriada. Impulsos excitatórios são transmitidos aos sinergistas, que irão facilitar o movimento desejado, enquanto impulsos inibitórios fluem para as unidades motoras da musculatura antagonista ao movimento. Assim, o reflexo miotático é um mecanismo auto-regulador ou compensador permitindo ao músculo ajustar-se automaticamente às diferenças na carga (e no comprimento), sem necessitar de um processamento imediato da informação através de centros superiores do sistema nervoso central (MCARDLE, 1998), pois essa é uma via monossináptica que possibilita que o sinal reflexo retorne de volta ao músculo depois que há excitação do fuso com o retardo temporal mais curto possível (GUYTON, 2002). O reflexo miotático pode ser dividido em dois componentes; um dinâmico e outro estático. Quando um músculo é distendido rapidamente um forte sinal é transmitido para a medula espinhal através de potentes sinais dinâmicos transmitidos pelas terminações primárias dos fusos musculares. A resposta a isso é uma instantânea e forte contração reflexa do mesmo músculo do qual se originou o sinal, sendo esse reflexo miotático denominado dinâmico. Após a finalização desse reflexo, um outro mais fraco continua por um longo período é denominado reflexo miotático estático. Transmitido pelas terminações primárias e secundárias do fuso esse reflexo continua a causar contração muscular enquanto o músculo for mantido em comprimento excessivo, opondo-se, assim, à força causadora do comprimento excessivo.
2.1.3 Sistema Gama O fuso pode ser distendido de outra maneira, pode ser ativado exclusivamente, sem a participação do restante do músculo. As extremidades das fibras do fuso são inervadas por neurônios motores gama e podem ser estimulados diretamente pelos centros motores localizados no córtex cerebral (figura 3). Quando estimuladas, as extremidades do fuso se contraem, distendendo a porção central, estimulando o nervo sensorial. Esse arranjo neural especial recebe o nome de sistema gama ou γ- loop. Os neurônios gama possuem uma ordem de recrutamento, assim como os motoneurônios α. As interrelações funcionais que promovem os movimentos voluntários precisos ainda não são completamente conhecidas, mas esse recrutamento combinado é designado co-ativação alfa-gama. Quando uma pessoa segura um livro numa posição fixa, com o cotovelo fletido a 90º, o estiramento estático imposto a todo o músculo fornece a informação que mantém o livro na mesma posição. Os neurônios gama são estimulados por impulsos corticais, mandando informação ao fuso, que se contrai, assim, o nervo sensorial envia impulsos de volta para o SNC, gerando informação adicional para o recrutamento de unidades motoras necessárias para manter a posição de segurar o livro voluntariamente. Essa informação adicional permite que o movimento se realize de maneira uniforme (FOSS e KETEYIAN, 2003).
em série com até 25 fibras extrafusais e detectam a tensão muscular, sendo mecanismos inibidores em que inibem a contração da musculatura agonista e estimula a ação dos antagonistas. Os OTGs são receptores sensoriais que detectam diferenças na tensão gerada pelo músculo ativo e respondem como um monitor de retroalimentação ( feedback ) para emitir impulsos sob uma de duas condições: em resposta à tensão criada no músculo ao contrair-se e em resposta à tensão quando o músculo é distendido passivamente. Se estimulados por tensão excessiva, os OTGs transmitem sinais à medula espinhal causando um efeito reflexo inteiramente inibitório no músculo por eles inervados. Logo, se a mudança na tensão for excessivamente grande, a descarga do sensor aumenta, deprimindo assim a atividade dos motoneurônios, o que reduzirá a tensão gerada nas fibras musculares, provocando, em alguns casos, um relaxamento instantâneo de todo o músculo; sendo este um mecanismo protetor, impedindo a ruptura da musculatura ou avulsão do tendão (GUYTON, 2002). Entretanto, se a contração do músculo produz pouca tensão, os OTGs irão exercer pouca influência, pois serão ativados fracamente. Assim, a função básica dos OTGs consiste em proteger o músculo e seu envoltório de tecido conjuntivo contra possíveis lesões induzidas por uma sobrecarga excessiva.
Figura 4: Órgão Tendinoso de Golgi. Quando um músculo é contraído estirado com força, o nervo sensorial do órgão tendinoso é estimulado. Impulsos são enviados à medula, onde se processa uma sinapse com o interneurônio inibitório que inibe o neurônio motor alfa e o músculo se relaxa (MCARDLE, 2008). Segundo FLECK e KRAEMER (1999), através do treinamento de força é possível que ocorra a inibição dos efeitos inibitórios dos OTGs, sendo assim possível a maior geração de tensão pela musculatura em questão. 2.2 Força muscular Para a ciência do esporte a força muscular é a quantidade máxima de força que um músculo ou grupo muscular pode gerar em um padrão específico de movimento em uma determinada velocidade de movimento (KNUTTGEN e KRAEMER, 1987). A unidade motora é um dos fatores determinantes da força muscular e é a unidade funcional da atividade muscular sob controle neural, sendo formada por um neurônio motor alfa e todas as fibras musculares que ela inerva (figura 5). Se uma unidade motora tem uma quantidade pequena de fibras musculares, consequentemente, menor será a força que pode ser produzida por essa unidade motora. As fibras musculares numa unidade motora ficam espalhadas pelo músculo, assim, duas fibras adjacentes podem não pertencer à mesma unidade motora. Essa distribuição das fibras musculares de uma unidade motora através do músculo permite que ele seja ativado sem mostrar todo seu potencial de produção de força e que seja ativado como um todo, não em segmentos. Uma unidade motora típica é constituída por fibras musculares do tipo I (contração lenta) e do tipo II (contração rápida), sendo que a proporção de quantidade de uma dessas fibras pode ser maior em alguns músculos, afetando a composição da unidade motora. As mudanças adaptativas provenientes do treinamento esportivo só acontecerão nas unidades motoras que forem recrutadas para produzirem força em um exercício. Se uma unidade motora é ativada, pouca força é produzida, ao passo, que várias; geram uma força produzida maior. Se todas as unidades motoras em um
