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CONTROLE DA APRENDIZAGEM MOTORA AULA 2 Prof.ª Tatiane Calve 2 CONVERSA INICIAL Contribuições do sistema nervoso central e periférico no controle motor A coordenação motora “é a padronização dos movimentos do corpo e dos membros relativamente à padronização dos eventos e objetos do ambiente” (Magill, 2000, p. 38). Para controlar o movimento, aprender e melhorar o desempenho na realização de habilidades motoras, o organismo utiliza informações intrínsecas e do ambiente. Assim, o conhecimento de como o sistema nervoso central é organizado e como o sistema sensorial utiliza as informações ambientais para controlar o movimento é importante para planejar e adequar a prática de habilidades motoras. Os sistemas nervoso central e periférico têm importante papel no controle e na aprendizagem motora, bem como para utilização de informações intrínsecas e extrínsecas ao organismo. Nesta aula, vamos discutir a função do sistema nervoso de receber, processar e planejar a execução dos movimentos; assim como o sistema sensorial tem por objetivo principal capitar as informações providas do organismo e do ambiente, para que os movimentos sejam executados de forma harmônica e precisa. Para isso, os temas abordados nesta aula serão: Contribuições centrais no controle motor. Receptores sensoriais. Reflexos. Feedforward e feedback. Redundância e variabilidade motora. TEMA 1 – CONTRIBUIÇÕES CENTRAIS NO CONTROLE MOTOR Um bom desempenho no controle dos movimentos, ao executarmos diferentes habilidades motoras, seja em tarefas do dia a dia ou na prática esportiva, precisamos do bom funcionamento do sistema nervoso central (SNC) e sistema nervoso periférico (SNP). 3 Para compreender como o sistema nervoso comanda os movimentos das articulações e dos músculos, a seguir serão descritos os componentes desse sistema. Daremos início com a unidade funcional do sistema nervoso, o neurônio. O neurônio é formado por dendrito, corpo celular e axônio, e sua comunicação é feita por sinapses, como indicado na Figura 1. Figura 1 – Comunicação neural Crédito: Designua/Shutterstock. A seguir serão descritos os principais componentes do sistema nervoso central: 1. Medula espinhal – é a estrutura que conecta o cérebro aos demais sistemas do corpo humano, por onde passam as informações periféricas (via aferente) e centrais (via eferente). A medula é dividia em segmentos (região cervical, lombar, sacral, caudal, raiz dorsal e ventral). 4 2. Encéfalo – é dividido em telencéfalo (cérebro), diencéfalo (tálamo e hipotálamo), mesencéfalo (teto), metencéfalo (ponte e cerebelo) e mielencéfalo (bulbo). O encéfalo é responsável por maior parte das funções do organismo, recebendo e processando as informações sensoriais, organizando e programando os movimentos a serem realizados. O cérebro também é responsável pela cognição, memória e funções vitais do organismo. As meninges (pia-máter, dura-máter e aracnoide) fazem a proteção dessa estrutura fundamental do organismo. Figura 2 – Medula espinhal Crédito: Alila Medical Media/Shutterstock. Em trabalho conjunto com o sistema nervoso central há o sistema nervoso periférico, cuja função é levar informações da periferia do corpo ao cérebro e informações do cérebro ao restante do corpo. Ele está dividido em: 1. Sistema nervoso voluntário – informações nervosas que levam informações do sistema nervoso central aos músculos esqueléticos, para que possamos executar os movimentos, que podem ser voluntários ou involuntários. 5 2. Sistema nervoso autônomo – responsável pelo funcionamento dos músculos cardíacos, sistema endócrino e respiratório. Esse sistema é subdividido em simpático e parassimpático, com funções antagônicas, suas ações são controladas pelo SNC. Como podemos observar, tanto o sistema nervoso central quanto o periférico possuem relevante importância para a recepção, o processamento de informações intra e exteroceptivas, a programação e o controle das ações de órgãos e sistemas do organismo. Tratando-se de comportamento motor, o SNC, como citado, tem por função receber, processar, programar e enviar as informações para a execução dos movimentos. Antes de explorarmos o papel do córtex cerebral para essa função, de coordenar dos movimentos voluntários, por meio do processamento de informação, vamos explicar a ação motora involuntária que ocorrem em nível medular – o arco reflexo. O arco reflexo ou reflexo é a reação involuntária a impulsos nervosos de receptores sensoriais. Esses impulsos são direcionados à medula espinhal, a qual responde com impulsos nervosos que chegam aos neurônios motores, que acionam a contração muscular. Observe o esquema de arco reflexo na Figura 3, a seguir. Figura 3 – Arco reflexo Crédito: Ducu59us/Shutterstock. 6 O controle motor voluntário ocorre por dois caminhos distintos (mecanismos centrais e periféricos), que pode ser explicado pela Teoria Motora (Tani et al., 2010). A Teoria Motora enfatiza o uso do sistema nervoso central (SNC) para receber informações providas do organismo ou do ambiente, processar a informação recebida, integrá-la ao sistema nervoso, planejar e coordenar os componentes para que ação seja realizada pelo sistema efetor. Além disso, o SNC também é responsável pelo armazenamento das informações na memória de curto, médio e longo prazos, permitindo a aprendizagem do movimento. O uso de informação armazenadas no SNC para a comparação com o movimento que será realizado foi chamado de abordagem de processamento de informação, por Schmidt (2005). Com base nessa abordagem, o indivíduo deve utilizar as informações ambientais e compará-las com as informações armazenadas no córtex cerebral, e para programar e executar a melhor ação possível, de acordo com o as características da tarefa e do contexto – programa motor generalizado (Schmidt, 2005). Assim, nessa abordagem, o feedback se torna muito importante para que as informações sejam corretamente armazenadas e possam ser utilizadas para a realização de ações motoras futuras. TEMA 2 – RECEPTORES SENSORIAIS Como exposto, o controle dos movimentos, sejam involuntários ou voluntários, dependem da integração entre sistema nervoso e sistema sensorial. Assim, o desenvolvimento perceptivo motor é importante para o processo de controle dos movimentos, permitindo que o indivíduo receba, organize, integre e aprenda o significado das informações para formular as respostas apropriadas a cada estímulo recebido. Para isso, são utilizados os canais sensoriais exteroceptivos e intraceptivos, assim como a cognição, para interpretação das informações e sua aprendizagem do movimento voluntário. As percepções são divididas em percepção visual, auditiva, propriocepção, percepção tátil e percepção háptica. Percepção visual – percepção que utiliza a modalidade visual para recepção das informações externar ao organismo. A percepção visual é dividida em: 7 Fixação e acompanhamento – percepção de objetos estáticos (fixação) e de objetos em movimento (acompanhamento). Percepção de forma – distinção de formas. Percepção de profundidade – julgamento da distância de um objeto, tendo como ponto de partida a si mesmo. Percepção figura-fundo – distinção de uma figura do seu fundo. Percepção espacial – percepção de objetos no espaço ou de si mesmo no espaço. Coordenação vasomotora – coordenação da visão com os movimentos do corpo. Percepção auditiva – percepção que utiliza a modalidade auditiva para recepção das informações externar ao organismo e é dividida em: Percepção figura-fundo auditiva – atenção e distinção entre sons. Discriminação auditiva – distinção entre frequências e amplitudes de som. Localização de sons – origem do som. Coordenaçãoauditivo-motora – é a capacidade de coordenar estímulos sonoros com movimentos do corpo. Propriocepção – compreende as capacidades perceptivo-motoras que reagem a estímulos sugeridos dentro do organismo, como estímulos sensoriais que provêm de músculos, tendões e receptores do sentido vestibular. Percepção tátil – interpretação das sensações das superfícies cutâneas do corpo. Percepção háptica – é a união entre cinestesia e tato com forma de exploração do ambiente. Dentre as mais variadas modalidades sensórias, as mais importantes para o controle motor são a propriocepção e a visão. As quais serão mais detalhadamente descritas a seguir. 2.1 Propriocepção e controle motor A propriocepção está relacionada com a identificação sensório-receptiva das características dos movimentos dos seguimentos corporais e corpo como um todo (Magill, 2000). 8 As informações aferentes, enviam ao SNC, informações proprioceptivas sobre as características do movimento, tais como: Orientação espacial. Localização espacial. Velocidade. Ativação muscular. Dessa forma, a propriocepção é uma ferramenta sensorial fundamental para que o controle do movimento. O uso das informações proprioceptivas e cinestésicas, pessoas com baixa visão ou cegas, podem explorar o ambiente e os objetos, além de executar ações motoras de maneira extremamente coordenadas, sem a necessidade do uso da visão. Também é por meio do uso da propriocepção que fazemos inúmeras correções e ajustes na realização de habilidades motoras no dia a dia, como abotoar uma roupa, trocar a macha do carro, controlar a velocidade do carro, entre outras tarefas, sem precisar olhar para o seguimento corporal que está sendo utilizado no momento. 2.2 Visão e controle motor A visão é a modalidade sensorial predominante entre os sistemas sensório-perceptivos para controle das ações motoras, pois há uma tendência de as pessoas utilizarem e confiarem mais nesse sistema. Magill (2000) indica que existem dois componentes da função visual, sendo eles a visão central (processamento de informações em uma pequena área) e a visão periférica (detecção de informações foram do alcance da visão focal). O papel da visão é importante para o direcionamento manual, preensão de objetos, locomoção e ações esportivas como salto e rebatida de objetos (Magill, 2000). 2.2.1 Visão e direcionamento e preensão manual Para que as pessoas realizem tarefas de direcionamento manual é necessário que elas movam um ou os dois braços em direção ao objeto pretendido. Para que o alcance seja correto, com um movimento harmônico, a visão é utilizada em diferentes fases do direcionamento manual (Magill, 2000): 9 Fase de preparação do movimento – nessa fase a pessoa utiliza a visão para determinar a distância e a direção em que tem que realizar o movimento. Fase de voo – início do movimento em direção ao objeto desejado, é uma fase predominantemente balística e a visão é pouco importante. Fase de conclusão – é a fase iniciada pouco antes de se alcançar o objeto e termina ao atingir o alvo. Nessa fase, a visão é importante para que a pessoa possa fazer ajustes necessários para que o alcance ao objeto seja realizado com precisão. A preensão engloba o alcance e o agarrar/pegar um objeto. A importância da visão para essa ação está no ajuste dos dedos, feito para agarrar o objeto de acordo com suas características de tamanho, peso e forma. 2.2.2 Visão e locomoção Durante a locomoção, a visão tem o papel importante de detectar e evitar o contato com obstáculos. Assim, a visão permite a tomada de decisão de ultrapassar ou desviar de objetos, ou seja, informações sobre o tempo de contato. Dessa forma, a visão proporciona informações para que o indivíduo possa fazer ajuste de altura, largura e comprimento das passadas durante a locomoção. 2.2.3 Visão e tarefas esportivas Em relação às tarefas esportivas, serão destacadas aqui três delas: o salto, a apreensão e a rebatida de objetos. Nos saltos, o papel da visão é fazer ajustes em relação a distância que a pessoa deseja alcançar com o salto. Para isso, é utilizada a variável óptica tau, que é o fluxo óptico decorrente da aproximação relativa em direção a um objeto, ou seja, a visão informa quanto tempo resta até o obstáculo ou objeto alcançar o plano do olho – tempo para colisão (TC) (Gibson, 1979, citado por Rodrigues; Schiavon; Macegoza, 2012). A apreensão de um objeto em movimento passa por três estágios: 1. Movimentação dos braços em direção ao objeto. 2. Adequação do tamanho da mão em relação ao objeto. 3. O objeto é segurado pelos dedos. 10 Assim, a visão fornece informações antecipadas sobre o posicionamento espacial e temporal, para ajuste e controle dos seguimentos corporais que vão alcançar e agarrar o objeto. O mesmo ocorre com a rebatida de um objeto, por isso, a dica dos profissionais da área da Educação Física e treinadores é de sempre estar olhando para o objeto a ser rebatido. TEMA 3 – REFLEXOS Gallahue e Ozmun (2005) propõem um modelo de desenvolvimento motor durante o ciclo vital denominado de a ampulheta, no qual elencam a sequência das fases do desenvolvimento e explicam a influência da hereditariedade (fatores individuais) e do ambiente (fatores ambientais). A primeira fase proposta pelos autores é a fase reflexa. A fase motora reflexa é a base do desenvolvimento motor e é caracterizada por movimentos involuntários e respostas automáticas. Os reflexos primitivos de sobrevivência surgem na fase intrauterina e se estendem até o 12o mês de vida (Gallahue; Ozmun, 2005). Nessa fase, a decisão sobre o movimento ocorre na medula e não em nível cortical, e tem por objetivo colher informações do ambiente, buscar alimento e se proteger. A fase reflexa é dividida em dois estágios (Gallahue; Ozmun, 2005): 1. Estágio de codificação das informações – estágio caracterizado por movimentos involuntários. Durante esse estágio, o reflexo serve como o meio principal pelo qual o bebê é capaz de colher informações, buscar alimento e se proteger por meio do movimento. 2. Estágio de decodificação de informações – estágio de inibição gradual de muitos reflexos e desenvolvimento dos centros superiores do cérebro. os centros inferiores gradualmente abandonam o controle dos movimentos e são substituídos por atividades motoras voluntárias mediadas pela área motora do córtex cerebral. O estágio de decodificação substitui a atividade sensório-motora pelo comportamento perceptivo- motor. Os movimentos reflexos são divididos em: Reflexos primitivos de sobrevivência, utilizados para buscar alimento do ambiente e proteção do bebê. 11 Reflexos posturais, movimentos precursores dos movimentos utilizados para o equilíbrio corporal e na locomoção. Além dos reflexos primitivos de sobrevivência, que são substituídos por movimentos voluntários, com o desenvolvimento e sofisticação do córtex cerebral, o organismo possui alguns sistemas de reflexo ainda na fase adulta. O movimento reflexo recebe estímulos sensoriais providos dos receptores musculares, articulares da pele, os quais são enviados para a medula espinhal, que recebe as informações sensoriais e envia os estímulos para os motoneurônios, para que haja a contração. Duas estruturas são de grande importância no reflexo, o fuso muscular e o órgão tendinoso de Golgi. O fuso muscular é responsável por realizar ajustes rápidos quando há estiramento muscular, sendo utilizado para manter o comprimento do músculo em um valor desejado. O órgão tendinoso de Golgi, localizado entre o músculo e o tendão, é importante para a atividade reflexa da unidade motora, sinalizando a tensão do músculo. Os reflexos são divididos em: Reflexo monossináptico – são os arcos reflexos com duas ou mais sinapses do SNC. O exemplo mais comum dessetipo de reflexo é o reflexo de estiramento ou miotático. Esse tipo de reflexo também é responsável pelo tônus muscular. São exemplos de reflexo monossináptico, o reflexo de estiramento Reflexo polissináptico – são os arcos reflexos com duas ou mais sinapses do SNC. O reflexo de retirada ou nocicepção são exemplos de reflexos polissinápticos. Esses reflexos são importantíssimos para evitar lesão nos músculos e bastante utilizados nas tarefas do dia a dia. TEMA 4 – FEEDFORWARD E FEEDBACK Magill (2000) conceitua habilidade motora como sendo uma ação muscular com um objetivo específico a ser alcançado. O organismo utiliza estratégias para controle do movimento, tais como ajuste antecipatório (feedforward) e compensatório (feedback) (Godoi; Barela, 2002). 12 Feedforward é o mecanismo “desencadeado quando a perturbação é causada pelos movimentos do próprio indivíduo” (Godoi; Barela, 2002, p. 11). Esse mecanismo é acionado antes de a perturbação ocorrer, resultando em ajustes musculares que precedem e acompanham o movimento, ou seja, são ajustes que ocorrem de maneira “on-line”. Dessa maneira, o sistema antecipa as perturbações que podem ocorrer. O feedback ocorre quando a perturbação no sistema neuromotor ocorre pela influência de forças externas, ou seja, quando o sistema sensorial oferecer informações ao organismo e ele responde de forma adequada (Godoi; Barela, 2002). A manutenção postural é uma ação motora que utiliza dois tipos de controle, sendo eles o feedforward e feedback. O ajuste postural antecipatório está associado com o objetivo de minimizar os efeitos de uma perturbação prevista. Já os ajustes posturais compensatórios estão relacionados com a ativação do músculo após a perturbação. TEMA 5 – REDUNDÂNCIA E VARIABILIDADE MOTORA “O termo redundância motora tem sido um antigo e reconhecido problema científico, o qual foi inicialmente postulado por um dos maiores cientistas do século XX, Nicholai Aleksandrovich Bernstein” (Oliveira; Shim, 2008, p. 10). Redundância remete a abundante, ou seja, no movimento humano, o SNC precisa selecionar, entre inúmeras possibilidades, um movimento que seja mais adequado para uma determinada tarefa. Oliveira e Shin (2008) indicam que esse problema tem sido historicamente investigado como um problema de redundância motora ou problema de Bernstein. Por volta de 1920, Bernstein observou esse fenômeno em seu famoso estudo com ferreiros profissionais que batiam com o martelo para moldar formões. A análise do movimento do ferreiro foi feita com a utilização de pequenas lâmpadas, posicionadas em pontos específicos do corpo do ferreiro. Assim, seu movimento pode ser fotografado, permitindo o cálculo do movimento das articulações do sujeito do estudo. 13 Figura 4 – Movimento fotografado para cálculo do movimento das articulações do sujeito do estudo Crédito: CC/PD. Os resultados obtidos por Bernstein, no experimento, indicaram que “a variabilidade da ponta do martelo ao longo de uma série de tentativas era menor do que a variabilidade das trajetórias das articulações do braço direito dos ferreiros” (Oliveira; Shim, 2002, p. 12). Assim, Bernstein considerou que as articulações corrigiam os erros na trajetória do braço do ferreiro, para que o martelo acertasse sempre o mesmo ponto. Esses achados permitiram interpretar que o SNC busca diversas maneiras de controlar os seguimentos corporais, para que o desempenho seja satisfatório durante a realização de uma tarefa motora. Assim, podemos afirmar que os Graus de Liberdade (GL) disponíveis em um sistema são infinitos e que é necessário eliminar alguns GL redundantes no sistema. Na área do comportamento motor, a redundância é utilizada para explicar a performance na execução de tarefas motoras, com o controle de força muscular, ângulos articulares, entre outros componentes dos GL de um sistema. Porém, em diferentes contextos, a realização das tarefas motoras pode apresentar variabilidade, atrapalhando a performance motora. A variabilidade condicionada ao contexto pode ser: 1. Anatômica – está relacionada com os Graus de Liberdade articular. 2. Mecânica – está associada ao grau de ativação do músculo. 14 3. Fisiológica – são os ruídos no drive neural entre a emissão do comando cortical e cerebelar até o órgão efetor. Podemos citar, ainda, a variabilidade cinemática (variação de velocidade, tempo, espaço e aceleração na execução do movimento) e variabilidade de resposta (variação da posição final e tempo de movimento do resultado obtido na execução de uma tarefa). A variabilidade do sistema está muito presente na realização de tarefas motoras pelos iniciantes. Com o treinamento o organismo se adapta e a variabilidade diminui, dando lugar a automatização do movimento pelo processo de aprendizagem. Essa relação entre variabilidade, adaptação e aprendizagem é conhecida como atrator, ou seja, com a prática o sistema é levado a um estado atrator, em que o indivíduo realiza as tarefas motoras com menor variação na execução dos movimentos, cometendo menos erros, tendo melhor desempenho. NA PRÁTICA Vimos nesta aula que as informações sensoriais são fundamentais para que haja controle dos movimentos, na execução de uma ou mais tarefas. Com o processo de envelhecimento, há um prejuízo no controle postural dos idosos pela falha na recepção e processamento das informações sensoriais e, consequentemente, dificuldade na programação e execução das tarefas motoras. Assim sendo, qual é o papel do feedback e do feedforward no controle postural? Godoi e Barela (2002) explicam que o feedback (mecanismo compensatório) é desencadeado quando há ocorrência de perturbações no equilíbrio decorrentes de forças externas (escorregões, tropeços etc.). Assim, o organismo detecta as informações e reage com respostas para que o indivíduo possa manter a postura correta. Já o feedforward (mecanismo antecipatório) é desencadeado quando o desequilíbrio é causado pelo próprio indivíduo (fraqueza muscular, dificuldade visual) e, assim, o organismo faz ajustes para que não haja efeitos mecânicos da perturbação (Godoi; Barela, 2002). FINALIZANDO Foram abordados nesta aula a função do sistema nervoso de receber, processar e planejar a execução dos movimentos; assim como o sistema 15 sensorial tem por objetivo principal capitar as informações providas do organismo e do ambiente, para que os movimentos sejam executados de forma harmônica e precisa. Nesta aula, também foram abordadas as características dos mecanismos de feedforward e feedback e da variabilidade do sistema durante o processo de aprendizagem motora. 16 REFERÊNCIAS GALLAHUE, D. L.; OZMUN, J. C. Compreendendo o desenvolvimento motor: bebes, crianças e adultos. 2. ed. São Paulo: Phorte, 2005. GODOI, D.; BARELA, J. A. Mecanismos de ajustes posturais feedback e feedforward em idosos. Rev. Bras. Cienc. Esporte, Campinas, v. 23, n. 3, p. 9- 22, maio 2002. MAGILL, R. A. Aprendizagem motora: conceitos e aplicações. São Paulo: Blucher, 2000. OLIVEIRA, M. A.; SHIM, J. K. Redundância motora: o problema de graus de liberdade na ciência do movimento humano. Rev. Bras. Cienc. Esporte, Campinas, v. 29, n. 2, p. 9-25, jan. 2008. RODRIGUES, S. T.; SCHIAVON, R.; MACEGOZA, J. O tipo de trajetória não afeta o controle visual da freada em ciclistas. Rev. Bras. Educ. Fís. Esporte, São Paulo, v. 26, n. 3, p. 473-83, jul./set. 2012. SCHMIDT, R. A., LEE, T. D. Motor control and learning: a behavioral emphasis. 4th ed. Champaign, IL, US: Human Kinetics, 2005. TANI, G. et al. Pesquisa na área de comportamento motor: modelos teóricos, métodos de investigação, instrumentos de análise, desafios, tendências e perspectivas. Rev. da Educação Física, UEM Maringá, v. 21, n. 3, p. 329-380, 2010.