A influência dos sistemas sensoriais na manutenção do equilíbrio estático de. adultos jovens em diferentes bases de apoio

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1 A influência dos sistemas sensoriais na manutenção do equilíbrio estático de adultos jovens em diferentes bases de apoio The influence of sensory systems in the maintenance of static balance in young adults in different support basis Ana Cláudia Santiago 1* ; Hildemberg Agostinho Rocha de Santiago 1 ; Matheus Machado Gomes 1+ ; Daniela Cristina Carvalho de Abreu 1#. * Aluna de Graduação (aninha_vl@hotmail.com) Aluno de mestrado (santiago@usp.br) + Aluno de Doutorado (theusgomes@yahoo.com.br) # Professora (dabreu@fmrp.usp.br) VINCULAÇÃO INSTITUCIONAL: 1 Curso de Fisioterapia, Departamento de Biomecânica, Medicina e Reabilitação do Aparelho Locomotor, FMRP Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, USP Universidade de São Paulo, Brasil. CORRESPONDÊNCIA: Profa. Dra. Daniela Cristina Carvalho de Abreu Avenida Bandeirantes, 3900; Ribeirão Preto, SP, Brasil. CEP: Telefone: (16) / dabreu@fmrp.usp.br

2 A influência dos sistemas sensoriais na manutenção do equilíbrio estático de adultos jovens em diferentes bases de apoio. RESUMO Na maioria das tarefas funcionais mantemos a orientação vertical do corpo. Para a estabilidade postural é necessária a integração das informações sensoriais e da capacidade de produzir forças, desse modo, uma complexa harmonia entre os sistemas musculoesquelético e neural é imprescindível para a conservação do equilíbrio. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar a influência dos sistemas visual, proprioceptivo e vestibular sobre o equilíbrio de adultos jovens em diferentes bases de apoio. O equilíbrio estático foi analisado por meio das quatro posições de Romberg sobre uma plataforma de força, com os olhos abertos e fechados, sobre a superfície estável da própria plataforma e superfície flexível (espuma). Os resultados mostraram que a base de apoio influencia o equilíbrio e a importância dos sistemas sensoriais para controle da oscilação corporal, uma vez que dependendo da tarefa, o sistema de controle postural pode se basear mais em uma informação sensorial do que em outra, dependendo de quão confiável é a informação fornecida. Os resultados mostraram que para todos os posicionamentos dos pés, tanto no sentido ânteroposterior (AP) quanto médio-lateral (ML), a ausência da informação visual e a imprecisão da informação proprioceptiva conferem ao controle postural a situação de maior instabilidade. Nossos achados sugerem que para adultos jovens a posição mais adequada para a avaliação do equilíbrio é P1 (na posição ortostática com os pés unidos), visto que esta posição é a que oferece menor base de apoio e consequentemente exige maior integração dos sistemas sensoriais para manutenção do equilíbrio tanto no sentido AP quanto no ML. Palavras-chave: Equilíbrio estático, adultos jovens, sistemas sensoriais, posições de Romberg.

3 The influence of sensory systems in the maintenance of static balance in young adults in different base of support. ABSTRACT In most of the activities of daily life, individuals maintain the upright position. For maintenance of postural stability it is very important the integration between sensory information and the capacity of produce muscle contraction, therefore, a complex harmony between the musculoskeletal and neural systems is needed. This study aimed to investigate the influence of visual, proprioceptive and vestibular systems on the balance of young adults in different base of support. The static balance was analyzed through four Romberg s positions segments on a force platform, with open and closed eyes, in a stable and in a flexible surface (foam). The results showed that the base of support influences the balance, once that depending on the task the postural control system may rely more on a sensory information than in another one, depending on how accurate is the information presented. The results also have shown that for all the foot placements, in the anteroposterior direction and medium-lateral, the absence of visual information and the inaccurate proprioceptive information leads to the situation of most instability in postural control. Our findings suggest that for young adults the best position for evaluate the balance is P1, once this position challenges the control systems in both directions (antero-posterior and medial-lateral). Key-words: Static balance, young adults, sensory systems, Romberg positions.

4 INTRODUÇÃO Para a estabilidade e orientação do controle postural é necessária a integração das informações sensoriais, que possibilitam identificar a posição e o movimento do corpo no espaço, e a capacidade de produzir forças, para controlar o posicionamento do corpo. Desse modo, uma complexa harmonia entre os sistemas musculoesquelético e neural é necessária para manter o equilíbrio corporal, integrando receptores vestibulares, visuais e proprioceptivos. 3,6 Em conseqüência às alterações nas demandas da tarefa e do ambiente, o controle postural adaptativo deve modificar suas estratégias sensoriais e motoras, de maneira que possa se adaptar às novas situações. 13 Entretanto, a importância das informações provenientes dos sistemas sensoriais que influenciam o equilíbrio varia em função da idade, da tarefa e do ambiente, e a manipulação da base de apoio é um fator que leva a alteração do equilíbrio. O corpo humano não é hábil na manutenção de uma postura vertical ereta completamente imóvel, realizando inclinações espontâneas de pequena magnitude nos eixos ântero-posterior e médio-lateral. Entretanto, ao se analisar a postura vertical ereta utilizando diferentes posicionamentos dos pés, não está claro qual é a influência dos diferentes sistemas sensoriais sobre o controle postural. Essa informação pode ser muito útil para estabelecer qual melhor posicionamento dos pés ao se avaliar o equilíbrio estático, o que pode estar relacionado com a melhor identificação de pessoas com maior instabilidade postural e que, consequentemente, tenham mais riscos de sofrerem quedas. Portanto o objetivo deste estudo foi investigar a influência dos sistemas visual, proprioceptivo e vestibular sobre o equilíbrio de adultos jovens em diferentes bases de apoio. MATERIAIS E MÉTODOS Participaram do estudo adultos quantos? jovens de ambos os sexos, na faixa etária de 18 a 23 anos de idade, selecionados de forma aleatória entre universitários da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto FMRP/USP. As avaliações de equilíbrio foram realizadas no Laboratório de Avaliação e Reabilitação do Equilíbrio (L.A.R.E.), situado no Laboratório de Bioengenharia da FMRP-USP. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa em Seres Humanos do Hospital das Clinicas da FMRP-USP, protocolo numero

5 Foram excluídos do estudo os voluntários que apresentavam patologia cardiovascular ou neurológica, vestibulopatia e diabetes mellitus, fratura de membro inferior nos últimos 6 meses e uso de medicamentos para o Sistema Nervoso Central. Para a avaliação do equilíbrio estático foi utilizada uma plataforma de força (EMG System do Brasil), que possibilitou a análise da oscilação postural. A plataforma de força consiste de duas superfícies retangulares rígidas, uma inferior e uma superior, interligadas por quatro células de carga (uma em cada canto), que medem a componente vertical da força de reação ao solo para estimar o deslocamento do centro de pressão (CP), com capacidade de 450N e freqüência máxima de aquisição de 450 Hz. Para a presente pesquisa foi empregada uma freqüência de aquisição de 100Hz. 15 Os voluntários permaneceram com os pés descalços sobre a plataforma, nas posições de Romberg 5, constituído de 4 (quatro) segmentos. No primeiro segmento foi solicitado que o indivíduo permanecesse em pé com os pés unidos (P1). No segundo componente os adolescentes deveriam permanecer em pé com os pés afastados em direção a linha dos ombros (P2). No terceiro segmento assumira uma posição de série parcial (P3) e no quarto e último componente permaneceram em pé na posição de série completa (calcanhar junto dos artelhos) (P4). (Figura 1). Os braços deveriam estar levemente soltos e paralelos a cabeça do fêmur. 5 (Acho que deveríamos colocar a figura dos pés aqui, veja as normas da revista, as figuras vem inseridas no texto; e retirar o termo (Figura 1) do texto. Fazer isso para todas as figuras.) Para avaliação do equilíbrio estático em superfície flexível foi utilizada sobre a plataforma de força uma espuma com altura de 5 cm, densidade de 30g/dm 3 e dimensões de 50cm X 50cm. Foram realizados novamente as 4 posições do Romberg, tanto com olhos abertos quanto fechados. Nas situações com os olhos abertos, o indivíduo deveria fixar o olhar em um ponto (círculo preto com 5cm de diâmetro) disposto a altura dos olhos do mesmo e colocado a 1,50m de distância 4,9,14 Cada voluntário realizou 3 (três) tentativas em cada posição com duração de 1 (um) minuto cada, com o intuito de evitar aprendizagem e devido a variabilidade 4, inicialmente com os olhos abertos e posteriormente com os olhos fechados, com a espuma e sem a espuma. 5 Foi avaliada a amplitude de deslocamento do CP nas direções ântero-posterior e médio-lateral. Os dados foram analisados através do procedimento da ANOVA seguido de post test de Newman-Keuls. O nível de significância adotado para rejeição da hipótese de nulidade foi de 5% (p<0,05) e os resultados expressos como média e desvio padrão da média. RESULTADOS

6 Ao comparar as oscilações do CP no sentido ântero-posterior (AP) entre as situações olhos abertos sem espuma (), olhos abertos com espuma (), olhos fechados sem espuma () e olhos fechados com espuma (), observou-se que nas posições P1 e P3 houve alteração do equilíbrio quando o sistema proprioceptivo foi manipulado, porém não houve diferença quando apenas a informação do sistema visual foi retirada. Na posição P2 o equilíbrio foi alterado nas duas condições, tanto quando a propriocepção foi manipulada como quando a visão retirada, porém a informação proprioceptiva mostrou uma maior influência no equilíbrio. E na posição P4, o que houve? Em todos os posicionamentos dos pés, a oscilação postural foi mais acentuada quando apenas o sistema vestibular estava fornecendo informações corretas com relação ao posicionamento do corpo no espaço (), ou seja, quando ambas as informações, a proprioceptiva e a visual, foram manipuladas (Figura 2). Colocar a figura 2 Ao analisar a oscilação médio-lateral (ML), em P1 houve alteração do equilíbrio somente quando ambas as variáveis, visão e propriocepção, foram manipuladas (utilização do sistema vestibular). Em P2 houve alteração do equilíbrio quando a propriocepção foi manipulada e em P3 e P4 o equilíbrio foi alterado quando a visão foi retirada. Em P2, P3 e P4 as oscilações posturais também foram mais acentuadas quando apenas o sistema vestibular fornecia informações adequadas. Os resultados mostram uma maior importância da informação visual para o controle do equilíbrio médio-lateral nas posições P3 e P4, e em P2 uma maior importância do sistema proprioceptivo (Figura 3). Colocar a figura 3 DISCUSSÃO Na maioria das tarefas funcionais mantemos a orientação vertical do corpo e, para isso, utilizamos referências sensoriais múltiplas, incluindo a gravidade (sistema vestibular), a superfície de apoio (sistema somatossensitivo) e a relação do nosso corpo com os objetos existentes no ambiente (sistema visual). 13 A estabilidade postural é a capacidade de manter o corpo em equilíbrio, e esta envolve tanto a capacidade de se recuperar da instabilidade como a habilidade de antecipar-se e mover-se de modo que o ajudem a evitar a instabilidade postural. 13 De acordo com a tarefa solicitada, com a biomecânica individual e com os diversos aspectos do ambiente, os limites da estabilidade de um corpo podem ser modificados 13, assim como o padrão de controle postural frente a diferentes posicionamentos do corpo.

7 Entretanto, a literatura não é clara a respeito da interferência dos diferentes posicionamentos dos pés sobre a importância de cada sistema sensorial na manutenção do controle postural. Portanto, nesse estudo foram avaliados quatro posicionamentos de pés baseados nas posições de Romberg e em cada posicionamento foram avaliadas a influência da integração sensorial sobre o equilíbrio, sendo utilizada a situação, em que os sistemas proprioceptivo, visual e vestibular estão atuantes, a situação em que os sistemas visual e vestibular estão atuantes, com imprecisão da informação proprioceptiva (Colledge et al. 1994), a situação em que os sistemas proprioceptivo e vestibular estão atuantes e a situação em que apenas o sistema vestibular está atuante de forma precisa, uma vez que a informação proprioceptiva encontra-se diminuída pelo uso da espuma, e a informação visual não está presente, sendo que o indivíduo passa a depender mais das informações vestibulares para o controle postural. Portanto, para avaliar a influência do sistema proprioceptivo a melhor posição é a, pois nela a visão encontra-se ausente e a propriocepção é a informação mais importante na manutenção do equilíbrio. A posição é a mais indicada para avaliar a influência da visão sobre o equilíbrio, pois como as informações proprioceptivas encontram-se diminuídas a visão passa a ter maior importância. A posição foi tomada como controle e base de comparação, pois nela todos os sistemas sensoriais encontramse presentes e fornecem informações acuradas. Os resultados mostraram que para todos os posicionamentos dos pés, tanto no sentido AP quanto ML, a ausência da informação visual e a imprecisão da informação proprioceptiva conferem ao controle postural a situação de maior instabilidade, uma vez que apenas o sistema vestibular atua adequadamente para fornecer informações aferentes sobre o equilíbrio. Esses resultados corroboram com o estudo de Peterka e Black, 1990, no qual foram observadas as maiores amplitudes de inclinação quando apenas o sistema vestibular fornecia informações acuradas sobre o equilíbrio. 11 Os resultados do presente estudo sugerem que o sistema proprioceptivo teve a maior influência no equilíbrio ântero-posterior, principalmente nas posições P1 e P2. Em P3 apesar de ter havido alteração do equilíbrio quando a propriocepção foi alterada (), esta foi menos significativa, o que sugere que nas posições P3 e P4 as informações proprioceptivas já se encontram diminuídas, e, por isso a manipulação da propriocepção não levou a grande alteração no equilíbrio. Para o posicionamento dos pés P4 a situação não gerou aumento da oscilação postural, o que não corrobora com Colledge et al em que observou que quando a visão é a informação sensorial mais importante para o controle postural, ocorre geralmente um aumento da oscilação do centro de pressão (CP), o que demonstra que as informações proprioceptivas são particularmente importantes para manutenção do equilíbrio em superfície estável (conferir se essa referência fala isso mesmo).

8 Em todas as posições dos pés, para o sentido AP, em que o sistema proprioceptivo fornecia informações adequadas, a oscilação corporal foi em menos amplitude corroborando com o estudo realizado por Nashner, , que observou que quando os indivíduos permaneciam em pé sobre uma superfície de apoio, em que as informações proprioceptivas eram acuradas, uma oscilação mínima do equilíbrio em adultos ocorria, independente da disponibilidade de informações visuais. 8 Nos resultados do presente estudo, apenas na posição P2 a ausência da informação visual aumentou a oscilação postural mesmo com a informação proprioceptiva atuante. Quando o sistema proprioceptivo não fornecia informações exatas sobre a orientação, os indivíduos apresentaram maiores oscilações posturais, concordando com o estudo de Nashner, , exceto na posição P4. A visão desempenha um importante papel na manutenção do equilíbrio, especialmente quando outro sistema sensorial está comprometido, 7 já a contribuição do sistema vestibular passa a ser maior quando as informações visuais e proprioceptivas estão diminuídas ou alteradas. 12 Em nosso estudo a dependência do sistema vestibular promoveu as maiores oscilações em todas as posições, tanto em sentido AP quanto ML. No sentido AP, quando a visão foi retirada e o sistema proprioceptivo passou a atuar de maneira ainda mais importante, a oscilação do tronco não aumentou de maneira significativa na maioria das posições. As posições em que houve aumento da oscilação postural ML na presença de informação proprioceptiva adequada foram P3 e P4, as quais tendem a uma maior oscilação ML devido a pequena base de apoio médio-lateral, e na oscilação ML houve diferença apenas AP na posição P2, porém esta menos significativa. (NÃO ENTENDI)... Em relação ao controle do equilíbrio médio-lateral, em P1, P3 e P4 quando a informação proprioceptiva foi alterada (colocação da espuma), não houve aumento da oscilação postural comparada a situação controle (em que todos os sistema sensoriais estão atuantes) provavelmente devido aos posicionamentos dos pés por si só já diminuírem a importância das informações proprioceptivas sobre o controle postural. Entretanto, na posição P2, como a base de apoio é maior e consequentemente a informação proprioceptiva é mais consistente, a colocação da espuma sob os pés prejudicou o equilíbrio. Entretanto, a dependência da visão se torna mais evidente para o equilíbrio nas posições P3 e P4, em que a sua ausência provoca uma maior amplitude da oscilação do centro de pressão (CP). Nossos achados corroboram com a literatura 1,8,12 em que dentre as referências sensoriais utilizadas para o controle do equilíbrio, as informações somatossensórias são as mais utilizadas e que a dependência do sistema vestibular promove oscilações do tronco em maiores amplitudes.

9 Os resultados sugerem que a manipulação da base de apoio interfere na importância dos sistemas sensoriais na manutenção do equilíbrio. Dependendo da tarefa, o sistema de controle postural pode se basear mais em uma informação sensorial do que em outra, dependendo de quão útil é a informação fornecida 1. Dessa maneira, uma informação pode tornar-se mais preponderante do que outra dependendo da base de apoio e ambiente no qual a tarefa foi realizada. CONCLUSÃO Tais resultados mostram que a base de apoio influencia na importância dos sistemas sensoriais para o controle do equilíbrio. De maneira geral, quanto menor a base de apoio maior é a oscilação postural. Sendo assim, ao comparar a importância dos sistemas sensoriais em cada posição dos pés, notou-se que para avaliação do equilíbrio antero-posterior, as posições P1 e P2 são as que permitem identificar com mais clareza a importância dos diferentes sistemas sensoriais sobre o controle postural, enquanto que a situação que menos desafia o controle postural no sentido ML é P1. Desse modo, os resultados sugerem que a maior a importância de cada sistema sensorial pode se alterar com a modificação do posicionamento dos pés. Agradecimentos Os autores agradecem o apoio financeiro concedido pela FAPESP (2007/ ).

10 REFERENCIAS: 1. COLLEDGE NR, CANTLEY P, PEASTON I, BRASH H, LEWIS S, WILSON JA: Ageing and balance: The measurement of spontaneous sway by posturography. Gerontology 40: , GUERRAZ et al. Visual control of postural orientation and equilibrium in congenital nystagmus. IOVS, November 2000, Vol. 41, No IUNES DH, CASTRO FA, SALGADO HS, MOURA IC, OLIVEIRA AS, BEVILAQUA-GROSSI D. Confiabilidade intra e interexaminadores e repetibilidade da avaliação postural pela fotogrametria. Rev Bras Fisioter 2005;9(3): LAFOND D, DUARTE M, PRINCE F. Comparison of three methods to estimate the center of mass during balance assessment. J Biomech, 37(9), , LORD SR, SHERRINGTON C, MENZ HB. Falls in older people: risk factors and strategies for prevention. United Kingdom: Cambridge University, MAGEE D J. Disfunção Musculoesquelética. 3ª edição, São Paulo: Manole, 2002, p NASHNER LM, BLACK FO, WALL C (1982) Adaptation to altered support and visual conditions during stance: patients with vestibular defcits. J Neurosci 2: NASHNER LM. Adaptation of human movement to altered environments. Trends Neurosci 1982; PAULUS WM, STRAUBE A, BRANDT T. Visual stabilization of posture: physiological stimulus characteristics and clinical aspects. Brain: a journal of neurology, 107, , PETERKA RJ, BENOLLEN MS (1995) Role of somatosensory and vestibular cues in attenuating visually induced human postural sway. Exp Brain Res 105: PETERKA RJ, Black FO. Age-related changes in human posture control: sensory organization tests. J Vestib Res 1990; 1: PETERKA RJ.Sensorimotor integration in human postural control. J Neurophys 2002; 88: SHUMWAY-COOK A, WOOLLACOTT MH. Controle motor: teoria e aplicações práticas. Tradução da 2.ed original de Maria de Lourdes Gianini; revisão cientifica de Valdir J. Barbanti. Barueri, SP: Manole, STOFFREGEN TA, PAGULAYAN RJ, BARDY BG, HETTINGER LJ. Modulating postural control to facilitate visual performance. Human Movement Science, v.19, n.2, , WINTER D. A.B.C. (Anatomy, Biomechanics and Control) of balance during standing and walking. Ontario, Canada, 1995.

11 LEGENDAS Figura 1. Posições de Romberg utilizadas para avaliação do equilíbrio estático. Figura 2. Comparação da amplitude de oscilação AP (cm) entre as diferentes condições sensoriais nas posições de P1, P2, P3 e P4. Os asteriscos denotam diferenças significativas * P<0.05; ** P<0.01 e P<0.001 entre a condição e as demais condições. Os valores estão expressos em média e desvio padrão. Figura 3. Comparação da amplitude de oscilação ML (cm) entre as diferentes condições sensoriais nas posições P1, P2, P3 e P4. Os asteriscos denotam diferenças significativas *P<0.05; **P<0.01; P<0.001 entre a condição e as demais condições. Os valores estão expressos em média e desvio padrão.

12 ILUSTRAÇÕES P1 P2 P3 P4 Figura 1.

13 Amplitude AP (cm) ** P1 Amplitude AP (cm) * P3 0 0 Amplitude AP (cm) P2 * Amplitude AP (cm) P4 0 0 Figura 2.

14 P1 P3 Amplitude ML (cm) Amplitude ML (cm) ** Amplitude ML (cm) ** P2 Amplitude ML (cm) P Figura 3.