Marathon running race, people feet on city road

A resenha de hoje será com base no artigo publicado por Davids e colaboradores (2003), que fornece uma breve visão geral da aplicação da teoria de sistemas dinâmicos ao estudo do comportamento motor. O objetivo dos autores é de revisar o entendimento dos níveis de variabilidade inter e intra-individuais no esporte, no exercício e nos comportamentos de saúde na medicina esportiva.

Nos últimos 20 anos,  as ciências da complexidade, foram integradas a conceitos da teoria de sistemas dinâmicos para reformular nossa compreensão do comportamento do movimento. Em particular, a estrutura dos sistemas dinâmicos influenciou a maneira como os cientistas do movimento veem a variabilidade do desempenho motor como uma função de aprendizado e desenvolvimento ao longo da vida útil, tanto dentro do mesmo indivíduo quanto entre diferentes indivíduos.

Abordagens mais tradicionais do estudo do comportamento motor têm observado a variabilidade humana através de medidas de variância na saída motora (por exemplo, desvio padrão em torno da média de distribuição de uma variável dependente medida em tentativas repetidas de uma mesma tarefa). A busca pela invariância motora levou a uma interpretação estreita da variabilidade no comportamento motor como uma evidência de ruído, erro ou flutuações aleatórias em diferentes níveis do sistema de movimento. Entretanto, do ponto de vista teórico dos sistemas dinâmicos, a variabilidade nos sistemas de movimento é considerada uma questão central, digna de ser estudada por si só, e está relacionada à equivalência sensório-motora que resulta da abundância dos graus de liberdade do sistema motor que é uma característica o corpo humano.

Sob essa perspectiva, a variabilidade do desempenho motor tem sido vista com um papel mais funcional, uma vez que um resultado consistente pode ser alcançado por diferentes padrões de relações articulares, devido à dinâmica dos graus de liberdade biomecânicos das articulações (uma definição de graus de liberdade virá mais para frente). Com essa visão, o ruído no desempenho motor pode ter um papel positivo para prevenir que um sistema se torne muito estável em ambientes complexos e para que soluções funcionais de movimento possam ser encontradas durante o comportamento exploratório de indivíduos durante a prática esportiva ou reabilitação. Além disso, há evidências crescentes de que a natureza da variabilidade do movimento é impulsionada pela interação das várias fontes de restrições à ação. Isso leva à singularidade da dinâmica do sistema para cada indivíduo em particular, sob às condições da tarefa que ele estiver executando. Essa visão específica da tarefa pode fornecer uma estrutura melhor  para a compreensão do papel da variabilidade inter e intra-individuo no fornecimento de diagnósticos e intervenções de tratamento no movimento humano.

A teoria de sistemas dinâmicos é uma abordagem multidisciplinar, baseada em sistemas, que abrange matemática, física, biologia, psicologia e a química, para descrever sistemas que estão sofrem transformações e evoluem em diferentes variações de tempo. Um princípio central da teoria dos sistemas dinâmicos é que os fenômenos naturais podem ser explicados, em várias escalas de análise, com os mesmos princípios abstratos subjacentes, independentemente da estrutura e composição do sistema.

O estudo do sistema de movimento como um sistema dinâmico contém duas vertentes de investigação. A primeira aborda as transferências de força-informação entre o executor (indivíduo) e o ambiente. Os padrões cinemáticos nos sistemas de movimento são vistos como o produto dos campos de força (cinéticos) que, devido às leis da natureza, dão origem a campos dmovimentoe fluxo (informativos). Isso significa um círculo de causalidade em que informação gera uma nova ação do sistema e ação gera uma nova informação para o sistema. Essa abordagem considera a coordenação mecânica como um processo emergente em ambientes dinâmicos, com base nas intenções do indivíduo.  Uma segunda linha de investigação é baseada em ‘padrões dinâmicos’, que aborda as aplicações de sinergias motoras e o comportamento não-linear da dinâmica do movimento humano.

Em sistemas dinâmicos, a formação espontânea de padrões entre suas partes e seus componentes emergem através de um processos de auto-organização. Tais sistemas são tipicamente sistemas termodinâmicos “abertos” envolvidos em transferências constantes de energia com o meio ambiente.  Nesse aspecto, os padrões de coordenação motora emergem através da interação do indivíduo com o ambiente.  A auto-organização se manifesta como transições entre diferentes estados organizacionais emergentes devido a restrições internas e externas que pressionam os componentes do sistema para que mudem de estado.

O conceito de restrições dentro da teoria de sistemas dinâmicos talvez tenha a maior implicação para uma nova visão da variabilidade individual do treinamento e reabilitação esportiva. Restrições são definidas como limites ou características, que interagem para limitar a forma que os sistemas biológicos buscam estados ideais de organização.  As restrições reduzem o número de configurações disponíveis para um sistema dinâmico, estruturando o espaço de estados de todas as configurações de movimento possíveis disponíveis para o indivíduo. Existem muitas classes de restrições que podem moldar o comportamento de um sistema dinâmico e Newell as classificou como organismo (pertencentes ao indivíduo), à tarefa e ao ambiente.

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O modelo de restrições de interação de Newell adaptado para ilustrar os efeitos resultantes na variabilidade do desempenho físico.

Os Problemas de Bernstein

As idéias-chave da teoria dos sistemas dinâmicos foram aliadas às idéias teóricas do fisiologista e biomecânico russo Nikolai Bernstein, que formulou o problema fundamental dos sistemas de movimento como “o processo de dominar os graus redundantes de liberdade” ou, mais sucintamente, “a organização do controle do aparato motor ”. Bernstein usou o termo “graus redundantes de liberdade” para se referir aos graus de liberdade (biomecânicos) que excedem o número mínimo necessário para realizar com êxito qualquer tarefa motora. Newell propôs que o grau de liberdade é o “número de coordenadas independentes necessárias para descrever exclusivamente a configuração de um sistema”. Por exemplo, existem sete graus de liberdade no braço humano, três no ombro, um no cotovelo e três no punho, muito mais do que o necessário para os movimentos interceptivos típicos do braço, fornecendo flexibilidade motora e segurança durante a adaptação às mudanças nas condições ambientais.

Em diferentes escalas de análise, o sistema de movimento humano está repleto de redundância. No nível molecular, por exemplo,  biólogos descobriram que parte do código de DNA especifica quais proteínas (longas cadeias de aminoácidos) são produzidas durante o desenvolvimento. Vinte tipos diferentes de aminoácidos foram encontrados e afigura-se que o código de DNA é lido em grupos de nucleótidos consecutivos, dispostos em tripletos. Para cada tripleto existe um aminoácido. Com 64 possíveis tripletos e 20 aminoácidos, existe uma redundância  nesse nível molecular do corpo humano (ou seja, mais de um tripleto de nucleotídeo corresponde ao mesmo aminoácido).

No nível comportamental, a solução inicial de Bernstein para o problema dos graus de liberdade  redundantes foi que os seres humanos eliminam uma parte desses graus de liberdade “fixando rigidamente” as articulações para restringir as rotações segmentares. Os sistemas de movimento lidam com os graus de liberdade redundantes através da introdução de acoplamentos rígidos e temporários entre vários graus de liberdade, resultando em estruturas mais controláveis, denominados “estruturas coordenativas”. Estruturas coordenativas restringem as interconexões feitas por partes do sistema de movimento durante movimentos funcionais. Eles foram definidos como “… um conjunto de muitos microcomponentes… reunidos temporariamente e de forma flexível, de modo que um único microcomponente possa participar de muitas estruturas coordenativas diferentes e em diferentes ocasiões”.

Estruturas coordenativas reduzem a dimensionalidade (isto é, complexidade) do sistema de movimento dinâmico, permitindo que os humanos explorem a interconectividade inerente ao sistema anatômico. Uma característica essencial de uma estrutura coordenativa é que, se uma das partes gerar um erro na saída motora, as outros partes do sistema relacionadas irão variar automaticamente a sua contribuição para a organização do movimento. Isso para minimizar o erro original. A flexibilidade na adaptação às condições locais é aprimorada pela capacidade dos parâmetros das estruturas coordenativas de serem ajustados pelas informações, de modo que as metas de movimento possam ser alcançadas.

A variabilidade do movimento tem um papel funcional na seleção das estruturas coordenativas que emergem sob as restrições à medida que estados menos funcionais de organização no sistema motor são explorados e abandonados. Essas variabilidades de um sistema biológico são necessárias para gerar resultados comportamentais estáveis (persistentes) e flexíveis (variáveis) em resposta a mudanças de intenções e condições ambientais dinâmicas, e sinalizam uma nova maneira de entender a variabilidade observada nos sistemas de movimento.

Perspectivas sobre variabilidade motora (Ryssegem, 2014)

Uma variedade de perspectivas sobre a variabilidade do movimento já foi publicada na literatura científica. A variação em um determinado padrão de movimento é considerada por alguns autores como o resultado de erros de execução. Dentro dessa perspectiva, a prática específica de uma tarefa elimina gradualmente esses erros, otimizando a precisão e a eficiência do padrão de movimento. Muitos autores assumem que as pessoas compartilham um padrão ótimo de movimento comum e que existe uma maneira mais eficiente e eficaz de realizá-lo. Sendo assim, a variabilidade motora tem sido considerada um problema no sistema sensório-motor que deve ser minimizado ou eliminado. Além disso, biomecanistas e treinadores de esportes costumam assumir que os desempenhos esportivos estão associados a padrões ideais de execução de movimentos, acreditando que existe uma maneira mais eficiente e eficaz de executar uma habilidade no nível de elite. Eles acreditam que esse desempenho de elite deve ser copiado por outros. Essas suposições podem ter contribuído para as conotações negativas da variabilidade do movimento humano.

Do ponto de vista dos sistemas dinâmicos, sistemas biológicos como o corpo humano se auto-organizam para encontrar a solução mais estável enquanto se deslocam e interagem com o ambiente. Nesse caso, a variabilidade reduzida geralmente indica um comportamento altamente estável e cooperativo, e o aumento da variabilidade é o oposto. Diz-se que a variabilidade ideal está entre esses dois limites. Assim, a variabilidade do movimento precisa ser cuidadosamente interpretada em relação à tarefa em questão e não deve ser descartada como não sendo importante. Quando o sistema sensório-motor adota um estado de coordenação funcionalmente preferido, a capacidade do sistema de produzir padrões de coordenação consistentes e estáveis é considerada ideal. Além disso, um sistema sensorial-motor flexível pode se adaptar aos estados ideais de coordenação quando exposto a demandas  diferentes do ambiente e da tarefa. Diversos estudos sugerem que essa variabilidade de movimento é uma característica essencial do comportamento motor humano, pois oferece a flexibilidade e a adaptabilidade necessárias para obter sucesso em uma variedade de desempenhos motores.

Stergiou e colaboradores propuseram um novo modelo sobre variabilidade do movimento e como ele se relaciona com a saúde e o aprendizado motor. Suas perspectivas são baseadas na idéia de que habilidades motoras maduras e estados saudáveis estão associados a uma quantidade ótima de variabilidade de movimento, refletindo a adaptabilidade do corpo como um sistema. Se a variabilidade motora é menor que a ideal, caracteriza sistemas excessivamente rígidos, enquanto se a variabilidade é maior que a ideal, caracteriza sistemas instáveis. Ambas as situações caracterizam sistemas menos adaptáveis aos desafios, geralmente associados a sistemas não saudáveis. Assim, sistemas estáveis, porém adaptáveis, mantêm um rico repertório de estratégias de movimento que contêm variabilidade ideal.

Dentro da perspectiva dos sistemas dinâmicos, é um consenso que as intervenções de tratamento na medicina esportiva não devem ser direcionadas para a conquista e manutenção de um padrão motor ‘ideal’. Este não deveria ser o objetivo dos programas de terapia ou reabilitação. O objetivo principal de uma intervenção deve ser ajudar os indivíduos a satisfazer a conflagração única de restrições que os afetam, a fim de melhorar sua capacidade funcional nos contextos de desempenho que enfrentam. É sugerido que as intervenções devem promover o desenvolvimento dessa quantidade ótima de variabilidade de movimento, incorporando um rico repertório de estratégias comportamentais. A promoção de variações complexas no movimento humano permite o desenvolvimento motor ou a recuperação da função após a lesão através do envolvimento ativo do indivíduo em seu ambiente.

 

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