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Existe uma grande discussão recente sobre como podemos aplicar a abordagem dos sistemas complexos e dinâmicos dentro da área da reabilitação e treinamento esportivo. Um dos focos principais dos estudos conceituais que têm sido publicados nos últimos anos, é encontrar formas de desenvolver um raciocínio dentro dessa perspectiva na prevenção de lesões esportivas.

Esse texto que será desenvolvido aqui é uma resenha de uma revisão narrativa publicada em 2019 por Pol e colaboradores. Assim como a versão original do artigo, esse texto será dividido em 3 partes. Primeiro, os autores explicam a organização multinível dos sistemas vivos sob a perspectiva dos sistemas dinâmicos e como, dentro dessa perspectiva, a função do sistema musculoesquelético pode ser prejudicada. Segundo, discutem como a abordagem baseada em restrições (Contraint-Led Approach) e a hipótese da conectividade podem ser usadas para explicar por que e como um indivíduo pode se tornar, de uma maneira abrupta e repentina, mais suscetível a lesões esportivas. E por fim, demonstram quais os desafios para o futuro da área, oferecendo ideias inovadoras para melhorar a prevenção de lesões esportivas. Bom, então prepare-se para reservar algum tempo de leitura. Todas as referências podem ser encontradas no artigo original.

Os autores iniciam uma discussão conceituando alguns princípios dos sistemas dinâmicos e, se você não for habituado com termos como causalidade circular, sinergia motora, restrição, efeitos não-lineares e conectividade – não se preocupe: essa primeira parte irá focar em apresentar esses conceitos e princípios  matemáticos dentro do contexto da prevenção de lesão.

A organização multinível de sistemas biológicos

Uma das bases fundamentais da teoria da complexidade aplicada em sistemas biológicos é a compreensão da organização multinível do sistema. De forma resumida, isso significa que as ações motoras são o produto da interação entre componentes biológicos (moléculas, células, órgãos, membros) e processos (bioquímicos ou celulares), operando em diferentes escalas de tempo (de milissegundos a décadas) em um contexto específico. Cada nível possui propriedades específicas que emergem através da interação de componentes individuais no nível abaixo, através de um processo chamado auto-organização. Por exemplo, as células musculares contribuem para formar uma unidade de tendão muscular, mas as propriedades desse tendão não podem ser explicadas pelas propriedades individuais de cada célula muscular.

Embora seja inadequado estabelecer relações lineares de causalidade entre esses níveis inferiores e superiores, essa tem sido uma prática comum nas abordagens reducionistas tradicionais das lesões esportivas. Por exemplo, uma relação causal linear sugere que as tensões musculares resultam de forças elásticas excessivas. Essa relação linear é amplamente aceita há décadas. Um exemplo representativo dessa abordagem na prevenção de lesões de isquiotibiais é o exercício excêntrico, que é classificado como o tipo mais importante de exercício na prevenção de lesões, mesmo que tenha um nível baixo de evidência e apresente alguns efeitos adversos.

Um importante princípio dos sistemas dinâmicos a considerar nesta organização multinível é que a funcionalidade de cada nível seja garantida por causalidade circular. O comportamento cooperativo dos componentes em um nível abaixo forma o comportamento em um nível acima e o nível acima governa o comportamento dos componentes abaixo. Ou seja, microcomponentes (por exemplo, células musculares) formam mesocomponentes (por exemplo, unidades motoras) e macrocomponentes (por exemplo, músculos) que subsequentemente governam o comportamento dos componentes abaixo deles. A funcionalidade é alcançada através de um comportamento cooperativo restrito dentro de cada nível e entre níveis que interagem de baixo para cima e de cima para baixo.

Instabilidade do sistema musculoesquelético (SME) e suscetibilidade a lesões esportivas

Instabilidade e estabilidade

Dentro de sistemas dinâmicos, a estabilidade é definida como a resistência a perturbações e o rápido retorno ao estado funcional do sistema. Quando o SME é estável, seus microcomponentes, mesocomponentes e macrocomponentes cooperam de maneira rígida e flexível: se um componente (ou um conjunto deles) é instável, os outros componentes fazem ajustes rápidos e precisos para restaurar o estado funcional. Por outro lado, a instabilidade do SME é caracterizada pelo comportamento rígido e menos cooperativo dos componentes do SME, que respondem com ajustes lentos e menos finos às perturbações. Por exemplo, o uso excessivo de determinados tecidos e o desuso prejudicam a funcionalidade do SME e sua conectividade neural. Essa instabilidade resulta em uma resposta atrasada do SME para um estado funcionalmente estável e um aumento no tempo de recuperação.

Sinergia motora

Para manter a estabilidade diante das perturbações, o SME se auto organiza espontaneamente através de um comportamento compensatório que ocorre em vários níveis do sistema. Esse comportamento é uma marca registrada da sinergia motora. Se um conjunto de componentes reduz ou perde sua função, outros componentes alteram suas contribuições para que a função geral seja mantida. A adaptação à sensação de dor através da coordenação motora muda, e a variabilidade aumentada dos componentes motores para compensar a variabilidade reduzida de uma componente que falhou, são exemplos de comportamento compensatório do SME.

Conectividade

Definida como uma medida espacial de conexão entre os componentes do sistema, a conectividade é proposta aqui como uma variável coordenativa a ser considerada na previsão e prevenção de lesões. Supõe-se que: (1) A conectividade é a base da estabilidade e funcionalidade em tecidos saudáveis do SME. (2) A conectividade também é responsável por vincular o tecido lesado pelo SME (micro-lesões e meso-lesões) a produzir macro-lesões, como pode ser o caso da calcificação distrófica como resultado de trauma recorrente e tendinopatia. Com micro-lesões não conectadas, a função geral do tecido SME pode ser mantida através de compensações sinérgicas (estabilidade do SME), mas quando a conectividade no tecido danificado aumenta, o SME se desestabiliza. Nesse estado instável, a adição de uma única micro-lesão pode produzir uma macro-lesão.

Como as medidas disponíveis de conectividade ainda não foram aplicadas à avaliação do estado SME, o perfil de variabilidade das variáveis coordenativas pode ser analisado para detectar os estados estáveis / instáveis do sistema e sua suscetibilidade a lesões. Nos sistemas dinâmicos, as variáveis coordenativas integram a organização dos componentes do sistema em um único valor quantitativo. O tipo de variabilidade reflete o grau de acoplamento entre os componentes do sistema e sua reorganização qualitativa. Vázquez et al demostraram que a mudança no comportamento cooperativo dos componentes neuromusculares, à medida que a fadiga ocorre, se manifesta através de mudanças nas propriedades de variabilidade temporal das variáveis de coordenação cinemática. Uma pequena perturbação (por exemplo, sensação de dor ou desequilíbrio) quando o sistema neuromuscular é instável – isto é, próximo à exaustão – pode repentinamente provocar o desengajamento da tarefa.

Fatores de risco versus restrições; princípios que definem a interação multinível entre variáveis

Em epidemiologia, um ‘fator de risco’ é descrito como qualquer atributo, característica ou exposição de um indivíduo que aumenta a sua probabilidade de desenvolver uma lesão. Geralmente é tratado como uma variável estática com dependências proporcionais, ou seja, lineares. Por outro lado, nos sistemas dinâmicos, o conceito de restrições é usado para descrever entidades dinâmicas que, interagindo de maneira não linear em diferentes níveis e em diferentes escalas de tempo, regulam o estado (estabilidade / instabilidade) das variáveis coordenativas. Além disso, as mudanças de curto prazo (abruptas) nas restrições são chamadas de perturbações. Alguns modelos conceituais () de lesões esportivas enfatizam a interconectividade dinâmica e as interações sinérgicas entre os diferentes fatores de risco. A esse respeito, o conceito de restrição parece ser mais adequado do que o de fator de risco, especialmente quando se considera uma abordagem de lesões esportivas baseada em sistemas dinâmicos.

O modelo de restrições de Newell, que distingue três categorias de restrições (indivíduo, ambiente e tarefa), foi aplicado com sucesso à medicina esportiva, fisioterapia e reabilitação, condicionamento físico e biomecânica esportiva, mas apenas parcialmente às lesões esportivas. As restrições individuais estão relacionadas às características fisiológicas, morfológicas e psicológicas do indivíduo. Elas podem ser subdividas em restrições individuais estruturais e funcionais. Enquanto as restrições estruturais tendem a permanecer relativamente constantes ao longo de várias escalas de tempo (por exemplo, características antropométricas, composição corporal, arquitetura muscular e tipologia), as restrições funcionais mudam mais rapidamente (por exemplo, força muscular, humor, motivação, nível de fadiga). As restrições ambientais também mudam com o tempo e são externas ao sistema de movimento (por exemplo, clima, terreno, equipamento, calçados esportivos, forças gravitacionais, acessórios, comportamento dos árbitros e pressão social/torcida). Finalmente, as restrições da tarefa (relacionadas à tarefa que está sendo executada) interagem com as restrições individuais e ambientais, e podem ser tanto instrucionais (regras e instruções) ou informativas (por exemplo, ações do oponente).

A tabela abaixo resume alguns exemplos de interações entre restrições que operam em diferentes escalas de tempo em relação à ocorrência de lesões esportivas de restrições individuais, ambientais e de tarefa, que interagem em diferentes níveis organizacionais e escalas de tempo.

 

Restrições
Escala Temporal Indivíduo Ambiente Tarefa

 Fração de segundo

Ciclo alongamento-encurtamento Posição da bola Percepção de possibilidades de ação
 Segundos Foco de atenção Decisão do árbitro Ação do oponente
 Minutos Fadiga aguda Tática do oponente Instrução do técnico
 Horas Objetivo de vencer a partida, humor Temperatura Estratégia
 Dias Motivação Pressão social Carga específica de treinamento
 Semanas Força Posição no ranking Intensidade de treinamento
 Meses Síndrome do overtraining Temporadas, climas Calendário de competições
 Anos Antropometria Suporte da torcida

Regras do esporte

A interação entre as restrições

As restrições agem em diferentes níveis e escalas de tempo e surgem anatomicamente e funcionalmente das interações entre elas. Alterações em duas ou três restrições podem se neutralizar e ter um impacto mínimo no padrão resultante de coordenação devido à compensação sinérgica. Por exemplo, uma redução na força e / ou ativação do músculo iliopsoas pode facilmente resultar em uma compensação do reto femoral para gerar mais força de flexão do quadril. Por outro lado, uma mudança de pequena escala em uma restrição pode ter um impacto não linear em grande escala no padrão de coordenação que se segue. Um pequeno aumento da carga de treinamento pode resultar em uma queda de desempenho da tarefa. Devido à sua interação com variáveis coletivas, as restrições estão interconectadas. De fato, fadiga, força e controle neuromuscular, que são considerados entre os principais fatores de risco de lesões, estão altamente correlacionados; a fadiga diminui a força e prejudica a coordenação motora, a qual, por sua vez, é fortemente acoplada à força.

O efeito não linear de restrições

Os organismos humanos são adaptativos e ajustam seu comportamento a restrições emergentes. Esse comportamento adaptativo exibe propriedades dinâmicas não lineares (ou seja, mudanças não proporcionais ao longo do tempo). A relação entre a variável coordenativa e as restrições pode ser contínua e proporcional (figura 1, painel superior) ou descontínua e não proporcional (figura 1, painel inferior). No painel superior, uma alteração pequena ou grande da restrição gera uma alteração proporcional pequena ou grande na variável coordenativa. Por outro lado, no exemplo do painel inferior, uma grande alteração na restrição não leva necessariamente a nenhuma alteração na variável coordenativa (região A), mas uma alteração pequena (em torno da linha tracejada) produz uma grande alteração na variável coordenativa (região B).

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FIGURA 1

O comportamento da variável coordenativa na região B não pode ser extrapolado a partir do comportamento na região A, ou vice-versa, porque existe uma descontinuidade funcional entre a variável coordenativa e a restrição, ou um conjunto de restrições. Assim, efeitos não lineares surgem espontaneamente através da auto-organização (isto é, sem serem previamente projetados e / ou impostos externamente ao sistema) como consequência de uma pequena mudança no valor da restrição. Pequenas mudanças podem ser compensadas e acumuladas sem efeitos visíveis até que uma mudança repentina produza uma reorganização qualitativa. Essa resposta de limiar de tudo-ou-nada é um comportamento típico de sistemas biológicos, e não podem ser capturados por procedimentos estatísticos de regressão linear.

Efeitos de cargas de treinamento em diferentes escalas de tempo

Cargas de treinamento são tipos específicos de restrições que exercem efeitos antagonistas em diferentes escalas de tempo. A curto prazo, produzem estresse nos SME (inflamação, micro lesões, etc.) e afetam negativamente o desempenho, mas, a longo prazo, promovem a regeneração e resiliência das estruturas do SME e novas sinergias motoras que aumentam a tolerância e o desempenho da carga de treinamento. Ambas as respostas adaptativas produzem alterações no SME em diferentes níveis (do microscópico ao macroscópico) e nas escalas de tempo (de um único exercício até uma temporada inteira de treinamento). Uma das consequências são as mudanças na estabilidade do SME e sua maior sensibilidade aos períodos de recuperação.

Devido ao efeito antagônico das cargas de treinamento, a suscetibilidade do SME a lesões pode mudar de forma imprevisível (e não linear), especialmente em escalas de tempo mais curtas. Por exemplo, embora repetidas sessões de treinamento de sprint melhorem a resistência do SME em poucas semanas, uma sessão adicional de um único sprint com as mesmas características pode produzir uma tensão severa nos isquiotibiais. Curiosamente, altas cargas de treinamento e períodos de inatividade podem aumentar o risco de lesão. De fato, o descanso também tem efeitos diferentes em cada nível de organização biológica. Embora os efeitos da inatividade ocorram relativamente rápido nos níveis das fibras musculares e subcelulares, intervalos de tempo mais longos são necessários para gerarem alterações nos níveis cortical e subcortical, afetando funções cognitivas como a motivação e a atenção. Consequentemente, a a inatividade (ou diminuição da carga de treinamento) pode produzir uma falta de cooperação entre os níveis, prejudicando a coordenação motora e aumentando a suscetibilidade a lesões. Lesões esportivas que surgem após períodos de descanso relativamente longos, como os que ocorrem durante a pré-temporada, podem ser explicadas por uma incompatibilidade entre o desempenho que o atleta tenta alcançar e suas capacidades atuais. A falta de cooperação entre os níveis biológicos reduz as possibilidades sinérgicas de manter a estabilidade do SME e deve ser cuidadosamente considerada ao elaborar programas de treinamento. De acordo com os efeitos antagônicos sobre as diferentes escalas de tempo apontadas aqui, provavelmente não é o aumento ou a redução das cargas de trabalho de treinamento em si que afeta a suscetibilidade do SME às lesões, mas a carga de trabalho apropriada fornecida em relação às escalas de tempo. Consequentemente, o ‘controle’ temporal da carga de treinamento pode regular o estado (estabilidade / instabilidade) da conectividade do SME e, portanto, sua capacidade de resposta a perturbações.

Conectividade: das micro-lesões a macro-lesões

De acordo com a hipótese da conectividade, a suscetibilidade à lesão esportiva é definida como a capacidade de resposta do SME (representando o nível macroscópico) à adição de uma nova micro-lesão (representando o nível microscópico), que pode ser produzida por um pequeno efeito mecânico ou outro tipo de perturbação. Quando o SME é estável, a sua suscetibilidade é baixa e uma grande perturbação (como um grande contato ou força) seria necessária para produzir uma lesão macroscópica. No entanto, próximo à instabilidade, a suscetibilidade do SME a perturbações aumenta drasticamente, e a adição de uma nova micro-lesão pode ser suficiente para produzir uma macro-lesão (por exemplo, uma ruptura ou ruptura muscular). Assim, a hipótese da conectividade unifica a relação causa-efeito proporcional e não proporcional da formação de lesões em função da suscetibilidade ao SME.

Desafios para o futuro: uma abordagem dinâmica e complexa para lesões esportivas

Cargas de trabalho, treinamento e competição

Como as cargas de trabalho interagem com as restrições individuais e ambientais em várias escalas de tempo, elas devem ser prescritas de acordo com os critérios gerais do planejamento da temporada ou do mesociclo, e de acordo com as mudanças abruptas das restrições individuais e ambientais. Os autores destacam também que um comentário desanimador do treinador, uma mudança repentina na pontuação do jogo ou uma ação do oponente são exemplos de restrições ambientais que geram perturbações abruptas que podem alterar a carga de trabalho interna do indivíduo. Os programas de prevenção de lesões poderiam ser mais eficazes se maior responsabilidade sobre a regulação da carga de trabalho/treinamento fosse atribuída aos próprios atletas. O desenvolvimento dessa responsabilidade deve começar desde a iniciação esportiva e, portanto, devem ser criadas ferramentas pedagógicas para esse fim.

Medições de consciência interoceptiva – como você se sente?

Pesquisas futuras devem prestar atenção especial ao desenvolvimento da consciência corporal em atletas para reconhecer sinais de alerta precoces relacionados a micro lesões (por exemplo, alterações coordenativas ou respostas inflamatórias iniciais). A compreensão do processo de lesão explicada aqui e a implementação de ferramentas de avaliação subjetiva adequadas com propósitos pedagógicos e exploratórios podem ajudar substancialmente o clínico. Essa linha de pesquisa também deve ser sustentada pela hipótese de que a educação e a auto-regulação dos estados emocionais e físicos são cruciais para a saúde do atleta e a longevidade da carreira. Até que ferramentas específicas de avaliação subjetiva estejam disponíveis, uma pergunta simples como “como você se sente?” pode fornecer uma rica informação integrada sobre a suscetibilidade do SME a uma lesão.

Os efeitos top-down da suscetibilidade a lesões  

A suscetibilidade do SME a lesões pode mudar como resultado de influências de baixo para cima (bottom-up; do nível subcelular ou celular ao nível muscular) e de cima para baixo das restrições (top-down; do nível social e psicológico ao nível muscular). Essa última foi recentemente relatada através da associação encontrada entre o estilo de liderança dos treinadores e taxas de lesões. Os efeitos do medo, ansiedade, estresse, motivação e excitação emocional na coordenação motora, muitas vezes desconsiderados em alguns modelos de lesões esportivas, também devem ser levados em consideração devido aos seus efeitos a longo prazo no SME.

Redução de dimensão de restrições

Como as restrições podem alterar drasticamente a suscetibilidade do SME a lesões, a aplicação de técnicas de redução de dimensão a restrições que agem em escalas de tempo semelhantes parece adequada para fins de pesquisa. A projeção de variáveis coordenativas nesses espaços de baixa dimensão pode pavimentar o caminho para uma melhor detecção das regiões críticas de restrições que aumentam a suscetibilidade do SME a lesões. Os autores fazem referências aqui aos estudos de Bittencourt e Cook. Vale a pena dar uma conferida.

Perfil de variabilidade das variáveis coordenativas

Segundo os autores, existe uma necessidade de desenvolver sistemas de monitoramento e registro para detectar e fornecer informações sobre os perfis de alerta de variáveis coordenativas que se aproximam do limiar de instabilidade (isto é, o surgimento de macro lesões) em diversas situações esportivas. O perfil de variabilidade das variáveis de coordenação motora tem sido amplamente estudado em relação a diversas patologias, incluindo lesões por uso excessivo.

Avaliação da suscetibilidade do SME a lesões por meio de medidas de conectividade

Como a suscetibilidade ao SME não corresponde a um conjunto de restrições fixas ou valores quantitativos fixos, é desejável o desenvolvimento de novas medidas objetivas baseadas em propriedades de conectividade, como a tensegridade. Recomenda-se a detecção precisa das características de agrupamento (por exemplo, centralidade, tamanho médio e máximo do agrupamento ou medidas de fixação preferenciais; Nota: medidas estatísticas) de micro lesões e meso-lesões através de métodos de desenvolvimento, como exames de ressonância magnética 3D. A avaliação da probabilidade de conectividade de meso-lesões e início repentino de uma macro-lesão parece representar uma direção promissora para pesquisas futuras. Na opinião dos autores, um uso complementar de abordagens de simulação computacional dedutiva e estatística dedutiva indutiva pode pavimentar o caminho para uma compreensão e previsão mais aprofundada de mecanismos não lineares de lesões esportivas.

Conclusão

Com base nos princípios dos sistemas dinâmicos e de acordo com a hipótese de conectividade, as macro-lesões emergem como resultado da instabilidade espalhada nos níveis organizacionais micro, meso e macro do SME. Assumimos que a suscetibilidade do SME a lesões esportivas é o resultado de um efeito não linear de restrições que interagem dinamicamente em diferentes níveis e escalas de tempo. Quando o SME é suscetível, uma pequena perturbação pode conectar aglomerados anteriores de micro-lesões e meso-lesões e criar um efeito macroscópico (macro-lesão), como uma ruptura muscular ou ruptura de tendão. A detecção de regiões críticas de restrições que produzem instabilidade do SME e a avaliação dos processos de aglomeração de micro-lesões e meso-lesões são cruciais para evitar a ocorrência repentina de macro-lesões. Além disso, essas ferramentas de diagnóstico para prevenção e previsão podem ajudar treinadores e atletas a controlar e adaptar as restrições individuais, ambientais e de acordo com a tarefa . A abordagem complexa dos sistemas dinâmicos muda a maneira como pensamos sobre lesões esportivas e como médicos, treinadores e atletas podem ter como objetivo investigar e incorporar a perspectiva de restrições em seu raciocínio clínico e prática diária para prevenção e reabilitação de lesões.

 

Artigo original:

Pol R, Hristovski R, Medina D, Balague N. From microscopic to macroscopic sports injuries. Applying the complex dynamic systems approach to sports medicine: a narrative review. Br J Sports Med. 2019 Oct;53(19):1214-1220. doi: 10.1136/bjsports-2016-097395. Epub 2018 Apr 19. Review. PubMed PMID: 29674346.

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