Fatores neuromusculares intervenientes na taxa de produção de força

Abstract

A Taxa de Produção de Força (TPF) avalia a capacidade de produção de força em pequenos intervalos de tempo durante contrações voluntárias máximas isométricas (CVMIs). Este índice pode sofrer a interferência de diferentes aspectos neuromusculares e metodológicos. Entre os aspectos neuromusculares, ressalta-se o controle neural, a morfologia muscular e a mecânica muscular. Entre os aspectos metodológicos, destacam-se a forma de familiarização com a tarefa e a forma de instrução para a realização do teste de força máxima. Entretanto, não se sabe ao certo qual a contribuição de cada um desses aspectos para a TPF. Portanto, a presente tese teve como objetivo investigar a influência de fatores neuromusculares e metodológicos na TPF. Para tanto, a tese foi organizada em dois estudos. O Estudo 1 teve como objetivo verificar os efeitos das instruções ?o mais rápido possível? (RÁPIDO), ?o mais forte possível? (FORTE) e ?o mais rápido e forte possível? (RÁPIDO E FORTE) sobre a produção de força, ativação muscular e velocidade de encurtamento dos fascículos musculares. O Estudo 2 teve como objetivo descrever o comportamento do torque, da ativação muscular e das variáveis de arquitetura muscular durante CVMIs direcionadas para a avaliação da TPF. O sinal eletromiográfico dos músculos vastus medialis (VM), rectus femoris (RF) e vastus lateralis (VL) e as imagens ultrassonográficas do VL foram adquiridas simultaneamente ao torque produzido durante as CVMIs. Após a identificação da forma de instrução mais adequada para a avaliação da TPF (Estudo 1), os sujeitos foram devidamente familiarizados e testados utilizando feedback visual (Estudo 2). Foram avaliados 17 adultos fisicamente ativos (seis mulheres e 11 homens, 29 ± 6 anos) no Estudo 1, e oito (homens, 32 ± 5 anos) no Estudo 2. Entre os resultados ressalta-se maior TPF e impulso contrátil nos intervalos 0 a 30, 0 a 50 e 0 a 100ms e TPF pico na instrução RÁPIDO E FORTE do que na instrução FORTE (TPF: p = 0,037, p = 0,039, p = 0,033 e p = 0,013; IMPULSO: p = 0,040, p = 0,038, p = 0,035, respectivamente). A instrução FORTE apresentou maior TPF no intervalo de 150 a 300 ms do que a RÁPIDO (p = 0,002) e a RÁPIDO E FORTE (p = 0,031). O impulso da ativação no VM foi maior nos intervalos 0 a 30 ms (p = 0,021) e 0 a 100 ms (p = 0,010) na instrução RÁPIDO do que na FORTE, e no intervalo de 150 a 300 ms foi maior na instrução RÁPIDO E FORTE do que na RÁPIDO (p = 0,033). No RF o impulso da ativação nos intervalos 0 a 30, 0 a 50, 0 a 100, 0 a 150 e 0 a 200 ms foi menor na instrução FORTE do que nas instruções RÁPIDO (p = 0,046, p = 0,024, p = 0,031, p = 0,022 e p = 0,030, respectivamente) e RÁPIDO E FORTE (p = 0,025, p = 0,015, p = 0,016, p = 0,012 e p = 0,019, respectivamente). No intervalo de 0 a 250 ms o impulso da ativação foi menor sob a instrução FORTE do que RÁPIDO E FORTE (p= 0,028). No VL a instrução FORTE apresentou menor impulso de ativação no intervalo 0 a 100 ms do que na instrução RÁPIDO (p = 0,032) e a RÁPIDO E FORTE (p = 0,026). A velocidade de encurtamento de fascículo do início da contração ao pico de torque foi maior nas repetições sob a instrução FORTE (p = 0,013) e RÁPIDO E FORTE (p = 0,017) do que nas repetições sob a instrução RÁPIDO. Diferentemente do observado em estudos anteriores, o presente estudo indicou sistematicamente maiores valores de TPF e impulso contrátil (em especial nos 100 ms iniciais da contração muscular) para a instrução RÁPIDO E FORTE do que a instrução FORTE durante CVMIs de extensores de joelho. A observação do impulso da ativação nos diferentes músculos analisados indica uma maior interferência das formas de instrução sobre o RF do que no VM e VL. A maior velocidade e intensidade de ativação mensurada por meio do impulso da ativação dos diferentes músculos nos intervalos iniciais da contração são determinantes da maior TPF, mas difere entre os músculos do quadríceps. Já a maior velocidade de encurtamento do fascículo parece ser determinante da força máxima. Diferentes valores de espessura muscular, ângulo de penação e comprimento do fascículo foram observados em relação aos relatados na literatura para contrações voluntarias máximas isométricas e podem ser relacionados às diferentes velocidades de contração.<br>

Abstract : The Rate of Force Development (RFD) evaluates force production capacity in short periods during maximal isometric voluntary contractions (MIVCs). Different neuromuscular and methodological aspects can interfere in this index. Among neuromuscular aspects, it is important to highlight the neural control, muscle morphology, and muscle mechanics. Regarding methodological aspects, data analysis, task familiarization, and instruction are emphasized. However, the contribution of each one of those aspects to RTD is still debatable. Therefore, the aim of the present dissertation was to investigate the influence of some neuromuscular and methodological aspects on the RFD. Thus, this dissertation is organized in two studies. The Study 1 aimed to verify the effects of different instructions modes ?as fast as possible? (FAST), ?as hard as possible? (HARD), and ?as hard and fast as possible? (HARD AND FAST) on the force production, muscle activation and muscular fascicles shortening velocity. The aim of the Study 2 was to describe the behavior of torque, muscle activation, and muscle architecture during MIVCs performed in an explosive manner in order to identify related mechanisms to the RFD. The electromyography signal from the muscles vastus medialis (VM), rectus femoris (RF), and vastus medialis (VL) and ultrasound images from VL were simultaneously recorded with torque during the MIVC. The best instruction for RFD measurement identified on Study 1 was used on the Study 2 with proper familiarization and visual feedback. Were evaluated 17 (six female and 11 male), 29 (± 6) years old, physically active volunteers on Study 1; and eight males, 32 (± 5) years old on Study 2. Results from Study 1 indicated higher RTD0-30 ms, RTD0-50 ms, RTD0-100 ms, and RFDpeak during HARD AND FAST than HARD trials (p = 0.037, p = 0.039, p = 0.033 and p = 0.013, respectively). Higher contractile impulse at 0-30, 0-50 and 0-100 ms were observed during HARD AND FAST than HARD trials (p = 0.040, p = 0.038, p = 0.035, respectively). Higher RFD150-300 ms was observed during HARD than FAST (p = 0.002) and HARD AND FAST instruction (p = 0.031). VM activation impulse was higher during FAST than during HARD instruction at interval 0 to 30 ms (p = 0.021) and 0 to 100 ms (p = 0.010), but higher on HARD AND FAST than on FAST instruction during 150 to 300 ms interval (p = 0.033). RF activation impulse was lower during HARD than during FAST instructions at intervals 0-30, 0-50, 0-100, 0-150 and 0-200 ms (p = 0.046, p = 0.024, p = 0.031, p = 0.022 and p = 0.030, respectively). RF activation impulse was also lower during HARD than HARD AND FAST at intervals 0-30, 0-50, 0-100, 0-150, 0-200 and 0-250 ms (p = 0.025, p = 0.015, p = 0.016, p = 0.012, p = 0.019 and p= 0.028, respectively). VL activation impulse was lower at interval 0 to 100 ms during HARD instruction than FAST (p = 0.032) and than HARD AND FAST (p = 0.026) as well. Fascicles shortening velocity from the contraction onset to the peak torque was higher during HARD (p = 0.013) and HARD AND FAST instruction (p = 0.017) than during FAST instructions trials. On Study 2 correlations were observed between RFP0-50 ms and VL0-30 ms (rs = 0.952, p <0.001), RFD50-100 ms and rate of activation rise of VL0-75 ms (rs = 0.833, p = 0.010), RFD100-150 ms and rate of activation rise of VL0-75 ms (rs = 0.833, p = 0.010), and RFD0-300 ms and peak torque (rs = 0.976, p <0.001). Differently from other studies, the present one indicated systematically higher RFD and contractile impulse values (especially in the first 100 ms of the muscle contraction) on the HARD AND FAST than on HARD instruction during knee extensors MIVCs. The activation impulse indicates higher instruction modes interference on RF than VM and VL. The higher velocity and activation speed measured by activation impulse of the different muscles in the beginning of contraction determines higher fast force production capacity, but differs between muscles. Higher fascicle shortening velocity seems to determine maximum force. Difference in muscle thickness, pennation angle, and fascicle length values were observed when compared to previous results during maximum voluntary contractions and can be due to contraction velocity.