DIFERENÇAS NA ATIVAÇÃO CORTICAL DURANTE A IMAGINAÇÃO E EXECUÇÃO DO MOVIMENTO

Autora:
Mariana Cristina Mendes Almeida

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RESUMO

O objetivo do presente estudo foi analisar e comparar a ativação do córtex de indivíduos saudáveis durante a execução e imaginação do movimento. A amostra foi composta por um sujeito destro com 21 anos de idade, onde foi submetido a duas tarefas, uma onde executou e outra onde imaginou o movimento de extensão do dedo indicador. A tarefa foi composta por 4 blocos de 20 tentativas de movimento de extensão seguida de relaxamento do dedo indicador de forma ritmada. Simultaneamente foi realizada uma captação de sinais por meio de registro eletroencefalográfico; escolheu-se para análise a banda beta (13-30 Hz) devido a sua correlação com processos somestésicos, julgamentos, tomada de decisão e preparação motora. Os eletrodos C3 e C4 foram avaliados pelo fato de estarem localizadas sobre o giro pré-central, representando possivelmente o córtex motor primário que se relaciona à preparação motora, percepção e execução de movimentos. Uma maior potência absoluta da banda beta foi observada na execução do movimento quando comparada a imaginação. Portanto, sugere-se que apesar da imagética motora ser capaz de promover ativação cortical e ainda favorecer a aprendizagem motora e a recuperação de indivíduos com sequelas de lesões do SNC , seus benefícios não são capazes de superar os alcançados pela prática motora.

Palavras Chave: imagética motora, reabilitação, desempenho motor, neuroplasticidade.

ABSTRACT

The motor imagery (MI) is defined as a dynamic mental process in which a subject simulates a task to occur without the movement of any body segments associated with this action (Stecklow et al. 2007). It is the result of conscious access to the contents of intended movement, and is usually performed unconsciously, during the preparation of the movement. The technique substantially contributes to improve performance and facilitate motor recovery. The aim of this study was to analyze and compare the activation of the cortex of healthy subjects during the performance and move the imagination. The sample consisted of one guy handed 21-year-old, where he underwent two tasks, one where executed and another wondered where the index finger extension movement. The task consisted of 4 blocks of 20 extension movement attempts followed by relaxation of the index finger rhythmically. Simultaneously it took place a capture signals through electroencephalographic record; We were chosen to analyze the beta band (13-30 Hz) due to its correlation with somestésicos suits, judgments, decision making and motor preparation. The C3 and C4 electrodes were evaluated because they are located on the pre-central gyrus, possibly representing the primary motor cortex that relates to motor preparation, perception and execution of movements. Greater absolute power of the beta band was observed in the execution of the movement compared imagination. Therefore, it is suggested that although the motor imagery be able to promote cortical activation and further promote motor learning and retrieval of patients with CNS injury consequences, its benefits are not able to overcome the practical achieved by the motor.

Keywords: motor imagery rehabilitation, motor performance, neuroplasticity.

CAPÍTULO I

1.1 INTRODUÇÃO

A imagética motora (IM) é definida como um processo mental dinâmico no qual um sujeito simula uma tarefa sem que ocorra o movimento de quaisquer segmentos corporais associados a esta ação (Stecklow et al. 2010). Ela representa o resultado de acesso consciente ao conteúdo de intenção de um movimento, e normalmente é realizado inconscientemente, durante a preparação do movimento. A técnica contribui substancialmente para melhorar o desempenho e facilitar a recuperação motora (Guillot & Collet 2008). As áreas cerebrais envolvidas nessa atividade são regiões relacionadas às funções de planejamento e controle de movimentos, como o córtex pré-motor, córtex pré-frontal, área motora suplementar, o córtex parietal, córtex cingulado e cerebelo (de Vries & Mulder 2007). Entretanto, existem discussões a respeito do envolvimento de mais áreas executivas do sistema nervoso central (SNC) nesse processo, como o córtex motor primário (Carvalho & Velasques 2013).

O método pode ser realizado de duas maneiras, reconhecidas como visual e cinestésica (Callow & Waters 2005). Na modalidade visual o sujeito deverá simular a ação referente a de assistir um “vídeo mental” enquanto na cinestésica o sujeito será instruído a “sentir” o movimento, procurando obter sensações relacionadas as contrações musculares e da posição dos diversos segmentos corporais no espaço. As diferentes modalidades ativam distintas redes neurais (Rodrigues et al. 2003). Estudos com eletroencefalografia (EEG) e ressonância magnética funcional (fMRI) demonstraram padrões de ativação diferentes nas duas modalidades; a visual foi mais correlacionada a ativação de regiões occipitais e lobo parietal superior, enquanto a cinestésica mostrou atividade em regiões de área motora e lobo parietal inferior (Hanakawa et al. 2008). Apesar disso, existem similaridades psicofísicas e fisiológicas entre os movimentos corporais fisicamente executados e imaginados, em geral o tempo de execução dos movimentos realizados fisicamente ou imaginados são similares (Mulder 2007). A confirmação de similaridade funcional entre esses também vem de estudos que demostram modificações nas respostas autonômicas dos sujeitos, principalmente frequência cardíaca e respiratória mesmo quando ocorre somente a imaginação do movimento (Lameira et al. 2008).

A IM tem sido empregada como um método de reabilitação para pacientes que necessitam de reorganização do córtex motor por terem sofrido algum dano no SNC ao longo da vida (Jackson et al. 2001; Lotze & Cohen 2006). Porém, as investigações sobre a técnica são embrionárias e ainda observam-se uma escassez de pesquisas que analisem modificações corticais induzidas pelo método durante a sua aplicação. Algumas modalidades têm sido empregadas para identificar e aferir o recrutamento das áreas encefálicas envolvidas. Dentre elas destaca-se o EEG quantitativo (EEGq) que é um método não invasivo utilizado para o estudo da atividade elétrica cerebral, por meio de eletrodos colocados em regiões específicas do escalpo. Esses eletrodos são capazes de captar a atividade eletrocortical proveniente das variações dos potenciais dos neurônios piramidais do córtex cerebral (Lizio et al. 2011). Portanto, o objetivo do presente estudo é analisar e comparar a atividade do córtex durante a execução e imaginação do movimento realizadas por sujeito saudável. De forma específica, serão observadas as modificações ocorridas na potência absoluta da banda beta.

CAPÍTULO II

2 METODOLOGIA

2.1 Amostra

A amostra foi composta por 1 sujeito destro com 21 anos de idade. Para a inclusão no estudo o indivíduo deveria ser saudável, livre de déficits cognitivos e não estar fazendo uso de qualquer medicação ou substância psicotrópicas/psicoativa na ocasião do experimento. Com o propósito de identificar e excluir do experimento qualquer sujeito que não se enquadrasse nos pré-requisitos do estudo, foi aplicada uma anamnese detalhada. O participante leu e assinou um termo de consentimento livre e esclarecido (anexo I) no qual foi descrito, em detalhes, os objetivos do experimento e a condição experimental. O projeto foi submetido e aprovado pelo Comitê de Ética da Universidade Veiga de Almeida.

2.2 Procedimento Experimental

O sujeito foi submetido a duas tarefas uma onde executou e outra onde imaginou o movimento de extensão do dedo indicador. Para isso o sujeito teve que realizar duas visitas ao laboratório de pesquisa para a coleta dos dados, pois as tarefas foram observadas em dias diferentes. A tarefa foi composta por 4 blocos de 20 tentativas de movimento de extensão seguida de relaxamento do dedo indicador de forma ritmada. Simultaneamente foi realizada uma captação de sinais por meio de registro eletroencefalográfico. Duas coletas do sinal eletroencefalográfico também foram realizadas em estado de repouso uma antes e outra após a execução dos blocos de tarefa. Nas duas condições (imaginação e execução do movimento) o participante foi orientado a realizar a tarefa quando surgisse um estímulo visual na tela de um computador sendo que em uma condição ele executaria a ação e na outra ele criaria uma imagem mental da mesma (Figura1). Durante o experimento o sujeito permaneceu sentado em uma cadeira confortável com apoio para os braços e foi solicitado que o individuo permanecesse o mais imóvel possível para que não ocorresse a produção de artefatos no sinal do EEGq.

2.3 Aquisição dos Dados

Para a captação do sinal eletroencefalográfico foi utilizado o aparelho Braintech 3000 (EMSA – Equipamentos Médicos, Brasil), sistema que utiliza uma placa conversora analógica-digital (A/D) de 20 canais. Um programa de captação, produzido no Laboratório de Mapeamento Cerebral e Integração Sensoriomotora foi utilizado para aquisição do sinal eletroencefalográfico. O sinal foi amplificado com um ganho de 22.000, analogicamente filtrado entre 0,01 Hz (passa-alta) e 100 Hz (passa-baixa) e digitalizado com taxa de amostragem de 400 Hz. Foi empregado um filtro notch digital de 60 Hz. O sistema internacional 10-20 (Jasper 1958) (Figura 2) foi usado para dispor os 20 eletrodos no escalpo (áreas: pré-frontal, frontal, central, temporal, parietal e occipital) e um eletrodo em cada orelha (lóbulo). Os lóbulos das orelhas foram usados como referência (bi-auricular). A impedância de cada eletrodo foi mantida entre 5-10K. A amplitude total (pico a pico) foi menor que 100 V.

2.4 Seleção da Frequência e Eletrodos de Interesse

Escolheu-se para análise a banda beta (13-30 Hz) (Cantor 1999; Montenegro et al. 2001) devido a sua correlação com processos somestésicos, julgamentos, tomada de decisão e preparação motora (Pfurtscheller et al. 2003; Silva et al. 2007). Os eletrodos C3 e C4 foram avaliados pelo fato de estarem localizadas sobre o giro pré-central, representando possivelmente o córtex motor primário que se relaciona à preparação motora, percepção e execução de movimentos. (Szurhaj et al. 2003, Serrien et al. 2006).

2.5 Análise Estatística

Para análise estatística foi empregado um teste T independente que comparou os dados coletados durante as distintas tarefas. Como variáveis independentes foram consideradas as condições (imaginação e execução do movimento). Como variável dependente foi considerada a potência absoluta da banda beta captada pelos eletrodos C3 e C4.

CAPÍTULO III

3 RESULTADOS

Foi verificada uma diferença estatisticamente significante entre as condições execução e imaginação do movimento (p ≤ 0,05) quando analisado o eletrodo C3. Uma maior potência absoluta da banda beta foi observada na execução do movimento quando comparada a imaginação (Figura 3).

CAPÍTULO IV

4 DISCUSSÃO

O objetivo do presente estudo foi analisar e comparar a ativação do córtex de indivíduos saudáveis durante a execução e imaginação do movimento. Uma maior potência absoluta da banda beta foi observada na execução do movimento quando comparada a imaginação. Uma diferença estatisticamente significante entre as condições foi verificada quando analisado o eletrodo C3, este representa o hemisfério esquerdo. Na execução da tarefa, foi utilizado o dedo indicador direito, justificando assim a ativação do eletrodo C3 e a razão de não haver resultado significativo na análise do eletrodo C4, portanto, sugere-se que apesar da imagética motora ser capaz de promover ativação cortical e ainda favorecer a aprendizagem motora ( Jackson et al., 2001) e a recuperação de indivíduos com sequelas de lesões do SNC (Ang et al., 2014) , seus benefícios não são capazes de superar os alcançados pela prática motora.

Na pesquisa de Gomes et al. (2012) que investigou os efeitos da prática mental na aquisição de habilidade motora em sujeitos novatos saudáveis. A mesma é capaz de corroborar com o resultado encontrado no presente estudo. Nessa análise os autores verificaram que a prática física determinou um melhor desempenho na aprendizagem e execução de uma determinada tarefa motora quando comparado a imagética. Apesar disso, o mesmo estudo enfatiza que a imagética motora quando associada à prática física (práticas combinadas), é capaz de trazer maiores benefícios quando comparada a execução das condições isoladas.

Entretanto, apesar da realização do movimento e das práticas combinadas serem soberanas, a imagética é capaz de facilitar a execução de uma determinada tarefa quando realizada de forma precoce, portanto, os indivíduos que utilizam essa prática são mais beneficiados quando comparados aos indivíduos que não a adotam. Esse resultado pode ser observado no aperfeiçoamento técnico de atletas. Peluso et al (2005), relatam que a IM é um processo ativo que oferece aumento de concentração, foco e fornece uma \”vantagem mental\” com aumento da performance em relação aos adversários dentro do esporte. No seu estudo envolvendo a modalidade do golfe, com 150 voluntários, demonstrou uma significativa melhora do rendimento no grupo que realizou a prática mental antes da tarefa proposta, comparado ao grupo controle que apenas recebia o intervalo entre as tacadas propostas. Independentemente do nível de habilidade ou o tipo de esporte a IM permite a treinadores, atletas e psicólogos do esporte aparentemente oportunidades ilimitadas para planejamento e condicionamento. Reafirmando a eficácia da combinação da IM associada a prática física, Guillot et al. (2013) em seu estudo apresentou melhoria da precisão e aumento da velocidade nos saques de jogadores de elite de tênis, onde foram sujeitos a um teste apenas com treinamento da modalidade e um re-teste incluindo um treinamento mental associando em seguida a prática.

A IM pode ser vista como uma técnica promissora, mas segundo Mulder (2007), ela não pode ser considerada um substituto para a prática física, deve ser vista como uma complementação relevante para melhorar a aprendizagem motora e favorecimento da reabilitação. Quando uma determinada região corporal permanece em desuso, seja por imobilização ou dor, por uma determinada lesão, ocorre uma reorganização cortical e essa área diminui topograficamente no córtex; a imagética motora supre essa falta de informação sensorial causada pelo desuso, fazendo a manutenção e preparação das áreas corticais correspondentes, otimizando assim a reabilitação do sujeito que já estará com a automação obtida pelo aprendizado no treinamento da imagética, proporcionando assim melhores resultados na evolução da reabilitação; quanto maior a aprendizagem, menor a demanda cognitiva, pois cada segmento torna-se maior e consequentemente maior o ritmo neural Luft and Andrade ( 2006).

Tentativas de implementar a IM no contexto da reabilitação também tem sido realizadas. Como citado anteriomente evidências tem demonstrado que a prática mental tem apresentado resultados significantes e, além disso, a técnica possui um baixo custo. Os autores Butler & Page (2006) conduziram um estudo onde 4 pacientes com sequelas de AVE foram inseridos aleatoriamente em diferentes grupos que determinavam distintas condutas de reabilitação. 2 pacientes receberam prática mental associada a prática física, 1 paciente recebeu técnica de restrição e indução do movimento (TRIM) e 1 paciente recebeu prática mental. O objetivo dos autores era verificar a reorganização do SNC através da utilização da fMRI e a recuperação da funcionalidade dos indivíduos a partir da utilização de escalas comportamentais determinadas pelas diferentes condutas. A intervenção da prática mental isolada conduziu modificações nas imagens funcionais, mas não resultou em uma melhora clínica significativa.

Em contrapartida um estudo realizado por Kin and Lee (2015) com 24 pacientes também com sequelas decorrentes do AVE, onde metade foram inseridos em um grupo controle e a outra em um grupo de IM, revelou sugnificativa melhora funcional do membro superior, principalmente nos sub-itens de ombro e punho do questionário (FMA-UE e WMFT) . No grupo controle os pacientes receberam a fisioterapia convencional e o grupo IM repetiam seqüências de 18 atividades de vida diária com o terapeuta após imaginarem as atividades reproduzidas no monitor através de um programa instalado (onde deveriam imaginar o membro superior comprometido abrindo zíper de carteira, dobrando toalha, bebendo água em um copo, virando as páginas de um livro, fazendo ligação, etc). Ambos os grupos fizeram sessões de 30 minutos, 3 vezes por semana, durante 4 semanas. No pós teste a pontuação do grupo IM foi significativamente elevada em comparação com o grupo controle na FMA-UE; demonstrando a plasticidade e aceleração do aprendizado obtido na prática da IM.

Seguindo esse raciocínio, temos a IM cinestésica e visual como uma nova ferramenta para reabilitação também em pacientes com Doença de Parkinson (DP), pois há embasamento neurofisiológico, podendo maximizar a qualidade de vida e a capacidade funcional destes que sofrem com tarefas simples como marcha, postura e equilíbrio, secundários da deterioração progressiva sofrida. As vias corticais e a rede de neurônios espelho são ativadas da mesma forma, reorganizando e levando a neuroplasticidade do córtex motor. Em uma revisão (Ambbruzzese et al., 2015) fizeram o levantamento dos estudos com IM realizados em pacientes com DP onde a modalidade visual parece ter um maior efeito, embora alguns resultados sejam satisfatórios na modalidade cinestésica, parece que a área e o estágio da patologia estão diretamente relacionados com esse mecanismo, também fica difícil saber ao certo se o paciente de fato esta imaginando a ação solicitada, mas como ainda são poucos os estudos sobre o tema, é um assunto para pesquisas futuras. Foram levantados estudos com uso de PET, fMRI e TMS que confirmam as alterações neuroplásticas semelhantes as causadas pela prática física; também foram evidenciadas melhorias significativas em escalas como a MIF, questionário FOG e a UPDRS.

Em um estudo com EEG analisando a banda alfa, que estaria relacionada inversamente com o esforço mental, dois grupos foram classificados como atletas de voleibol (15 sujeitos) e não- atletas (18 sujeitos). Os sujeitos utilizaram a IM visual e sinestésica, onde deveriam simular o movimento de ataque apresentado em um vídeo, intercalado de uma tarefa distratora. A realização das diferentes modalidades resultou na ativação de áreas distintas do córtex, com predominância do hemisfério esquerdo nos atletas, fato não observado no grupo dos não-atletas, indicando que tal lateralização ocorre de acordo com o conhecimento prévio da execução da tarefa e também confirma a participação do córtex parietal posterior do hemisfério esquerdo no planejamento e simulação de tarefas mentais. Esse resultado indica também que a simulação de tarefas complexas por indivíduos sem experiência, demanda maior esforço cognitivo, levando a ativações de regiões do hemisfério direito para auxilio no processo de aprendizagem Stecklow et al.(2007).

CAPÍTULO V

5 CONCLUSÃO

Os resultados indicaram uma diferença significativa da potência absoluta da banda beta entre as condições experimentais onde se observou uma maior potência associada à execução quando comparada a imaginação do movimento. Portanto, é válido ressaltar que, apesar da imagética ter seu papel destacado na área da reabilitação e melhora de desempenho, a atividade motora demonstrou-se mais eficaz no recrutamento de áreas envolvidas com o gesto motor pesquisado. Embora o resultado encontrado possa contribuir para o conhecimento dessas estratégias de reabilitação o estudo apresentou algumas limitações como, por exemplo, o número de sujeitos que representaram a amostra e a restrição das áreas analisadas.

Há uma lacuna nas evidências com relação ao método, duração e freqüência de aplicabilidade da técnica, além de poucos estudos com número de sujeitos significativo. Portanto, sugere-se que mais pesquisas sejam realizadas abordando o tema.

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