1) INTRODUÇÃO 1.1) Atividade Elétrica das Células Excitáveis As células excitáveis são aquelas que quando estimuladas produzem uma resposta elétrica ou mecânica e/ou de liberação de substâncias, nos animais vertebrados, e podemos citar células musculares, células nervosas (neurônios) e células endócrinas, sendo que teremos mais foco nos dois primeiros tipos de células excitáveis. As células musculares esqueléticas (CME) são as células que compõem os músculos esqueléticos, que por sua vez promovem o movimento formando junto com os ossos, alavancas para realizar o movimento. As CME são células excitáveis que ao receberem o estímulo nervoso promove a contração muscular que é o principal mecanismo do movimento animal. Na Figura 1 temos uma representação esquemática da CME e suas principais estruturas. Para maiores informações sobre os tipos de modelos de células excitáveis sugerimos a leitura da revisão de GOEBEL e STENZEL (2013). Figura 1. Figura esquemática de uma célula muscular esquelética humana . A atividade física se inicia quando a atividade elétrica dos nervos motores, compostos de neurônios motores, se localizam no corno ventral da medula espinhal, ativam os mecanismos moleculares de excitação das CME inicialmente liberando o cálcio (Ca2+) das vesículas intracelulares para iniciar o deslizamento entre os filamentos de actina e miosina. O deslizamento entre as proteínas musculares actina e miosina promove o gasto de energia, na forma de ATP que é gasto a cada deslocamento de um íon cálcio. A via bioquímica de formação, utilização e atuação na atividade muscular do ATP é uma bem conhecida e estabelecida e pode ser estudada em Zoladz (2019). Na Figura 2 vemos a classificação e localização dos neurônios motores que inervam os músculos esqueléticos. Figura 2. Características morfológicas e organização espacial de classes e subtipos de neurônios motores. Para informações detalhadas vide KANNING et al. (2010). Atualmente os conhecimentos científicos demonstraram que a atividade física tem uma importância muito grande para a saúde física e mental do indivíduo. O músculo esquelético é formado pelo tecido muscular e é um órgão importante em vários tipos de situações fisiológicas. As CME ao promoverem o movimento gastam energia química, principalmente, na forma de ATP que é obtido pela transformação da glicose em várias etapas químicas dentro das células. A gordura (na forma de ácidos graxos, principalmente) e as proteínas (na forma de aminoácidos) também podem entrar nas vias bioquímicas para a produção de ATP. Para maiores esclarecimentos vide Nelson e Cox (2018). Quando o músculo realiza atividade física as CME recebem uma descarga do neurotransmissor Acetilcolina (Ach) que abrem os canais iônicos de sódio, Na+, promovendo uma despolarização o que posteriormente permite a liberação dos íons Ca2+ do retículo sarcoplasmático. O cálcio livre no citoplasma liga-se à locais específicos das moléculas de contração para fazer o movimento e começa um ciclo de contração e relaxamento, no qual se consome o ATP. Essa contração se realiza por meio do deslizamento entre os filamentos finos (ou leve) de actina e o filamento grosso (ou pesado) de miosina quando o cálcio se liga à actina e expõe o sítio de ligação do ATP que se quebra para permitir o deslizamento entre esses dois filamentos. Esses fenômenos conjuntos tem o nome de ciclo excitação-contração. Para maiores detalhes consultar AIRES (2012). Na Figura 3 temos uma representação da atividade de deslizamento entre as proteínas contráteis, após o estímulo na placa motora para liberação do cálcio. Figura 3. Etapas de deslizamento entre os filamentos de actina e miosina com o ATP . O coração também auxilia na atividade física bombeando o sangue através do sistema circulatório. Este órgão é formado pelas células musculares cardíacas (CMC), ou miócitos, que também possuem a propriedade de se contrair e gerar sinais que podem se propagar pelo tecido cardíaco (AIRES, 2012), vide Figura 2. Figura 4. Desenho esquemático da estrutura das CMC . 1.2) Efeitos do Exercício Físico no Corpo Humano Os profissionais da área biomédica incentivam cada vez mais as pessoas a se exercitarem sempre que possível, por meio de programas específicos de atividade física, para evitar doenças que têm o sedentarismo como base e que podem iniciar uma série de patologias cardiovasculares, diabetes, certos tipos de câncer, depressão, distúrbios neurológicos ou acidente vascular cerebral, cuja prevalência pode ser significativamente reduzida simplesmente por estarem em atividade. Atualmente o músculo é visto como um órgão endócrino e apesar dos vários estudos que tem sido feitos na última década o conhecimento dos mecanismos moleculares e celulares pelos quais o exercício promove a saúde ainda é rudimentar (Ekelund U, Steene-Johannessen J, Brown, 2017). Figura 5. Vias hormonais que são ativadas pela atividade física. Siglas das diversas substâncias vide DELEZIE e HANDSCHIN (2018). As propriedades endócrinas das células musculares são apresentadas na Figura 5 que mostra a liberação de citocinas (por exemplo, interleucina-6, IL-6) ou metabólitos (por exemplo, lactato), que durante a atividade física também liberam na circulação vários hormônios em tecidos não musculares, como o fígado. Posteriormente, moléculas produzidas no músculo e fígado entram no cérebro e ativam receptores localizados em células endoteliais dos vasos sanguíneos, células gliais ou neuronais, e desencadeiam a expressão (produção e liberação na corrente sanguínea) de moléculas de VEGF (fator de crescimento endotelial vascular) e BDNF (fator neurotrófico derivado do cérebro), que são reconhecidos atualmente como os principais reguladores da vascularização e plasticidade cerebral (DELEZIE e HANDSCHIN, 2018). Essas substâncias melhoram a saúde vascular cerebral aumentando o fluxo sanguíneo no cérebro o que aumenta a oxigenação e a retirada de substâncias oriundas do metabolismo como o CO2. Podemos acrescentar que o exercício físico ativa vias celulares específicas nas células musculares, por exemplo, a ativação de PGC-1α induz a expressão de FNDC5, que é clivada em irisina e liberada na circulação. A elevação de PGC-1α (proliferador de peroxissomo ativado por receptor gama do co-ativador 1-alfa) também leva à biossíntese de quinurenina (KYN) aminotransferases (KATs) que converte KYN derivado do fígado em KYNA, evitando assim seu acúmulo tóxico no cérebro, ou seja, essa cascata de reações químicas leva a um aumento do fluxo sanguíneo que carrega essas substâncias para fora da circulação cerebral. O aumento dos níveis de PGC-1α auxilia na redução da neuro degeneração. Figura 5, crosstalk músculo-cérebro. (DELEZIE e HANDSCHIN, 2018; TOWNSEND et al., 2021). A atividade muscular libera um pool de substâncias que vão diretamente para o cérebro: catepsina B, irisina, lactato, IL-6, KYNA, que juntamente com outras substâncias hepáticas vão estimular a atividade genômica no cérebro produzindo neste órgão substâncias como o BDNF, FNDC5 (proteína contendo domínio tipo III da fibronectina), PGC-1α e VEGF que vão promover a formação de novos vasos sanguíneos (angiogênese), de novos neurônios (neurogênese), melhora na cognição, sono e humor, como esquematizado na Figura 6. (DELEZIE e HANDSCHIN, 2018; Chen et al., 2020; Townsend et al., 2021). Figura 6 – Efeitos da atividade física nos diversos órgãos (THYFAULT e BERGOUIGNAN, 2020; https://link.springer.com/article/10.1007/s00125-020-05177-6) O exercício regular pode reduzir os riscos de desenvolver obesidade e as doenças associadas à obesidade, incluindo doença hepática gordurosa não alcoólica (DHGNA) e diabetes tipo 2. O exercício tem esses efeitos porque proporciona adaptações metabólicas em vários outros tecidos não musculares esqueléticos, incluindo fígado, vasos sanguíneos, tecido adiposo e pâncreas. Essas adaptações só são possíveis porque é através do exercício que eventos de sinalização celular intrínseca em cada tecido inicia uma produção em série de moléculas sinalizadoras, hormônios, citocinas, mudanças no substrato fluxo e fluxo sanguíneo. Um efeito sistêmico do exercício em cada um dos órgãos periféricos envolvidos é a regulação da sensibilidade à insulina em todo o corpo e na saúde metabólica. Um crescente número de trabalhos apresentam centenas ou mesmo milhares de proteínas secretadas pelos principais tecidos periféricos, as miocinas secretadas pelo músculo esquelético, as hepatocinas secretadas pelo fígado e adipocinas secretadas pelo tecido adiposo que estão envolvidas na regulação da energia, homeostase e sensibilidade à insulina em todo o corpo, e conjuntamente o exercício, secreta substâncias chamadas coletivamente de “exercinas”, que contribui para os efeitos sistêmicos do exercício na saúde metabólica. Aqui mencionamos os fatores moleculares que foram recentemente identificados e considerados como potencialmente coordenando o crosstalk (inter-relação) inter-órgãos em resposta ao exercício (Figuras 6 e 7). Sem dúvida, inúmeras outras moléculas sinalizadoras serão identificadas nos próximos anos, e pesquisas futuras precisarão delinear a respectiva contribuição de tais moléculas. Além disso, como essa área ainda é relativamente nova, existem controvérsias e é questionável se as descobertas de animais podem ser traduzidas para humanos. Figura 7 – Adaptações agudas ao exercício. (THYFAULT e BERGOUGNAN, 2020) Na Figura 8 temos um desenho esquemático relacionando os efeitos metabólicos agudos de exercício físico nos órgãos envolvidos na regulação da homeostase energética. No exercício agudo, o músculo mobiliza glicose, armazenada como glicogênio e ácidos graxos armazenada no tecido adiposo e em seguida os leva aos devidos locais para atender a demanda de energia. Durante o exercício prolongado, o tecido adiposo e o fígado mobilizam ácidos graxos não-esterificados (NEFA) e sintetizam glicose, respectivamente, exportando para o plasma para manter o fornecimento de combustível para o músculo. Ao mesmo tempo o sistema cardiovascular aumenta o débito cardíaco e a perfusão microvascular dos tecidos periféricos. Essas mudanças são associadas a mudanças de fluxos de substrato e secreção de glucagon e insulina pelo pâncreas. IMTG, intramuscular triacilgliceróis; TG, triacilgliceróis. Figura 8 – Adaptações crônicas ao exercício físico O exercício físico ativa vias celulares específicas nas células musculares. Por exemplo, a ativação de PGC-1a induz a expressão de FNDC5, que é clivado em irisina e liberado na circulação. A elevação de PGC-1a também leva à biossíntese de quinurenina aminotransferases (KATs), que converte KYN derivado do fígado em KYNA, evitando assim seu acúmulo tóxico no cérebro. A propriedade endócrina das células musculares é ainda ilustrada pela liberação de citocinas (por exemplo, IL-6) ou metabólitos (por exemplo, lactato). A atividade física também promove a produção e liberação no sangue de vários fatores de tecidos não musculares como o fígado. Subsequentemente, moléculas derivadas de músculo e fígado entram no cérebro e sinalizam em receptores localizados em células endoteliais, gliais ou neuronais, desencadeando a expressão de VEGF e BDNF, reguladores chave da vascularização e plasticidade cerebral. O osso e o músculo esquelético são órgãos integrados e seu acoplamento tem sido considerado principalmente um mecânico em que o osso serve como local de fixação ao músculo enquanto o músculo aplica carga ao osso e regula o metabolismo ósseo. No entanto, o músculo esquelético pode afetam a homeostase óssea também de forma não mecânica, ou seja, por meio de seu sistema endócrino. atividade. Sendo reconhecido como um órgão endócrino, o músculo esquelético secreta um painel de citocinas e proteínas denominadas miocinas, sintetizadas e secretadas pelos miócitos em resposta à contração muscular. As miocinas exercem uma função autócrina na regulação metabolismo muscular, bem como uma função reguladora parácrina/endócrina em órgãos e tecidos, como osso, tecido adiposo, cérebro e fígado. A atividade física é o estímulo fisiológico primário para o anabolismo ósseo (e/ou catabolismo) através da produção e secreção de miocinas, como IL-6, irisina, IGF-1, FGF2, além do efeito direto do carregamento. É importante ressaltar que a miocina em doenças crônicas de maior incidência na população como o diabetes, podem causar aumento da fadiga muscular diminuindo a aderência dos pacientes à recuperação cardiovascular. Nos pacientes diabéticos, a diminuição da massa muscular pode aumentar o risco de resistência à insulina e a formação do tecido adiposo no espaço intermuscular, podendo reduzir o fluxo sanguíneo para o músculo e aumentar o processo inflamatório para pessoas com diabetes, e aumentando a incidência de fadiga muscular central e periférica, causada pela instalação da neuropatia diabética (PRODROMOS et al., 2017). A neuropatia diabética promove alteração da atividade elétrica dos nervos motores que vão inervar as CME e facilita a percepção e o aumento da fadiga, e nesses casos o monitoramento desses pacientes com a eletromiografia de superfície na atividade física de resistência torna-se fundamental para o sucesso da reabilitação (PARASOGLOU, et al. 2017), assim como com as outras técnicas apresentadas nesse Programa de Extensão. 3) ELETROMIOGRAFIA DE SUPERFÍCIE (EMGs) 3.1) Importância da EMGs Para estudar as atividades elétricas, tanto das CME e das CMC, utilizam-se as técnicas de empregadas na Eletrofisiologia que é o campo de conhecimento da Fisiologia (Animal e Humana) que trata dos fenômenos elétricos das células excitáveis (neurônio, células musculares esqueléticas e cardíacas, principalmente), resumidamente com eletrodos colocados na superfície da pele para captar os sinais elétricos dos músculos esqueléticos durante a contração e nesse Programa de Extensão trataremos somente com os sinais elétricos das células musculares esqueléticas e cardíacas para monitoramento da atividade física, captados na superfície da pele. A atividade física pode ser monitorada por meio do eletrocardiograma (ECG), principalmente no Teste de Esforço, e da EMGs, com eletrodos colocados sobre a pele acima do músculo que se deseja analisar. Na Figura 9 temos uma representação esquemática do posicionamento dos eletrodos sobre a pele logo acima do bíceps e do tríceps e os registros captados pelos eletrodos são apresentados na Figura 10. Figura 9. Posicionamento de eletrodos para EMGs em membro superior. (© ADinstruments, 2012) Neste Programa de Extensão os protocolos para a EMGs serão de acordo com aquelas recomendadas pelo SENIAM (Eletromiografia de Superfície para Avaliação Não-Invasiva de Músculos – do inglês: Surface EMG for Non-Invasive Assessment of Muscles), (Stegeman e Hermens, 2007). A sEMG é uma técnica não invasiva, de fácil execução, que faz a captação da atividade elétrica do músculo esquelético por meio de eletrodos colocados sobre a pele, geralmente entre o tendão e a inserção da placa motora do músculo. O registro captado pelo equipamento é processado como as variações elétricas (voltagem) durante o repouso ou durante as contrações dos grupos musculares em questão (BASMAJIAN & DE LUCA, 1985; FIALHO et al, 2006). O sinal obtido é um somatório das atividades elétricas dos feixes musculares que estão se contraindo. A sEMG é analisada a partir da quantificação da atividade elétrica do músculo ou grupos musculares que estão sendo estudados. O sinal de EMG tem sido utilizado para avaliar a função, controle e aprendizagem da atividade muscular. Todavia, podem-se citar aplicações específicas, tais como a avaliação da marcha, determinação da fadiga muscular respiratória e as diversas aplicabilidades no esporte para investigação da atividade requerida (SILVA et al, 2007). A sEMG tem sido amplamente utilizada com intuito de estudar a incidência de fadiga muscular. Nesse sentido, situações que envolvam fadiga têm sido correlacionadas com uma diminuição dos valores da Frequência Mediana (FM), bem como com um aumento do valor RMS, (Root Mean Square / Raiz Quadrática da Média) verificado por meio da amplitude do sinal EMG (HAUSSWIRTH, et al, 2000; SODERBERG & KNUTSON, 2000). A EMG apresenta-se como um dos poucos métodos de avaliação direta e não invasiva da fadiga muscular, particularmente pela verificação das alterações de amplitude e do espectro de potência da atividade elétrica dos músculos superficiais, que se caracterizam por um aumento progressivo da amplitude do eletromiograma e diminuição das frequências do espectro (BIJKER et al, 2002; VOLLESTAD, 1997). Figura 10. Registro de EMG de superfície dos músculos captados por eletrodos como representado na Figura 9. (© ADinstruments, 2012). Esses registros de ECG e EMG podem ajudar ao profissional educador físico ou outro da área biomédica a desenvolver estratégias para a atividade física do(a) normotenso(a), hipertenso(a), atleta, diabético(a), entre outros, bem como perceber individualmente como os músculos estão respondendo às suas estratégias de trabalho muscular. A atividade física sendo uma atividade mecânica das fibras musculares requer a regulação da concentração de cálcio (Ca2+) nas células musculares e o sequestro de Ca2+ do citoplasma é o que demanda mais energia para o músculo e em consequência para o corpo, bem como a manutenção da polaridade da membrana celular para que ela possa gerar o sinal inicial para o início da contração e da movimentação do Ca2+. Uma das formas de observar o limite da atividade muscular antes de um treinamento é realizando um teste de fadiga, com o auxílio de registros de EMG e desse modo ao iniciar os exercícios, o profissional já sabe que tipo de carga poderá ser utilizada junto ao voluntário. Esse teste será descrito na metodologia. Inicialmente a fadiga ocorre quando há um aumento do consumo do ATP (trifosfato de adenosina), que à molécula que vai fornecer energia para promover o deslizamento entre as moléculas fibrilares da célula muscular. O exercício físico pode fazer com que mais fibras se somem ao processo mecânico produzindo os fenômenos de somação espacial e temporal, aumentando ainda mais o consumo de ATP que necessita da quebra de moléculas de glicose e/ou de lipídios (gordura), nas reações químicas específicas, para ser produzida. Durante o exercício o estado de fadiga começa a se desenvolver quando o metabolismo já não consegue suprir ou repor o ATP para a movimentação do Ca2+, do sarcoplasma para o citoplasma e vice-versa, que deve entrar de forma ativa dentro do retículo sarcoplasmático, após a ligação com as moléculas de deslizamento, e dessa forma vão ocorrer diminuições das contrações do músculo esquelético, o que significa diminuição da atividade elétrica, que podem ser observadas por meio do EMG (SANTOS et al., 2008). Essas modificações da atividade muscular geram faixas de frequências de atividade elétrica que podem ser observadas e mensuradas por meio da EMG de superfície com equipamentos de bio-amplificação que temos no Laboratório de Fisiologia Animal e Humana, LAFISA, que faz parte do Núcleo de Estudos de Eletrofisiologia Aplicada, NEEA, que se dedica à aplicação das técnicas eletrofisiológicas nos estudos dos fenômenos das células excitáveis. Cada indivíduo, sedentário ou não, tem o seu limiar de fadiga que pode ser observado, calculado e utilizado pelo profissional para desenvolver estratégias de exercícios adequadas, diminuindo o risco de lesões durante a atividade física. A atividade física regular promove a diminuição da fadiga ao longo da atividade física conduzida adequadamente, como comprovam diversos estudos. 3.2) Teste de Fadiga Para a realização do teste de fadiga (TF) inicialmente é aconselhável realizar a determinação da carga máxima por meio do teste máximo que consiste em executar um exercício voluntário até a exaustão com cargas específicas utilizadas pelo teste máximo. Para a realização do TF seguiremos a metodologia proposta por Silva et. Al (2012), com algumas modificações, para músculos de membros inferiores e membros superiores. O teste de carga máxima será composto de três contrações isométricas voluntárias máximas (CIVM) realizadas durante quatro segundos com intervalo de no mínimo três minutos entre as mesmas. Nos dois dias após a realização do teste, os voluntários farão o exercício isométrico nas mesmas condições do experimento, durante o tempo de no máximo 1 minuto, para que no início das coletas estivessem adaptados tanto ao ambiente de coleta quanto ao experimento. Para a adaptação utilizar-se-á no primeiro dia a carga de aproximadamente 20% da carga máxima, e no segundo dia a carga de aproximadamente 50% da carga máxima. O critério de exclusão adotado, tanto no teste de adaptação como durante as coletas, foi a verificação da impossibilidade de execução do exercício pelo tempo mínimo de 1 minuto, devido isto inviabilizar a análise do protocolo de 1 minuto. 3.3) Medições eletromiográficas Para a aquisição do sinal EMG foram serão utilizados em cada músculo um par de eletrodos e na articulação mais próxima um eletrodo terra com superfícies de captação de Ag/AgCl e aproximadamente com 10 mm de diâmetro. Os eletrodos serão ligados a um cabo blindado (para diminuir as radiações eletromagnéticas do meio ambiente), que será acoplado a um bioamplificador PowerLab 26T, ADInstruments© e as análises dos sinais serão feitas com auxílio do software LabChart 7.3.3 ADInstruments©. Os eletrodos nos músculos dos membros inferiores e superiores serão posicionados de acordo com as orientações internacionais do SENIAM (STEGEMAN, 2007). A fixação dos eletrodos no mesmo local é uma condição importante para reduzir a variabilidade das medidas inerentes ao seu posicionamento, principalmente em um estudo de reprodutibilidade. Com o objetivo de garantir o mesmo posicionamento dos eletrodos nos dois dias de coleta de dados, foi desenvolvido um sistema de gabarito, no qual se demarcava em uma folha de transparência a borda superior da patela, a espinha ilíaca anterossuperior e o ponto motor encontrado em cada músculo. Após as demarcações uma linha era traçada entre o centro da borda superior da patela e a espinha ilíaca anterossuperior. Quando o sujeito retornava para um novo dia de teste, essa transparência foi alinhada com a patela e a espinha ilíaca anterossuperior, e a partir desta referência, as marcações dos pontos foram realizadas. Os sinais EMG foram captados em um módulo condicionador de sinais (modelo BIO EMG 1000®, marca LYNX® Tecnologia Eletrônica Ltda, São Paulo - SP, Brasil). Nesse módulo dois canais foram configurados para a aquisição de sinais EMG apresentando ganho final de 1000 vezes e frequência de amostragem de 4000 Hz. A aquisição e o armazenamento dos sinais em arquivos de dados foram feitos através do software Bioinspector 1.8 (LYNX®). Durante o teste de fadiga a monitoração da força aplicada pelo sujeito foi realizada por meio de uma célula de carga (modelo MM®, marca KRATOS®, Cotia - SP, Brasil), sincronizada com a coleta de sinais EMG. Um canal no condicionador de sinais foi configurado para a aquisição dos sinais provenientes deste instrumento habilitando-se um filtro digital passa baixa de 100 Hz. 3.4) Procedimentos experimentais A demonstração dos procedimentos do TF serão realizados no Laboratório de Atividade Física, LAF, na UEFS. De acordo com Silva et. al (2012) os voluntários deverão desenvolver fadiga com os seguintes procedimentos: i) teste de máximo por meio da Contração Voluntária Isométrica Máxima (CVIM), para posteriormente determinar um nível de esforço submáximo; ii) teste de fadiga, que consistiu na sustentação da extensão do joelho à 20% e 70% da CVIM até a exaustão. Para determinar a CVIM, o voluntário deverá realizar três contrações sustentadas por 6 segundos com um descanso de 5 minutos entre elas. Serão considerados os registros de EMG os intervalos entre os dois primeiros e os dois últimos segundos do registro e calculada uma média geral dos dados obtidos neste intervalo para as três contrações. O teste de fadiga será realizado em dois momentos com intervalos mínimos de dois dias. 4) VARIABILIDADE DA FREQUENCIA CARDÍACA (HRV) A HRV (do inglês Heart Rate Variability) é um índice que calcula a distância no intervalo RR do eletrocardiograma, que já está estabelecida na literatura como sendo um bom parâmetro no estudo da atividade cardíaca (ver CATAI et al., 2020). O coração recebe inervação do SNA e juntamente com os baro e quimiorreceptores localizados no coração, aorta, carótida e pulmões fazem a modulação da atividade aguda da força e da frequência dos batimentos do músculo cardíaco. Concomitantemente a atividade hormonal também exerce sua influência ao longo do dia de acordo com os estímulos sensoriais internos e externos, e como exemplo podemos citar o sistema renina angiotensina, o hormônio tireóideo e as catecolaminas (adrenalina). Todos esses fatores se integram e exercem sua influência sobre a frequência cardíaca, que pode ser analisada a partir da sua variabilidade (AIRES, 2012). A HRV foi originalmente proposta por uma força-tarefa de pesquisadores europeus e norte-americanos (MALIK, 1996) que padronizaram os cálculos para sua posterior análise. A frequência cardíaca (FC) é basicamente a contagem dos batimentos cardíacos durante um período de tempo, geralmente 1 (um) minuto, e atualmente é contada com auxílio de equipamentos eletrônicos que utilizam sensores para detecção do intervalo das ondas RR do traçado do eletrocardiograma (ECG). O ECG é obtido a partir de eletrodos que são colocados em locais específicos sobre a pele e que são conectados a um equipamento eletrônico denominado eletrocardiógrafo que faz a amplificação, leitura e o gráfico dos sinais elétricos do coração. As Figuras de 11 a 14 mostram exemplos das ondas do ECG de um indivíduo sadio. Figura 11. Representação esquemática de um ECG de um indivíduo sadio O ECG, como apresentado na Figura 11, representa um ciclo cardíaco, ou seja, uma contração (sístole) e um relaxamento (diástole) e o traçado apresenta ondas características que resumidamente podemos dizer que são as ondas P, Q, R, S e T, e ao longo da análise essas ondas se repetem enquanto durar o registro no equipamento (Figura 12). Essas ondas representam os seguintes eventos: onda P, contração atrial; complexo QRS, contração cardíaca (sístole) e onda T, a repolarização cardíaca (diástole). As alterações na morfologia dessas ondas geralmente indicam modificações da atividade elétrica cardíaca e sua respectiva patologia. Figura 12. Representação esquemática de um registro de dois batimentos cardíacos seguidos em um ECG com ondas normais em um indivíduo sadio A HRV analisa a sequência das distâncias dos intervalos RR consecutivos com suas oscilações, com as quais fazem os cálculos propostos por Malik (1996), com auxílio de métodos lineares e não-lineares. Os métodos lineares incluem a análise no domínio do tempo (índices estatísticos e geométricos) e da frequência e os não-lineares, que incluem as análises de flutuações e funções de correlação dos intervalos RR, para citar dois exemplos desse método. Os métodos não-lineares são mais complexos e sua aplicabilidade clínica ainda está em desenvolvimento. Neste projeto utilizaremos principalmente os métodos lineares descritos nas tabelas abaixo. Para ilustrar didaticamente a concepção da obtenção da HRV vejamos a Figura 13 na qual observa-se a distância entre as ondas RR (contadas em milissegundos, ms) que é a base para os cálculos da HRV. Na Figura 14 temos a representação das ondas completas do ECG. Figura 13. Representação esquemática das distâncias RR. As distâncias entre as ondas R determinam o tempo (em milissegundos, ms) entre dois batimentos cardíacos e ao longo do tempo (minutos, horas, dias) há variação dessas distâncias, ou seja, do tempo entre batimentos consecutivos e esse fenômeno começou a ser estudado desde o início da década de 70 do século passado (JOSE e COLLISON, 1970) e ao longo do tempo esse fenômeno foi sendo estudado até à sua padronização por Malik (1996) e atualmente tem sido considerada uma boa ferramenta para estudos das alterações cardiovasculares idiopáticas ou não. Nas tabelas abaixo temos um resumo dos índices propostos por Mallik (1996), das medidas estatísticas e geométricas de HRV no domínio do tempo. 4.1) Cálculo da Variabilidade da Frequência Cardíaca (HRV) O cálculo da HRV será realizado com auxílio do módulo HRV instalado no software LabChart ADInstruments©, após a captação dos registros de ECG do voluntário, de captações de derivações unipolares aumentadas (aVR, aVL e aVF), como observado no lado direito da Figura 15. Este módulo fará os cálculos da HRV de acordo com os parâmetros propostos por Malik (1996, ver Tabelas 1 e 2) o ECG é um registro de atividade elétrica do músculo cardíaco e é uma das principais ferramentas de diagnóstico e tratamento das doenças cardiovasculares. Atualmente o ECG pode ser utilizado como ferramenta para cálculos da atividade cardíaca, como por exemplo a variabilidade da frequência cardíaca (HRV). Na Figura 14 está representado um ciclo cardíaco típico em uma onda de ECG e na Figura 15 temos a localização dos eletrodos de para registro de ECG, no modo vetorial (V1-V6) e unipolar (aVR, aVL e aVF). Figura 14. Ciclo cardíaco representado em um ECG. (REIS et al, 2013) Figura 15. Posição dos eletrodos para registro de ECG. (REIS et al, 2013). Vários estudos clínicos já demonstraram a aplicabilidade prática da HRV no estudo e diagnóstico de doenças cardiovasculares bem como com outros fatores que provocam essas alterações, tais como estresse, depressão e envelhecimento (CASTALDO et al., 2015; ALMEIDA-SANTOS et al., 2016; BORRIONE et al., 2018; BROWN et al., 2018; WALTER et al., 2019, CATAI et al., 2020). Nesse Projeto serão realizadas as captações do ECG de voluntários com equipamentos de boa qualidade.

Registro de ECG para Estudo da Variabilidade da Frequência Cardíaca (HRV) Será apresentado aos que participarem deste Programa de Extensão os eletrodos para registro de ECG e aferição da pressão arterial, com aferidor digital disponível. Para a obtenção do registro de ECG, serão utilizados três eletrodos de contato, que serão colocados próximos aos ombros direito e esquerdo e um na parte ventral esquerda, próximo ao quadril, sendo os fios ligados aos equipamentos digitais ADInstruments© PowerLab 15T e 26T, para captação e registro do traçado em um notebook com o software LabChart 7.3.3. Esse registro será utilizado para o cálculo da HRV, no próprio software do equipamento.   3.2) Atividade Elétrica dos Músculos Esqueléticos Monitorada com Auxílio de sEMG em Voluntários Normotensos No teste de fadiga será apresentado o protocolo de exercícios, de acordo com o fluxograma descrito por Azevedo (2007), na Figura 8. Figura 8 - Fluxograma representando atividade temporal dos testes (AZEVEDO, 2007).  3.4) Protocolo de fadiga muscular de MMSS 3.4.1) Critério de escolha dos eletrodos: Serão utilizados eletrodos circulares compostos de Ag/AgCl e gel adesivo condutor, pois fornecem uma boa transmissão do sinal com nível baixo de ruído. 3.4.2) Procedimentos para preparação da pele: Remoção de pelos: dependendo do músculo, é importante para que haja uma adesão ideal dos eletrodos, principalmente em exercícios dinâmicos e peles com suor excessivo; Limpeza da pele: serão utilizados álcool em gel e papel toalha ou algodão. Serão feitas 3 ou 4 esfregadas com pressões leves e controladas. Deve-se evitar danos à pele ao esfregar muito forte. Após a limpeza da pele, a mesma pode ficar com uma coloração avermelhada, que indica que ela está com uma boa condição de impedância. 3.4.3) Mapas de eletrodos Os mapas de aplicação dos eletrodos mostram uma seleção de músculos que podem ser avaliados, figuras 6, 7 e 8. Os dois pontos amarelos dos músculos da superfície indicam a orientação do par de eletrodos, que tem relação com a direção das fibras musculares. 3.4.4) Aplicação dos eletrodos Será utilizado a sugestão de padronização de aplicação de eletrodos em estudo feito por Hermens et al. (2000), que em resumo seguem as seguintes orientações: Os pares de eletrodos serão aplicados a uma distância de 2cm do centro um do outro e em paralelo às fibras musculares; Eles serão colocados no na parte ventral medial dos músculos a serem avaliados; Será utilizado um eletrodo “terra” em pontos anatômicos que não sejam as fibras musculares (locais não-motores); Não aplicar eletrodos em articulações, com exceção do eletrodo “terra”; Observar se os eletrodos permanecem sobre o músculo ativo durante a contração; Será utilizado um sistema de mapeamento com as distâncias medidas entre os locais de aplicação dos eletrodos; Será aplicado um eletrodo “terra” na região do tornozelo, caso seja difícil a obtenção de um local não-motor próximo à região dos eletrodos. Figura 6. Figura esquemática dos músculos esqueléticos da parte frontal do corpo humano (Konrad, 2005), designada como o mapa frontal para a aplicação dos eletrodos. Figura 7. Figura esquemática dos músculos esqueléticos da parte dorsal do corpo humano (KONRAD, 2005), designada como o mapa dorsal para a aplicação dos eletrodos.   3.4.5) Exercícios para obtenção do limiar de fadiga Será feito um tipo exercício para cada músculo selecionado; Os músculos são selecionados devido: A não serem músculos profundos; Ter maior funcionalidade cotidiana; Serão priorizados exercícios em máquinas apropriadas para cada músculo; Haverá uma priorização na variável amplitude do movimento, possibilitando uma maior fidedignidade da interpretação do registro em relação à fadiga muscular periférica; O público participante será composto por indivíduos, maiores de idade, que procuram atendimento nos domínios da Universidade Estadual de Feira de Santana, no LAF (Laboratório de atividade física), bem como aqueles que forem convidados, sejam normotensos e hipertensos, desde que esses últimos tenham recomendação médica para fazer os procedimentos de exercícios. Antes, durante e após os exercícios a pressão arterial será aferida e devidamente anotada. 3.4.6) Procedimentos de treino muscular Para induzir a fadiga, primeiro será determinado em cada indivíduo o seu 1RM (Repetição Máxima), que é a carga máxima em que o indivíduo é capaz de realizar determinado exercício em uma única repetição. Essa estimação será feita de forma subjetiva, a partir do coeficiente de repetições máximas, este método é mais indicado para indivíduos iniciantes e diminui as chances de lesões por se tratar de um método submáximo para determinação do 1RM. Para estimar o 1RM, o indivíduo realizará algumas repetições do exercício mais adequado ao perfil do mesmo predeterminado com cargas muito baixas ou sem carga nenhuma, com o intuito de se familiarizar e executar o exercício de forma correta levando em consideração a biomecânica. Após a realização dessas repetições, o aluno realizará três séries de aquecimento de 10 a 15 repetições com uma carga moderada/leve (14 a 20 RM) com 90 seg. de descanso entre as séries ou a critério do educador físico. Após a realização da familiarização e aquecimento do exercício, o indivíduo será estimulado a realizar o exercício com uma carga em que ele consiga repetir o movimento no máximo 10 vezes, caso o número de repetições ultrapasse o número determinado (10 vezes), o indivíduo irá descansará durante 2-3 min., e fará uma nova tentativa de mensuração com incremento de mais carga, para que o número de repetições máximas desejadas (1-10) seja alcançado. O número de repetições alcançadas e a carga utilizada deverão ser anotados, e colocados na seguinte fórmula matemática para obtenção do 1RM (Brzycki M. JOPERD 1993; 64:88-90): 1RM=Cargadetreinamento/(1,0278-(0,0278Xnºdereps.máx.) ) Após os cálculos e obtenção dos resultados o indivíduo realizará o protocolo de fadiga, que será realizado da seguinte maneira: Serão colocados os eletrodos no indivíduo de acordo com o músculo analisado (posição dos eletrodos supracitados nas imagens 1, 2 e 3). O indivíduo então, realizará o exercício com 80% de 1RM (Repetição Máxima) (8 à 12 RM) até a exaustão (fadiga muscular). Os dados serão captados e analisados posteriormente ao teste. OBS: o teste de fadiga pode ser realizado num espaço de tempo de 2 min. a 48h após a realização do 1RM. Serão capturados os sinais “brutos” (raw signals) dos músculos e calculados a raiz quadrada média (RMS, do inglês, root mean square), o espectro de força, o espectro de frequência e a área sob a curva da RMS das contrações. Outros cálculos que estiverem disponíveis no software também poderão ser feitos. A análise da atividade eletromiográfica será feita com auxílio do equipamento PowerLab 15T e 26T e do software LabChart 7.3, ambos produtos da empresa ADInstruments©. 3.5) Espirometria Serão solicitados aos voluntários respirarem pela boca, com fechamento externo das narinas, com um clip, em um tubo de respiração bucal, higienizado adequadamente, e conectado a um espirômetro, por um período de três minutos para análise dos parâmetros respiratórios, Volume Total e Volume Parcial durante o ciclo respiratório. Esses parâmetros serão realizados antes e depois dos testes de fadiga e da série de exercícios recomendados ao voluntário. Esse procedimento será realizado com o indivíduo na posição sentada. Será solicitado ao indivíduo soprar em um tubo de borracha ligado a um manômetro com o nariz com bloqueio mecânico para averiguar a pressão máxima de sua expiração. As análises de espirometria serão feitas com auxílio do Spirometer Pod, ligado ao PowerLab. Os cálculos serão feitos com auxílio do software LabChart, da empresa ADInstruments©.  4) ANÁLISE ESTATÍSTICA 4.1) Variabilidade da Frequência Cardíaca A Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC ou HRV – do inglês Heart Rate Variability) é variação entre os intervalos R-R sucessivos, e é um método para quantificar a função cardíaca autonômica. O estudo da VFC é um método que nos permite analisar as flutuações que ocorrem durante períodos curtos ou prolongados (24h). Existem alguns parâmetros para analisar estatisticamente a VFC, onde podemos utilizar intervalos individualmente, que são as SDNN, SDANN e Índice de SDNN, e/ou intervalos adjacentes, que são os pNN50 e rMSSD. Os índices de análise de HRV serão analisados com ANOVA, comparando os diferentes períodos de tratamento e a regressão linear dos parâmetros, com o software R de análise estatística. O módulo HRV do software LabChart 8.1 da AD Instruments© fará os demais cálculos de análise no domínio da frequência e domínio do tempo, histogramas e gráfico de Poincaré. Os índices calculados (descritos nas tabelas 1 e 2) serão os seguintes: SDNN: desvio padrão de todos os intervalos RR; RMSSD: raiz quadrada da média do quadrado das diferenças entre os intervalos RR normais adjacentes; PNN50: porcentagem dos intervalos adjacentes com mais de 50ms; LF/HF: balanço simpatovagal; LF: banda de baixa frequência; HF: banda de alta frequência. LF: banda de baixa frequência; HF: banda de alta frequência; VFC: variabilidade da frequência cardíaca; CC: circunferência da cintura; β: coeficiente de regressão; EP: erro padrão; IMC: índice de massa corporal; 4.2) Dados biométricos e de fadiga muscular Serão computados o sexo, idade, altura, pressão sanguínea e posteriormente feita uma análise multivariada dos parâmetros investigados. 4.3) Análise dos testes da fadiga muscular Serão feitos os registros musculares antes, durante e depois dos exercícios para a obtenção da fadiga muscular. Serão realizados testes de ANOVA entre as repetições dos exercícios.

Divulgar metodologias para a melhoria de saúde física e mental por meio de técnicas da área de Eletrofisiologia Aplicada em seres humanos.

 Ensinar as técnicas de obtenção de ECG e EMG, de superfície, em seres humanos;  Utilizar os registros de ECG para a análise da variabilidade da frequência cardíaca (HRV) de indivíduos normotensos e hipertensos;  Utilizar os registros de EMG, de superfície, para a análise da fadiga muscular em seres humanos;  Desenvolver habilidades de leitura e interpretação dos registros digitais de ECG e EMG de superfície;  Aplicar o conhecimento de leitura e interpretação dos registros digitais na promoção da boa qualidade da atividade física;  Aprender a desenvolver corretamente séries temporais de ECG e EMG de superfície;  Divulgar o conhecimento de obtenção de registro digitais e de ECG e EMG de superfície e suas aplicações por meio de disciplinas, seminários, cursos de extensão e em pós-graduação.

 Este Programa de Extensão procura contemplar a Resolução nº 7, de 18 de dezembro de 2018, da Câmara de Educação Superior, do Conselho Nacional de Educação, do Ministério de Educação que estabelece as diretrizes para a extensão na educação superior brasileira;  Este Programa de Extensão apresenta conhecimento científico já consolidado e estabelecido para a promoção da saúde humana;  Este projeto de extensão vai permitir ao público interno e externo da UEFS, principalmente da área biomédica, a entrar em contato com técnicas diferenciadas e avançadas de análises de Eletrofisiologia Aplicada;  Os registros serão feitos com eletrodos não-invasivos que podem ser manipulados com facilidade;  Toda a técnica de captação de sinais biológicos é computadorizada, fazendo que o profissional ou estudante tenha contato com tecnologia que será semelhante àquela solicitado no mercado de trabalho;  Futuramente este pode ser um Programa de Extensão permanente para a divulgação de técnicas não-invasivas e não-farmacológicas para o atendimento à população, podendo ser integrado ao sistema de saúde público, com as devidas adaptações;  Pode agregar vários profissionais da área de saúde, cada um contribuindo com sua habilidade;  A utilização de novos parâmetros como a HRV (variabilidade da frequência cardíaca) pode auxiliar na avaliação da atividade cardiovascular, que pode ser realizada por vários profissionais da área biomédica;  A Universidade já possui as condições mínimas necessárias para a execução deste Programa de Extensão;  O formato do Programa de Extensão pode ser utilizado para futuras parcerias com outros órgãos públicos e/ou privados para divulgação das técnicas de aplicação imediata;  Este Programa de Extensão apresenta motivação para os estudantes utilizarem as técnicas apresentadas para aplicação em estudos que envolvam atividade física após a sua formação acadêmica;  Os registros eletrofisiológicos, apresentados neste Programa de Extensão, são recursos não-invasivos e não-farmacológicos mais precisos que podem ser utilizados na prescrição e avaliação de exercícios físicos, estudo de fadiga e HRV;  As atividades contidas neste Programa de Extensão vão de encontro com a proposta de uma Universidade Pública que dispõe a ajudar, tratar, diminuir e/ou eliminar (sempre que possível) os problemas da população, que é quem realmente é a mantenedora financeira da execução das atividades realizadas nesta instituição.