I
Universidade Camilo Castelo Branco
Instituto de Engenharia Biomédica
VICTOR MAGALHÃES CURTY
ESTUDO DA TEORIA BAYESIANA DO CONTROLE MOTOR:
ELABORAÇÃO E COMPARAÇÃO DE UM MÉTODO DE ANÁLISE MAIS
PRÓXIMO DO REAL
STUDY OF BAYESIAN THEORY OF MOTOR CONTROL: PREPARATION AND
COMPARISON OF A METHOD OF ANALYSIS CLOSEST TO THE REAL
São José dos Campos, SP
2014
II
Victor Magalhães Curty
ESTUDO DA TEORIA BAYESIANA DO CONTROLE MOTOR: ELABORAÇÃO E
COMPARAÇÃO DE UM MÉTODO DE ANÁLISE MAIS PRÓXIMO DO REAL
Orientador: Prof. Dr. Osmar Pinto Neto
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Bioengenharia da
Universidade Camilo Castelo Branco, como complementação dos créditos necessários para obtenção
do título de Mestre em Bioengenharia.
São José dos Campos, SP
2014
III
FICHA CATALOGRÁFICA
IV
V
ESTUDO DA TEORIA BAYESIANA DO CONTROLE MOTOR: ELABORAÇÃO E
COMPARAÇÃO DE UM MÉTODO DE ANÁLISE MAIS PRÓXIMO DO REAL
RESUMO
Körding e Wolpert (2004a) realizaram um experimento utilizando métodos que
apresentam pouca aplicabilidade prática fora do ambiente laboratorial, descrevendo
a capacidade humana em combinar informações prévias sobre uma determinada
tarefa com o nível de incerteza do sistema de feedback sensorial, defendendo o que
passaram a chamar de “teoria da decisão Bayesiana do controle motor”. Dessa
forma, o objetivo do presente estudo foi realizar um protocolo experimental
semelhante à realizada no estudo de Körding e Wolpert (2004a), testando sua teoria
através de uma metodologia mais próxima da realidade, utilizando um equipamento
mais simples e fácil de ser manuseado e transportado, e com fácil análise dos
resultados. 14 voluntários (7 homens e 7 mulheres; idade: 23±3 anos) foram
submetidos a uma tarefa de tocar com seu dedo indicador da mão dominante em
uma tela de um dispositivo portátil (Ipad 1), selecionando um cursor. Esse cursor
possuía formato de uma esfera e era revelado no canto esquerdo superior da tela do
dispositivo, onde este faria uma trajetória em linha reta de seu ponto inicial a
qualquer outro ponto na linha horizontal inferior situada na outra extremidade da tela.
Essa tarefa foi dividida em duas etapas. Na etapa I, o participante tinha visualização
completa do cursor, tanto ao ser revelado quanto durante sua trajetória, e onde seria
o seu destino final. Na etapa II, o participante só tinha feedback sobre a posição do
cursor antes de iniciada sua trajetória e ao passar por uma área situada no meio de
sua trajetória, tendo que o participante estimar onde seria o destino final do cursor
para realizar sua demarcação. Foram realizados um total de 900 pontos em todo o
experimento, sendo 300 na etapa I e 600 pontos demarcados na etapa II. Foram
analisadas as médias de erro entre a posição real do cursor e o ponto onde o
participante demarcou na tela nas diferentes etapas do estudo e realizando o Teste t
de student mantendo como nível de significância p < 0,05. Na etapa I não foram
apresentadas diferenças significativas entre as médias da posição da demarcação
realizada pelos participantes e a posição real do destino final do cursor. Resultado
este não observado na etapa II, onde houve uma tendência dos participantes em
realizar as demarcações sempre o mais próximo possível de uma área considerada
como a média do destino final do cursor, local este onde o cursor de direcionava
com maior frequência, mesmo quando o cursor se direcionava para pontos distantes
lateralmente dessa média. Concluindo que o protocolo utilizado no presente estudo
obteve resultados semelhantes aos encontrados por Körding e Wolpert (2004a),
demonstrando que comumente usamos nossa intuição para conseguir um objetivo,
com base em uma probabilidade interna de acordo com a teoria da decisão
Bayesiana, onde após um período de prática os participantes apresentaram uma
tendência em se estimar qual seria o destino final do cursor após a redução do
feedback sobre sua trajetória e posição final ao longo da tarefa.
Palavras chave: integração sensorial-motora; controle motor; adaptação motora;
tomada de decisão.
VI
STUDY OF BAYESIAN THEORY OF MOTOR CONTROL: PREPARATION AND
COMPARISON OF A METHOD OF ANALYSIS CLOSEST TO THE REAL
ABSTRACT
Kording and Wolpert (2004a) conducted an experiment using methods that have little
practical applicability outside the laboratory environment, describing the human
capability to combine prior information about a particular task with the level of
uncertainty of the sensory feedback system, defending what came to call "Bayesian
decision theory of motor control”. Thus, the aim of this study was to conduct an
experimental protocol similar to that used in the study of the Kording and Wolpert
(2004a), testing his theory using a method closer to reality using a simple equipment
and easy to be handled and transported, and easily analyzing the results. 14
volunteers (7 men and 7 women, age: 23 ± 3 years) underwent a task to touch with
your index finger of your dominant hand on a screen of a portable device (Ipad 1),
selecting a cursor. This cursor had a sphere shape and was revealed in the upper left
corner of the device, where it would make a straight path from your starting point to
any other point on the lower horizontal line located at the other end of the display
screen. This task was divided into two stages. In stage I, the participant had full view
of the cursor, so as to be revealed during its trajectory, and where would be your final
destination. In stage II, the participant only had feedback about to the cursor position
before you started your path and passing through an area located in the middle of his
trajectory, taking the participant to estimate where would be the final destination of
the cursor to perform its demarcation. A total of 900 points were made throughout the
experiment, and 300 in stage I and 600 points marked in Step II. Were analyzed the
average error between the actual position of the cursor and the point where the
participant staked on the screen in the different stages of the study and performing
the t-test student keeping the significance level of p < 0.05. In stage I, significant
differences between the mean position of the demarcation made by the participants
and the actual position of the final destination of the cursor not were presented. This
result was not observed in phase II, where there was a tendency for the participants
to conduct the demarcations always closest to the area regarded as the final
destination average of the cursor, the place where the cursor directed more often
even when cursor is directed laterally to distant points that average. Concluding that
the protocol used in this study obtained to similar results found by Kording and
Wolpert (2004a), demonstrating that commonly we use our intuition to achieve a
goal, based on an internal probability according to Bayesian decision theory, where
after a period of practice, the participants showed a tendency in to estimate what
would be the final cursor destination after the reduction of the feedback on its
trajectory and final position during the task.
Keywords: sensorimotor integration; motor control, motor adaptation, decision
making.
VII
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Divisões do sistema nervoso humano.................................................... 05
Figura 2: Os 31 pares de nervos e suas respectivas regiões................................ 06
Figura 3: Eixo neural motor esquelético do sistema nervoso................................ 07
Figura 4: Classificação de habilidades motoras.................................................... 09
Figura 5: Indivíduos experientes vs inexperientes................................................ 16
Figura 6: Aplicativo “Arena235”............................................................................. 23
Figura 7: Ambiente Xcode..................................................................................... 24
Figura 8: Página inicial (aplicativo Arena235)....................................................... 27
Figura 9: “Pronto, teste?”....................................................................................... 28
Figura 10: Destino do cursor ao longo da trajetória............................................... 29
Figura 11: Procedimentos - Etapa I....................................................................... 30
Figura 12: Procedimentos - Etapa II...................................................................... 31
Figura 13: Erros na estimativa lateral (eixo x)....................................................... 32
Figura 14: Teste concluído.................................................................................... 33
Figura 15: Resultados individuais.......................................................................... 34
Figura 16: 300 primeiros pontos (etapa I).............................................................. 36
Figura 17: Últimos 300 pontos (etapa II)............................................................... 38
VIII
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Caracterização da amostra................................................................... 22
Tabela 2: Resumo dos resultados das diferentes etapas do estudo..................... 39
IX
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO................................................................................................... 1
1.1. Revisão bibliográfica..................................................................................... 4
1.1.1. Aspectos gerais do controle motor............................................................ 5
1.1.2. Regulação via feedback............................................................................ 13
1.1.2.1. Fatores moduladores do uso de feedback............................................. 14
1.1.3.2. Efeitos relacionados à prática em uma tarefa motora específica........... 15
1.2. Objetivo geral................................................................................................ 19
1.3. Objetivos específicos.................................................................................... 19
2. MATERIAIS E MÉTODOS................................................................................. 21
2.1. Tipo de pesquisa.......................................................................................... 21
2.2. Amostra/participantes................................................................................... 21
2.3. Equipamento e aplicativo.............................................................................. 22
2.4. Habilidades motoras requeridas................................................................... 25
2.5. Procedimentos.............................................................................................. 26
2.6. Análise dos dados e estatística.................................................................... 33
3. RESULTADOS................................................................................................... 36
4. DISCUSSÃO...................................................................................................... 41
5. CONCLUSÕES.................................................................................................. 45
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS...................................................................... 46
ANEXO A – Termo de Consentimento Livre e Esclarecido................................... 50
ANEXO B – Parecer consubstanciado do CEP..................................................... 52
1
1. INTRODUÇÃO
Ao tentarmos realizar ações que requerem movimentos rápidos e precisos e em um
pequeno espaço de tempo, nosso sistema sensorial nos fornece informações
imperfeitas sobre a melhor decisão a ser tomada para uma ação posterior, fazendo
com que nosso cérebro tente combinar informações prévias sobre a realização de
uma ação motora (ex.: experiência prática do individuo) com o nível de incerteza no
sistema de feedback sensorial para uma ótima execução dessa ação em uma tarefa
(KÖRDING;
WOLPERT,
2004a;
WOLPERT;
FLANAGAN,
2010,
ACERBI;
WOLPERT; VIJAYAKUMAR, 2012). Dessa forma, levando-se em conta as
consequências de erros possíveis em sua execução, que podem ser resultados
tanto de uma incerteza em como executá-la ou uma variabilidade a nível sensorial
sobre a escolha a ser feita, vários fatores devem ser levados em conta na tomada de
decisão ao se realizar uma ação: (1) conhecimento prévio, (2) os dados sensoriais,
(3) a incerteza dos resultados de ações planejadas, e (4) os custos e benefícios do
real resultados de ações (TROMMERSHÄUSER et al., 2005; TASSINARI et al.,
2006; FRANKLIN; WOLPERT, 2011).
O uso de raciocínio utilizando probabilidades de acontecimentos futuros com
base em dados sensoriais incertos sobre a tarefa, combinando-os com estimativas
do conhecimento prévio é dado o nome de “teoria da decisão Bayesiana”
(KÖRDING; WOLPERT, 2004c; MIYAZAKI et al., 2005; TASSINARI et al., 2006;
FRANKLIN; WOLPERT, 2012). Segundo essa teoria, quanto maior o conhecimento
anteriormente adquirido sobre uma determinada tarefa, mais precisa será a decisão
estatística a ser tomada para posterior realização de um movimento (WAGNER;
SMITH, 2008; WOLPERT; FLANAGAN, 2010; WOLPERT et al., 2011; WOLPERT;
LANDY, 2012). Körding e Wolpert (2004b) descrevem, de acordo com essa teoria,
que nosso cérebro trabalha de uma maneira onde este tente “prever o futuro” ao
tentar realizar ações com um nível de incerteza sobre a tarefa aumentado, devido à
capacidade de precisão e um período de tempo curto ser exigido, estimando na
maioria das vezes qual a melhor decisão a ser tomada para uma ação posterior.
Em um estudo publicado na revista Nature, os pesquisadores Körding e
Wolpert (2004a) avaliaram o comportamento motor e a adaptação sobre a incerteza
sensorial durante a realização de uma tarefa, utilizando diferentes estímulos com o
2
intuito de aumentar o nível de incerteza à realização dessa tarefa requerida ao longo
do experimento. Para os procedimentos experimentais na pesquisa citada, os
pesquisadores desenvolveram um sistema robótico de realidade virtual para se
testar a capacidade motora humana. Porém, tendo que o participante se deslocar
para o laboratório onde se localizava esse dispositivo para realizar tal experimento.
Dessa forma, tendo como sua aplicação prática somente em um ambiente
laboratorial, em uma situação de avaliação de seu comportamento e resposta
motora onde dificilmente um ser humano se encontra em seu dia-a-dia, ou mesmo
um atleta em uma situação de treinamento e competição que esteja sendo
submetido a uma bateria de testes, onde este se encontra em um ambiente muito
distinto de sua realidade competitiva.
Nos procedimentos do estudo de Körding e Wolpert (2004a), um cursor em
forma de esfera era inicialmente revelado na extremidade superior da tela do
dispositivo e se direcionava realizando sua trajetória para diferentes pontos, de
maneira aleatória, na extremidade oposta a que ele se encontrava. Os participantes
(6 homens e 4 mulheres) não tinham contato visual sobre a posição de suas mãos, e
foram solicitados a realizar uma demarcação com o dedo indicador de sua mão
dominante estimando onde seria o destino final desse cursor. A posição tanto do
cursor quando do ponto onde o participante realizava sua demarcação era dada
através de informações fornecidas pela tela do computador situada sobre seus
braços. Para a realização dessa tarefa foram manipuladas diferentes formas de
estímulos para avaliar a capacidade dos sujeitos em atingirem os alvos ao longo do
experimento, dividido em três etapas. Na primeira etapa (etapa I), os participantes
tinham total visualização do cursor ao longo de sua trajetória, desde seu ponto de
origem até este atingir seu destino final, dessa forma os participantes não tendo
grandes dificuldades em se estimar o destino final do cursor com essa forma de
feedback sobre sua posição; na segunda etapa (etapa II) os participantes tinham
visualização do cursor apenas quando ele se revelava inicialmente e ao passar por
uma demarcação situada no meio de sua trajetória, dessa forma não podendo ser
observado exatamente qual seria o destino final real desse cursor; e por ultimo, na
terceira etapa (etapa III), os participantes tinham visualização do cursor somente
quando este passasse por uma demarcação no meio de sua trajetória, porém
diferente da segunda etapa, onde ao invés de aparecer apenas o cursor os
participantes eram surpreendidos por um aglomerado de 25 esferas, semelhantes ao
3
cursor propriamente dito, no meio do percurso. Foram analisados os dados relativos
ao deslocamento lateral do cursor e o ponto final em que os participantes marcaram
no final do trajeto.
No presente estudo, no protocolo experimental foram utilizados diferentes
estímulos ao longo da tarefa, dividida em duas etapas, semelhantes às duas
primeiras etapas descritas no estudo de Körding e Wolpert (2004a). Um dos quesitos
que diferenciam os protocolos é que nossos procedimentos foram realizados
utilizando um computador portátil em forma de tabuleiro (modelo Ipad 1), onde o
participante não teve sua visão periférica sobre a posição corporal bloqueada, tendo
que o participante se localizar confortavelmente em alguma poltrona para realizar os
procedimentos experimentais de forma tranquila, com um equipamento leve e fácil
de ser transportado para qualquer lugar.
Outra questão importante a ser citada é que no estudo de Körding e Wolpert
(2004a), é que o experimento consistiu em 2.000 ensaios (pontos demarcados),
sendo que 1.000 ensaios colocados como forma de familiarização com a tarefa
(etapa I), e 1.000 ensaios constituindo às duas etapas finais do experimento (etapas
II e III), onde esses últimos 1.000 ensaios foram os registrados para as análises e
comparados com a etapa inicial (familiarização). Dessa forma, nesse estudo os
participantes levavam um tempo aproximado de 120 minutos (2h) para conseguir
concluir a tarefa realizando esse total de 2.000 ensaios. O que poderia comprometer
a capacidade de atenção e concentração dos participantes, devido esse tempo
prolongado ser necessário para a realização e conclusão da tarefa requerida em seu
experimento. No presente estudo, realizamos os procedimentos em um intervalo de
tempo muito inferior ao utilizado por Körding e Wolpert (2004), onde foram
analisados um total de 900 ensaios durante todo o experimento, sendo 300 pontos
referentes à primeira etapa e 600 pontos referentes à segunda etapa. Conseguindo
o participante concluir a tarefa com um tempo aproximado de 20 minutos.
Segundo Floyer-Lea e Matthews (2004) e Imamizu et al. (2007), limitações
técnicas podem impedir uma definição mais detalhada da dinâmica das alterações
de atividades de curto prazo relacionadas ao cérebro, durante a aquisição de
habilidades motoras e em sua relação com o desenvolvimento do automatismo do
movimento. No presente estudo será avaliado se nosso comportamento motor pode
ou não ser influenciado após a prática de uma tarefa repetitiva, se a realizarmos com
um nível de incerteza superior ao anteriormente praticado, onde terá como foco
4
realizar um protocolo experimental em um computador portátil, onde os
procedimentos de pesquisa se assemelham ao citado por Körding e Wolpert
(2004a), porém testando-o de uma maneira mais próximo da realidade em que o ser
humano é submetido e que seja mais prático à sua realização fora de um ambiente
laboratorial.
1.1. Revisão bibliográfica
Segundo pesquisadores, ao realizarmos tarefas que requerem movimentos precisos,
nosso cérebro tenta combinar informações prévias sobre a realização dessa tarefa
(ex.: experiência prática do individuo) com o nível de incerteza no sistema de
feedback sensorial para realizar tal tarefa com ótimo desempenho em uma fração de
segundo (KÖRDING; WOLPERT, 2004c; WOLPERT; FLANAGAN, 2010). Com isso,
Körding e Wolpert (2004b) descreveram uma teoria de que nosso cérebro trabalha
de uma maneira onde este tente “prever o futuro” ao tentar realizar ações com um
nível de incerteza aumentado em relação a melhor escolha sobre o que fazer
durante a realização dessa tarefa, devido à capacidade de precisão e um período de
tempo curto ser exigido.
A capacidade do ser humano em desempenhar uma tarefa motora com
eficiência, a princípio, parece ser facilmente explicada, onde seu desempenho em
determinada ação motora pode ser melhorada/aprimorada com a prática regular
dessa tarefa, e dessa forma diminuindo seus índices de erros ao passo que se
aumentam os índices de acertos. Fato esse facilmente observável quando analisada
a capacidade em desempenhar uma tarefa específica de um atleta experiente, com
anos de prática, comparando-a com um praticante iniciante nessa mesma tarefa.
Porém, alguns aspectos relacionados à adaptação que nossos sistemas sofrem,
principalmente relacionados ao cérebro e nossas tomadas de decisões em relação à
prática de uma tarefa em específico, devem ser entendidos.
1.1.1. Aspectos gerais do controle motor
O controle motor humano é realizado e monitorado pelo sistema nervoso, sendo
este o responsável pela identificação dos músculos que serão ativados para
determinado movimento e, em seguida, pela geração do estímulo que desenvolverá
5
o nível de força exigido daquele músculo (TEIXEIRA, 2006; SCHMIDT; WRISBERG,
2010; HAMILL; KNUTZEN, 2012). O sistema nervoso contém duas partes principais:
o sistema nervoso central (SNC), que consiste no encéfalo e na medula espinal,
devendo ser considerado o meio pelo qual o movimento humano é iniciado,
controlado e monitorado; e o sistema nervoso periférico (SNP), que é composto por
todos os ramos de nervos que se situam fora da medula espinal, sendo os nervos
imediatamente responsáveis pela ação muscular (nervos espinais), os que
ingressam do lado posterior (dorsal), da coluna vertebral e saem pelo lado anterior
(ventral) (figura 1).
Figura 1: Divisões do sistema nervoso humano. Sistema nervoso central (SNC) e sistema nervoso
periférico (SNP).
Fonte: Adaptado de Mcardle, Katch e Katch (2011)
Oito pares de nervos entram e saem na região cervical, doze pares na
região torácica, cinco na região lombar, cinco na região sacral e um na região
coccígea. Todos (31 pares) com suas respectivas funções de acordo com as áreas
que inervam (figura 2) (GUYTON; HALL, 2011; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2011;
KRAEMER; FLECK; DESCHENES, 2013).
6
Figura 2: Os 31 pares de nervos e suas respectivas regiões: cranianos (n=12); cervicais (n=8);
torácicos (n=12); lombares (n=5); sacrais (n=5) e coccígeos (n=1 par).
Fonte: Adaptado de Guyton e Hall (2011)
A figura 3 representa o eixo motor do sistema nervoso que controla a
contração da musculatura esquelética. Os músculos podem ser controlados por
diferentes níveis do SNC, incluindo: (1) medula espinhal; (2) a formação da
substância reticular bulbar, pontina e mesencefálica; (3) os gânglios da base; (4) o
cerebelo e (5) o córtex motor. Sendo cada uma dessas áreas executa sua própria
função, as regiões inferiores sendo responsáveis principalmente pelas respostas
musculares automáticas,instantâneas aos estímulos sensoriais, e as regiões
superiores comandando os movimentos musculares complexos deliberados,
controlados por processos cognitivos cerebrais (GUYTON; HALL, 2011; MCARDLE;
KATCH; KATCH, 2011).
7
Figura 3: Eixo neural motor esquelético do sistema nervoso.
Fonte: Adaptado de Guyton e Hall (2011)
Talvez o conceito mais simples de ser compreendido, uma vez que se trata
do único aspecto diretamente observável no comportamento motor, é que o
movimento consiste no deslocamento de um ou mais segmentos corporais sendo
gerados por forças musculares e não musculares. Quando este conceito é usado,
faz-se referência à variação de espaço ocupado pelo corpo ao longo de um período
de tempo, permitindo a identificação de uma série de características referentes à sua
execução, como por exemplo, amplitude, velocidade, suavidade e fluência
(TEIXEIRA, 2006; HONG; BARLETT, 2008; HAMILL; KNUTZEN, 2012).
Dois aspectos devem ser destacados de acordo com Teixeira (2006): O
primeiro é que se está lidando com o conceito de movimento no nível
comportamental de análise, onde todas as suas manifestações são potencialmente
úteis para a compreensão da forma pela qual os movimentos são controlados. Essa
afirmação vale tanto para movimentos de mínima magnitude (tremor muscular ou a
8
oscilação do corpo na postura ereta) como para movimentos globais (ou seja,
movimentos amplos, comuns nas áreas de educação física e esportes). Além disso,
os movimentos podem ser voluntários nas situações em que um ou mais reflexos
são eliciados por um determinado estímulo. Em ambas as situações há o
deslocamento de pelo menos um segmento corporal, o que significa geração de
movimento (GUYTON; HALL, 2011; SCHMIDT; WRISBERG, 2010; WOLPERT;
DIEDRICHSEN; FLANAGAN, 2011). O segundo aspecto a ser destacado, segundo
Teixeira (2006), é que movimentos corporais são gerados por um conjunto de forças
musculares controladas pelo indivíduo, em associação com outro conjunto de forças
que são aplicadas sobre o corpo desse indivíduo. Quando se observa a execução de
um movimento, é preciso ter em mente que o resultado final é consequência não
apenas do conjunto de forças musculares, mas também da força gravitacional, das
forças resistivas, inerciais, e também de outras forças mecânicas aplicadas sobre o
corpo do executante (OKUNO; FRATIN, 2003; HONG; BARLETT, 2008; MCARDLE;
KATCH; KATCH, 2011).
A produção de uma sequência organizada e voluntária de movimentos é
denominada “habilidades motoras”. Segundo Teixeira (2006) e Shadmehr, Smith e
Krakauer (2010), existe um padrão de movimentos que caracteriza uma habilidade
motora, que comporta inúmeras variações nos movimentos específicos e que nos
permite inferir a intencionalidade da ação. Dessa forma, o conceito de habilidade
motora pode ser tomado como sinônimo de ação motora ou ato motor, onde esses
termos possuem como elemento central a intenção subjacente a um conjunto de
movimentos efetuados de forma organizada (FRISTON, 2011).
Apesar
da
grande
variabilidade
de
movimentos
que
podem
ser
implementadas em aspectos particulares da ação, tais como força muscular,
velocidade de movimento, tempo de duração de cada uma de suas partes e
características espaciais de deslocamento, o padrão de movimento ou ato motor
deve ser mantido, onde este corresponde às características essenciais de uma
habilidade as quais permitem que a ação seja identificada (HONG; BARLETT, 2008;
HAMILL; KNUTZEN, 2012). Essas habilidades podem ser classificadas, sendo assim
uma forma bastante útil para estudos sobre controle motor, podendo agrupar ações
motoras em função de uma característica em comum sendo feito com base em
critérios que indiquem modos distintos de controle motor para cada nível da
classificação (TEIXEIRA, 2006; SCHMIDT; WRISBERG, 2010; MAGILL, 2011). Os
9
critérios, citados por Teixeira (2006), são: (1) identificação dos pontos de início e fim
dos movimentos, (2) principais grupos musculares em uma determinada ação, (3)
capacidade humana para uso de feedback e (4) relação entre a estabilidade do
ambiental (figura 4).
Figura 4: Classificação de habilidades motoras: função de quatro critérios.
Fonte: Adaptado de Teixeira (2006)
No primeiro critério, relacionado à identificação dos pontos de início e fim
dos movimentos, as habilidades motoras são classificadas em três categorias:
cíclicas, discretas ou seriadas. As habilidades cíclicas, ou contínuas, são aquelas
em que não é possível identificar os pontos de início ou de término dos movimentos
uma vez iniciada sua ação. São caracterizadas por uma sequência de movimentos
que são repetidos de forma cíclica pelo executante e que possuem um tempo de
duração relativamente longo. Já as tarefas em que os pontos de início e fim na
execução dos movimentos estão bem definidos, e dessa forma identificáveis, são
classificadas como habilidades discretas. Por ultimo, a terceira categoria desse
critério é a de habilidades seriadas, onde estas são compostas pela combinação
organizada de duas ou mais habilidades motoras, sejam elas cíclicas ou discretas
10
(TEIXEIRA, 2006; HONG; BARLETT, 2008; MAGILL, 2011; HAMILL; KNUTZEN,
2012).
Quando o critério de classificação das habilidades motoras relaciona-se aos
principais grupos musculares recrutados em uma determinada ação motora, este
sendo o segundo critério de acordo com Teixeira (2006). Esse critério diz respeito ao
principal sistema muscular responsável pela obtenção de sucesso na ação,
distinguindo-se entre habilidades motoras finas e globais (TEIXEIRA, 2006;
GUYTON; HALL, 2011; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2011). Sendo as habilidades
motoras finas aquelas em que grupos musculares menores desempenham o papel
principal do controle da ação. Nessas habilidades existe o potencial de reproduzir
movimentos mais precisos, devido à maior individualização de controle de cada
músculo e à maior sensibilidade nas extremidades corporais e da face (KÖRDING;
WOLPERT, 2004b; WOLPERT; DIEDRICHSEN; FLANAGAN, 2011). Já quando se
tratam de habilidades globais, ou grossas, podemos caracterizá-las como
habilidades opostas às habilidades finas, sendo aquelas em que o papel principal na
ação é desempenhado por movimentos globais do corpo, efetuados por meio da
contração de grandes grupos musculares (HONG; BARLETT, 2008; HAMILL;
KNUTZEN, 2012). Nesse ultimo tipo de habilidade motora citada, executantes
habilidosos certamente são capazes de atingir grande nível de precisão em seu
desempenho, porém, se comparando de maneira absoluta, o potencial de precisão
fica em um patamar inferior em relação àquele observado em movimentos finos
(KÖRDING; WOLPERT, 2004c; TEIXEIRA, 2006; FRISTON, 2011).
Já no terceiro critério de classificação das habilidades motoras, Teixeira
(2006) as classificam de acordo com a capacidade humana para uso de feedback.
Esse capacidade de usar feedback sendo um dos aspectos mais críticos para o bom
desempenho em habilidades motoras durante a execução de movimentos
(STEVENSON et al, 2009; FRISTON, 2011; WOLPERT; LANDY, 2012). Feedback é
um tipo particular de informação que indica ao indivíduo a ocorrência de erros em
seu próprio desempenho (KÖRDING; WOLPERT, 2004b; MAGILL, 2011). A partir de
tal informação, podem-se fazer as devidas correções na execução da ação a fim de
se obter máxima precisão, sendo a classificação de habilidade motora em função do
uso de feedback está baseada no princípio de que o processamento feedback leva
algum tempo. Quanto mais tempo houver para se efetuar ajustes na resposta, mais
correções podem ser implementadas (KÖRDING; WOLPERT, 2006; GUYTON;
11
HALL, 2011; GENEWEIN; BRAUN, 2012). O tempo de reação simples indica o
intervalo de tempo mínimo entre a detecção de um estímulo e o início de uma
resposta motora, dessa forma, ao considerarmos a percepção de erro como
estímulo, temos a latência de resposta correspondente ao tempo de reação como
uma boa estimativa do tempo necessário para se iniciar a correção de uma ação
motora (KÖRDING; WOLPERT, 2004b; KÖRDING; WOLPERT, 2004c; KÖRDING;
SHIH-PI; WOLPERT, 2004; TEIXEIRA, 2006).
As tarefas cujos movimentos são realizados em intervalos similares ou
inferiores ao tempo mínimo de reação são classificadas como tarefas controladas via
circuito aberto de feedback, em que há pouca chance de que o ciclo “percepção do
erro - correção de erro - correção da resposta” seja completado antes da ação ter
sido concluída (MAGILL, 2011; FAISAL; WOLPERT, 2012; FRANKLIN; WOLPERT;
FRANKLIN, 2012). Nesses casos, as correções de erros só poderão ser feitas na
tentativa seguinte, por meio de uma melhor seleção dos parâmetros de movimento
(SCHMIDT; WRISBERG, 2010; SHADMEHR; SMITH; KRAKAUER, 2010). No outro
extremo, temos as habilidades controladas via circuito fechado de feedback, em que
o tempo disponível durante a execução da habilidade é suficiente para que os
movimentos sejam corrigidos (WAGNER; SMITH, 2008; WOLPERT; LANDY, 2012).
Nessa segunda categoria de habilidade motora há tempo suficiente para detecção
de erros, tomada de decisão sobre a correção mais apropriada, organização dos
movimentos corretivos e para tradução de todo esse processo em movimentos
(PROTEAU et al., 1987; TROMMERSHÂUSER et al., 2005; SELEN; SHADLEN;
WOLPERT, 2012).
Como nessa classificação entre habilidades de circuito aberto e de circuito
fechado de feedback o critério empregado é o tempo de movimento, temos um
continuum entre dois extremos: de um lado, quanto menor o tempo de movimento
mais o controle motor tende a ser feito via circuito aberto; do outro lado, quanto
maior o tempo de duração da ação, maiores são as chances de que o controle motor
seja realizado por processamento de feedback (TEIXEIRA, 2006; HONG; BARLETT,
2008; GUYTON; HALL, 2011; MAGILL, 2011).
Como último critério, segundo Teixeira (2006), a classificação de habilidades
motoras é de acordo com relação entre a estabilidade do ambiental, sendo essa
baseada na mudança de eventos críticos no ambiente em que a ação é executada
(SCHMIDT; WRISBERG, 2010; WOLPERT; FLANAGAN, 2010). De acordo com
12
esse critério, as habilidades motoras sendo classificadas em predominantemente
abertas e fechadas. Onde as habilidades motoras abertas são aquelas realizadas
em ambientes instáveis e habilidades motoras fechadas são aquelas efetuadas em
ambientes estáveis, sendo que qualquer habilidade motora pode ser classificada
como aberta ou fechada (TEIXEIRA, 2006; MAGILL, 2011). Para isso, basta incluir
ou excluir mudanças no ambiente que ferem a necessidade de ajustes por parte do
executante. Quanto maior a velocidade e imprevisibilidade de mudanças, maior a
instabilidade ambiental (SHADMEHR; SMITH; KRAKAUER, 2010; WOLPERT;
LANDY, 2012).
No presente estudo será explicado ao longo de todo o protocolo
experimental um tipo de tarefa a ser realizada para se avaliar a resposta motora e a
adaptação ao longo do tempo em relação às diferentes etapas que serão utilizadas,
com o alguma forma de feedback externo sendo fornecido durante sua execução.
No estudo de Körding e Wolpert (2004a), a tarefa de tocar com o dedo indicador,
selecionando um cursor em uma tela de um dispositivo computadorizado, possuía
características em relação aos critérios de habilidade motora segundo Teixeira
(2006), como:
(1) identificação dos pontos de início e fim dos movimentos:
caracterizada como habilidade motora seriada por se tratar de uma tarefa que os
ciclos de movimentos são repetitivos, porém com mudanças na forma de se concluir
os movimentos de tocar a tela do dispositivo com o dedo indicador.
(2)
Principais
grupos
musculares
em
uma
determinada
ação:
caracterizada como habilidade motora fina por se tratar de uma tarefa que serão
utilizados pequenos grupos musculares do membro dominante para a execução da
tarefa, onde não será necessária a utilização de grandes grupamentos musculares e
grandes articulações do corpo, se tratando de pequenos movimentos de atingir um
alvo com o dedo indicador em um dispositivo com largura máxima de 20 cm. Dessa
forma, tendo como principal objetivo a precisão dos movimentos.
(3) Capacidade humana para uso de feedback: Caracterizada como
habilidade motora em circuito aberto de feedback, pois a tarefa que será realizada
possuirá intervalos inferiores ao tempo mínimo de reação após o cursor ter iniciado
sua trajetória, ao tempo exato de 100 ms de sua origem até atingir seu destino final,
e dessa forma as correções de erros só poderão ser feitas na tentativa seguinte de
13
realizar a demarcação no dispositivo, estimando esse destino final do cursor por
meio de uma melhor seleção dos parâmetros de movimento.
(4) Relação entre a estabilidade do ambiental: caracterizando-a como
habilidade motora em predominantemente aberta, pois ao decorrer da tarefa há
instabilidade no “ambiente”, por estar ocorrendo mudanças na trajetória do cursor e
consequentemente na posição final real deste, com isso havendo a necessidade de
ajustes por parte do executante para realizar a tarefa com correções em seu
desempenho.
1.1.1. Regulação via feedback
A informação originária da realização de movimentos ou da manutenção de uma
postura corporal, captada pelo próprio indivíduo que se move, por meio de diferentes
fontes sensoriais é um processo conhecido como feedback sensorial (KÖRDING;
WOLPERT, 2006; SCHMIDT; WRISBERG, 2010; GUYTON; HALL, 2011; MAGILL,
2011), onde sua informação fornecida é específica a uma ação em curso, sendo
gerada somente a partir do início da ação e encerrada com sua conclusão
(KÖRDING; WOLPERT, 2004c; TEIXEIRA, 2006). Porém, além das fontes naturais
de feedback, podem ser empregados recursos que venham a aumentar a
disponibilidade de informação relacionada ao movimento, a fim de melhorar o
controle motor (ex.: realizar uma ação em frente ao espelho, projeção em tempo real
de imagens do movimento filmadas para o próprio executante, etc.). Esse tipo de
informação extra sobre o movimento em curso é denominada feedback aumentado
(KÖRDING; WOLPERT, 2004b; KÖRDING; WOLPERT, 2006; WAGNER; SMITH,
2008; STEVENSON et al, 2009; TURNHAM; BRAUN; WOLPERT, 2011; TURNHAM;
BRAUN; WOLPERT, 2012).
1.1.2.1. Fatores moduladores do uso de feedback
O uso de feedback sensorial na regulação de ações motoras permite a correção de
um erro de desempenho em tempo real a respeito de um movimento ocorrido em um
momento imediatamente anterior (FAISAL; WOLPERT, 2009; ACERBI; WOLPERT;
VIJAYAKUMAR, 2012). Pois há um atraso na recepção de informação aferente que
é inerente ao caminho que ela necessita percorrer antes de chegar à percepção
14
consciente (FRISTON, 2011). O processo tem início com a estimulação dos
receptores sensoriais e, em seguida, os sinais correspondentes são enviados ao
SNC pelas vias aferentes, passando por pré-processamento no tálamo, projeção na
respectiva área sensorial do córtex e interpretação dessas informações nas áreas de
associação (KÖRDING; WOLPERT, 2006; GUYTON; HALL, 2011; HONG;
BARLETT, 2008; SCHMIDT; WRISBERG, 2010; HAMILL; KNUTZEN, 2012). Em
outros termos, quando o feedback relativo a um movimento em curso chega aos
níveis superiores de processamento, a posição corporal real já é diferente daquela
informada pelo sinal sensorial, de forma que o indivíduo sempre lida com informação
de feedback defasada, ou seja, de um momento imediatamente anterior àquele em
que se completa a percepção (TEIXEIRA, 2006; FRISTON, 2011; MAGILL, 2011).
Esse período de atraso, na recepção de informação aferente, difere em
função da via sensorial principal empregada. Os períodos de latência mais curtos,
110 milissegundos, têm sido observados para tempo de reação tátil enquanto os
períodos mais longos são da ordem de 200 milissegundos em tarefas de tempo de
reação visual (GUYTON; HALL, 2011; HAMILL; KNUTZEN, 2012). Para o tempo de
reação auditiva, tem sido observado um valor médio intermediário por volta de 150
milissegundos (KEOUGH; HAWCO; JONES, 2013). Em função desse atraso, as
correções elaboradas para o ato motor não podem ser orientadas para aqueles erros
detectados no exato momento em que a informação de feedback chega aos centros
superiores de controle motor. Os ajustes devem ser prospectivos, visando corrigir o
erro de movimento estimado no momento em que os comandos eferentes chegarem
ao sistema muscular (KÖRDING; WOLPERT, 2004b; TEIXEIRA, 2006; KÖRDING;
WOLPERT, 2006; FAISAL; WOLPERT, 2009).
1.1.2.2. Efeitos relacionados à prática em uma tarefa motora específica
Uma concepção que até recentemente foi mantida praticamente sem contestação é
a de que com prática sistemática em uma tarefa motora um indivíduo torna-se
relativamente independente de informação de feedback, passando a regular seus
movimentos basicamente por meio de programas motores elaborados antes do
início da ação (TEIXEIRA, 2006; SCHMIDT; WRISBERG, 2010; MAGILL, 2011). A
lógica dessa suposição reside na argumentação de que com a aprendizagem o
praticante adquiri a capacidade de especificar os parâmetros de programação de
15
forma mais precisa, o que tornaria o feedback desnecessário para controlar a ação
(WOLPERT; FLANAGAN, 2010; WOLPERT; DIEDRICHESEN; FLANAGAN, 2011).
Se não existe erro, não há o que ser corrigido, como consequência, a pesar de estar
disponível, a informação de feedback seria desprezada pelo executante (KÖRDING;
WOLPERT, 2004a; TEIXEIRA, 2006; SCHMIDT; WRISBERG, 2010). Algo que
fortalece essa noção é o fato de que no início da prática de uma tarefa motora, os
movimentos são controlados de forma mais consciente, executados de maneira mais
lenta e com pouca influência, e conforme o praticante se torna habilidoso na tarefa,
seus movimentos passam a ser encadeados com fluência e exigirão mínimo
envolvimento cognitivo no seu controle. Essas são características que sugerem uma
participação limitada do feedback no modo regular de controle de indivíduos
habilidosos, diferenciando-os de indivíduos menos experientes em uma determinada
atividade (figura 5) (KÖRDING; WOLPERT, 2004b; HUANG; SHADMEHR, 2007;
HONG; BARLETT, 2008).
Figura 5: Indivíduos experientes vs inexperientes. Indivíduos mais experientes (figura 5a) conseguem
especificar os parâmetros de programação de forma mais precisa sobre a tarefa a ser realizada do
que indivíduos menos experientes (figura 5b), aumentando suas possibilidades de acertos.
Fonte: adaptado de Körding e Wolpert (2004b)
Quanto mais longo o tempo de duração de uma ação, mais vezes o circuito
aferente-eferente poderá ser completado, tornando a informação de feedback
potencialmente mais útil ao controle motor (PROTEAU et al., 1987; KÖRDING;
WOLPERT,
2004b;
SCHMIDT;
WRISBERG,
2010;
MAGILL,
2011).
Essa
propriedade é particularmente evidente em tarefas de longa duração em que se
16
podem observar os ajustes realizados ao longo do tempo (KÖRDING; SHIH-PI;
WOLPERT, 2004; KÖRDING; WOLPERT, 2006; KEOUGH; HAWCO; JONES, 2013).
Uma situação oposta ocorre quando um indivíduo necessita executar um movimento
em um curto intervalo de tempo, como no caso de tarefas motoras discretas. Nessas
tarefas, o tempo de movimento normalmente reduzido impõe uma restrição
importante para o uso de feedback, pois não há tempo suficiente para a
interpretação dos sinais aferentes e para que os comandos motores sejam enviados
ao sistema muscular. Em tais situações a ação deve ser inteiramente préprogramada e executada sem alteração do programa motor (TEIXEIRA, 2006;
GUYTON; HALL, 2011; MAGILL, 2011). Habilidades motoras balísticas são bons
exemplos de tarefas que impõe essa limitação ao uso de feebdback (HONG;
BARLETT, 2008; HAMILL; KNUTZEN, 2012).
Há também fatores físicos relacionados à correção do movimento.
Considerando-se um movimento em curso, o deslocamento original gera uma força
inercial que é proporcional ao produto da massa do segmento corporal em
movimento pela velocidade de deslocamento. Quanto maior a modificação da
direção do deslocamento original, maior deverá ser a força extra para desviar o
segmento na direção desejada, o que implica um custo temporal correspondente à
produção da força exigida para promover a correção. Por fim, para um uso efetivo do
feedback, não é necessário simplesmente dar início a uma correção, mas sim
realizar esse ajuste integralmente. Isso significa que o tempo exigido para se
completar uma correção também deve ser considerado no cômputo da latência para
que o controle do movimento seja realmente influenciado pela ação do feedback
(TEIXEIRA, 2006; HONG; BARLETT, 2008; HAMILL; KNUTZEN, 2012).
Além das restrições temporais ao uso de feedback, a participação dessa
informação no controle motor está condicionada à presença de erros de
desempenho. Mesmo que haja tempo suficiente para processamento de feedback,
essa informação só seria usada nas situações em que a ação precisasse ser
corrigida durante o seu curso (IMAMIZU et al., 2007; SCHMIDT; WRISBERG, 2010;
INGRAM et al., 2011). Em uma ação motora, são várias as fontes potenciais de erro
que levam ao uso do feedback para promover os devidos ajustes (GUYTON; HALL,
2011; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2011). Em primeiro lugar, há os erros devidos à
preparação imprecisa da ação. Nessa categoria estão os erros de seleção de um
programa motor como erros de especificação de um ou mais parâmetros do
17
programa. O primeiro caso é caracterizado por um erro global, correspondente à
escolha de um padrão de movimento impróprio para a situação enfrentada, como na
situação em que o goleiro prepara uma defesa com as mãos e durante a
aproximação da bola, muda de ideia, decidindo interceptar o voo da bola com os
pés. Nesse caso, todo o padrão de movimento deve ser modificado antes da
chegada da bola ao local de interceptação (TEIXEIRA, 2006). Os erros de
especificação de parâmetros são mais localizados e consistem em ajustes de baixa
magnitude nos componentes da ação na qual algum erro, tanto temporal quanto
espacial, foi detectado durante a execução de um ato motor (SELEN; SHADLEN;
WOLPERT, 2012; TURNHAM; BRAUN; WOLPERT, 2012).
Outra fonte de erros são as perturbações à execução regular da ação
motora, as quais podem ter origem intrínseca ou extrínseca (TEIXEIRA, 2006;
SCHMIDT; WRISBERG, 2010). As perturbações intrínsecas devem-se a outros
movimentos realizados pelo indivíduo simultaneamente com o ato motor principal, os
quais frequentemente produzem erros de desempenho. Nessa categoria encontramse perturbações físicas e aquelas geradas por movimentos realizados por outros
segmentos corporais durante a execução do componente principal da ação. Como
as perturbações intrínsecas são previsíveis, os ajustes podem ser feitos de forma
mais eficiente.
Por outro lado, as perturbações extrínsecas são produzidas no ambiente de
execução da tarefa e nem sempre são previsíveis. Essa fonte de perturbação é mais
comumente representada pela aplicação de forças externas à execução do
movimento, as quais não são características do modo regular de execução. Uma
das situações mais frequentes em que esse tipo de perturbação ocorre é quando
alguém tropeça ao subir uma escada, tendo assim o deslocamento de sua perna
inesperadamente bloqueado. Isso requer uma modificação rápida e de grande
magnitude do movimento em curso, com uma elevação adicional da perna de
balanço para superar o obstáculo e recuperar o equilíbrio (HONG; BARLETT, 2008;
SCHMIDT; WRISBERG, 2010; HAMILL; KNUTZEN, 2012). O controle de
movimentos ou de posturas corporais é gerado em função da perturbação física
prevista. A partir desse modo de controle, durante a execução do ato motor, são
requisitadas apenas correções de baixa magnitude, que complementam os ajustes
antecipatórios (TEXEIRA, 2006; WEI; KÖRDING, 2009; WOLPERT; FLANAGAN;
2010; WAGNER; SMITH, 2008; MAGILL, 2011).
18
No presente estudo será avaliado se nosso comportamento motor pode ou
não ser influenciado após a prática de uma tarefa repetitiva, se a realizarmos com
um nível de incerteza superior ao anteriormente praticado, onde terá como foco
realizar um protocolo experimental em um sistema computadorizado, onde os
procedimentos de pesquisa se assemelham ao citado por Körding e Wolpert
(2004a), porém testando-o de uma maneira mais próximo da realidade em que o ser
humano é submetido e que seja mais prático à sua realização fora de um ambiente
laboratorial.
1.2. Objetivo geral
•
Realizar um protocolo experimental semelhante ao citado no estudo de
Körding e Wolpert (2004a), testando sua teoria através de uma metodologia mais
próxima da realidade do ser humano, utilizando um equipamento mais simples e fácil
de ser manuseado e transportado, e com fácil análise dos resultados.
1.3. Objetivos específicos
•
Realizar os testes de precisão espacial no plano horizontal em atingir um alvo
de um cursor com o dedo indicador da mão dominante na tela de um dispositivo
portátil;
•
Avaliar a precisão e a progressão ao realizar a tarefa de atingir esse alvo,
com diferentes formas de feedback fornecidas sobre a posição do alvo de um cursor,
separados por duas etapas;
•
Analisar os resultados dos participantes sobre a realização da tarefa proposta
em cada etapa, de acordo com o feedback fornecido para a realização da tarefa de
atingir o alvo com o dedo indicador;
•
Comparar os resultados das etapas da tarefa, em relação às diferentes
formas de feedback fornecidas para a realização da tarefa proposta.
•
Comparar a metodologia utilizada e os resultados encontrados ao estudo de
Körding e Wolpert (2004a).
19
2. MATERIAL E MÉTODOS
2.1. Tipo de pesquisa
Trata-se de uma pesquisa experimental, randomizado, não controlado, aprovada
pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Camilo Castelo Branco
(UNICASTELO/SP),
parecer
nº:
540.753,
pelo
protocolo
CAAE
26555614.0.0000.5494.
2.2. Amostra/participantes
Participaram do estudo, de maneira voluntária, 14 estudantes universitários
(homens: n = 7 e mulheres: n=7) no município de Santo Antônio de Pádua/RJ, com
18 a 30 anos de idade (Tabela 1), onde realizaram os mesmos procedimentos
experimentais.
Tabela 1: Caracterização da amostra. Média e desvio padrão
(DP) da idade dos participantes (n=14).
Sujeitos (n=14)
Idade (anos)
Médias
DP
23
2,9
Como critérios de inclusão, os participantes teriam que possuir idade entre
18 e 30 anos, não possuir nenhum histórico recente de doenças osteomioarticulares
do membro utilizado no protocolo experimental, estarem se sentindo aptos para
serem submetidos aos testes, possuir tempo disponível para que o teste não fosse
interrompido. Como critérios de exclusão foram considerados o uso de substâncias
ergogênicas
e/ou
estimulantes
que
poderiam
alterar
o
nível
de
atenção/concentração durante a tarefa, lesões osteomioarticulares que impeçam
total ou parcialmente a execução do experimento, qualquer participação em
programas de exercícios ou atividades exaustivas no dia em que foi realizado o teste
que pudessem prejudicar o desempenho e a concentração do participante. Todos
assinaram um termo de participação consentida conforme a resolução nº 251, de
07/08/1997 do CONSELHO NACIONAL DE SAÚDE, e a resolução de nº 466, de
20
13/06/2013, que estabelece as diretrizes e normas regulamentadoras para as
pesquisas envolvendo seres humanos no país, onde foram detalhados os
procedimentos da pesquisa, para que os participantes ficassem cientes do que seria
realizado durante todo o protocolo experimental. Uma cópia deste documento ficou
na posse do participante e a outra com o pesquisador e todas as folhas foram
rubricadas por ambos.
2.3. Equipamento e aplicativo
Foi utilizado um computador portátil em forma de tabuleiro (Modelo: iPad 1 – tablet
PC, Fabricante: Foxconn; Microprocessador: Apple A6X, memória de 1GB RAM;
dimensões de 15 cm de largura por 21cm de altura, com 9,7 polegadas de tamanho
de tela; peso de 730 g e 1024x768 pixels de resolução), com um sistema de
gravação ao acionar suas funcionalidades, onde foi instalado um aplicativo
desenvolvido especificamente para esse experimento.
O aplicativo elaborado segue as seguintes descrições:
-Nome do aplicativo: Arena235.
-Ambiente de desenvolvimento: Xcode, da Apple Inc.
-Versão: 4.5.
-Linguagem de programação: Objective-C.
-Sistema de gestão de banco de dados: SQLite.
Escolha do nome do aplicativo: O aplicativo foi denominado Arena235 por
ser elaborado pelo grupo de pesquisas e consultoria esportiva, no qual possui igual
nome. O grupo de pesquisa e consultoria esportiva Arena235 foi consolidado a partir
de diversos estudos científicos e contam com uma equipe de engenheiros,
educadores físicos e fisioterapeutas, liderados pelo Prof. Dr. Osmar Pinto Neto, com
o foco em análises biomecânicas de movimentos esportivos. Com o objetivo de
proporcionar, a atletas e técnicos de diversas modalidades esportivas, um feedback
de performance que só é possível através de técnicas biomecânicas (figura 6).
21
Figura 6: Aplicativo “Arena235”. Aplicativo elaborado para proporcionar um feedback de performance
e análise de desempenho motor.
- Escolha do dispositivo a ser utilizado: O iPad, da Apple foi empregado para
esse estudo devido a sua versatilidade e confiabilidade do sistema “touch screen”,
bem como o tamanho da tela ser compatível com o estudo.
A facilidade de
programação para essa aplicação e a disponibilidade desse dispositivo também
foram pontos importantes para a escolha desse dispositivo.
- Escolha do ambiente: O Xcode é o ambiente de programação criado pela
Apple, com o intuito de facilitar a programação para dispositivos desta empresa
(figura 7). Ele possui componentes e aplicativos nativos e otimizados para os
dispositivos Apple, bem como compiladores cruzados que permitem a geração do
aplicativo nos dispositivos móveis, como iPad, que utilizam processadores com
arquitetura ARM a partir de computadores com arquitetura x86 ou x64. O Xcode tem
22
um foco na interface gráfica, propiciando um ambiente simples e intuitivo para se
adicionar e posicionar componentes a serem utilizados no aplicativo, fornecendo
uma integração simples e confiável com o código. Este ambiente de programação
permite o uso dos recursos do iPad com grande eficiência. Integrado com o
ambiente de programação estão disponíveis emuladores dos dispositivos para a
simplicidade do ambiente de programação, a confiabilidade e integração com o
dispositivo utilizado foram os fatores principais para a escolha.
Figura 7: Ambiente Xcode. É o ambiente de programação criado pela Apple.
- Escolha da linguagem de programação: O Objective-C é uma linguagem de
programação orientada ao objeto e tem semelhanças com linguagens de
programação bem conhecidas de desenvolvedores de software, como o C++ e Java,
por exemplo. Essa é a linguagem padrão utilizada no ambiente Xcode, e a
adaptação a essa linguagem é simples para quem está familiarizado com linguagens
orientadas a objeto. A documentação é boa e de fácil acesso.
- Escolha do sistema de gestão de banco de dados: Para cada amostra
analisada, muitos dados são gerados, contendo as coordenadas dos pontos e as
coordenadas clicadas pelo participante voluntário além do tempo de cada um desses
eventos, que devem estar ligadas a um identificador que se relacione com a pessoa
que está sendo analisada.
Um sistema de gestão de banco de dados foi a melhor forma encontrada
para fazer essa gestão de forma organizada e otimizada, permitindo uma boa
estruturação do banco de dados e uma fácil busca dos dados armazenados, tanto
dentro do próprio aplicativo quanto após transferir os dados para o computador.
23
O gerenciador SQLite foi o mais adequado para o dispositivo utilizado, pois
permite a criação de um banco de dados local, sem a necessidade de um servidor,
além de ser mais simplificado e mais leve uso em dispositivos móveis, com recursos
de processamento mais limitado. O SQLite tem uma estrutura bem semelhante aos
gerenciadores SQL, que são largamente utilizados para gestão de bancos de dados,
sendo de simples utilização embutida dentro do programa.
A linguagem objective-C e o ambiente Xcode permitem a utilização do
SQLite de forma simples.
2.4. Habilidades motoras requeridas
Semelhante ao estudo realizado por Körding e Wolpert (2004a), no presente estudo
a tarefa de tocar com o dedo indicador selecionando um cursor em uma tela de um
dispositivo computadorizado possui características em relação aos critérios de
habilidade motoras citados por Teixeira (2006), como:
- Habilidade motora seriada, por se tratar de uma tarefa que os ciclos de
movimentos são repetitivos, porém com mudanças na forma de se concluir os
movimentos de tocar a tela do iPad com o dedo indicador;
- Habilidade motora fina, por ser uma tarefa em que serão utilizados
pequenos grupos musculares do membro dominante para a execução da tarefa, não
sendo necessária a utilização de grandes grupamentos musculares e grandes
articulações do corpo, se tratando de pequenos movimentos de atingir um alvo com
o dedo indicador em um dispositivo com largura máxima de 14,5 cm. Dessa forma,
tendo como principal objetivo a precisão dos movimentos;
- Habilidade motora em circuito aberto de feedback, pois a tarefa que será
realizada possuirá intervalos inferiores ao tempo mínimo de reação após o cursor ter
iniciado sua trajetória, ao tempo exato de 100 milissegundos de sua origem até
atingir seu destino final, e dessa forma as correções de erros só poderão ser feitas
na tentativa seguinte de realizar a demarcação no dispositivo, estimando esse
destino final do cursor por meio de uma melhor seleção dos parâmetros de
movimento.
- Habilidade motora aberta, pois ao decorrer da tarefa há instabilidade no
“ambiente”,
por
estar
ocorrendo
mudanças
na
trajetória
do
cursor
e
consequentemente na posição final real deste, com isso havendo a necessidade de
24
ajustes por parte do executante para realizar a tarefa com correções em seu
desempenho.
De maneira resumida, as habilidades motoras requeridas, na tarefa que
compõe como parte do procedimento experimental segundo os critérios listados por
Teixeira (2006), são: habilidade motora seriada, fina, circuito aberto de feedback e
aberta (instável).
2.5. Procedimentos
Todos os participantes da amostra realizaram os mesmos procedimentos
experimentais, utilizando um computador portátil em forma de tabuleiro (Modelo:
iPad 1), onde na página inicial do aplicativo Arena235 o participante voluntariado
teria as opções para anotar e salvar os dados pessoais referentes ao seu nome,
idade, sexo e se necessário anotar observações sobre o participante ou mesmo
sobre a futura realização do teste (figura 8).
25
Figura 8: Página inicial (aplicativo Arena235). Registro de informações dos participantes (nome,
idade, sexo).
Após o participante ter registrado suas informações pessoais, e clicado na
opção “salvar”, para arquivar seus dados, este então teria a opção de iniciar os
testes. Clicando na opção “Iniciar” situado na parte medial/inferior da tela do
aplicativo, outra janela se abriria na tela do iPad, onde no meio da tela apareceria
um ícone com a pergunta “Pronto, teste?” e logo abaixo a orientação “pressione
clicar”, em que o participante teria a opção “Iniciar”, para dar inicio à tarefa proposta,
e a opção “Cancelar”, onde ele poderia desistir antes de iniciar a realização da tarefa
utilizada no teste, podendo ser ou não realizada em algum outro momento posterior
(figura 9).
26
Figura 9: “Pronto, teste?”. Opções “iniciar” ou “cancelar” o início da tarefa.
O
protocolo
utilizado
foi
especificamente
desenvolvido
para
este
experimento, semelhante ao protocolo utilizado no estudo de Körding e Wolpert
(2004), coletando dados ao longo do plano coronal (x, y).
No presente protocolo, um cursor em forma de uma esfera era inicialmente
revelado no canto esquerdo superior da tela durante um tempo de 100ms. Este
realizaria uma trajetória em linha reta de seu ponto inicial (eixo y) a qualquer outro
ponto na linha horizontal inferior situada na outra extremidade à que ela se encontra
(eixo x) levando um tempo exato de 100 ms para concluir sua trajetória. Dessa
forma, podendo esse cursor se direcionar para diversos pontos situados na linha
horizontal inferior da tela do dispositivo, desde a posição “0” até a posição “800”
(valores dados em pixels), conforme apresentado na figura 10. Nessa mesma figura,
pode-se observar uma área específica na tela do dispositivo considerada como a
“média do destino final do cursor”, demarcada com um círculo em formado oval em
27
torno da posição “500”, sendo este o valor aproximado dessa área representando a
média de onde o cursor iria se direcionar de maneira aleatória com maior frequência
ao longo do experimento. Sendo que o cursor, ao longo do experimento iria se
direcionar para diversas áreas situadas na linha horizontal inferior da tela do
dispositivo, de maneira aleatória tanto para áreas situadas abaixo da média quanto
para áreas situadas acima dessa média do destino final do cursor.
Figura 10: Destino do cursor ao longo da trajetória. Média do destino final do cursor e valores da
posição do cursor na linha horizontal inferior dada em pixels, tanto abaixo quanto acima da média.
Os participantes não tinham conhecimento sobre essa “média do destino final
do cursor”. Dessa forma, os participantes realizariam a tarefa proposta se baseando
em diferentes condições de feedback fornecidos ao longo do experimento para se
estimar o destino final da trajetória realizada por esse cursor, dividido em duas
etapas conforme abaixo:
Etapa I – Ao longo de todo percurso, o feedback sobre a posição do cursor
foi dado pelo próprio cursor percorrendo sua trajetória, em linha reta, até alcançar
seu destino final ao tempo exato de 100ms após o início de sua trajetória (figura
11), tendo que o participante realizar sua demarcação visualizando o ponto exato
28
onde esse cursor se direcionou. Nessa etapa sendo realizado um total de 300
pontos demarcados na tela como forma de familiarização com a tarefa requerida.
Figura 11: Procedimentos - Etapa I. O feedback sobre a posição do cursor dado pelo próprio cursor
percorrendo sua trajetória, em linha reta, até alcançar seu destino final ao tempo exato de 100ms
após o início de sua trajetória.
Etapa II – Nessa segunda etapa, após ter se revelado incialmente no canto
esquerdo superior da tela, o cursor realizaria a sua trajetória, porém sem que o
participante pudesse visualizá-lo tanto ao longo de sua trajetória quanto ao atingir o
seu destino final. O feedback sobre a trajetória do cursor foi dado somente quando o
cursor passasse por uma marcação no meio de sua trajetória, ao tempo exato de
50ms após iniciado o seu percurso, para que o participante tivesse apenas uma
rápida informação de qual seria a sua trajetória em direção ao seu destino final
(figura 12). Nessa etapa, foi realizado um total de 600 pontos demarcados na tela,
dando sequência aos 300 pontos que foram requeridos na etapa I do experimento,
sendo estes os 600 pontos finais do estudo.
29
Figura 12: Procedimentos - Etapa II. O feedback sobre a trajetória do cursor foi dado somente
quando o próprio cursor passasse por uma marcação no meio de sua trajetória, ao tempo exato de
50ms após iniciado o seu percurso.
Os participantes foram orientados a tocar com seu dedo indicador em algum
ponto situado na linha horizontal inferior, de maneira que se estimassem o destino
final do cursor, marcando o ponto onde provavelmente seria esse destino com a
maior precisão possível tanto no sentido de tempo quanto em localização espacial.
Os pontos demarcados pelo participante foram comparados ao verdadeiro ponto
final do cursor para se avaliar os possíveis erros de precisão nas estimativas
espaciais (lateralmente) durante a tarefa ao avaliado realizar a demarcação (figura
13).
30
Figura 13: Erros na estimativa lateral (eixo x). Comparação entre o ponto onde o participante realizou
sua demarcação e a localização real à que o cursor se encontrava em seu destino final.
Inicialmente todos realizaram a tarefa demarcando 300 pontos, de acordo
com a etapa I, como forma de familiarização com a tarefa. Os participantes
realizaram os testes utilizando cada etapa e suas respectivas formas de feedbacks
sobre a tarefa na ordem citada, totalizando em torno de 300 pontos demarcados
para a etapa I e 600 pontos para a etapa II. Dessa forma, somando um total de 900
pontos para todo o experimento, que foi realizado ao tempo aproximado de 20
minutos para que o participante realizasse a demarcação ao longo desses 900
pontos.
Após o participante ter concluído a tarefa, realizando a demarcação dos 900
pontos totais do estudo, o teste era interrompido e uma mensagem de
agradecimento indicando o término da tarefa era apresentada no meio da tela do
iPad, com a mensagem “Obrigado” acompanhando o nome do participante. Junto
dessa mensagem de agradecimento ao participante voluntário, logo abaixo, havia
uma opção “OK” onde o participante deveria clicar, registrando com sucesso seus
dados e seus resultados do teste (figura 14). Dessa forma, encerrando sua
participação no protocolo experimental.
31
Figura 14: Teste concluído. Mensagem indicando o término do teste e da participação no
protocolo experimental.
2.6. Análise dos dados e estatística
O resultado do teste, utilizando esse dispositivo, era possível ser observado
imediatamente após o seu término, porém apresentando os dados e o resultado de
apenas um participante, conforme mostrado abaixo (figura 15).
32
Figura 15: Resultados individuais. Possível observação dos resultados de cada participante
imediatamente após o termino dos testes.
Para a análise dos resultados de todos os participantes do estudo, um
backup foi realizado transferindo os dados para o programa Microsoft Excel, versão
de 2010. Para a análise desses dados, dos 900 pontos demarcados em todo o
experimento, foram utilizados apenas 600 desses pontos, sendo 300 referentes à
etapa I e os 300 pontos finais do experimento, referentes à etapa II. Dessa forma,
300 pontos dos 900 realizados em todo o experimento, referentes ao inicio da etapa
II do estudo, foram descartados pois procuramos analisar a adaptação à tarefa
realizada em um tempo específico, onde no período do teste onde foram realizados
esses pontos descartados não foram observados resultados claros sobre a
adaptação à tarefa realizada.
Foi realizada a estatística descritiva para se obter as médias, desvios padrão
entre as diferentes etapas e para se avaliar a precisão do desempenho, foram
33
analisadas as médias de erro entre a posição real do alvo do cursor e o ponto onde
o participante demarcou na tela (click).
Depois de calculado as médias entre o ponto demarcado e a localização real
do cursor, dos 300 pontos de ambas as etapas do experimento, os dados foram
separados de forma a organizar os 150 pontos localizados abaixo e os 150 pontos
localizados acima da média do destino final do cursor. Dessa forma, podendo se
observar se houve ou não uma tendência do participante ser influenciado por essa
“média” do destino final do cursor. Para se obter o nível de significância entre os
resultados dos testes entre as diferentes etapas do estudo foi realizado o Teste t de
student, mantendo como nível de significância p < 0,05. Os dados foram arquivados
e analisados utilizando o programa Microsoft Office Excel, versão de 2010.
34
3. RESULTADOS
Na figura 16 estão sendo apresentados os resultados referentes à primeira etapa,
onde o feedback sobre a trajetória do cursor foi dada pelo próprio cursor percorrendo
sua trajetória, em linha reta, até alcançar seu destino final ao tempo exato de 100
milissegundos após iniciar sua trajetória. Na figura, estão distribuídos os dados
referentes às médias e desvio padrão (DP) de todos os participantes ao longo dos
300 primeiros pontos demarcados, sendo estes separados de forma que fiquem
claros os 150 pontos que se localizaram abaixo da média encontrada e os 150
pontos localizados acima da média. Por meio dessa figura, pode-se observar que
nos primeiros 300 pontos demarcados, com ajuda e total visualização do cursor em
sua trajetória, a demarcação dos participantes a cada ponto foi realizada muito
próxima à posição real do destino final do cursor, não apresentando uma média
significativa de erros entre a demarcação dos participantes sobre sua posição real
tanto para os 150 pontos abaixo (Tendência: 150 abaixo click) quanto para os 150
pontos acima da média (Tendência: 150 acima click) de seu destino final.
Figura 16: 300 primeiros pontos (etapa I). Destino real do cursor e a demarcação do participante ao
decorrer da tarefa (150 pontos abaixo da média e 150 pontos acima da média). Sem diferença
significativa (Tendência: 150 abaixo click e 150 acima click).
35
Na figura 17 estão sendo apresentados os resultados referentes à etapa II
do protocolo experimental, onde o feedback sobre a localização do cursor foi dado
somente quando este passava pela marcação no meio de sua trajetória, ao tempo
exato de 50 milissegundos após iniciado o seu percurso, tendo que o participante
realizar sua demarcação na tela do dispositivo estimando o local onde o cursor iria
se direcionar. Na figura, estão distribuídos os dados referentes às médias e DP de
todos os participantes ao longo dos últimos 300 pontos demarcados no experimento,
sendo estes separados de forma que fiquem claros os resultados dos 150 pontos
localizados abaixo e os 150 pontos localizados acima da média encontrada. Por
meio dessa figura, podem ser observados que, tanto para os 150 pontos abaixo
quanto para os 150 pontos acima da média do destino final do cursor, os
participantes apresentaram uma tendência a realizar a demarcação na linha
horizontal da tela do dispositivo sempre o mais próximo possível dessa área
encontrada que seria a média do destino final do cursor, mesmo quando este se
direcionava para pontos distantes lateralmente (acima ou abaixo da média). Dessa
forma, podendo ser observado que ocorreu uma diferença significativa entre a média
da demarcação dos participantes sobre a média da posição real do cursor tanto para
os 150 pontos abaixo (Tendência: 150 abaixo click) quanto para os 150 pontos
acima da média (Tendência: 150 acima click) de seu destino final.
Na tabela 2 estão sendo apresentados os resultados gerais referentes às
diferentes etapas do experimento, com os valores dos dados em pixels convertidos
em centímetros. Os dados foram colocados de forma para que se possa observar o
erro significativo entre as médias da posição real do alvo do cursor e as médias dos
pontos onde os participantes demarcaram na tela (click), tanto para os valores acima
quanto abaixo da média do destino final do cursor. Um dado interessante a se
observar é que apenas na etapa I, onde o participante pode contar com visualização
do cursor e sua trajetória, não apresentou diferenças significativas entre as médias
da posição da demarcação (click) realizada pelos participantes e a posição real do
destino final do cursor.
36
Figura 17: Últimos 300 pontos (etapa II). Destino real do cursor e a demarcação do participante ao
decorrer da tarefa (150 pontos abaixo da média e 150 pontos acima da média). Diferença significativa
entre a média do destino real do cursor e o ponto de demarcação (click) do participante (Tendência:
150 abaixo click e 150 acima click).
Resultado conforme já demonstrado na figura 16 com os valores dados em
pixels, onde a diferença entre a demarcação e a posição real do cursor foi
aproximadamente 1 mm apenas. Dado este não observado na etapa II, onde
durante a tarefa de tocar a tela do iPad com o dedo indicador, tanto para os 150
pontos abaixo quanto para os 150 pontos acima da média do destino final do cursor,
a média da demarcação dos participantes apresentou uma tendência a ser
influenciada pela área considerada como a média da localização do cursor ao final
de sua trajetória. Pode-se observar que houve uma diferença significativa entre a
média dos valores de quando o cursor se deslocava para pontos localizados abaixo
da média do destino real do cursor (11,7 ± 0,1 cm), à esquerda da tela do
dispositivo, onde os participantes tiveram uma tendência a realizar sua marcação
sempre em algum ponto à direita de sua posição real (13 ± 0,7 cm) se aproximando
do local considerado a média do destino real do cursor (13 ± 0,1 cm). Quando o
cursor se deslocava para pontos localizados acima da média do destino real do
cursor (14,7 ± 0,1cm), à direita da tela do dispositivo, os participantes tiveram uma
tendência a realizar suas marcações sempre em algum ponto à esquerda (13 ± 0,3
cm) dessa posição real do cursor se aproximando do local considerado a média do
37
destino real do cursor (13 ± 0,1 cm). Sendo assim, demonstrando uma média de erro
de precisão significativa ao realizar a demarcação na tela do dispositivo sempre o
mais próximo da área considerada como a média do destino final do cursor,
realizando as demarcações na linha horizontal da tela do dispositivo sempre o mais
próximo possível dessa média (13 ± 0,1cm) mesmo quando o cursor se direcionava
para pontos distantes lateralmente, tanto abaixo quanto acima da média.
Tabela 2. Resumo dos resultados das diferentes etapas do estudo, referentes a média da
demarcação dos participantes (click) e a média real do destino do cursor. Valores das médias dados
em centímetros (cm).
Etapa I
Etapa II
Pontos: 0/300
Pontos: 600/900
Abaixo da média
Acima da média
Abaixo da média
Acima da média
Real
Click
Real
Click
Real
Click
Real
Click
Média (cm)
11.6
11,7
14,7
14,7
11,5
13*
14,7
13*
Desvio
padrão (DP)
0,1
0,2
0,1
0,1
0,1
0,7
0,1
0,3
Significância
(teste t)
p < 0,05
0,10
0,25
0,00*
0,00*
* = diferença significativa entre a média da demarcação dos participantes (click) e a média real do
destino do cursor.
Dessa forma, pode-se observar os erros significativos de precisão aos
participantes realizarem as demarcações na linha horizontal da tela do iPad sempre
o mais próximo da área considerada como a média do destino final do cursor
(posição 13 cm ± 0,1) mesmo quando o cursor se direcionava para pontos distantes
lateralmente, tanto abaixo (média da posição real do cursor: 11,5 cm vs. média da
posição das demarcações dos participantes 13 cm) quanto acima da média (média
da posição real do cursor:14,7 cm vs. média da posição das demarcações dos
participantes 13 cm).
38
4. DISCUSSÃO
No presente estudo se objetivou realizar um protocolo experimental semelhante à
citada no estudo de Körding e Wolpert (2004a), testando sua teoria de decisão
bayesiana do controle motor através de uma metodologia mais próxima da realidade
do ser humano. Nos resultados encontrados ficou evidente que quando o feedback
sobre a trajetória e a posição do destino final do cursor foi reduzido (etapa II), os
participantes apresentaram uma tendência em estimar o destino final do cursor e
demarcar um ponto sempre se aproximando do local considerado como a média de
seu destino final. Dessa forma, havendo uma tendência ao participante realizar sua
demarcação com maior frequência em uma área específica, onde o cursor se
direcionava diversas vezes. Na tabela 2, pode-se observar nos dados apresentados
que os participantes tiveram uma tendência a ser influenciado por essa média do
destino final do cursor, realizando sua demarcação sempre próxima dessa área,
mesmo quando o cursor se direcionava para locais mais distantes lateralmente,
tanto abaixo da média (pontos localizados à esquerda do local da média) quanto
acima da média (pontos localizados à direita do local da média). Dessa forma,
demonstrando que os participantes passavam a utilizar sua intuição, com base em
uma probabilidade estatística, conforme a teoria Bayesiana do controle motor, sobre
a melhor escolha a ser feita no ato de demarcar o destino final do cursor.
É descrito que o conhecimento previamente adquirido pode proporcionar ao
indivíduo um novo padrão motor interno, favorecendo a este uma capacidade ótima
para a execução de uma nova tarefa (CESQUI et al., 2008; FRANKLIN; WOLPERT,
2011; ACERBI; WOLPERT; VIJAYAKUMAR, 2012; DIMITRIOU; FRANKLIN;
WOLPERT, 2012; DIMITRIOU; FRANKLIN; WOLPERT, 2013), questionando a
hipótese de que o feedback perde sua importância em estágios mais avançados de
aprendizagem a partir de experimentos que empregam grandes quantidades de
prática e que verificam o efeito da retirada da informação de feedback após
diferentes períodos de prática (PROTEAU et al., 1987; KÖRDING; WOLPERT,
2004a; FLOYER-LEA; MATTHEWS, 2004; FRANKLIN; WOLPERT; FRANKLIN,
2012; ISHIKAWA; SAKAGUCHI, 2013).
Körding e Wolpert (2004a) avaliaram o comportamento motor e a adaptação
sobre a incerteza sensorial durante a realização de uma tarefa, utilizando diferentes
39
estímulos com o intuito de aumentar o nível de incerteza à realização dessa tarefa
requerida ao longo do experimento. Como nos resultados encontrados no presente
estudo, esses autores puderam observar que após um período de adaptação sobre
a tarefa (etapa I), os participantes adquiriram um conhecimento sobre a tarefa
proposta, não apresentando uma diferença significativa entre a posição em que os
participantes realizavam sua demarcação e a posição real à que o cursor se
deslocou. Porém, ao aumentar o nível de incerteza sobre a conclusão da tarefa
proposta, os participantes apresentaram um desempenho comprometido ao tentar
demarcar o destino final do cursor. Onde pode ser observado que os participantes
foram influenciados por uma área da tela onde o cursor se deslocava com maior
frequência, sendo essa área considerada como a média do destino final do cursor.
Assim, mesmo quando o cursor se deslocava para outros lugares da tela do
dispositivo, os participantes tinham uma tendência a demarcar um ponto sempre
próximo dessa média, demonstrando que quanto maior o nível de incerteza sobre a
realização da tarefa (etapas II e III) maiores foram os erros na precisão e maior a
tendência ao se utilizar seu conhecimento previamente adquirido, sobre o ocorrido
ao longo da tarefa, para realizá-la.
Para os procedimentos experimentais na pesquisa citada, Körding e Wolpert
(2004a) desenvolveram um sistema robótico de realidade virtual tendo como sua
aplicação prática somente em um ambiente laboratorial, em uma situação de
avaliação de seu comportamento e resposta motora onde dificilmente um ser
humano se encontra em seu dia-a-dia. Nesse estudo citado, o experimento consistiu
em 2.000 ensaios (pontos demarcados), em que os participantes levavam um tempo
aproximado de 120 minutos (2 h) para conseguir concluir a tarefa realizando esse
total de 2.000 ensaios. O que poderia comprometer a capacidade de atenção e
concentração dos participantes, devido esse tempo prolongado ser necessário para
a realização e conclusão da tarefa requerida em seu experimento.
No presente estudo, realizamos os procedimentos em um intervalo de tempo
muito inferior ao utilizado por Körding e Wolpert (2004a), onde foram analisados um
total de 900 ensaios durante todo o experimento, sendo 300 pontos referentes à
primeira etapa e 600 pontos referentes à segunda etapa. Conseguindo o participante
concluir a tarefa com um tempo aproximado de 20 minutos, onde mesmo com um
tempo reduzido e um número significativamente inferior de ensaios ao longo do
protocolo experimental, pode ser observado um resultado semelhante ao encontrado
40
no estudo de Körding e Wolpert (2004a), em que os participantes foram
influenciados por uma área da tela onde o cursor se deslocava com maior
frequência, não necessitando realizar tantos ensaios por um tempo tão prolongado.
Dessa forma, demonstrando um ponto positivo em se utilizar o método proposto no
presente estudo, em que em um período de tempo significativamente mais curto
pode-se chegar à resultados semelhantes aos encontrados por Körding e Wolpert
(2004a).
Outro quesito que diferencia os protocolos é que nossos procedimentos
foram realizados utilizando um computador portátil em forma de tabuleiro (modelo
iPad 1), onde o participante não teve sua visão periférica sobre a posição corporal
bloqueada, tendo que o participante se localizar confortavelmente em alguma
poltrona para realizar os procedimentos experimentais de forma tranquila, com um
equipamento leve e fácil de ser transportado para qualquer lugar. Podendo ser uma
melhor opção para realizar tais experimentos visto que se utiliza um equipamento
facilmente de ser encontrado, transportado, com menor custo financeiro, e também
que apresenta os resultados aos participantes imediatamente após o término dos
procedimentos.
Sobre a capacidade de o indivíduo integrar as informações via feedback,
Glover e Dixon (2001a) e Ronsse, Miall e Swinnen (2009) citam que essa imprecisão
ao realizar uma tarefa pode ser devido sua tomada de decisão estar baseada em
sua capacidade de controle sensório-motor e a variabilidade da resposta de seu
SNC. Onde essa “variabilidade da resposta” pode ser um princípio geral de
processamento neural, de acordo com a previsão de uma ampla probabilidade à
execução da tarefa, onde uma distribuição de escolha sobre “o que fazer” pode ser
muito amplo (ORBÁN; WOLPERT, 2011).
Porém, Glover; Dixon (2001a; 2001b; 2005); Schmidt e Wrisberg (2010) e
Magill (2011) citam que os comandos enviados por nosso SNC para o controle de
movimentos durante a tomada de decisão, em uma tarefa em específico, sofrem
alterações de acordo com a atividade requerida e, conforme o tempo em que essa
mesma atividade se torna repetida, este se adapta enviando a resposta motora
considerara “ideal” para uma determinada exigência. Assim, sua precisão ao realizar
uma tarefa pode ser comprometida por sua tomada de decisão, quando esta
capacidade se torna dependente de sua intuição (GLOVER et al., 2005; HELSEN et
al., 2010; HOWARD et al., 2012; HOWARD; WOLPERT; FRANKLIN, 2013).
41
Hipótese no qual pode ser relacionada aos resultados do presente estudo, onde a
precisão ao realizar a tarefa foi comprometida quando o participante não tinha
feedback sobre a posição do cursor, apresentando um nível de incerteza maior
sobre á realização da tarefa. Onde conforme se aumentou a incerteza sobre a
tarefa, pode-se observar uma tendência ao participante em realizar sua demarcação
em uma área específica com maior frequência, estimando por vezes de maneira
errada onde seria o destino final do cursor. Dessa forma, o participante pode ter sido
influenciado por uma área onde esse cursor se direcionava com mais frequência,
quando observado os resultados ocorridos na etapa II (figura 17) em que os
participantes não tinham visualização completa da trajetória do cursor, e também
quando observamos os resultados apresentados na tabela II, onde os participantes
apresentaram erros significativos entre sua demarcação e a posição real à que o
cursor se encontrava em seu destino final, tanto quando o cursor se direcionava
para pontos localizados abaixo da média (esquerda da tela) quanto quando o cursor
se deslocava para pontos localizados acima de sua média (direita da tela).
42
5. CONCLUSÕES
Com os resultados encontrados podemos concluir que o protocolo utilizado no
presente estudo obteve resultados semelhantes aos encontrados por Körding e
Wolpert (2004a). Em ambos os estudos, pode-se observar que após um período de
prática (etapa I) os participantes apresentaram uma tendência em se estimar qual
seria o destino final do cursor, tornando-o influenciado por uma área onde o cursor
se direcionava com maior frequência, após a redução do feedback sobre posição e
trajetória do cursor ao longo da tarefa (etapa II). Dessa forma pode ser observado
que comumente usamos nossa intuição para conseguir um objetivo, realizando a
tarefa com base em uma probabilidade interna de acordo com a teoria da decisão
Bayesiana, e fazendo com que nosso cérebro tente prever futuramente a melhor
escolha para uma ótima conclusão de uma ação, devido nossa tomada de decisão
ser influenciada por um acontecimento repetitivo.
43
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFRICAS
ACERBI, L.; WOLPERT, D. M.; VIJAYAKUMAR, S. Internal representations of
temporal statistics and feedback caliber motor-sensory interval timing. PLoS Comp.
Biol. 8(11), 23-35, 2012.
CESQUI, B.; MACRÍ, G.; DARIO, P. et al. Characterization of age-related
modifications of upper limb motor control strategies in a new dynamic environment. J.
Neuroeng. Rehab. 5(31): 1-14, 2008.
DIMITRIOU, M.; FRANKLIN, D. W.; WOLPERT, D. M. Task-dependent coordination
of rapid bimanual motor responses. J. Neurophysiol. 7: 890-901, 2012.
DIMITRIOU, M.; WOLPERT, D. M.; FRANKLIN, D. W. The temporal evolution of
feedback gains rapidly update to task demands. J. Neurosci. 33(26): 10898-10909,
2013.
FAISAL, A. A.; WOLPERT, D. M. Near optimal combination of sensory and motor
uncertainty in time during a naturalistic perception-action task. J. Neurophysiol. 101:
1901-1912, 2009.
FLOYER-LEA, A.; MATTHEWS, P. M. Changing brain networks for visuomotor
control with increased movement automaticity. J. Neurophysiol. 92: 2405-2412,
2004.
FRANKLIN, D. W.; WOLPERT, D. M. Computational mechanisms of sensorimotor
control. Neuron. 72: 425-442, 2011.
FRANKLIN, S.; WOLPERT, D. M.; FRANKLIN, D. W. Visuomotor feedback gains
upregulate during the learning of novel dynamics. J. Neurophysiol. 108: 467-478,
2012.
FRISTON, K. What is optimal about motor control? Neuron. 72(3): 488-496, 2011.
GENEWEIN, T.; BRAUN, D. A. Sensorimotor paradigm for Bayesian model selection.
J. Neurophysiol. 6(291): 1-16, 2012.
GLOVER, S.; DIXON, P.; CASTIELLO, U. et al. Effects of an orientation illusion
on motor performance and motor imagery. Exp. Brain Res. 66(1): 17-22, 2005.
GLOVER, S. R.; DIXON, P. Dynamic illusion effects in a reaching task: Evidence for
separate visual representations in the planning and control of reaching. J. Exp.
Psychol.: Hum. Percept. Perform. 27(3): 560-572, 2001a.
GLOVER, S. R.; DIXON, P. The role of vision in the on-line correction of illusion
effects on action. Can. J. Exp. Psychol - Rev. Can. Psychol. Exp. 55(2): 96-103,
2001b.
GUYTON, A. C.; HALL, J. E. Tratado de Fisiologia Médica. 12a ed., Rio de
Janeiro: Elsevier, 2011, 705 p.
44
HAMILL, J.; KNUTZEN, K. M. Bases Biomecânicas do Movimento Humano. 3a
ed., Barueri: Manole, 2012, 110 p.
HELSEN, W. F.; ELLIOTT, D.; STARKES. et al. Coupling of eye, finger, elbow, and
shoulder movements during manual aiming. J. Motor Behav. 32(3): 241-248, 2010.
HONG, Y.; BARLETT, R. Handbook of Biomechanics and Human Movement
Science. New York: Routledge International Handbooks, 2008, 120 p.
HOWARD, I. S.; INGRAM, J. N.; FRANKLIN. et al. Gone in 0.6 seconds: The
encoding or motor memories depends on recent sensorimotor states. J. Neurosci.
32(37): 12756-12768, 2012.
HOWARD, I. S.; WOLPERT, D. M.; FRANKLIN, D. w. The effect of contextual cues
on the encoding of motor memories. J. Neurophysiol. 109: 2632-2644, 2013.
HUANG, V. S.; SHADMEHR, R. Evolution of motor memory during the seconds after
observation of motor error. J. Neurophysiol. 97: 3976-3985, 2007.
IMAMIZU, H.; SUGIMOTO, N.; OSU, R. et al. Explicit contextual information
selectively contributes to predictive switching of internal model. Exp. Brain Res. 181:
395-408, 2007.
INGRAM, J. N.; HOWARD, I. S.; FLANAGAN, J. et al. A single-rate contextdependent learning process underlies rapid adaptation to familiar object dynamics.
PLoS Comp. Biol. 7(9): 1-16, 2011.
ISHIKAWA T.; SAKAGUCHI Y. Both Movement-End and Task-End Are Critical for
Error Feedback in Visuomotor Adaptation: A Behavioral. PLoS Comp. Biol. 8(2): 110, 2013.
KEOUGH, D.; HAWCO, C.; JONES, J. A. Auditory-motor adaptation to frequencyaltered auditory feedback occurs when participants ignore feedback. Neurosci. 10:
14-25, 2013.
KÖRDING, K. P.; WOLPERT, D. M. Bayesian decision theory in sensorimotor
control. TRENDS Cogn. Sci. 10(7): 319-326, 2006.a
KÖRDING, K. P.; SHIH-PI, K. U.; WOLPERT, D. M. Bayesian integration in force
estimation. J. Neurophysiol. 92: 3161-3165, 2004.
KÖRDING, K. P.; WOLPERT, D. M. Bayesian integration in sensorimotor learning.
Nature 27(6): 244-247, 2004.b
KÖRDING, K. P.; WOLPERT, D. M. The loss function of sensorimotor learning. P.
Natl. Acad. Sci-Biol. 101(26): 9839-9842, 2004c.
KRAEMER, W. J.; FLECK, S. J.; DESCHENES, M. R. Fisiologia do exercício:
teoria e prática. Rio de Janeiro: Guanabara-Koogan, 2013, 99 p.
MAGILL, R. A. Aprendizagem Motora: Conceitos e Aplicações. 8a ed., São
Paulo: Edgar Blücher, 2011, 240 p.
45
MCARDLE, W. D.; KATCH, F. I.; KATCH, V. L. Fisiologia do Exercício: Energia,
Nutrição e Desempenho Humano. 7a ed., Rio de Janeiro: Guanabara-Koogan,
2011, 400 p.
MIYAZAKI, M.; NOZAKI, D.; NAKAJIMA, Y. Testing bayesian models of human
coincidence timing. J. Neurophysiol. 94: 395-399, 2005.
ORBÁN, G. WOLPERT, D. M. Representations of uncertainty in sensorimotor
control. Curr. Opin. Neurobiol. 21: 1-7, 2011.
OKUNO, E.; FRATIN, L. Desvendando a física do corpo humano: Biomecânica.
Barueri, SP: Manole, 2003, 35 p.
PROTEAU, L.; MARTENIUK, R. G.; GIROUARD, Y. et al. On the type of information
used to control and learn an aiming movement after moderate and extensive training.
Hum. Movement Sci. 6: 181-199, 1987.
RONSSE, R.; MIALL, R. C.; SWINNEN, S. P. Multisensory integration in dynamical
behaviors: maximum likelihood estimation across bimanual skill learning. J.
Neurophysiol. 29(26): 8419-8428, 2009.
SCHMIDT, R. A.; WRISBERG, C. A. Aprendizagem e Performance Motora: uma
Abordagem da Aprendizagem Baseada em Situação. 4a ed., Porto Alegre:
Artmed, 2010, 252 p.
SHADMEHR, R.; SMITH, M. A.; KRAKAUER, J. W. Error correction, sensory
prediction, and adaptation in motor control. Annu. Rev. Neurosci. 33: 89-108, 2010.
SELEN, L. P. J.; SHADLEN, M. N.; WOLPERT, D. M. Deliberation in the motor
system: reflex gains track evolving evidence leading to a decision. J. Neurosci.
32(7): 2276-2286, 2012.
TASSINARI, H.; HUDSON, T. E.; LANDY, M. S. Combining priors and noisy visual
cues in a rapid pointing task. J. Neurosci. 26(40): 10154-10163, 2006.
TEIXEIRA, L. A. Controle motor. Barueri: Manole, 2006, 112 p.
TROMMERSHÂUSER, J.; GESPSHTEIN, S.; MALONEY, L. T. et al. Optimal
compensation for changes in task-relevant movement variability. J. Neurosci.
25(31): 7169-7178, 2005.
TURNHAM, E. J.; BRAUN, D. A.; WOLPERT, D. M. Facilitation of learning induced
by both random and gradual visuomotor task variation. J. Neurophysiol. 107: 11111122, 2012.
TURNHAM, E. J.; BRAUN, D. A.; WOLPERT, D. M. Inferring visuomotor priors for
sensorimotor learning. PLoS Comp. Biol. 7(3): 1-13, 2011.
WAGNER, M. J.; SMITH, M. A. Shared internal models for feedforward and feedback
control. J. Neurosci.. 28(42): 10663-10673, 2008.
WEI, K.; KÖRDING, K. Relevance of error: what drives motor adaptation? J.
Neurophysiol. 101: 655-664, 2009.
46
WOLPERT, D. M.; DIEDRICHESEN, J.; FLANAGAN, J. R. Principles of sensorimotor
learning. Nature Rev. Neurosci. 12: 739-751, 2011.
WOLPERT, D. M.; FLANAGAN, J. R. Motor learning. Curr. Biol. 20(11): 467-472,
2010.
WOLPERT, D. M.; LANDY, M. S. Motor control is decision-making. Curr. Opin.
Neurobiol. 22: 1-8, 2012.
47
ANEXO A
TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO
Nº do CAAE: __________________
Título: Aprendizagem motora sobre diferentes formas de feedback: adaptação e
respostas em tempo real.
Responsáveis: Victor Magalhães Curty Endereço completo: Rua travessa João
Gerônimo, Nº 80, Bairro Aeroporto, Santo Antônio de Pádua/RJ/Brasil. Registro
profissional (CREF): 0275D05-G/RJ.
Instituição: Universidade Camilo Castelo Branco – UNICASTELO. Endereço
institucional: Rua Carolina Fonseca, 584-Itaquera - São Paulo/SP - Cep: 08230030; Fone: (11) 2070-0092.
Objetivo: Avaliar e quantificar a resposta motora no processo de aprendizagem e
servir como sistemas de "biofeedback", comparando a precisão e a progressão ao
realizar a tarefa, entre os diferentes grupos: atletas e não atletas.
Procedimentos: Os procedimentos serão realizados utilizando computador portátil
(modelo Ipad1) com tela sensível ao toque. Um cursor em forma de uma esfera será
inicialmente revelado no canto esquerdo superior da tela e fará uma trajetória em
linha reta de seu ponto inicial a qualquer outro ponto na linha horizontal inferior
situada na outra extremidade à que ela se encontra. O voluntário deverá tocar com
seu dedo indicador em algum ponto situado na linha horizontal inferior, de maneira
que tente estimar qual o destino final do cursor. Os participantes realizarão os testes
com tempo de duração de aproximadamente 30 minutos. Os participantes não
precisarão realizar nenhum esforço físico, apenas precisarão se manter
concentrados durante a tarefa proposta e realizar o que foi pedido. Caso sinta-se
impossibilitado de completar os procedimentos, ou entediados, o participante poderá
interromper ou desistir da pesquisa sem nenhuma implicação, e também poderá
pedir explicações ao pesquisado responsável, tanto antes de ser iniciado quanto
após o término dos testes.
Esta pesquisa foi avaliada e autorizada pelo Comitê de Ética e
Pesquisa/UNICASTELO e obedecerá aos princípios éticos: sigilo, privacidade,
confidencialidade, abrangência, arquivamento da informação/ protocolo, liberdade de
extinguir a autorização sem qualquer prejuízo. Desde já agradeço por sua
participação.
Obs.: Todas as folhas serão rubricadas pelo participante e pesquisador
__________________________
Participante
________________________________
Pesquisador: Victor Magalhães Curty
CREF: 0275D05-G/RJ
48
TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO
Nº do CAAE: _____________________
Eu,_________________________________________________________________
carteira de identidade nº _______________________________, residente em
___________________________________________________________________,
telefone _______________________________________, venho, por meio deste,
comprovar minha participação voluntária da pesquisa realizada pelo grupo de estudo
em Biomecânica aplicada da Universidade Camilo castelo Branco – UNICASTELO,
sobre a aprendizagem motora sobre diferentes formas de biofeedback, analisando
respostas em tempo real e a resposta motora humana, comparando a precisão e a
progressão ao realizar a tarefa, entre os diferentes grupos: atletas e não atletas.
Estou plenamente ciente de todos os aspectos e de que anuência cobre o uso de
seus dados na atual pesquisa (prospectiva) e em usos futuros (retrospectiva),
possíveis publicações respeitando seus direitos. Estou ciente, também, que o
protocolo de testes não requer esforço físico significativo no qual tenha que me
preocupar ou realizar qualquer teste de esforço e/ou avaliação de minha aptidão
física, podendo também interromper ou até abandonar este estudo a qualquer
momento, se caso estiver entediado ou por qualquer outro motivo, sem que
nenhuma implicação recaia sobre mim, além de concordar para fins científicos com a
utilização das informações obtidas nesse estudo, desde que não seja divulgada a
minha identidade.
Instituição: Universidade Camilo Castelo Branco – UNICASTELO.
Endereço institucional: Rua Carolina Fonseca, 584-Itaquera - São Paulo/SP - Cep:
08230-030; Fone: (11) 2070-0092.
Obs.: uma cópia deste documento ficará na posse do participante e a outra com o
pesquisador e todas as folhas serão rubricadas por ambos.
__________________________
____________________________
Participante
Victor Magalhães Curty
CREF: 0275D05-G/RJ
Pesquisador
49
ANEXO B
PARECER CONSUBSTANCIADO DO CEP
50