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ANÁLISE COMPARATIVA DO PADRÃO ELETROMIOGRÁFICO DE MÚSCULOS DO BRAÇO DE PACIENTES PARKINSONIANOS
ELECTROMYOGRAPHYC COMPARATIVE ANALYSIS
OF THE PARKINSON MUSCLE ARM
ADRIANA CARLA DE FRANÇA, AUGUSTO CESINANDO DE CARVALHO
Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista - campus de Presidente Prudente
Correspondência para: Augusto Cesinando de Carvalho, R. Roberto Simonsen, 305 CEP:19060-900 Presidente Prudente (SP), Brasil, e-mail: [email protected]
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RESUMO Introdução: Doença de Parkinson (DP) é uma enfermidade neurodegenerativa com grande prevalência na população idosa. Objetivo: Comparar padrões eletromiográficos de músculos do antebraço durante movimentos de flexão e extensão do cotovelo de indivíduos com DP com os de indivíduos neurologicamente saudáveis. Materiais e Métodos: Selecionou-se 18 voluntários - 9 parkinsonianos e 9 sem comprometimentos neurológicos para grupo controle. Os voluntários parkinsonianos foram avaliados e qualificados pela Escala de Hoehn e Yahr (HY). O eletrogoniômetro foi fixado na articulação do cotovelo e os eletrodos posicionados nos Músculos Bíceps e Tríceps. Os participantes ficaram sentados com o braço ao lado do corpo, em posição neutra, permitindo um movimento mais natural da articulação do cotovelo. Foram orientados a efetuar, assim que visse acesa a luz do LED, um movimento de flexão-extensão do cotovelo. Foram realizados 10 ciclos formando um pacote de coleta. Aquisição e o armazenamento dos sinais em arquivos de dados foram feitos através do software Bioinspector 1.8 (Lynx). Realizou-se uma análise descritiva dos resultados obtidos. Para a realização das correlações utilizou-se uma análise não-paramétrica com os testes de Kruskal-Wallis, com nível de significância de 5%. Resultados: Ocorreu igualdade no desempenho das variáveis flexão e ADM. As variáveis, extensão, tempo de resposta e velocidade média angular, mostraram significância estatística. Também não há correlação entre a relação agonista-antagonista com a escala de HY. Conclusões: Os dados confirmam que os sinais e sintomas da DP podem acarretar prejuízo na atividade motora, atividades de vida diária dos indivíduos avaliados neste estudo. Palavras-chave: Eletromiografia; Doença de Parkinson; escalas; cotovelo
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ABSTRACT Background: Parkinson's Disease (PD) is a neurodegenerative disease with high prevalence in the elderly. Objective: Comparing patterns of electromyographic the forearm muscles during movement of elbow flexion and extension of individuals with PD and without neurological disorder. Materials and Methods: It was selected 18 volunteers - 9 Parkinsonian and 9 without neurological compromises for the control group. The Parkinsonian volunteers were evaluetad and qualified for the Hoehn e Yahr Staging Scale. The electrogoniometer was set in the joint of the elbow and the electrodes positioned in the triceps and biceps muscle. The participants were seated with arms along the body in a neutral position, allowing a more natural moviment of the elbow joint. They were instructed to perform the moviment of flexion-extension of the elbow, when they saw the light of LED. The package of collection were formed for 10 cycles. The purchase and storage of signals into data files were made through the software Bioinspector 1.8 (Lynx). There was a descriptive analysis of the results obtained. The correlation analysis was used a non-parametric tests the Kruskal-Wallis, with a significance level of 5%. Results: There were equality in the performance of variable bending and ROM. The variables, scope, time of readiness and average speed angle, showed statistical significance. There was no correlation between the agonist-antagonist relationship with the scale of HY. Conclusions: The result confirm that the signs and symptoms of PD may cause injury in motor activity, activities of daily living of individuals evaluated in these study. Key words: Electromyographyc; Parkinson Disease; scales
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1. INTRODUÇÃO
A Doença de Parkinson (DP) é uma enfermidade neurodegenerativa do
sistema nervoso central com grande prevalência na população idosa. Ela consiste em
uma patologia crônica e progressiva, caracterizada pela degeneração de neurônios
dopaminérgicos da parte compacta da substância negra mesencefálica, envolvendo os
núcleos da base e resultando em perturbações no tônus, posturas anormais e
movimentos involuntários 1,2.
Os sinais e sintomas da DP provêm de uma perturbação da função de duas
regiões dos gânglios da base: a substância negra e o corpo estriado. Essas massas
nucleares centrais de substância cinzenta contem praticamente toda a dopamina do
cérebro humano, que é um neurotransmissor essencial no controle dos movimentos
corporais. Do ponto de vista fisiopatológico, na DP há uma redução na atividade
dopaminérgica em decorrência da degeneração dos neurônios da substância negra e
corpo estriado. A causa desta degeneração, que é progressiva, ainda é desconhecida 3,4,5.
Conseqüente à atrofia e à degeneração dos núcleos da base, o paciente
parkinsoniano apresenta distúrbios motores freqüentes, como tremor, rigidez,
bradicinesia, episódios de freezing, festinação, respostas adaptativas (atividade
reduzida, fraqueza muscular, redução do comprimento muscular, contraturas,
deformidade, reduzida capacidade aeróbica), instabilidade postural, bem como déficit
cognitivos e autonômicos 6,7.
Dificuldades no equilíbrio também são comuns em pessoas com DP.
Entretanto esse é um distúrbio que tem uma manifestação mais tardia, que proporciona
insegurança durante a posição ortostática ou durante a marcha. Estas dificuldades
podem ser acrescidas a bradicinesia - lentidão e pobreza de movimentos. A diminuição
da velocidade de movimentos, associada á alteração do controle motor pode levar à
dificuldade de realizar movimentos repetidos ou seqüenciais. Assim o parkinsoniano
fica suscetível a desequilíbrios, tornando-o dependente de auxílio 8,9,10.
A perda de movimentos associados de um braço ao andar é um dos sinais
mais precoces de rigidez. Esta geralmente aparece unilateral e proximalmente na
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extremidade superior, propagando-se até envolver todos os músculos daquela
extremidade e eventualmente o lado oposto e músculos do pescoço e tronco.
Atualmente parece existir alguma evidência de que a rigidez é devida a uma ativação
anormal dos reflexos de estiramento longos concomitante com um aumento do reflexo
central 11.
Assim, é de grande importância clínica avaliar a DP quanto ao grau de
comprometimento motor que a mesma agrega. Com a evolução da doença, ocorre o
surgimento de novas alterações, o que agrava ainda mais a qualidade de vida dos
parkinsonianos 12,13.
Uma boa avaliação fornece informações que podem orientar e aperfeiçoar a
intervenção terapêutica. Freqüentemente, os indivíduos com DP são classificados de
acordo com o estado geral de severidade da doença, sendo usado para isso a Escala
de Estágios de Incapacidade de Hoehn e Yahr (HY). Os indivíduos classificados nos
estágios I, II e III dessa escala apresentam incapacidade leve a moderada, enquanto
que aqueles que estão nos estágios IV e V apresentam incapacidade mais grave 14,15,16.
Ainda, para uma avaliação quantitativa, tem-se usado a eletromiografia
(EMG) como ferramenta para analisar a atividade elétrica dos músculos esqueléticos 6,17,18.
Dependendo da intensidade de atividade contrátil no músculo, é observada e
analisada a amplitude do sinal eletromiográfico que permite determinar se um músculo
está mais ou menos ativo. Analisando os sinais eletromiográficos de várias
combinações também pode-se determinar funções musculares sob diferentes
condições 19. O estudo da atividade muscular de indivíduos neurológicos é de grande
importância, pois a alteração da atividade muscular pode comprometer as habilidades
motoras destes indivíduos nas suas atividades de vida diária 20,21.
Dessa forma, este estudo tem como objetivo comparar os padrões
eletromiográficos dos músculos do antebraço durante os movimentos de flexão e
extensão do cotovelo de indivíduos parkinsonianos, com diferentes graus de
Incapacidade segundo a Escala de HY, com indivíduos que não apresentam sinais e
sintomas neurológicos.
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2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1. Indivíduos
Participaram deste estudo 18 indivíduos que foram divididos igualmente em
dois grupos. Um foi constituído de voluntários parkinsonianos (6 homens e 3 mulheres,
com idade média de 65,90 ± 8,69 anos) em tratamento fisioterapêutico, sendo os
experimentos realizados na fase-off da medicação. O outro grupo foi constituído de
indivíduos sem comprometimento neurológico (3 homens e 6 mulheres, com idade
média de 68,18 ± 6,65 anos) da própria comunidade para servir como grupo controle.
Como critérios de inclusão foram considerados aptos, os indivíduos com
diagnóstico de Doença de Parkinson, de ambos os sexos, capazes de deambular,
compreender e obedecer a ordens simples. Os indivíduos que compunham o grupo
controle, possuíam idades compatíveis a idade média do grupo parkinsoniano. Em
contrapartida a presença de afasia, déficit cognitivo, incapacidade de deambular, bem
como os parkinsonianos classificados no estágio V da Escala de HY, serviram como
critério de exclusão.
Neste estudo, aprovado pelo Comitê de Ética sob o processo de número
158/2007, todos os participantes foram devidamente informados sobre os
procedimentos e objetivos deste estudo e assinaram um Termo de Consentimento Livre
e Esclarecido.
2.2 Escala de Estágios de Incapacidade de Hoehn e Yahr
Os voluntários parkinsonianos foram avaliados e qualificados pela Escala de
HY. O grau de severidade foi correlacionado com o grau da atividade agonista com o
seu antagonista adquirido durante o movimento de flexão. O grau de atividade foi obtido
pela divisão do Root Mean Square (RMS) do agonista (Músculo Bíceps Braquial) pelo
RMS do antagonista (Músculo Tríceps Braquial).
2.3 Eletromiografia
Para cada aquisição do sinal eletromiográfico foram utilizados 2 pares de
eletrodos de superfície, modelo Meditrace da marca 3M, com superfícies de captação
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de AgCl com 10mm de diâmetro. A colocação dos eletrodos implicou em alguns
cuidados prévios para limpeza da pele.
O posicionamento dos mesmos (Figura 1), deu-se de acordo com as
diretrizes da Seniam (Surface ElectroMyoGraphy for the Non-Invasive Assessment of
Muscles)22 . Os eletrodos foram separados entre si por 20 mm e conectados ao coletor
de sinais por cabos de 230 cm de comprimentos. Em cada cabo está presente um
circuito pré-amplificador com ganho de 20 vezes, CMRR (Common Mode Rejection
Ratio) maior que 80 dB e impedância de 1012 Ω. A aquisição da atividade elétrica foi
realizada no membro superior mais acometido pela DP segundo relato dos
parkinsonianos e no membro superior esquerdo para os indivíduos do grupo controle.
2.4 Eletrogoniometria
Figura 1. 1) Pontos anatômicos do Músculo Bíceps Braquial para posicionar o eletrodo:
A. acrômio; B. local da coaptação do eletrodo no músculo; C. fossa cubital. 2) Pontos
anatômicos do Músculo Tríceps Braquial - Porção lateral para posicionar o eletrodo:
A.olécrano; B.coaptação do eletrodo no músculo; C.acrômio.
A
B
C
2
A
B
C
1
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O eletrogoniômetro foi fixado na articulação do cotovelo por presilhas que
podiam ser reguladas de acordo com a altura do membro superior. Este foi constituído
de duas hastes plásticas de 26 cm de comprimento cada, 0,5 cm de espessura e 4,5
cm de largura, ligadas em uma das extremidades por um potenciômetro linear de 10 KΩ
(Figura 2).
2.5 Captação dos dados
Os sinais captados foram enviados em um módulo condicionador de sinais
da marca Lynx2, modelo EMG 1000-8-4I. Neste módulo dois canais estão configurados
para receber os sinais de EMG, apresentando um filtro digital, tipo Butterworth, passa -
baixa com freqüência de corte de 500 Hz e um passa - alta com freqüência de corte de
20 Hz e ganho final de 1000 vezes. Todos os canais apresentam freqüência de
amostragem de 2000 Hz. A aquisição e o armazenamento dos sinais em arquivos de
dados foram feitos através do software Bioinspector 1.8 (Lynx).
2.6. Processamento dos sinais
Para a aquisição e armazenamento em arquivos de dados dos sinais
digitalizados foi utilizado o software Aqdados, da Lynx versão 4.0. Também alguns
desses dados foram processados por meio de um algoritmo desenvolvido em
Figura 2. Eletrogoniômetro acoplado na articulação do cotovelo (figura a direita);
A. haste plástica; B. potenciômetro; C. presilhas.
B
C
A
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11
linguagem Matlab. Após a normalização dos dados obteve-se um traçado médio do
sinal eletromiográfico (Figura 3).
2.7 Sincronização da coleta EMG e Goniometria.
A sincronização na base de tempo entre os sinais eletromiográficos e a
execução do movimento pelo eletrogoniômetro foi realizada utilizando-se um dispositivo
composto por um circuito que quando acionado emitiu um sinal de 1V em um canal de
instrumentação do condicionador de sinais. A sincronização permitiu avaliar a
angulação do movimento, resposta da atividade EMG em cada ângulo, bem como o
tempo de resposta para execução do movimento.
2.8. Protocolo de coleta dos dados
Os participantes da pesquisa ficaram sentados com o braço ao lado do corpo,
em posição neutra, permitindo um movimento mais natural da articulação do cotovelo
(Figura 4).
Eles foram orientados a efetuar, assim que percebessem acesa a luz do
LED, um movimento de flexão-extensão do cotovelo, partindo da extensão máxima
(posição de repouso) até a flexão total e voltando a posição de repouso – concluindo
assim um ciclo. Foram realizados 10 ciclos formando um pacote de coleta. Esses
procedimentos foram individualizados e equivaleram para todos os participantes.
Figura 3. Exemplo de um traçado médio do sinal eletromiográfico utilizando a
rotina no Matlab
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2.9. Análise estatística
Na EMG, inicialmente, foi realizada uma análise descritiva dos resultados
obtidos, através do cálculo de média, desvio padrão e coeficiente de variação, com o
objetivo de verificar os perfis dos grupos em estudos. Também verificou-se a existência
de diferenças significativas entre os grupos. Para a realização das correlações ele
utilizou uma análise não-paramétrica com os testes de Kruskal-Wallis, com nível de
significância de 5%.
Figura 4. A. Ilustração da execução do movimento de flexo-extensão de cotovelo
(um ciclo); B. Posicionamento do participante durante a coleta.
B A
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3. RESULTADOS
A avaliação dos parkinsonianos segundo a Escala de HY e quanto à relação
agonista-antagonista demonstrou a heterogeneidade do grupo estudado (Tabela 1),
cuja análise estatística revelou uma correlação muita baixa (r: 0,03051).
Tabela 1. Comparação da relação agonista-antagonista com a Escala de Hoehn e Yahr
dos parkinsonianos.
Durante a flexão do cotovelo os valores médios de RMS dos indivíduos
parkinsonianos foram 72,48 ± 99,39 µV para os flexores e 25,17 ± 11,68 µV para os
extensores. Nos indivíduos controles, os flexores obtiveram valores médios de 53,68 ±
28,41 µV para os flexores e 12,19 ± 4,95 µV para os extensores no mesmo movimento
(Tabela 2). A comparação dos agonistas não revelou diferenças (p ≤ 0.5660) ao passo
que os extensores dos parkinsonianos apresentaram uma maior intensidade (p ≤
0.0243).
Tabela 2. Tabulação dos valores obtidos de RMS durante os movimentos de flexão de
cotovelo.
Controle Parkinson
RMS-Agonista RMS-Antagonista RMS-Agonista RMS-Antagonista
Indivíduo 1 91.41 14.75 27.17 13.88 Indivíduo 2 11.12 6.47 43.54 31.06 Indivíduo 3 34.95 18.33 22.31 14.42 Indivíduo 4 57.75 8.17 25.24 15.53 Indivíduo 5 67.78 17.00 26.77 24.30
Relação Agonista-Antagonista HY
Indivíduo 1 1,957 1 Indivíduo 2 1,401 2 Indivíduo 3 1,547 3 Indivíduo 4 1,625 1,5 Indivíduo 5 1,101 1 Indivíduo 6 7,123 1 Indivíduo 7 1,337 0 Indivíduo 8 5,479 2 Indivíduo 9 1,560 1
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Indivíduo 6 35.84 8.80 333.34 46.79 Indivíduo 7 68.86 16.86 42.89 32.05 Indivíduo 8 25.48 5.52 77.47 14.13 Indivíduo 9 89.92 13.77 53.60 34.34
Média 53.68 12.19 72.48 25.17
Desvio Padrão 28.41 4.95 99.39 11.68
Os valores médios da amplitude angular da flexão de cotovelo, bem como os
da velocidade angular (Tabela 3) de indivíduos parkinsonianos apresentaram uma
média de 99,55 ± 6,40 graus e 39,01 ± 13,41 graus por segundo, respectivamente. Em
contrapartida, os valores dos indivíduos do grupo controle mostraram-se maiores,
sendo 103,24 ± 11,94 graus para flexão e 79,42 ± 31,53 graus por segundo para a
velocidade angular. A análise estatística revelou uma diferença significante entre os
valores da velocidade angular dos indivíduos parkinsonianos daqueles do grupo
controle (p ≤ 0.0031).
Tabela 3. Tabulação dos valores médios de amplitude de movimento (ADM) e
velocidade média angular (VMA), dados em graus e graus por segundo,
respectivamente, durante o movimento de flexão de cotovelo.
Outro dado observado foi o intervalo de tempo (Tabela 4) que corresponde a
autorização do movimento de flexão do cotovelo pelo LED a iniciação da atividade
Controle Parkinson
ADM VMA ADM VMA
Indivíduo 1 109.14 134.75 106.86 35.23 Indivíduo 2 90.95 47.89 100.28 53.59 Indivíduo 3 93.56 110.92 96.14 27.77 Indivíduo 4 96.07 76.67 93.33 23.37 Indivíduo 5 95.12 49.36 91.50 31.68 Indivíduo 6 121.50 92.78 102.45 66.57 Indivíduo 7 117.62 94.97 108.25 34.9 Indivíduo 8 112.67 65.06 92.52 36.51 Indivíduo 9 92.49 42.42 104.62 41.52
Média 103.24 79.42 99.55 39.01
Desvio Padrão 11.94 31.53 6.40 13.41
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eletromiográfica. Indivíduos parkinsonianos obtiveram um tempo médio de resposta de
33,03 ± 16,78 milisegundos, enquanto que os indivíduos do grupo controle levaram
15,78 ± 5,17 milisegundos (p ≤ 0.0041).
Tabela 4. Tabulação dos valores médios do tempo de resposta (TR) em milisegundos
durante o movimento de flexão de cotovelo.
TR-Controle TR-Parkinson Indivíduo 1 10.3 32.45 Indivíduo 2 21 17.85 Indivíduo 3 7.5 33.1 Indivíduo 4 12.2 73.5 Indivíduo 5 20.2 37.15 Indivíduo 6 15.05 21.4 Indivíduo 7 21.1 18.8 Indivíduo 8 14 35.05 Indivíduo 9 20.7 28
Média 15.78 33.03
Desvio Padrão 5.17 16.78
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4. DISCUSSÃO
Os resultados deste trabalho puderam demonstrar os sintomas e sinais
motores alterados de parkinsonianos quando comparados com indivíduos normais por
meio da Escala de HY, eletromiografia e eletrogoniometria. Embora algumas alterações
não expressaram significância estatística, o trabalho demonstrou que a utilização
destes métodos de avaliação permite acompanhar a evolução dos indivíduos
parkinsonianos e possibilita ao fisioterapeuta fundamentar e desenvolver uma terapia
eficaz.
Neste estudo, observamos que indivíduos com distintos valores na Escala de
HY obtiveram diferentes amplitudes e relação agonista-antagonista dos sinais
eletromiográficos. Aparentemente não existe um padrão que correlaciona a
classificação do indivíduo na Escala de HY quanto a um respectivo valor da relação
agonista-antagonista. Devemos considerar que a Escala de HY não mensura as
atividades desempenhadas pelos membros superiores o que a torna pouco sensível
quando comparada a EMG. A falta de uniformidade da atividade eletromiográfica pode
estar relacionada com as diferenças tônica, capacidade contrátil, tempo de lesão, bem
com a gravidade do quadro clínico.
Marusiak23 observou semelhança na EMG dos músculos agonistas (Músculo
Bíceps Braquial) e antagonistas (Músculo Tríceps Braquial) de indivíduos
parkinsonianos quando comparado a de indivíduos saudáveis. Contudo a presença de
uma maior coativação da freqüência mediana do músculo antagonista dos indivíduos
parkinsonianos foi evidente. Diferentemente, nossos resultados revelaram que os
músculos agonistas mantiveram-se em maior ativação que os músculos antagonistas
tanto nos indivíduos parkinsonianos quanto para os do grupo controle. Marusiak23 não
demonstrou se seus indivíduos estavam submetidos a terapia física, o que pode alterar
o comando motor. Também, a diferença do modelo experimental, pode ser outra
explicação para tal diferença no resultado. Os parkinsonianos deste trabalho estavam
submetidos a fisioterapia em grupo, entretanto o tempo de tratamento não foi analisado
e comparado com os resultados.
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Em contrapartida, Barry24 e Orizio25 encontraram baixos valores de RMS em
indivíduos com problemas neuromusculares quando comparados com os normais. Eles
interpretaram esses achados com a rápida contração muscular das fibras atrofiadas e a
reposição dessas com firmes conexões teciduais. Parkinsonianos tendem a diminuir
seu desempenho nas atividades de vida diária e, conseqüentemente tendem a agravar
o sistema músculo esquelético desencadeando quadros álgicos, deformidades e atrofia
muscular. A fisioterapia é capaz de retardar e ou amenizar estes sinais e sintomas.
Hoffman e Strick26 mostraram quantitativamente que diferentes padrões de
ativação muscular, frente a alguma sobrecarga, podem estar associados com os
diferentes perfis da performace individual. Entretanto ao comparar a contração
isométrica de parkinsonianos com a de indivíduos saudáveis, Wierzbicka27 percebeu
que esses primeiros tinham níveis normais de força e não estavam tão abaixo do grupo
normal.
Corcos28,29 observou a existência de alta coativação antagonista em
parkinsonianos. Ao mensurar a força máxima dos músculos flexor e extensor do
cotovelo, percebeu que esses indivíduos na fase-off da medicação tinham sua força
reduzida mais na extensão que na flexão. Também ao observar a velocidade do tempo
de reação, notou uma lentidão para gerar a contração. Assim, essa demora a executar
o movimento, bem como a distribuição assimétrica da força desses músculos, foram
correlacionados com as mudanças no estado clínico do paciente.
Em nosso trabalho notou-se uma considerável demora no inicio da contração
muscular flexora dos parkinsonianos. Estes levaram 17,25 milisegundos a mais que os
indivíduos do grupo controle para iniciar a execução do movimento. Essa lentidão,
conhecida como bradicinesia, é uma característica marcante do parkinsoniano, na qual
este não consegue ativar seu músculo ao máximo da força que ele pode desenvolver e
conseqüentemente há a diminuição da velocidade para executar o movimento. A
lentidão do movimento em parkinsonianos pode ser devido a hipoatividade nas
conexões tálamo corticais 30.
Gentilucci e Negrotti 31 mostraram que a reação para a execução do
movimento esta dentro dos limites normais. Contudo, parece existir uma grande
quantidade de opções que podem servir como caminho para a elaboração do
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movimento. A escolha por qual caminho efetuar o comando da tarefa gera o atraso na
execução do movimento. Esse fato foi atribuído a recuperação dos programas motores
e a sequenciação da ativação muscular que se faz necessário para a elaboração dessa
tarefa, uma vez que esta comprometida. Não diferentemente, os parkinsonianos desse
estudo, além de demorar para executar o ciclo de movimento, também o executaram de
forma lenta. Sua velocidade angular média foi bem diminuída, 40,41 graus por segundo
a menos, quando comparada com a do grupo controle.
Em suma, sobre as variáveis podemos concluir que, entre os parkinsonianos
e os indivíduos do grupo controle, ocorreu igualdade no desempenho em duas
variáveis, flexão e ADM. Em contrapartida, as outras três variáveis, extensão, tempo de
resposta e velocidade média angular, mostraram significância estatística. Além disso,
quando analisamos a correlação entre agonista-antagonista com a Escala de HY
podemos notar que, como o seu valor é muito baixo, não há correlação entre as
variáveis.
Os dados confirmam que os sinais e sintomas da DP podem acarretar
prejuízo na atividade motora, atividades de vida diária dos indivíduos avaliados neste
estudo.
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REFERÊNCIAS
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