Artigo

ANÁLISE CRÍTICA DE MODELOS MATEMÁTICOS DO CONTROLE DO EQUILÍBRIO A PARTIR DE UMA ABORDAGEM NEUROCIENTÍFICA

ROSENSTEIN, Renan Fabri1; MANFFRA, Elisangela Ferretti2;

Resumo

Introdução:O controle da postura é um importante pré-requisito para a plena realização das atividades de vida diária. Compreender os mecanismos pelos quais este controle se dá pode ser uma forma de melhorar terapias e dispositivos de reabilitação. Neste sentido, os modelos matemáticos da postura e equilíbrio podem ser úteis. Há uma grande variedade de modelos matemáticos da postura na literatura, que divergem quanto aos métodos empregados, paradigmas conceituais, resultados e, especialmente, alinhamento com a fisiologia. A maioria destes modelos foi desenvolvido para pacientes hígidos, e avanços são necessários para modelar adequadamente estados patológicos. Uma forma de contribuir para este avanço é selecionar os modelos que apresentam maior compatibilidade com conhecimentos já estabelecidos da fisiologia humana.

Objetivo:Este trabalho se propõe a analisar criticamente os modelos matemáticos do equilíbrio do ponto de vista fisiológico. Especificamente foram delineados os objetivos específicos: I) Reconhecimento dos modelos teóricos de controle do equilíbrio existentes; II) Avaliação crítica dos modelos teóricos encontrados partindo do ponto de vista neurofisiológico e neuroanatômico; III) Determinação das limitações dos modelos teóricos de controle do equilíbrio.

Metodologia:Foi realizada uma busca na base PubMed Medline que resultou num total de 312 artigos publicados. Analisando os títulos e resumos, e selecionando apenas os trabalhos aplicáveis à postura ereta quieta em humanos, chegou-se a um total de 54 referências relevantes, sendo 40 delas modelos matemáticos do equilíbrio e 14 artigos experimentais com informações úteis. Posteriormente, vasculhando as referências dos artigos citados, outros 10 modelos foram incluídos, bem como 11 outros artigos experimentais. Dois modelos da postura em movimentos do membro superior também foram incluídos, bem como um modelo baseado na anatomia do gato. Assim, 53 modelos foram incluídos nesta revisão. Eles foram comparados entre si e confrontados com conhecimentos concretos sobre a fisiologia do controle postural.

Resultados:Os principais achados deste trabalho são os modelos neuromusculoesqueléticos (NME), aqui definidos preenchendo ao menos dois dos 3 critérios a seguir: 1) Possuir planta com, no mínimo, 3 graus de liberdade; 2) Ter um controlador fisiologicamente inspirado e 3) Empregar atuadores musculares com propriedades não-lineares.

Conclusões:Observou-se que muitos dos recursos empregados com frequência na modelagem postural, como o pêndulo invertido simples linearizado, atuadores de torque e os controladores PD/PID apresentam importantes incompatibilidades com a fisiologia humana, e é possível que seu uso gere conclusões enviesadas.

Palavras-chave:Controle postural. Modelagem matemática. Neurofisiologia.

Legendas

    1. Estudante
    2. Orientador