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Tipo: Tese
Título: Sobre interpretações de eletromiografia de superfície: descobrindo padrões elétricos em mapas topográficos, decomposição de unidades motoras e respostas à fadiga aguda e acumulada
Título(s) alternativo(s): On surface electromyography interpretations: uncovering electrical patterns in topographical maps, motor unit decomposition, and responses to acute and umulative fatigue
Autor(es): Cancino, Carlos Ignacio de La Fuente
Primeiro Orientador: Carpes, Felipe Pivetta
Resumo: O estudo da atividade de unidades motoras individuais ou agrupadas por meio da eletromiografia de superfície (sEMG) abre uma janela de oportunidades para estudar o movimento humano. No entanto, a sEMG requer o processamento adequado do sinal, e existem fatores fisiológicos e não fisiológicos que podem enviesar a medição e interpretação de sinais de sEMG. Exemplos incluem escolhas técnicas e metodológicas para o processamento e apresentação do sinal, bem como fatores fisiológicos, como fadiga muscular aguda e cumulativa e condições ortopédicas, como fraqueza persistente após uma ruptura do tendão de Aquiles. Portanto, o uso adequado da sEMG depende não apenas de como o sinal é adquirido e processado, mas também da condição fisiológica dos indivíduos. Nesta pesquisa, nosso objetivo foi determinar como segmentacao da sinal de sEMG, debilidade muscular postraumatica e fadiga influenciam manifestacoes myoeletricas, mapas de sEMG e decomposicao de unidades motoras obtidas de medições de sEMG. Os experimentos realizados e relatados aqui basearam nas hipóteses de que 1) vieses metodológicos são introduzidos durante procedimentos típicos de processamento de sinal para analisar manifestações elétricas de fadiga muscular e mapas de ativação muscular, 2) mapas de sEMG e padrões de decomposição de unidades motoras podem ser usados de forma para identificar adaptações agudas e crônicas em condições de fadiga acumulada, e 3) a fadiga muscular acumulada prejudica características neurofisiológicas (taxa de disparo e recrutamento de unidades motoras) expressas nos sinais de sEMG. Nossas principais descobertas foram que 1) os métodos de processamento de sinal para estimar fadiga e mapas de ativação introduzem vieses na análise de manifestações elétricas, 2) mapas de sEMG e decomposição de unidades motoras são sensíveis para identificar padrões em adaptações agudas e crônicas, e 3) aumento da taxa de disparo e recrutamento de novas unidades motoras são as mudanças mais relevantes nos sinais de sEMG em resposta à fadiga acumulada. Além disso, os resultados destacam a relevância das técnicas de visualização na análise da ativação muscular regional (mapas de sEMG) e distribuição regional, e sugerem o aumento da taxa de disparo como o marcador mais relevante de fadiga cumulativa. Esperamos que nossos resultados possam ter um impacto importante em como abordar o processamento de sinais e definir procedimentos para o estudo de diferentes condições fisiológicas por meio do uso da sEMG.
Abstract: The study of individual or pooled motor units’ activity by means of surface electromyography (sEMG) opens a window of opportunities to study human movement. However, sEMG requires adequate signal processing, and there are physiological and non-physiological factors that can bias the measurement and interpretation of sEMG signals. Examples include technical and methodological choices for signal processing and presentation, as well as physiological factors such as acute and cumulative muscle fatigue and orthopedic conditions such as persistent weakness after an Achilles tendon rupture. Therefore, the proper use of sEMG information relies not only on how the signal is acquired and processed but also on the physiological condition of the individuals. In this research, we aimed to determine sEMG signal segmentation, posttraumatic muscle weakness, and fatigue conditions influencing myoelectrical manifestations, sEMG maps, and motor unit decomposition obtained from sEMG measurements. The experiments conducted and reported here hypothesized that 1) methodological biases are introduced during typical signal processing procedures when analyzing electrical manifestations to estimate muscle fatigue and muscle activation maps, 2) sEMG maps and motor unit decomposition patterns can be appropriately used to identify acute and chronic muscle adaptation in conditions of inhibition similar to cumulative fatigue, and 3) cumulative muscle fatigue impairs neurophysiological characteristics (firing rate and motor unit recruitment) expressed in sEMG signals. Our main findings were that 1) signal processing methods to estimate fatigue and activation maps introduce biased electrical manifestations, 2) sEMG maps and motor unit decomposition are sensible to identify patterns in acute and chronic adaptations, and 3) increased firing rate and new motor unit recruitment are the most relevant changes in sEMG signals in response to cumulative fatigue. Furthermore, the results highlight the relevance of visualization techniques in the analysis of regional muscle activation (sEMG maps) and regional distribution and suggest the increase in firing rate as the most relevant marker of cumulative fatigue. We expect that our results can have an important impact on how to approach signal processing and define procedures to study different physiological conditions throughout the use of sEMG.
Palavras-chave: Muscle Activation
Exercise
Injury
Signal processing
Data Science
Ativação Muscular
Exercício, Lesão
Processamento de Sinais
Ciência de dados
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Uruguaiana
Curso: Doutorado Multicênctrico em Ciências Fisiológicas
Citação: CANCINO, Carlos Ignacio de La Fuente. Sobre interpretações de eletromiografia de superfície: descobrindo padrões elétricos em mapas topográficos, decomposição de unidades motoras e respostas à fadiga aguda e acumulada. 169 p. Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Fisiológicas (Doutorado em Ciências Fisiológicas) - Universidade Federal do Pampa, Uruguaiana, 2023.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/9331
Data do documento: 2023
Aparece nas coleções:Doutorado em Ciências Fisiológicas

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