Tudo acerca da estimulação electromuscular (1ª parte)

As exigências da época em que vivemos não permitem que se dedique a atenção necessária à saúde e bem-estar do Homem.

A prática desportiva, que permite ao ser humano manter -se saudável, é assim remetida para segundo plano quando objetivos de carreira profissional consomem grande parte do tempo e as contingências da vida do dia-a-dia não deixam tempo disponível para esse tipo de atividades.

Estimulação Electromuscular: O Futuro do Exercício?

É neste contexto que aparecem sistemas de estimulação electromuscular (EMS) com objetivos ambiciosos: fique em casa ou no escritório e perca peso e ganhe músculo sem ginásio, sem suor, sem perda de tempo. É um slogan maravilhoso que vai de encontro às necessidades da maior parte das pessoas, mas será que funciona?

No mercado existem muitos aparelhos para aplicação da EMS seja na área do desporto, seja na área da fisioterapia. Ambos apresentam resultados que provam a validade deste método nas duas áreas mencionadas, embora possam não ser aqueles proclamados por publicidade desinformada e enganosa.

Este artigo tenta repor a verdade acerca dos métodos de EMS, as suas aplicações e os seus resultados.

Introdução

Embora se possa pensar que a estimulação eléctrica de músculos seja uma matéria de estudo recente, a verdade é que a ideia de utilizar a eletricidade para tratamento de problemas musculares é bastante antiga. Algumas experiências de eletroterapia foram conduzidas pelo físico grego Aetius, o qual tentou estabelecer um tratamento para a gota sob a forma de descarga eléctrica de peixes.

Em 1780, Galvani, um professor da Universidade de Bolonha, observou a contração da perna de uma rã sob a influência de eletricidade, abrindo caminho para todo um conjunto de novas técnicas aplicáveis desde o âmbito da fisioterapia de reabilitação e manutenção física até ao desportivo.

Atualmente, existem vários aparelhos de estimulação muscular de uso clínico que são completamente aceites pela sociedade ao apresentarem resultados comprovados, como é o caso de pacemakers ou máquinas de reanimação cardíaca.

Vários sistemas de estimulação muscular começam igualmente a ser aceites no ramo da fisioterapia no tratamento de lesões, como inibidor de atrofia muscular ou efeito analgésico. No entanto, com o aumento de pessoas a praticarem uma vida sedentária, uma outra vertente apareceu, clamando milagres: a utilização deste tipo de sistemas para fortificação muscular, perda de peso e redução de cintura sem se precisar fazer exercício.

Numa altura em que se começa a utilizar a estimulação electromuscular para recuperação de movimentos por parte de paraplégicos ou para obtenção de diagnósticos médicos (caso dos astronautas da estação espacial MIR), será que a estimulação muscular eléctrica é o futuro do exercício físico?

O presente trabalho reflete uma pesquisa sobre este tema, começando pelo modo de funcionamento de um músculo até à forma de como um sistema de estimulação electromuscular (EMS) pode entrar no processo de contração muscular. O seu objectivo centra-se em apresentar os tipos de estimulação existentes, aplicações, resultados e limitações ou problemas, de forma a colocar o EMS num patamar realista que informe o leitor interessado na aquisição deste tipo de sistemas das suas atuais capacidades.

Como funciona um músculo

Os músculos têm uma importância vital na capacidade de agir de qualquer ser vivo, sendo a forma encontrada por estes para expressar vida. Por analogia com o que se passa nos automóveis, cada músculo pode ser entendido como um “motor” que utiliza a energia disponível, transformando-a em movimento.

Assim o que é concebido no cérebro pode ser exprimido por movimentos dos músculos: fazendo uso de palavras (usando os músculos da laringe, boca e língua), da escrita ou gestos (usando os músculos dos dedos e braços) ou de movimentos do esqueleto (usando a expressão corporal, dançando, correndo, construindo, lutando, etc).

Porque os músculos são tão cruciais para qualquer animal, eles são incrivelmente sofisticados: são eficientes a transformar energia em movimento, são resistentes e duráveis, curam-se a si mesmos e podem-se desenvolver com a prática de exercício. São assim responsáveis por inúmeras actividades importantes que vão desde o andar até a manter o fluxo de sangue nas veias.

Em qualquer corpo de um mamífero existem três tipos diferentes de músculo: músculo esquelético, músculo liso e músculo cardíaco. As figuras 1,2 e 3 dão uma visão geral dos diferentes tipos de músculo:

Figura 1,2 e 3

O Quadro 1 resume as características dos vários tipos de músculos do corpo:

Quadro 1

Neste trabalho vamos dar maior atenção aos músculos esqueléticos, salientando -se que os processos moleculares são basicamente os mesmos nos três tipos de músculos.

Músculos esqueléticos

Os músculos esqueléticos são também denominados músculos estriados, pois observados sobre luz polarizada ou coloridos com um indicador, são observadas tiras iluminadas e tiras escuras.

Figura 4

A musculatura esquelética é constituída por uma estrutura complexa que é fundamental para o modo como se contrai. Para se perceber melhor o seu funcionamento, observem-se o seguinte conjunto de figuras, onde é representada a estrutura de uma célula muscular em detalhe:

Figuras 5,6,7 e 8

Partes do músculo esquelético

A função básica de qualquer músculo é a contração. Por exemplo, quando se pensa em mover um braço, fazendo uso do músculo do bíceps, o cérebro envia um sinal pelas células nervosas ao músculo para que este se contraia. A quantidade de força que o músculo cria varia – o músculo pode contrair-se um pouco ou bastante, dependendo do sinal que o nervo lhe transmite. Tudo o que qualquer músculo pode fazer é criar força de contração.

Um músculo é um aglomerado de muitas células denominadas fibras . Estas podem-se tomar por longos cilindros, que em comparação com outras células do nosso corpo, são bastante grandes: têm entre 1 e 40 microns de comprimento e entre 10 a 100 microns de diâmetro, enquanto um fio de cabelo tem 100 microns de diâmetro e tipicamente um célula do corpo apresenta 10 microns de diâmetro.

Uma fibra muscular contém muitas miofibrilhas (myofribils), que são cilindros de proteínas musculares. Permitem que a célula muscular se contraia e contêm dois tipos de miofilamentos que escorrem ao longo do longo eixo da fibra. Estando dispostos segundo um padrão hexagonal, existem em dois tipos: miofilamentos finos e miofilamentos grossos, estando cada miofilamento grosso rodeado por seis miofilamentos finos.

Os miofilamentos finos e grossos estão por sua vez ligados a outra estrutura denominada de disco Z ou linha Z, que se estende perpendicularmente ao longo eixo da fibra (a miofibra que vai desde uma linha Z a outra é denominada sarcômero (sarcomere). Segundo a linha Z, no sentido vertical descendente, está um pequeno tudo denominado transverso ou túbulo T, que faz parte da membrana celular estendendo-se profundamente dentro da fibra. Dentro da fibra, alongando -se segundo o eixo comprido entre túbulos T, está a membrana do sistema denominada retículo sarcoplásmico (sarcoplasmic reticulum), que armazena e liberta os iões de cálcio que iniciam a contração muscular.

Contraindo um músculo

São os miofilamentos finos e grossos os responsáveis por grande parte do trabalho de um músculo e a forma como o fazem é realmente interessante. Os miofilamentos grossos são feitos de uma proteína denominada miosina.

Ao nível molecular, um miofilamento grosso é uma coluna de moléculas organizadas dentro de um cilindro. Os miofilamentos finos são feitos de outra proteína denominada actina e assemelham -se a dois colares de pérolas torcidas entre si.

Durante a contração, os miofilamentos de miosina (grossos) ligam-se aos miofilamentos de actina (finos) formando ligações cruzadas. Os miofilamentos grossos puxam os miofilamentos finos, o que provoca uma diminuição do sarcômero. Numa fibra muscular, o sinal de contração é sincronizado ao longo de toda a fibra, para que todas as miofibrilhas encurtem o sarcômero simultaneamente.

Existem duas estruturas nos canais de cada miofilamento fino que permitem a estes escorregar ao longo dos miofilamentos grossos: uma proteína em forma de vara denominada tropomiosina e um complexo proteico em forma de bolha denominado troponina.

Troponina e tropomiosina são os interruptores moleculares que controlam a interação da actina e da miosina durante a contração.

Figura 9

Despertando a contração

A contração de todos os músculos é iniciada por impulsos eléctricos, que podem ser transmitidos por células nervosas ou criados artificialmente. Estes estímulos artificiais podem ser gerados internamente, recorrendo a implantes (exemplo dos pacemakers), ou externamente, como na estimulação electromuscular por aplicação de eléctrodos sobre a pele.

O sinal eléctrico gerado em qualquer dos casos desperta uma série de acontecimentos que conduzem ao ciclo de pontes entre a miosina e a actina, o criando força. Este ciclo de acontecimentos é ligeiramente diferente entre os três tipos (músculos esqueléticos, suaves e cardíacos).

Figura 10

De modo a esclarecer a Fig. 11, descreve-se em seguida o que ocorre num músculo esquelético, desde a excitação, contração, à relaxação:

1. Um sinal eléctrico (potencial de ação) viaja pela célula nervosa, provocando a libertação de uma mensagem química (neurotransmissor) para um intervalo entre a célula nervosa e a célula muscular. Este espaço denomina-se fenda sináptica;
2. O neurotransmissor atravessa esse espaço, liga -se a uma proteína (receptor) na membrana da célula muscular e provoca um potencial de ação na célula do músculo;
3. O potencial espalha-se rapidamente ao longo de célula muscular e entra na célula pelo túbulo T;
4. O potencial de ação abre as portas do local de armazenamento do cálcio no músculo (sarcoplasma reticular);
5. Os iões de cálcio escorrem para o citoplasma, onde os miofilamentos de miosina e actina se encontram;
6. Os iões de cálcio ligam-se ás moléculas de troponina tropomiosina, localizadas nos canais dos miofilamentos de actina. Normalmente, as moléculas de tropomiosina em forma de vara cobrem os lugares dos miofilamentos de actina onde a miosina pode formar ligações;
7. Além de estabelecer ligações com os iões de cálcio, a troponina muda de forma e retira a tropomiosina para fora do canal, expondo os lugares de ligação da actina-miosina;
8. A miosina interage com a actina em ciclos, como anteriormente descrito. O músculo por sua vez produz força, encolhendo;
9. Depois do potencial de ação ter passado, as portas do cálcio fecham e as bombas de cálcio localizadas no retículo sarcoplásmico retiram o cálcio do citoplasma;
10. Quando o processo anterior ocorre, os iões de cálcio libertam-se da troponina;
11. A troponina regressa à sua forma original e permite à tropomiosina cobrir as ligações de actina-miosina no miofilamento de actina;
12. Não restando locais de ligação disponíveis, não se podem estabelecer ligações e o músculo relaxa. A contração muscular é assim regulada pelo nível de iões de cálcio no citoplasma. Nos músculos esqueléticos, os iões de cálcio trabalham ao nível da actina (contração regulada por actina). São responsáveis por deslocar o complexo troponina-tropomiosina dos locais de ligação, permitindo que a actina e a miosina interajam.

Figura 11

Estimulação eléctrica

Tendo em conta a estrutura de funcionamento dos músculos, a estimulação electromuscular o que faz é gerar sinais eléctricos de forma a despoletar a libertação dos neurotransmissores, desencadeando todo o processo de contração muscular.

O sistema de estimulação (EMS) funciona assim como se fosse ele o sistema nervoso, ordenando e definindo as características das contrações musculares. O exercício induzido por estas unidades de EMS é denominado por exercício passivo ou involuntário, uma vez que a estimulação eléctrica induz contrações independentes da vontade do utilizador.

Do ponto de vista eletrônico, um aparelho de SEM não é mais do que um gerador de sinais de baixa tensão e corrente (tipicamente entre a dezena de ?A e uma centena de mA) com um ou mais canais de saída (veja-se a Fig.13). À saída do gerador são ligados eléctrodos de contacto, que são dispostos sobre a pele na zona de músculo a estimular.

Figura 13

Uma vez que a estimulação eléctrica do músculo é feita normalmente sobre a pele (excepto em implantes internos como o pacemaker ou em electro acupunctura), os eléctrodos de contacto são componentes do sistema muito importantes que devem ser alvo de atenção em relação aos materiais que utiliza (para evitar problemas como irritações cutâneas) e na sua qualidade de fabrico, uma vez que são eles que transmitem as correntes de estimulação ao músculo.

Existem muitos tipos de eléctrodos, geralmente associados a objetivos diferentes na sua utilização. No entanto, devem apresentar resistências de passagem à corrente e áreas de contacto que evitem problemas como queimaduras (derivados de áreas de contacto muito pequenas, obrigando a corrente a passar concentrada num ponto, decorrendo daí um aquecimento que queima essa zona) ou choques (resultante de uma resistência de passagem muito pequena por parte do eléctrodo).

Para aumentar a condutividade e a homogeneidade da superfície de contacto entre os eléctrodos e a pele, deve ser utilizado um gel concebido para esse efeito, de forma a ajudar a eliminar os problemas descritos acima.

Os sinais eléctricos de um sistema de EMS podem ser muito diferentes, tanto nas formas de onda como na amplitude e frequência dos mesmos. A possibilidade de estimular os músculos com correntes contínuas, alternadas, farádicas, por impulso retangular ou interferenciais leva a que se possam efetuar estimulações com objetivos e resultados diversos, tanto a nível clínico como desportivo.

Este artigo tem duas partes, pode ler a 2ª  parte aqui!