Desenvolvimento de um protocolo de avaliação para identificação precoce de fadiga em atletas: eyetracking e variabilidade da freqüência cardíaca Desarrollo de un protocolo de evaluación para la identificación de la fatiga en atletas: eyetracking y variabilidad de la frecuencia cardíaca
	Departamento de Psicologia Universidade Federal de Santa Catarina (Brasil)	Karen Cristine Teixeira Emílio Takase kkmclean@gmail.com
	Resumo           Na maioria dos esportes, a falta de instrumentos para identificar a fadiga faz com que muitos técnicos e atletas não percebam o excesso de treinamento e acabem vivenciando a chamada “síndrome do excesso de treinamento” (SET), que causa danos físicos e mentais, incluindo o abandono do esporte. Esta pesquisa tem por objetivo testar um protocolo para a identificação precoce de fadiga em atletas a partir da verificação do comportamento ocular e da variabilidade da freqüência cardíaca. Participaram desta fase da pesquisa quatro atletas das modalidades de atletismo, hóquei sobre grama e karate. Os sujeitos realizaram a tarefa cognitiva “grade de números” durante trinta minutos e durante a tarefa, tiveram seu olhar e VFC monitorados. Os dados sugerem que houve o estabelecimento de uma situação de fadiga por volta dos 25 minutos de atividade. O aparecimento destes indícios apenas no final da aplicação do protocolo pode ter ocorrido por conta de os atletas já estarem acostumados a manter o foco durante longos períodos de tempo. O protocolo testado por meio desta pesquisa necessita de um tempo maior de aplicação da atividade, para que os dados demonstrem mais claramente a situação de fadiga.           Unitermos: Fadiga. Psicofisiologia. Psicologia do Esporte. Eyetracking. Variabilidade da freqüência cardíaca.
	EFDeportes.com, Revista Digital. Buenos Aires, Año 18, Nº 183, Agosto de 2013. http://www.efdeportes.com

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    A necessidade de superação no esporte tem feito com que muitos atletas ultrapassem seus limites físicos e psicológicos na busca por melhores desempenhos. Cargas intensas de treinamento são programadas para possibilitar o aumento do desempenho, e alguns atletas acabam não percebendo o momento em que estão ultrapassando seus próprios limites. Por isso é cada vez mais freqüente entre atletas a Síndrome do Excesso de Treinamento (SET), caracterizada por alterações metabólicas, redução do desempenho atlético, incidência de contusões e infecções virais e bacterianas, queda da resistência imunológica, alterações nos estados de humor e fadiga constante crônica (Budgett, 1998; Rohlfs, Mara, Lima, & Carvalho, 2005). Esta síndrome tem levado muitos atletas a abandonar o esporte, pois uma vez instalada, os seus sintomas duram no mínimo seis meses, nos quais se deve ficar em repouso absoluto (Budgett, 1998). Na SET, a redução no desempenho é de longa duração enquanto que outra condição, conhecida como overreaching não funcional (ONF) provoca também reduções no desempenho, mas tem menor duração uma vez que o atleta reduza a carga de treinamento (Nederhof, Zwerver, Brink, Meeusen, & Lemmink, 2008).

    Rohlfs et al. (2005) destacam que o principal desafio é diagnosticar e prevenir precocemente o desenvolvimento do quadro, mas que para isto é necessário maior conhecimento dos processos fisiológicos e psicológicos envolvidos na adaptação física do atleta frente ao treinamento. Isso porque é comum o atleta só apresentar queixas quando o seu desempenho atlético for alterado, ignorando o principal sintoma anterior: fadiga (Budgett, 1998).

    A fadiga é o principal precursor da síndrome e por essa razão é importante conhecer seus correlatos psicofisiológicos a fim de construir ferramentas que possibilitem prevenir o afastamento do esporte. Além disso, o próprio treinamento esportivo envolve ciclos de treinamento-fadiga-adaptação, e por isso monitorar a fadiga é importante para identificar a habilidade de recuperação do atleta a fim de utilizar essa informação para determinar as cargas máximas de treinamento e tempo de repouso para dessa forma aperfeiçoar seu desempenho (Fowles, 2006). Visando mensurar a fadiga alguns pesquisadores desenvolveram questionários (Bricout, Charrier, & Favre-Juvin, 2007) e escalas (Rohlfs, Carvalho, Rotta, & Krebs, 2004). Outros buscaram indicadores mais diretos para monitorar a fadiga, tanto cognitivos (Hynynen, Uusitalo, Konttinen, & Rusko, 2008; Nederhof, Lemmink, Visscher, Meeusen, & Mulder, 2006) quanto psicofisiológicos (Korobeynikov, Rossokha, Koniaeva, Medvedchuk, & Kulinich, 2006; Rietjens et al., 2005). No entanto, não foram encontrados protocolos mais completos, ou com boa aplicação e fácil leitura para técnicos e atletas no seu cotidiano de treinamento (Bricout et al., 2007).

    A fadiga pode afetar o sistema nervoso central (SNC) e o sistema nervoso periférico (SNP). Quando a fadiga é central, os sintomas incluem alterações nos estados de humor, insônia, dificuldades cognitivas como falta de atenção e concentração (Nederhof et al., 2006) e quando ela é periférica, o atleta pode manifestar alterações hormonais como redução na resposta do cortisol ao hormônio adeno-corticotrófico (Rietjens et al., 2005) e aumento da suscetibilidade a infecções causadas por mau funcionamento do sistema imunológico (Nederhof et al., 2006).

    Um estudo (Meeusen et al., 2008) investigou a validade de um protocolo com dois exercícios físicos para diagnosticar SET, utilizando dados de freqüência cardíaca, lactato sanguíneo, cortisol e hormônio adeno-corticotrófico (ACHT) mensurados ao final de cada teste de exercício. Os resultados mostraram que os atletas com SET apresentaram maiores concentrações de cortisol e ACHT em repouso e menor concentração de lactato sanguíneo máximo após exercício em relação aos atletas com overreaching. No entanto, a sensibilidade dessas medidas para detectar SET e ONF foi baixa.

    Considerando que a fadiga afeta o sistema nervoso autônomo (SNA), muitos pesquisadores se interessaram pelo estudo da variabilidade da freqüência cardíaca (VFC) de atletas visando ampliar os instrumentos para identificar e prevenir a SET (Apor, Petrekanich, & Szamado, 2009; Hynynen et al., 2008). A VFC tem sido estudada por ser uma medida não invasiva do sistema nervoso autônomo que pode possibilitar identificar a baixa recuperação antes que ela resulte em ONF ou mesmo em SET (Baumert et al., 2006).

    Para verificar a validade da VFC na identificação do excesso de treinamento, uma pesquisa (Bosquet, Papelier, Leger, & Legros, 2003) comparou a VFC durante o sono de atletas antes e depois de aumentar o treinamento em 100% por um período de duas semanas. Os atletas também foram reavaliados duas semanas depois, durante o período de recuperação. Os resultados mostraram que a VFC durante o sono não parece ser um marcador válido de excesso de treinamento. O fato de ter sido usada a VFC durante o sono pode ter dificultado a análise da dinâmica desse marcador, pois a análise da VFC em repouso é mais utilizada para diagnosticar doenças cardiovasculares e tônus predominante (simpático ou parassimpático) e não necessariamente a reatividade do SNA.

    Fala-se em reatividade porque o SNA é responsável por regular os recursos fisiológicos de acordo com as demandas do ambiente (luta/fuga e repouso/digestão). Responder eficientemente em ambiente complexo requer um equilíbrio dinâmico entre os dois ramos do SNA, o sistema nervoso simpático (SNS) e o parassimpático (SNP) (Thayer & Lane, 2000, 2009). Esse equilíbrio está relacionado à atividade do cérebro, por isso muitas pesquisas (Fairclough, Venables, & Tattersall, 2005; Hansen, Johnsen, Sollers, Stenvik, & Thayer, 2004; Hansen, Johnsen, & Thayer, 2003; Hansen, Johnsen, Thornton, Waage, & Thayer, 2007; Luft, Takase, & Darby, 2009) têm estudado à relação entre desempenho cognitivo e VFC, por exemplo, sujeitos com maior VFC são melhores em tarefas executivas, mas não se diferenciam em relação a tarefas mais simples, como a de tempo de reação (Hansen et al., 2004).

    Um estudo (Luft et al., 2009) realizado no Laboratório de Educação Cerebral da Universidade Federal de Santa Catarina comparou as alterações na VFC em atletas de atletismo antes e depois de um teste incremental de consumo máximo de oxigênio. Os resultados indicaram que nas tarefas cognitivas executivas os atletas apresentavam aumento na modulação SNP, evidenciado por reduções na razão LF/HF. Observou-se que após o esforço máximo, essa redução continuou ocorrendo, mesmo estando a VFC modificada em decorrência da fadiga aguda, sendo que quanto mais os atletas conseguiam reduzir LF/HF nas tarefas executivas, melhor era o seu desempenho. O estudo levantou a hipótese de que atletas que tem má recuperação ou estão fadigados não conseguem realizar essa mudança na VFC de acordo com as demandas cognitivas, principalmente após esforço físico intenso.

    Considerando essa relação, entre cognição e VFC, outra pesquisa (Hynynen et al., 2008) comparou as respostas autonômicas a um teste ortoestatístico e um teste cognitivo executivo (Stroop Test) em dois grupos de atletas: grupo com SET e grupo controle. A VFC foi registrada nas duas condições e depois da tarefa cognitiva, em repouso. Os resultados mostraram que o grupo com SET apresentou mais erros no teste cognitivo, e que os atletas com SET apresentavam pouca diferença na VFC nas condições ortostática, teste cognitivo e relaxamento. Esses achados sugerem que o problema entre os atletas fadigados não é apenas em relação ao repouso, e sim em relação à baixa capacidade de se adaptar corretamente à demanda cognitiva (por exemplo: na tarefa cognitiva a VFC deveria indicar aumento da modulação do SNP).

    Dessa forma, para utilizar a VFC como um marcador de fadiga é necessário montar um protocolo que seja capaz de captar essa dinâmica de adaptação às demandas, tanto físicas quanto cognitivas. Além disso, é necessário aliar essa avaliação a outras que sejam sensíveis e pouco invasivas, como o rastreamento do olhar (eyetracking). Uma pesquisa (Lavine, Sibert, Gokturk, & Dickens, 2002) explorou os efeitos da fadiga nos movimentos oculares durante a realização de uma tarefa cognitiva por 30 minutos sem intervalo (para induzir a fadiga). Os resultados indicaram que conforme o tempo na tarefa aumentava, o tempo total da fixação nos elementos da tarefa diminuía significativamente, bem como o número de fixações. Essas mudanças no direcionamento do olhar apresentaram correlação com os erros cometidos pelos sujeitos nas tarefas cognitivas.

    Estudos indicam que pessoas fatigadas demonstram alguns sinais característicos, como aumento da duração da piscada, diminuição na velocidade de fechamento do olho, movimentos de pálpebra lentos, e menor número de fixações (Stern, 1999; Divjak & Bischof, 2009; Kumar & Bhowmick, 2009; Vickers, 2009). Segundo Galley, Schleicher e Galley (2004), condições de sonolência são verificadas através da duração da piscada que varia de acordo com o grau de fadiga do sujeito. Valores críticos podem ser próximos a 165ms para sonolência branda e 175ms para sonolência grave.

    Não foram encontrados estudos (nas bases Pubmed e PsychoInfo) que utilizassem o rastreamento do olhar em protocolos de identificação de fadiga em atletas. No entanto, o rastreamento do olhar foi utilizado em algumas pesquisas, como a citada anteriormente, para identificar fadiga cerebral, especialmente em motoristas (Anund, Kecklund, Vadeby, Hjalmdahl, & Akerstedt, 2008; Kaplan, Itoi, & Dement, 2007) a fim de construir instrumentos que evitem que motoristas durmam ao volante.

    No esporte, o interesse no rastreamento do olhar tem aumentado desde o surgimento de evidências de que características específicas dos movimentos oculares estão relacionadas com o desempenho no esporte (Vickers, 2009). Foi realizada uma metanálise visando identificar quais as diferenças entre atletas profissionais e não profissionais em relação às características percepto-cognitivas. Foram metanalisados 42 artigos com grande número de variáveis dependentes como acurácia, tempo, número de fixações, duração das fixações e período do olhar imóvel (quiet eye). Os resultados indicaram que os profissionais foram melhor que os não profissionais em relação à seleção de dicas visuais, pois apresentaram maior acurácia e maior velocidade nas buscas. Além disso, observou-se que os profissionais tiveram maior número de fixações, e período prolongado de olhar imóvel, comparados aos não profissionais. Esses resultados demonstram que o direcionamento do olhar é um fator importante no desempenho esportivo.

    Outra pesquisa (Panchuk & Vickers, 2006) investigou o comportamento do olhar de goleiros de hóquei no gelo durante a defesa. Embora os goleiros tenham enfrentado tentativas de 5 e 10 metros de distancia, esse fator não foi determinante na eficácia das suas defesas. Observou-se que a habilidade de defender foi dependente do início e duração do olhar imóvel antes de iniciar a defesa. O inicio do período de olhar imóvel foi significativamente mais cedo e a duração foi maior nas defesas com sucesso comparado com os gols sofridos. O olhar imóvel foi localizado no disco durante a preparação e execução da tentativa de gol, raramente no corpo do jogador oponente.

    Para Vickers (1996), o período nomeado quiet eye diz respeito a um momento de organização dos padrões de atenção visual. A maior ocorrência desses períodos pode indicar melhor desempenho pelo fato de estender a duração da programação cognitiva necessária para a realização de movimentos precisos e objetivos (Janelle et al, 2000). Se a fadiga afeta a fixação do olhar, como foi apontado pelo estudo da fadiga em tarefas cognitivas (Lavine et al., 2002), e a fixação do olhar é um fator importante no desempenho esportivo (Mann, Williams, Ward, & Janelle, 2007), pode-se suspeitar que a fadiga prejudique a percepção visual dos atletas.

    Ao longo dessa análise de artigos, foi demonstrado que a VFC, o desempenho cognitivo e o rastreamento do olhar estão relacionados com a fadiga, e que, além disso, eles podem ser aliados a protocolos com exercício para identificar má recuperação ou mesmo conseqüências negativas do treinamento excessivo, a fim de evitá-lo. No Brasil, não foram identificadas pesquisas que apresentassem validação de protocolos para identificar ONF e SET, no entanto, foi encontrada a validação de um instrumento de estados de humor, o BRUMS, para detectar a SET (Rohlfs et al., 2008). O BRUMS é um instrumento interessante por ser de breve aplicação e fácil utilização, mas não pode, por si só, constituir um protocolo com informações relevantes. Protocolos que unam esses instrumentos são raros e normalmente apresentam alto custo financeiro, como as análises bioquímicas citadas anteriormente.

    Diante desse contexto, é importante criar protocolos com instrumentos nacionais de baixo custo, produzidos e disponibilizados para outros pesquisadores. Os pesquisadores brasileiros carecem de ferramentas para realizar suas pesquisas, especialmente instrumentos válidos em relação aos outros utilizados no exterior. Mesmo no exterior, são raros os protocolos de avaliação construídos com sua própria tecnologia, validada especificamente para tal. Por essa razão, esta pesquisa desenvolver um protocolo de avaliação da fadiga em atletas por meio de padrões oculares e variabilidade da freqüência cardíaca.

Materiais e métodos

    Foram sujeitos desta pesquisa dois atleta do sexo masculino da modalidade hóquei sobre grama (sujeitos 1 e 2) e duas atleta do sexo feminino das modalidades atletismo e karate (sujeitos 3 e 4, respectivamente), com média de idade equivalente a 24,5 anos (n=4). Utilizaram-se dois computadores; mouse; Software Grade de números; Eyetracking SmartEye e software padrão ouro para a captação dos padrões oculares; Frequêncímetro Polar® S810i e cinta transmissora com eletrodos que captam a atividade elétrica do coração, que é repassada ao monitor. Software Microsoft Excel.

    Primeiramente houve a etapa de construção do protocolo. O protocolo teve como objetivo central promover uma situação geradora de fadiga para que se pudesse verificar alteração nos dados gerados pelo eyetracking e da VFC. Neste sentido, o padrão de dados obtidos é analisado com base na literatura para verificar em que momento o atleta mostrou indícios de fadiga.

    Foi pedido aos sujeitos que não fizessem ingestão de qualquer substância estimulante, como cafeínas e medicamentos que pudessem enviesar a análise dos dados coletados. O protocolo é iniciado com a calibração do eyetracking e logo após se inicia o período de linha de base com a captação dos dados do eyetracking e VFC durante cinco minutos de repouso (linha de base).

    Ao término da linha de base é iniciado o jogo cognitivo “Grade de Números” que será repetido até totalizar trinta minutos de atividade (Lavine, Sibert, Gokturk, & Dickens, 2002). A atividade cognitiva consta de uma grade com quarenta e nove números dispostos de forma aleatória que terão que ser encontrados e clicados em ordem crescente, no menor tempo possível. Após os trinta minutos de atividade são realizados mais cinco minutos de coleta em caráter de pós-atividade, com objetivo de observar o retorno do atleta à condição fisiológica pré-jogo e então o protocolo é finalizado.

    Para a análise dos dados de rastreamento ocular foram escolhidas apenas algumas variáveis, dada a vasta gama de dados gerados pelo SmartEye. A partir da planilha gerada automaticamente pelo software foram feitos cálculos para se chegar às seguintes variáveis: número de piscadas; média de duração da piscada; desvio padrão da duração da piscada; número de fixações; média da duração da fixação; desvio padrão da duração da fixação; número de sacadas; média da duração da sacada; desvio padrão da duração da sacada; diâmetro médio da pupila; desvio padrão do diâmetro da pupila; tempo total de piscadas; tempo total de fixações e; tempo total de sacadas.

    A análise da VFC foi efetuada através do domínio do tempo, domínio da freqüência e método não linear (Kawaguchi et al, 2007; Luft, Takase & Darby, 2009). O domínio de tempo caracteriza a atividade do SNA de maneira global e apresenta os componentes: Média RR (média dos intervalos de todos os batimentos consecutivos durante aquisição); DP RR (desvio padrão da média dos intervalos de todos os batimentos consecutivos); Média FC (média da freqüência cardíaca durante aquisição. Indica a ação simpática e parassimpática); DP FC (desvio-padrão da freqüência cardíaca durante aquisição. Indica a ação simpática e parassimpática); RMSSD (raiz quadrada da média dos quadrados das diferenças entre intervalos R-R consecutivos) e; pNN50 (porcentagem das diferenças de intervalos consecutivos superiores a 50ms em relação ao total de intervalos).

    O domínio da freqüência decompõe a variabilidade total da freqüência cardíaca em seus componentes causadores, apresentando-os segundo a freqüência com que alteram a FC. Apresenta os componentes: LF - baixa freqüência (0,04 a 0,15Hz – influências mistas do simpático e parassimpático); HF - alta freqüência (0,15 a 0,40Hz – indicadora de tônus vagal, expressa a influência parassimpática sobre o nó sinusal e freqüência respiratória) e; LF/HF (medida de regulação e equilíbrio simpato-vagal).

    O método não linear para avaliação da VFC baseia-se na teoria do Caos: “descreve elementos manifestando comportamentos que são extremamente sensíveis às condições iniciais, dificilmente se repetem, mas apesar de tudo são determinísticos” (Vanderlei et al, 2009, p.209). Apresenta os componentes: SD1 (representa sistema nervoso parassimpático); SD2 (representa sistema nervoso simpático) e; D2 (indica adaptação do organismo ao ambiente – a interação do sistema nervoso simpático e parassimpático).

    A partir dos dados foram confeccionados gráficos e tabelas, com auxílio do Microsoft Excel para melhor visualização do processo da aplicação do protocolo.

Resultados e discussão

    Dentre os gráficos gerados, alguns dados mostraram com maior clareza o estabelecimento de uma situação de fadiga por volta dos vinte e cinco minutos de atividade. Os dados mostraram que no intervalo de 25 a 30 minutos de atividade a média de duração da piscada (figura 1), expressa em segundos, teve um comportamento ascendente que pode ser um indicador de redução do estado de alerta e fadiga (Stern, 1999; Galley, Schleicher & Galley, 2004).

    A variável relativa ao número de piscadas também apontou uma aproximação aos padrões do comportamento ocular de fadiga, pois teve um aumento no mesmo intervalo de tempo da atividade (Divjak & Bischof, 2009). Outra variável que forneceu indícios sobre a fadiga foi o número de fixações. Esta variável apresentou queda durante o último período de cinco minutos da atividade, como esperado de acordo com Lavine, Sibert, Gokturk, e Dickens (2002).

    No que diz respeito à variabilidade da freqüência cardíaca os resultados foram semelhantes. Já no intervalo de quinze a vinte e cinco minutos de atividade o sujeito 4 exibiu uma redução da atividade simpática. Esta redução, levando em consideração a natureza da tarefa, pode indicar o início de uma situação de fadiga. Espera-se que durante a aplicação de uma tarefa cognitiva o sujeito consiga modular o sistema nervoso autônomo de modo a causar ativação a fim de obter melhor desempenho.

    A redução da atividade simpática evolui com o passar do tempo e pode ser verificada com clareza durante os últimos cinco minutos de atividade. Neste período há também uma diminuição dos índices: RMSSD, pNN50 e SD1. Estes indicadores também reforçam a hipótese de fadiga, pois refletem um desempenho cognitivo menos eficaz e menor imersão na atividade (Lin et al, 2006).

    Pode-se verificar, através da tabela 1, que todos os sujeitos tiveram uma rápida recuperação pós atividade em todos os índices da variabilidade da freqüência cardíaca, em comparação com a linha de base. Os dados sugerem que nesta amostra não há um processo de overtraining instalado, por meio da eficiência da modulação do sistema nervoso autônomo (Hynynen et al., 2008; Korobeynikov et al, 2006; Rietjens et al, 2005).

Tabela 1. Índices da VFC por sujeito durante a linha de base e pós atividade

 

Tabela 2. Índices da VFC por sujeito durante os primeiros 15 minutos de atividade

 

Tabela 3. Índices da VFC por sujeito durante os últimos 15 minutos de atividade.

 

Figura 1. Média de duração da piscada por sujeito

 

Figura 2. Número de piscadas por sujeito

 

Figura 3. Número de fixações por sujeito

Conclusão

    O protocolo formulado nesta pesquisa necessita de alterações para que os indícios de fadiga sejam mais claramente observáveis. O tempo total de atividade cognitiva, de trinta minutos, poderia ser aumentado para gerar uma situação característica de fadiga. Com isso, o padrão ocular típico de fadiga e diminuição da ativação foi observado apenas nos cinco últimos minutos do protocolo.

    Isto pode ter ocorrido pelo fato de os atletas estarem acostumados a manter o foco em suas atividades esportivas por longos períodos de tempo. Para estudos futuros cogita-se aumentar o tempo total de atividade ou aplicá-lo após teste de esforço incremental. Quando do ajustamento do protocolo e nova análise dos dados do rastreamento ocular, podem ser acrescidas ao protocolo as demais variáveis como, por exemplo, variabilidade da freqüência cardíaca.

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