A Fadiga e o Cérebro

Por que nos cansamos durante a realização de um exercício físico? O que determina se iremos diminuir o ritmo ou parar de vez durante uma corrida, por exemplo? Como podemos retardar o efeito do cansaço e continuar forte por mais um pouco? Todas essas são questões relacionadas à fadiga induzida pelo exercício físico. São questões muito relevantes para quem deseja desenvolver e melhorar o seu desempenho físico, seja ele no âmbito competitivo, recreativo, ou para promoção da saúde e bem estar.

A fadiga é um fenômeno fisiológico¹ bastante complexo cujo estudo científico tem sido marcado historicamente por uma série de controvérsias conceituais e diferentes abordagens investigativas. Em indivíduos saudáveis a fadiga resulta da atividade muscular, sustentada ou repetida, que tipicamente ocorre na prática de esportes, exercícios físicos, no trabalho, ou mesmo em atividades da vida diária. Do ponto de vista da atividade muscular esquelética, classicamente pode-se definir a fadiga como a “falha em manter a força muscular e continuar a exercer trabalho em uma determinada intensidade de exercício”. Ou ainda, “redução, induzida pelo exercício, na capacidade de exercer força ou potência muscular, independente da manutenção da tarefa”.

            É postulado que, durante o exercício, a fadiga é estabelecida por alterações no funcionamento de determinadas estruturas corporais, sobretudo musculares; é a chamada “fadiga periférica”². De acordo com essa abordagem, o aumento da atividade muscular que ocorre durante o exercício intenso diminui a disponibilidade de substratos energéticos (“combustível”) aos músculos, bem como promove a produção de subprodutos metabólicos, substâncias que devem ser eliminadas pelo organismo, pois, em excesso, podem prejudicar o seu funcionamento. Desta forma, o termo “fadiga muscular” tem sido utilizado historicamente no vocabulário científico, sobretudo entre os fisiologistas do exercício, para se referir à falha em manter a força muscular durante o exercício. Portanto, o modelo da fadiga periférica admite que a execução de um exercício se encerre devido a uma falha catastrófica da homeostasia³ que, por sua vez, leva a uma disfunção dos músculos esqueléticos devido ao insuficiente suprimento de oxigênio e substratos energéticos pelo sistema cardiovascular. Ou seja, o esgotamento do ”combustível”, e a consequente diminuição da capacidade de funcionamento do sistema cardiovascular, bem como dos músculos esqueléticos, ocorreria de forma linear ao longo de uma sessão de exercício, determinando a queda no desempenho ou mesmo a interrupção do exercício. Esta concepção teórica da fadiga suporta o chamado modelo “Cardiovascular-Anaeróbio-Catastrófico” proposto pelo fisiologista inglês A. V. Hill no início do século passado e que impera entre os fisiologistas do exercício praticamente até aos dias atuais. Este modelo vem servindo de base teórica para o estabelecimento da metodologia do treinamento esportivo nos últimos 60 a 80 anos. No entanto, embora as adaptações cardiovasculares e musculares decorrentes do treinamento físico sejam necessárias para o ganho de desempenho atlético, o modelo “Cardiovascular-Anaeróbio-Catastrófico” apresenta limitações para explicar determinados fenômenos que ocorrem durante uma sessão de treinamento ou uma prova de competição. Por exemplo, em uma prova de corrida, os indivíduos tipicamente apresentam um aumento na velocidade de corrida quando se aproximam do final, é o chamado “end spurt” ou “sprint final”. Tal fenômeno não poderia acontecer caso os substratos energéticos estivessem diminuindo ou se esgotando e fossem os únicos responsáveis para a fadiga... Outra observação é que indivíduos iniciam e mantêm uma corrida em diferentes intensidades, ou ritmo (pacing), de acordo com a duração ou extensão da corrida ou prova; o que revela um componente antecipatório do desempenho naquele específico exercício, ou seja, uma “previsão” de como devemos nos comportar ao longo de uma prova de 5 ou 10 km. Tal componente antecipatório não poderia ser estabelecido apenas por mecanismos fisiológicos meramente periféricos... Além disso, há falta de evidências científicas para a ocorrência de uma falha metabólica catastrófica dos músculos esqueléticos no final do exercício. Em vez disso, o exercício parece sempre terminar quando ainda há uma reserva dos recursos metabólicos e fisiológicos do organismo.

            Portanto, outros mecanismos fisiológicos, além dos cardiovasculares e musculares periféricos, devem participar do complexo processo de estabelecimento da fadiga e consequente queda no desempenho atlético.

Com o avanço da investigação científica, outras alterações fisiológicas, foram sendo demonstradas, principalmente no sistema nervoso central. Neste contexto, surge o conceito de “fadiga central”⁴ que é caracterizada pela falha na ativação neural⁵ voluntária das fibras musculares esqueléticas diminuindo a magnitude do seu recrutamento, isto é, o sistema nervoso central não consegue ativar os músculos de forma ótima. Com menos fibras recrutadas em decorrência da fadiga central, ocorre a queda no desempenho físico.

            A inclusão do sistema nervoso central nos estudos sobre a fadiga abre questões que vão além da função neural estritamente motora, ou seja, que determina o padrão de recrutamento de fibras musculares esqueléticas. Atividades neurais não motoras, subjacentes a fenômenos tais como percepção sensorial, regulação das emoções, motivação e tomada de decisão, também são de suma importância para os determinantes da fadiga e da queda no desempenho durante o exercício físico. Por exemplo, um mesmo indivíduo, com o mesmo nível de condicionamento físico, pode apresentar desempenhos atléticos diferentes diante de circunstâncias motivacionais diferentes; a presença de um adversário desafiador durante uma competição pode ser muito motivante e determinar um desempenho melhor do que seria durante uma sessão de treinamento rotineira.  

Neste contexto, o sistema nervoso central, sobretudo o cérebro, teria uma função crucial na determinação da fadiga, uma vez que funcionaria como um órgão regulador do comportamento motor durante o exercício físico garantindo que este seja realizado sempre com reservas e que seja encerrado antes que ocorra uma falência catastrófica da homeostasia. Sobretudo em indivíduos pouco treinados, o exercício parece ser encerrado quando há uma reserva energética ainda de considerável magnitude. Trata-se de um mecanismo fisiológico de proteção que mantém as condições homeostáticas essenciais para a manutenção da vida. O cérebro, como regulador mestre de todo o organismo, gera a sensação de fadiga para impedir que os recursos energéticos sejam completamente exauridos, garantindo desta forma seu próprio suprimento energético. Com esta abordagem, um modelo mais complexo e integrativo foi recentemente proposto para explicar o fenômeno da fadiga e sua relação com o desempenho físico: trata-se do chamado “Modelo do Governador Central”. Tal modelo preconiza, grosso modo, que o cérebro utiliza os sintomas da fadiga, ou seja, as sensações desagradáveis associadas às alterações fisiológicas que ocorrem em todo o organismo durante a realização do exercício físico, para efetuar um complexo processamento neural/mental de tais informações e elaborar programas motores com um determinado padrão de recrutamento de fibras musculares que seja adequado e continuamente ajustado à capacidade fisiológica do organismo. É importante ressaltar que além do feedback sensorial interoceptivo e proprioceptico⁶ referente às sensações de fadiga, outros fatores tais como estado emocional, nível de motivação, experiência prévia com a atividade a ser realizada e percepção do ambiente externo ao organismo também contribuem para o processo de computação neural que determina o comportamento motor.

Adicionalmente, é proposto um componente antecipatório, de feedforward ⁷, que, utilizando a experiência prévia do indivíduo e a expectativa de duração do exercício, define um padrão de ativação motora inicial e gera um “modelo” neural/mental preditivo da sensação de fadiga e percepção de esforço para aquela determinada atividade física a ser realizada. Ao longo da realização do exercício, as sensações subjetivas que emergem são continuamente sobrepostas e comparadas ao “modelo” inicial permitindo os ajustes dos programas motores quando há discrepância entre modelo e percepção.

Em suma, a fadiga durante o exercício seria caracterizada pela sensação subjetiva das alterações fisiológicas/homeostáticas que ocorrem no corpo induzidas pela atividade física. Tais alterações do estado do organismo são representadas no cérebro e se constituem em uma emoção – a emoção da fadiga – que teria a função de regular o comportamento motor durante a execução do exercício a fim de proteger a homeostasia do organismo.

Assim sendo, enquanto os mecanismos “clássicos” que determinam a fadiga durante o exercício têm sido relacionados com os sistemas cardiovascular, respiratório, metabólico e neuromuscular, produzindo um modelo “brainless” (sem a participação do cérebro) do desempenho físico humano, estudos contemporâneos têm desafiado este paradigma da fisiologia do exercício enfatizando o crucial papel exercido pelo cérebro na regulação do desempenho físico/atlético. Portanto, para melhor compreensão do complexo fenômeno da fadiga, os estudos sobre o tema devem seguir uma abordagem que faça a integração dos sistemas periféricos (cardiovascular, respiratório, metabólico e neuromuscular) com seu controle exercido pelo sistema nervoso central, visto que o modelo “brainless” não é capaz de explicar todos os fenômenos relativos à fadiga induzida pelo exercício físico.

Neste cenário, uma metodologia de treinamento físico mais eficiente deveria incluir estratégias e técnicas para se alcançar um melhor monitoramento e administração das sensações e percepções desconfortáveis relativas à fadiga que surgem no cérebro/mente. Desta forma, seria possível acessar as reservas energéticas um pouco mais, se aproximar mais do limite, mas ainda em níveis seguros. Para tanto, os modernos fisiologistas do exercício e preparadores físicos deverão acrescentar em sua formação um sólido conhecimento sobre neurociências.

Notas:

¹Fisiológico – Referente ao funcionamento do organismo vivo.

²Fadiga Periférica – Que ocorre em estruturas localizadas em todo o organismo com exceção no Sistema Nervoso Central.

³Homeostasia – Condições internas do organismo que precisam permanecer estáveis para a manutenção da vida.

⁴Fadiga Central – Que ocorre em estruturas localizadas no Sistema Nervoso Central..

⁵Neural – Referente ao Sistema Nervoso.

⁶Feedback sensorial interoceptivo e proprioceptico – Refere-se a impulsos nervosos que chegam ao cérebro continuamente trazendo informações sensoriais sobre o estado interno do corpo (interoceptivo) e sobre a tensão muscular e a posição das partes dos corpo (propriocepção).

⁷Feedforward – Atividade cerebral que antecede a ativação neural dos músculos para a execução dos movimentos. Também ocorre continuamente.

Para saber mais:

NOAKES, T. D. Fatigue is a Brain-Derived Emotion that Regulates the Exercise Behavior to Ensure the Protection of Whole Body Homeostasis. Front Physiol. 3(82): 1-13, 2012.

NOAKES, T. D. Time to move beyond a brainless exercise physiology: the evidence for complex regulation of human exercise performance. Appl Physiol Nutr Metab. 36(1): 23-35, 2011.

TUCKER, R. The anticipatory regulation of performance: the physiological basis for pacing strategies and the development of a perception-based model for exercise performance. Br J Sports Med. 43(6): 392-400, 2009.