O apoio científico do CIDAF às seleções desportivas nacionais

A Faculdade de Ciências do Desporto e Educação Física da Universidade de Coimbra tem uma forte componente de investigação laboratorial fruto da ligação do nosso centro de investigação CIDAF com várias universidades e centros de investigação europeus. É também uma forte preocupação desta Faculdade o apoio científico às seleções nacionais de várias modalidades, fazendo assim a ligação perfeita da investigação e da sua aplicabilidade à comunidade, como é o caso do trabalho desenvolvido com as Federações.

Identificação e validação de novos marcadores baseados em “machine learning” na fisiologia do desporto e na medicina

A inatividade física é hoje um problema na ordem do dia que custa milhares de milhões de euros, por ano, a todos nós. De forma a conseguir tornar estes dados mais palpáveis, de acordo com um estudo publicado na revista The Lancet em dezembro de 2022, o custo global da inatividade física é de 47,6 mil milhões de euros anuais, valores a que temos de estar atentos e cautelosos. Sabemos, hoje, que o exercício físico tem muitos benefícios para a nossa saúde, podendo ser utilizado como uma alternativa não farmacológica real e comprovada. Ainda assim, nem sempre é fácil medir e quantificar esses benefícios, torná-los mais específicos ou simplesmente acessíveis a uma população em massa. Além disso, bioquimicamente, os protocolos atuais são muito complexos, dispendiosos, pouco sustentáveis de um ponto de vista económico, mas também social, não analisando os dados como um todo e olhando para os nossos padrões bioquímicos de forma muito específica e potencialmente limitante. Estes, exigem grandes recolhas de amostras biológicas a que a maioria da população está reticente e o que será sempre um ponto a ter em consideração. Posto isto, é urgente encontrar uma alternativa a esta conceptualização. Hoje, já conseguimos perceber que é possível utilizar aprendizagem artificial com sucesso em diversas áreas científicas e biológicas, tornando-se uma grande promessa para o futuro deste campo da investigação.

Este projeto de doutoramento surgiu com a ideia de explorar o potencial da espectroscopia infravermelha de forma a conseguir compreender a rede metabólica geral do nosso corpo, desmistificando todo o conceito de ciência neste ramo que temos vindo a desenvolver nos últimos anos.

Para isso, tencionamos utilizar biópsias líquidas, tais como sangue, saliva ou urina, esperando conseguir analisar a resposta do corpo ao exercício físico de forma mais precisa e abrangente. Ao incorporar a aprendizagem artificial, pretendemos analisar os dados de uma forma absoluta que nos permita identificar uma padronização ou tendência da curva que possa não ter sido previamente detetada (ou simplesmente, que não se seja possível perceber de outra forma). Estamos a diferenciar este estudo pioneiro em 4 grupos distintos: atletas de futebol, atletas de ultrarunning, e indivíduos sedentários com ou sem excesso de peso.

Temos como objetivo final desenvolver métodos mais rápidos, validados e sustentáveis para medir e quantificar os benefícios do exercício. Ao fazê-lo, podemos otimizar protocolos de exercício em populações comuns, melhorar o desempenho de atletas e até mesmo prevenir lesões e fadiga.

A inatividade física é um problema social de enorme dimensão que tem um impacto económico significativo no nosso mundo global. É urgente agir agora para resolver este problema do presente. Acreditamos que temos a possibilidade de potenciar e beneficiar pessoas, de todos os níveis, de uma forma muito versátil, proporcionando uma abordagem mais precisa e personalizada ao exercício físico. Ao utilizar espectroscopia infravermelha e aprendizagem artificial para analisar biópsias líquidas, podemos compreender de uma forma mais lata a resposta do corpo ao exercício físico, sem que se perca a qualidade dos resultados obtidos. É sem dúvida uma ideia ambiciosa que só poderia acontecer em instituições dinâmicas e corajosas como o CIDAF – Centro de Investigação de Desporto e Atividade Física e o CNC – Centro para Neurociência e Biologia Celular, ambos vinculados à Universidade de Coimbra. Esta simbiose multidisciplinar, juntando ainda o CISUC – Centro para Informação e Sistemas da Universidade de Coimbra, tem sido fundamental para o sucesso deste projeto. Concluindo, cremos que o nosso trabalho virá a fazer uma verdadeira diferença na vida da nossa comunidade local, melhorando a sua saúde e bem-estar. É, para nós, importante continuar a fazer chegar ciência às pessoas.

Pedro Afonso da Silva Valente

Bolseiro Fundação para a Ciência e Tecnologia


Efeito do exercício ao longo da vida no Sistema imune e na prevenção do cancro do colon: o papel das mitocôndrias.

Este projeto visa estudar o impacto do exercício ao longo da vida no retardar da imunosenescência, associada a um decréscimo na inflamação e na prevenção do cancro do colon e do pulmão. Será usado uma amostra de atletas master com mais de 20 anos de treino e competição e um grupo de controlo da mesma idade sedentários (com menos de 60min de atividade física por semana). Serão estudados os mecanismos envolvidos na resposta anti-inflamatória/anti-tumoral em células do sangue periférico e nas células NK através de fenotipagem por citometria de fluxo, da capacidade redox e mitocondrial. Novos biomarcadores plasmáticos que possam ser relevantes para o prognóstico e deteção antecipada destes cancros. Pretende-se identificar mecanismos protetores induzidos pelo exercício, nomeadamente aqueles mediados pelas mitocôndrias, e descobrir novas miocinas que possam estar envolvidas na prevenção do cancro do colon.

Ana Pedrosa

Bolseiro Fundação para a Ciência e Tecnologia


A eficiência cardíaca em atletas master e sedentários

A medição da eficiência cardíaca continua a ser pouco frequente, ocorrendo principalmente em contexto clínico. Quando associado com a fisiologia do exercício, permite a compreensão das adaptações cardiovasculares do corpo para o exercício na resposta aguda, o impacto na melhoria da eficiência cardiovascular ao nível do ventrículo esquerdo e a sua relação com o sistema circulatório, particularmente na redução do envelhecimento arterial precoce.

Com esta investigação pretende-se estudar a eficiência cardíaca em atletas master e sedentários e, para tal, começaremos por elaborar: a caracterização hemodinâmica dos atletas, a identificação da resposta hemodinâmica aguda ao esforço, e a criação de uma relação entre a componente cardiorrespiratória e a resposta hemodinâmica a esforço.

Este projeto difere de outros pelo seu carácter inovador, combinando cardiologia, nutrição, análises clínicas e exercício físico.

O carácter inovador do estudo prende-se com a exigência e complexidade da recolha de dados, uma vez que, em simultâneo, serão recolhidos dados referentes à capacidade respiratória, registo eletrocardiográfico, ecocardiograma transtorácico, velocidade de onda de pulso e pressão arterial.

A realização deste estudo caracteriza-se pela multidisciplinariedade, uma vez que implica a utilização de diferentes equipamentos de diagnóstico e terapêuticos, que são maioritariamente operador-dependentes. Assim, este estudo só é possível tendo a colaboração de profissionais experientes, sendo o Professor Joaquim Castanheira responsável pela componente da Ecocardiografia e o professor Telmo Pereira pela medição da velocidade de onda de pulso, ambos docentes da Escola de Superior de Tecnologias da Saúde de Coimbra. Também se encontram a colaborar com o estudo a docente Margarida Liz, responsável pela componente de avaliação nutricional, e os docentes Armando Caseiro e Ana Valado, responsáveis pelas análises clínicas.

Após o término do processo de recolha de dados decorrerá um período de estudo na Faculdade de Medicina da Universidade de Lund, onde será possível compreender os ganhos de saúde associados à prática prolongada de exercício físico e identificar patologias cardiovasculares em atletas (nomeadamente quadros de disfunção diastólica no esforço), reduzindo assim a prevalência de patologias cardiovasculares resultantes do envelhecimento, especialmente do envelhecimento endotelial.

Inês de Noronha Cipriano

Bolseira de Doutoramento FCT


Crescimento e maturação em não atletas e atletas femininas

A pesquisa que permitiu a tese dedica-se ao estudo da jovem atleta, numa modalidade desportiva que é a mais praticada em Portugal, mas, coincidentemente, se encontra entre aquelas que registam maior contraste entre os participantes de sexo masculino e feminino. 

Face à deficitária taxa de participação associada ao futebol feminino, as organizações desportivas competentes reservam somente dois escalões de participação, isto é, juniores e seniores.  No entanto, nos últimos anos, assistiu-se a uma transformação cultural intencional da modalidade, desde logo pela própria federação e, paralelamente, assistiu-se a uma mudança progressista no sistema de convicções familiares.  Esta transformação social e cultural representa, inequivocamente, um contributo do desporto para temas centrais no modelo de desenvolvimento social, colocando o desporto à frente de setores como o trabalho ou mesmo a educação.

Contudo, as jovens futebolistas necessitam de optar entre duas escolhas, a saber: ou treinam e competem conjuntamente com os jovens masculinos nos escalões de infantis, iniciados e juvenis, ou solicitam a subida de escalão para treinarem e, sobretudo, competirem apenas no setor feminino.

Os estudos parciais que dão corpo à tese doutoral suportam a possibilidade de coparticipação desportiva entre masculinos e femininos no escalão de infantis, idades em que as meninas chegam a ser mais altas e pesadas que os pares masculinos, mas reclamam uma diferenciação logo a partir dos iniciados, tendo sido realizado um artigo com dados internacionais para estimar o início do crescimento pubertário e pico de velocidade de crescimento, situando a adolescente feminina como mais precoce que o jovem masculino, ou seja, elas registam um impulso de crescimento no escalão de infantis, aos 12 anos, eles no de iniciados, por volta dos 14 anos. Acresce que as transformações do salto de crescimento pubertário, entre os rapazes correspondem a um acréscimo de massa muscular, ao contrário das futebolistas que aumentam a massa gorda com a idade.

Como conclusão, recomendou-se um maior nível de vigilância e monitorização da composição corporal, com intervenção no volume e intensidade de treino a par de necessária orientação nutricional. Tal já acontece internacionalmente, conforme testemunho de um colaborador da linha de pesquisa que está presentemente na equipa profissional feminina do Brighton & Hove Albion Football Club, que usou os mesmos dados sob a orientação do coordenador da unidade de investigação, o Professor Doutor Manuel João Coelho e Silva. É justo referir-se que a realidade inglesa cruzou-se com toda a pesquisa, tendo sido a coorientação da University of Loughborough que permitiu várias missões, num total de seis meses, financiados pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia. Adicionalmente, fazendo parte integrante dos exames médico-desportivos, os valores da massa ventricular esquerda foram discutidos a partir da verificação do princípio da similaridade geométrica, concluindo-se que as relações de proporcionalidade entre o coração e o corpo para as iniciadas e juvenis não são idênticas às atletas adultas, sendo as variações melhor percebidas a partir da idade óssea informada por exame de imagem do pulso e mão esquerda, do que pela idade cronológica. Finalmente, os dados de idade óssea permitiram recomendar que a formação das jogadoras possa acontecer em idade mais baixas do que acontece no setor masculino. Por volta dos 17 anos, as mais de 400 jogadoras estão prontas para a etapa de alta competição, sendo classificadas como esqueleticamente adultas. Mesmo aos 16 anos, a maioria, não todas, já podem subir sem reservas aos níveis competitivos mais exigentes. Resumindo, são necessários escalões específicos para o futebol feminino em idades baixas, sendo recomendada a coparticipação até aos 12 anos, promovendo-se a subida ao escalão sénior aos 17 anos, evitando-se um decalque do modelo intuitivo estabelecido para o futebolista masculino. Esta tese emerge de um protocolo com o Instituto Português do Desporto e Juventude, concretamente com a divisão do Porto do Centro de Medicina Desportiva [IPDJ/FCDEF.UC/2017-01].

Diogo Vicente Martinho

Docente da FCDEF-UC


Avaliação e controlo de treino em futebolistas

Investigação

As associações entre a prática de futebol federado e a mineralização óssea do fémur proximal (pescoço “narrow neck”, triângulo de Ward, trocânter e haste) são influenciadas pelos anos de prática desportiva. Pretendemos perceber o impacto da prática de futebol nos parâmetros de saúde óssea (densidade e conteúdo mineral ósseo), tendo em consideração o corpo todo e regiões particulares, tendo por comparação os resultados de atletas de outras modalidades.

Prestação de serviços

Avaliação e controlo do treino em Futebolistas profissionais, através de metodologias laboratoriais que permitam melhor intervir no processo de treino e reduzir o risco de lesão. Produção de relatórios que permitam, aos treinadores, especificar o processo de treino de acordo com as necessidades dos futebolistas.

Principais objetivos e áreas de intervenção

1) Estimar a composição corporal por métodos antropométricos, bioempedância, pletismografia de ar deslocado e densitometria óssea;

2) Avaliar desequilíbrios musculares, nomeadamente nos membros inferiores (extensores e flexores do joelho por dinamometria isocinética [Biodex, system 3] e adutores e abdutores da anca por preensão [Smart Groin Trainer, Neuro Excellence]).

João Pedro Marques Duarte

Docente da FCDEF- UC


O processo de aclimatação no desporto

O Desporto constitui uma das áreas da atividade humana com maior nível de globalização. Os atletas competem em lados opostos do globo, ficando expostos a condições ambientais muito diferentes, em períodos de tempo relativamente curtos. Neste contexto, os atletas têm que competir em ambientes muito díspares, com valores de temperatura do ar de 0 a 10ºC e humidade relativa de 20 a 30%, até valores de 38 a 40ºC de temperatura do ar e humidade relativa de 80 a 100%. Estas mudanças bruscas das condições ambientais têm um grande impacto no desempenho dos atletas, antes, durante e após a competição. No limite, as consequências de não estar aclimatado podem ser dramáticas, incluindo baixas performances,  desistência e, em muitos casos, chegando-se mesmo a atentar contra a integridade física dos atletas, levando-os a situações de internamento hospitalar grave.

A Faculdade de Ciências do Desporto e Educação Física (FCDEF), juntamente com a Associação para o Desenvolvimento da Aerodinâmica Industrial (ADAI), tem vindo a realizar trabalho ao nível das adaptações fisiológicas do corpo humano às condições ambientais adversas. No campo desportivo, esta investigação assume-se, como um aspeto diferenciador e de importância decisiva para o sucesso desportivo dos atletas e para a sua salvaguarda em termos de saúde.

No desporto, o processo de aclimatação é faseado e ocorre ao longo de semanas intercaladas. Em situações laboratoriais, podemos interromper o processo a qualquer momento, perante reações negativas dos atletas, o que em situações reais já não é possível fazer.

Além disso, se pensarmos nos custos económicos e na adversidade destes climas 24 h/dia, verificamos que a possibilidade de o realizar no local da prova é, muitas vezes, impraticável. Face a esta limitação, o uso de instalações laboratoriais que possam modelar as condições climáticas dos locais de competição, próximo dos locais de treino, torna-se quase obrigatório. Este projeto responde a este enorme desafio através do desenvolvimento de metodologias laboratoriais de aclimatação, que respondem às necessidades que os atletas de elite têm para fazer face as adversidades causadas pela variação das condições climáticas em diferentes locais do globo.

Impõe-se, assim, que o treino decorra em condições que simulem, de forma realista, as condições ambientais em que ocorrem as competições, nomeadamente em termos de temperatura, humidade, velocidade do ar, radiação, entre outras. As dificuldades e a complexidade inerentes a esta simulação justificam o reduzido número de publicações científicas neste domínio, já por si muito particular. A realização de exercício físico em condições de temperatura do ar e humidade relativamente elevadas tem como consequência a alteração de diversos parâmetros fisiológicos do atleta, nomeadamente ao nível da temperatura central do corpo, da temperatura da pele, da frequência cardíaca, da perda de volume plasmático, da taxa de sudação, da pressão arterial e dos padrões normais do sistema nervoso autónomo e periférico, levando a que o atleta não consiga manter um nível de performance adequado. Neste contexto, a monitorização detalhada dos parâmetros fisiológicos mais influenciados por valores elevados de temperatura e humidade relativa do ar, permite, de forma fundamentada, modular a intensidade do treino e da competição, otimizando assim a performance.

Numa perspetiva complementar, a utilização de métodos de arrefecimento individualizados permite a otimização dos mecanismos de termorregulação e a redução de fatores inflamatórios de diversas estruturas locomotoras. Consequentemente, a sensação térmica subjetiva é mais favorável, contribuindo, também por esta via, para a melhoria das condições física e psicológica do atleta.

Finalmente, hoje em dia, no planeamento de treino de atletas de alta competição, o processo de recuperação constitui um elemento-chave em todo o processo de preparação. Assim, a avaliação do impacto de uma carga de treino realizada a uma dada temperatura e humidade, servirá de base para um ajuste do volume e intensidade do treino adequados à otimização do processo de aclimatação, e, deste modo, à individualização dos métodos de arrefecimento e de hidratação. Constata-se, assim, que o sucesso de um atleta de alta competição é o resultado de um processo multifacetado que, atualmente, impõe uma elevada especificidade em vários domínios complementares, abordados de forma integrada nas várias atividades do presente projeto.

Amândio Manuel Cupido dos Santos

Docente da FCDEF-UC

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