POSSÍVEIS MECANISMOS PARA OS EFEITOS DA VIBRAÇÃO SONORA NA SAÚDE HUMANA

Resumo

Este artigo apresenta uma revisão narrativa da literatura de pesquisa para “mapear o panorama” dos mecanismos do efeito da vibração sonora em humanos, incluindo os fisiológicos, neurológicos e bioquímicos. Começa por restringir a música ao som e o som à vibração. O foco está no som de baixa frequência (até 250 Hz), incluindo infrassons (1–16 Hz). Os tipos de aplicação são descritos e incluem vibração de corpo inteiro, vibroacústica e aplicações focais de vibração. A literatura sobre mecanismos de resposta à vibração é categorizada em hemodinâmica, neurológica e musculoesquelética. Mecanismos básicos de efeitos hemodinâmicos, incluindo estimulação de células endoteliais e vibropercussão; de efeitos neurológicos, incluindo ativação de proteínas quinases, estimulação nervosa com um olhar específico para analgesia vibratória e coerência oscilatória; de efeitos musculoesqueléticos, incluindo reflexo de estiramento muscular, destino do progenitor de células ósseas, efeitos da vibração na ossificação e reabsorção óssea e efeitos anabólicos na coluna e nos discos intervertebrais. Em cada categoria, são descritas pesquisas sobre aplicações clínicas. A conclusão aponta para a complexidade do campo da medicina vibracional e exige pesquisa comparativa específica sobre o tipo de aplicação de vibração, quantidade de corpo ou superfície sendo estimulada, efeito de frequências e intensidades específicas em mecanismos específicos e maior cooperação e foco interdisciplinares.

Palavras-chave: vibração, vibração de corpo inteiro, terapia vibroacústica, fisioacústica, hemodinâmica, neurológica, musculoesquelética, música como vibração, música e saúde

1. Introdução

A música tem o poder de afetar nossa saúde e bem-estar. Essa crença e prática cultural relacionada têm sido evidentes ao longo da história, mas a profissão clínica de musicoterapia tem apenas cerca de 75 anos. Como um campo de prática, a musicoterapia tem sido descrita como uma arte e uma ciência e, em relação à ciência, sua base de pesquisa se baseia em tradições psicanalíticas, humanísticas e comportamentais. Como uma prática emergente no contexto da saúde, o foco da pesquisa em musicoterapia (um relacionamento terapêutico que emprega a música como meio) e medicina musical (a música ou o som em si como terapêutico) tem sido principalmente baseado em evidências. Os mecanismos de efeito receberam pouca atenção até recentemente. Para desenvolver legitimidade clínica e científica na saúde geral e expandir seu uso como padrão de cuidado, a pesquisa sobre o uso da música deve mostrar que ela funciona (pesquisa baseada em evidências) e porque funciona (pesquisa baseada em mecanismos).

Parte do problema de criar uma base científica para os efeitos da música na área da saúde reside no fato de a música ser um fenômeno muito complexo; controlar seus parâmetros cientificamente é praticamente impossível. Ou seja, se a música for abordada como “música” — um produto cognitivamente construído a partir de um fenômeno acústico culturalmente situado — as variáveis ​​que podem afetar uma resposta são praticamente ilimitadas. Esforços para fornecer relatos mais detalhados da música utilizada em pesquisas são um começo. No entanto, outra abordagem consiste em definir o nível potencial do mecanismo de resposta.

1.1. Conceitos básicos

1.1.1. Mecanismo

Concentrar-se no mecanismo em si pode ser altamente complexo. Craver e Bechtel descrevem quatro dimensões de mecanismos: (1) uma dimensão fenomenal — um mecanismo faz coisas. Para a música, o ouvido humano oferece uma ilustração básica do mecanismo. O ouvido traduz a compressão e a descompressão das moléculas de ar na percepção consciente do som. (2) Uma dimensão “componencial” — um mecanismo tem componentes. Em uma descrição simplificada, o ouvido tem componentes, incluindo o tímpano, o martelo, a bigorna, o estribo e a cóclea, que transmitem a vibração aos cílios, que traduzem a vibração física em um sinal elétrico para o nervo auditivo. (3) Uma dimensão causal — os componentes interagem para fazer o fenômeno acontecer. Os componentes do ouvido transformam as compressões de ar em sinais elétricos transmitidos pelo nervo auditivo para o sistema de processamento perceptual interno (um mecanismo complexo em si mesmo). (4) Uma dimensão organizacional — os componentes são organizados no espaço e no tempo. Há uma organização particular dos componentes do ouvido e como eles interagem que faz com que a vibração seja percebida como som.

A questão básica sobre quais são os mecanismos pelos quais as pessoas apreciam música ilustra um aspecto muito importante do desafio de estudar mecanismos — o ouvido é essencial na percepção da música, mas é apenas um começo para a compreensão da cascata de mecanismos ou causas da apreciação musical. Essa compreensão envolveria uma definição mais aprofundada dos núcleos auditivos no tronco encefálico, o papel e a função do tálamo, os meios de transmissão para o córtex auditivo, o papel da memória no processo perceptivo, a interação da expectativa com neurotransmissores como a dopamina e seu papel na resposta percebida, e assim por diante. Da mesma forma, a questão de como o som de baixa frequência estimula a circulação sanguínea leva a um exame da resposta das células endoteliais, resultando na liberação de óxido nítrico, e seu efeito no fluxo sanguíneo, e assim por diante.

O ponto crucial aqui, e uma ressalva importante para este artigo, é que a pesquisa sobre os mecanismos do efeito da música na saúde é incipiente e, na maioria dos casos, focada nos componentes mais óbvios do que pode ser presumido ser um sistema complexo. Este artigo tentará, portanto, apontar na direção de mecanismos potenciais que parecem estar emergindo para estudos mais aprofundados, em vez de servir como uma explicação detalhada de um conjunto de mecanismos definidos.

1.1.2. Tipos de Estímulo e Resposta

Um ponto de partida para estudar mecanismos é tentar categorizar por tipo de estímulo e tipo de resposta. Um dos pontos de partida difíceis no pensamento de muitos pesquisadores da área da saúde é diferenciar entre “música” e “vibração sonora” como estímulo. A maior parte da pesquisa de neurocientistas cognitivos concentra-se na “música”, muitas vezes com pouco controle dos parâmetros dessa música, visto que se pressupõe que o efeito decorre apenas do processamento cognitivo dessa música.

Dentro da ampla categoria de “música” como estímulo, o foco da resposta pode estar nos efeitos gerais como excitação, humor, emoção, relaxamento, estresse, etc., e com a suposição de que essas respostas resultam de reações de prazer ou aversão, associações de memória ou algum processo neurológico inerente. Todas essas respostas podem ser atribuídas a esquemas, processos e associações aprendidas, desenvolvidas por meio da imersão cultural socialmente mediada desde os primeiros dias de exposição à música.

Uma segunda categoria de mecanismos dentro da “música” consiste em observar o efeito da cognição musical na ativação de circuitos neurais e funções neurais específicas. Isso foi mais claramente definido em relação à reabilitação.

Quando a música ou o som audível é considerado por seus efeitos vibratórios (ritmicidade), uma terceira categoria de mecanismo de resposta emerge e seu foco se torna principalmente celular. O uso mais básico e antigo do efeito vibratório é a “agitação” mecânica do corpo e, mais recentemente, de áreas e células específicas. Outra categoria mais específica de resposta celular é o efeito de conduzir uma resposta modulatória neural. A importância da atividade cerebral rítmica e o potencial da estimulação sensorial para conduzi-la não receberam muita atenção até recentemente. No entanto, para a música como um fenômeno vibratório, este é um mecanismo importante a ser estudado.

1.1.3. Ritmicidade Vibratória

Fundamental para os efeitos vibratórios é a ritmicidade da música. Ela pode ser considerada como eventos por segundo e segundos por evento. Quando há mais de 16 eventos por segundo, a fusão de eventos cognitivos muda da percepção de eventos individuais para a audição de frequências de tom. O efeito da estimulação rítmica nas células, no entanto, continua relacionado aos eventos por segundo, mesmo, por exemplo, a 40 ou 60 eventos por segundo (Hz). Se os eventos forem mais lentos do que cerca de 10 s por evento, a memória de longo prazo pode permitir a percepção como unidades funcionais da forma musical, mas estas não serão ouvidas como eventos individuais. Os ciclos de ritmo corporal, como o circuito de controle do barorreceptor de 10 s, ainda podem ser uma resposta ao arrastamento por eventos recorrentes nessa frequência e influenciar essas ondas de Mayer a liberar óxido nítrico derivado do endotélio. Entre 16 eventos por segundo e 10 s por evento está a área onde a memória de curto prazo permite a percepção cognitiva dos eventos individuais como notas, padrões ou agrupamentos melódicos. Nesta categoria, as pessoas alinham movimentos físicos como correr, caminhar, dançar, bater os pés ou os dedos, ou rastreamento mental com a batida. Esta categoria de ritmicidade rastreada cognitivamente possui efeitos conhecidos de arrastamento neural, cardíaco e respiratório, sendo utilizada terapeuticamente, por exemplo, na estimulação auditiva rítmica (EAR). No entanto, também possui efeitos diretos nas células por meio de movimentos mecânicos.

Este artigo não se concentrará na música como “música”; ele se concentrará exclusivamente na ritmicidade da música e do som como vibração. Em muitos casos, o foco está no efeito de frequências individuais, embora essas frequências possam estar incorporadas à música e ouvidas pelo receptor simplesmente como música.

1.2. Aplicações Vibratórias à Saúde

1.2.1. Predicados Históricos

É comum encontrar estudos sobre o efeito da vibração e do som de baixa frequência em pesquisas voltadas para a indústria. Esses estudos geralmente se concentram nos efeitos potencialmente negativos de ambientes de trabalho específicos, no uso de equipamentos específicos e principalmente na exposição à vibração e ao ruído de baixa frequência. No entanto, também há uma longa história de interesse nos efeitos positivos da vibração. Passeios de carruagem em paralelepípedos ásperos passaram a ser associados a efeitos positivos para a saúde e “cadeiras” mecânicas que imitavam esses passeios foram criadas. No século XVIII, o abade St. Pierre criou o tré moussoir ou fauteuil de poste como uma cadeira vibratória para ajudar pacientes com melancolia, doença hepática e outras condições que pareciam responder a passeios de carruagem. O século XIX viu um interesse considerável na vibração e no desenvolvimento de ferramentas vibratórias, incluindo a cadeira criada pelo Dr. Jégu após ver os sintomas da doença de Parkinson (DP) acalmados por um passeio de carruagem. O Dr. Jean-Martin Charcot, o neurologista mais famoso daquele século, começou a estudar a DP com a cadeira, mas reconheceu um médico anterior, M. Vigoroux, que em 1878 usou uma caixa de ressonância com um grande diapasão acoplado tocado com um arco para tratar com sucesso pacientes com hemianestesia e ataxia locomotora. Charcot também descreveu o tratamento de neuralgia e enxaquecas pelo Dr. Boudet de Paris com diapasões montados em pequenas pranchas. Gilles de la Tourette, assistente de Charcot, aplicou a ideia da terapia de vibração ao cérebro com um capacete de metal que ele criou com um motor no topo fazendo o capacete vibrar a 10 Hz. Foi descoberto que tinha um efeito positivo na insônia, enxaquecas, depressão e outras condições vagas.

1.2.2. Conceitos Atuais de Aplicação Terapêutica para Vibração

A vibração de corpo inteiro (WBV), também conhecida como aceleração periódica de corpo inteiro (WBPA), é um tipo de aplicação que surgiu do interesse pela vibração nos séculos XVIII e XIX. A WBV, uma vibração mecânica normalmente criada com plataformas oscilantes de apoio, desenvolveu-se amplamente em resposta a preocupações sobre o efeito da ausência de peso no espaço sobre os ossos e músculos e, em seguida, foi rapidamente aplicada em esportes. Embora as plataformas WBV atuais possam produzir frequências de vibração de até 100 Hz, frequências abaixo de 30 Hz são as mais comumente usadas. Os últimos 20 anos testemunharam um interesse crescente nos efeitos da WBV na densidade óssea e em preocupações ortopédicas e neurológicas.

Mais de acordo com os primeiros usos de diapasões para estimulação sensorial é a prática de terapia sonora de baixa frequência (e mais intimamente relacionada à musicoterapia) que se desenvolveu nos últimos 50 anos e agora é comumente conhecida como terapia vibroacústica (TVA). A WBV normalmente usa frequências abaixo de 30 Hz, enquanto a TVA usa 30 a 120 Hz. Olav Skille na Noruega e Petri Lehikoinen na Finlândia foram os líderes neste uso de som sinusoidal para estimular o corpo para fins terapêuticos. Skille colocou ênfase particular em tons únicos em 40, 52, 68 e 86 Hz modulados com uma subida e descida constantes de amplitude a uma taxa de cerca de 6,8 s de pico a pico. Uma aplicação notável deste método em pesquisa foi feita por Wigram. Em vez de frequências únicas, Lehikoinen usou varredura de frequência constante com a intenção de tratar os músculos em sua frequência de ressonância particular, pulsação de potência lenta para evitar a contração muscular e, às vezes, movimento direcional do som. Lehikoinen desenvolveu o sistema de cadeira NextWave que foi aprovado pela Federal Drug Administration (FDA) e pela British Standards Institution (BSI) em 1996 para três alegações relacionadas à terapia fisioacústica: aumento da circulação sanguínea e linfática, diminuição da dor e do estresse e aumento do relaxamento e mobilidade muscular. Numerosos dispositivos que incluem cadeiras, encostos de cadeira, camas, tapetes, travesseiros, mochilas e unidades portáteis menores foram desenvolvidos desde então.

1.3. Definições, Esclarecimentos e Terminologia

1.3.1. Fonte de Estimulação Pulsada: Ondas Sonoras ou Compressão Mecânica

Para revisar a literatura relacionada à vibração, uma das questões fundamentais que requerem esclarecimento é se a estimulação do corpo com ondas sonoras é diferente de alguma forma da vibração mecânica. Como as pessoas ouvem ondas sonoras e sentem vibrações mecânicas, uma conclusão fácil é que os dois são categoricamente diferentes. No entanto, o som em essência é vibração mecânica que se transmite através de um meio. No meio do ar, o atuador sonoro cria uma vibração que resulta em compressões e descompressões regulares de moléculas de ar que viajam para a superfície receptora do corpo, como a membrana timpânica do ouvido ou os mecanorreceptores na pele. Na água, uma membrana de rápida oscilação criaria compressões e descompressões de moléculas de água. Uma vez em contato com o corpo, a compressão e a descompressão da superfície do corpo são transmitidas através do osso e do tecido e podem ser detectadas por um conjunto de mecanorreceptores ou pelo nosso sistema auditivo.

Em um nível celular ou molecular no corpo, provavelmente não há diferença entre a ativação por moléculas de ar aplicando pressão de onda senoidal regular no corpo, por uma superfície aplicando pressão oscilatória proveniente de um eixo de motor rotativo ou pelo próprio corpo se movendo contra a gravidade em uma plataforma oscilante. Outra maneira de entender isso pode ser comparando a aplicação do som para produzir vibração e a aplicação da vibração para produzir som. O som, que se propaga através de um material, pode vibrar o material e ser fisicamente sentido como uma massagem, como em um dispositivo vibroacústico. A vibração mecânica também pode produzir som. Fones de ouvido de condução óssea estão disponíveis comercialmente e são construídos para serem posicionados ao longo do crânio. A vibração mecânica dos ossos do crânio se propaga para o ouvido interno e é percebida como som. Portanto, a troca de som e vibração mecânica demonstra que eles são, em essência, a mesma coisa.

1.3.2. Vocabulário e Inclusão

É necessário esclarecer o vocabulário usado neste campo. Já explicamos VAT e WBV. Outro termo usado é estimulação sensorial rítmica (RSS) e inclui vários tipos de estimulação pulsada (rítmica). RSS inclui movimento rítmico de corpo inteiro, estimulação vibrotátil de todo ou parte do corpo, pulsos auditivos emitidos como unidades sonoras individuais (como batidas em um tambor, dedilhados de uma corda, “ondas” de interação resultantes de desafinação binaural ou trens sonoros modulados em amplitude isócrona) ou como compressões moleculares que criam som contínuo (pesquisas geralmente se concentram em sons de baixa frequência de 20 a 130 Hz) e flashes ou cintilação de luz visual. O ultrassom pulsado também pode ser considerado um tipo de estimulação mecânica vibracional e é tipicamente aplicado em rajadas de 2 ms, mas com proporções variadas de som para silêncio de 1:1 (250 Hz) a 1:20 (45 Hz).

Ao considerar o uso de pulsos rítmicos para estimular o corpo, uma questão é se a estimulação elétrica e o ultrassom pulsado são comparáveis ​​à vibração mecânica. Bartel et al. traçaram paralelos entre as frequências de pulsação usadas na estimulação elétrica e no ultrassom pulsado com frequências para VAT. Muitos anos atrás, Charcot postulou que a estimulação vibratória não era diferente da estimulação elétrica e mostrou resultados semelhantes. Neste artigo, a revisão de mecanismos específicos ativados pela vibração será restrita a estudos usando vários meios vibratórios sônicos e mecânicos, desde vibração corporal geral até pontos focados de vibração fornecidos com sondas semelhantes a lápis. No entanto, uma futura revisão mais extensa dos mecanismos ativados pela estimulação pulsada pode incluir também a estimulação elétrica e por ultrassom pulsado.

Uma questão final é se a vibração de corpo inteiro (VCI) é fundamentalmente diferente da terapia vibroacústica (TVA) e, portanto, os estudos de VCI não podem ser misturados com a TVA no exame dos mecanismos. Primeiro, embora muitas aplicações da VCI usem frequências no nível do infrassom (1 a 15 Hz), elas também usam frequências mais altas (por exemplo, 20 a 40 Hz) na mesma faixa que a TVA frequentemente usa. A estimulação musical e a TVA podem empregar unidades sonoras pulsadas de 1 a 15 Hz e, de fato, o “ritmo” na música está principalmente nessa frequência. Portanto, não há uma frequência definida que a diferencie de uma ou outra. Em segundo lugar, o eixo da vibração aplicada pode ser um discriminador entre abordagens (por exemplo, vertical (axial), horizontal ou multidirecional), mas no nível do mecanismo não parece haver diferenciação estrita. Por exemplo, com fluxo sanguíneo axial lento (direção da coluna), a WBV cria estresse pulsátil nas células endoteliais e, portanto, aumenta o fluxo sanguíneo a 1 ou 2 Hz, mas também com estimulação sonora a 50 Hz. A condução rítmica da coerência oscilatória acontece com pulsos rítmicos a 1 ou 2 Hz (arrastamento delta, por exemplo, efeitos RAS) e a 10 Hz (alfa), 20 Hz beta ou 40 Hz gama, etc. Consequentemente, no nível do mecanismo, a WBV e a TVA serão consideradas dentro do mesmo domínio de estimulação pulsada.

1.4. Metodologia e Escopo

1.4.1. Abordagem de Revisão Narrativa

Na próxima seção, apresentaremos uma revisão narrativa da literatura de pesquisa que busca mapear a “configuração básica” dos mecanismos estimulados pela vibração e quais condições de saúde podem ser afetadas. Esta não é uma revisão crítica sistemática da metodologia de pesquisa, mas sim um esforço de “catalogação” para descrever as aplicações da vibração e os mecanismos de efeito. Esse esforço foi motivado pela percepção de que isso não havia sido feito até o momento. Pesquisadores que trabalham com os mecanismos do efeito da vibração têm trabalhado essencialmente em silos. Determinamos procurar semelhanças entre os silos, observando não o dispositivo vibratório, a frequência ou o contexto de aplicação, mas sim os mecanismos envolvidos. Consequentemente, nossa busca por estudos a serem incluídos foi um processo emergente do geral para o específico, com a intenção de identificar categorias de mecanismo e, em seguida, as especificidades dentro das categorias. Utilizamos uma estratégia básica para localizar estudos candidatos: uma busca em bases de dados eletrônicas, incluindo PubMed, Scopus e Google Acadêmico. As buscas iniciais incluíram termos como “Vibração e Saúde”, “Mecanismo de vibração” e “Tratamentos de vibração” dos anos de 1975 a 2021. Filtramos com base no número de citações e consideramos primeiro os trabalhos mais citados. Após uma coleta inicial de literatura e, como pesquisadores começando com a maior consciência do TVA, onde as alegações da FDA de 1996 para circulação sanguínea, redução da dor (neurológica) e mobilidade (musculoesquelética) foram estabelecidas, decidimos nos concentrar em três conceitos centrais dos mecanismos de vibração para buscas posteriores: os efeitos da vibração no sangue, nos nervos/cérebro e nos ossos/músculos. Uma busca mais refinada incluiu termos como “mecanismo de vibração e sangue”, “mecanismo de vibração e neurônio”, “vibração e cérebro”, “mecanismo de vibração e osso/músculo”, etc., seguidos por mecanismos específicos como estimulação endotelial ou resposta do mecanorreceptor. A identificação e seleção de artigos foram motivadas principalmente por uma tentativa de descrever o “campo”, o “território” da pesquisa sobre vibração. Além disso, nosso foco estava estritamente no mecanismo e não em pesquisas clínicas baseadas em evidências relacionadas à vibração, sem atenção ao mecanismo. Os artigos foram selecionados com base em nossa opinião de que eles poderiam contribuir para nossa compreensão dos efeitos da vibração na saúde por meio dessas áreas.

1.4.2. Mecanismos de Resposta à Vibração

A estimulação auditiva e vibrotátil do som de baixa frequência mostra efeitos que são essencialmente o resultado de duas categorias de mecanismos: (1) físico, por meios musculares e celulares, e (2) neurológico, por meio da estimulação sensorial de nervos e receptores. No nível físico, a vibração sonora é percebida por receptores táteis na pele externa (discos de Merkel — detectando a força vibratória e respondendo mais a 5 a 15 Hz), pele interna (corpúsculos de Meisner — detectando a frequência vibratória e respondendo mais a 20 a 50 Hz) e em tecidos mais profundos (corpúsculos de Pacini — detectando a aceleração e respondendo mais a 60 a 400 Hz). Para evitar o entorpecimento desses sensores, a TVA geralmente é constantemente variada em amplitude (pulsação de potência) e/ou frequência (varredura). Um efeito terapêutico físico pode ser obtido em nível celular e linfático devido ao aumento do transporte de fluidos e resíduos celulares, aumento do metabolismo celular, aumento da circulação sanguínea e relaxamento muscular devido a uma resposta de ressonância. Dentro do cérebro, a vibração hipoteticamente melhora o fluxo do fluido cerebrospinal e acelera a remoção de resíduos metabólicos. A maioria das pesquisas com TVA não explorou os efeitos oscilatórios neurais, mas estudos recentes mostram efeitos cerebrais potenciais, especialmente por meio da aplicação prolongada de uma única frequência (por exemplo, 40 Hz).

Em 1996, a Administração Federal de Medicamentos (FDA) revisou a cadeira fisioacústica Next Wave projetada para fins médicos com seis alto-falantes subwoofer embutidos usados ​​para aplicar vibração sonora de baixa frequência ao corpo, dos joelhos aos ombros, em frequências de 20 a 130 Hz. A FDA aprovou três alegações para o tratamento na época chamado terapia fisioacústica: (1) aumento da circulação sanguínea, (2) diminuição da dor e (3) aumento da mobilidade. Embora nenhuma evidência tenha sido fornecida na época para mecanismos de ação, as três áreas geralmente apontavam para efeitos hemodinâmicos, efeitos neurológicos e efeitos musculoesqueléticos. Esta aprovação da FDA é importante e digna de nota porque parece ser o primeiro dispositivo de vibração aprovado para múltiplas alegações. Embora os dispositivos de vibração de corpo inteiro (WBV) tenham sido usados ​​por muitos anos com a intenção de desenvolver força óssea e muscular, a aprovação da FDA não foi concedida. Mais recentemente, dispositivos específicos de aplicação limitada usando vibração foram liberados para venda. No entanto, os efeitos reivindicados para a VCI e os dispositivos recentes se enquadram nas categorias originais de reivindicação de 1996. Além disso, as categorias gerais para as reivindicações de terapia fisioacústica abrangem a vasta maioria dos mecanismos que descobrimos na literatura. As exceções ocorreram principalmente nos efeitos de tremores mecânicos relacionados à fleuma e ao muco ou à ortodontia.

1.5. Organização da Análise de Mecanismos

Nas três seções seguintes, explicitamos três categorias primárias de mecanismos ativados pela vibração aplicada ao corpo: hemodinâmico, neurológico e musculoesquelético. Usando o conceito de mecanismo estabelecido por Craver e Bechtel, consideramos as dimensões causal e organizacional para identificar o que chamamos de mecanismos básicos e submecanismos. Esta é uma simplificação utilitária para focar, o que é na maioria dos casos um sistema complexo, na sequência organizacional. Por exemplo, a vibração resulta na estimulação de células endoteliais (mecanismo básico ou de primeira etapa), que então libera óxido nítrico e adrenomedulina, que têm efeitos diferentes e, portanto, são designados submecanismos. Como afirmamos anteriormente, esta não será uma descrição exaustiva e definitiva de cadeias complexas de ações mecanísticas. Em vez disso, estamos nos propondo a apontar direções para futuras investigações de pesquisa sobre os efeitos da vibração no corpo. Além de identificar mecanismos causais básicos, descrevemos algumas aplicações relacionadas à saúde. Nem todo mecanismo descrito na pesquisa tem aplicações clínicas claras. Este é um campo emergente que exige muito mais pesquisa e onde é preciso traduzir o conhecimento em aplicação clínica.

2. Efeitos hemodinâmicos

2.1. Mecanismo Básico: Estimulação de Células Endoteliais

2.1.1. Submecanismo: Óxido Nítrico

Um dos efeitos da vibração aplicada ao corpo reconhecido pelo FDA em 1996 foi o aumento da circulação sanguínea. A questão é por qual mecanismo a vibração afeta o fluxo sanguíneo. Uma molécula de sinalização crucial que tem um papel fundamental na regulação do fluxo sanguíneo e na oxigenação dos tecidos é o óxido nítrico (NO). O óxido nítrico é produzido e liberado no sangue pelas células endoteliais que revestem os vasos sanguíneos e linfáticos. A vibração estimula as células endoteliais a produzir e liberar NO em várias formas, das quais a isoforma óxido nítrico sintase endotelial (eNOS) é de particular importância para a geração de NO a partir das células endoteliais. Embora os mecanismos detalhados de como o som afeta os mecanossensores no endotélio para controlar a eNOS ainda não sejam completamente compreendidos, parece que as proteínas mecanossensoras das células endoteliais, Syndecan-4 (Syn4), fator de crescimento endotelial vascular (VEGF) e fator 2 semelhante a Krüppel (KLF2) traduzem a força física da vibração em sinais bioquímicos. Estudos demonstraram que a estimulação vibroacústica pode induzir Syn4 e VEGF. O NO regula o fluxo sanguíneo e o tônus ​​vascular afetando o músculo liso vascular com a ativação da enzima guanilato ciclase (sGC) e a fosforilação da cinase regulada por sinal extracelular (ERK1/2). Embora o propósito da estimulação, o modo de entrega da vibração e a frequência da vibração variem, a estimulação das células endoteliais libera NO e induz o fluxo sanguíneo. O efeito foi observado com aceleração periódica de corpo inteiro usando uma plataforma (pGz) a 2 Hz, com microcirculação na pele a 47 Hz, vibração aplicada externamente no braço a 50 Hz, vibração sônica aplicada ao peito a 100 Hz e em várias superfícies corporais a 150 a 250 Hz.

Aplicação: Fluxo sanguíneo geral

Como a estimulação vibracional induz o fluxo sanguíneo, isso pode encontrar aplicação geral em condições que resultam em fluxo sanguíneo diminuído, como diabetes. Maloney-Hinds usou estímulos vibracionais de 50 Hz por cinco minutos nos antebraços dos participantes e descobriu que a produção de NO aumentou em 374% nos controles saudáveis ​​e em 236% no grupo com diabetes. O fluxo sanguíneo da pele aumentou significativamente (p = 0,0001) em ambos os grupos. Johnson et al. estudaram pacientes com diabetes com vibração de corpo inteiro a 26 Hz e também encontraram aumento significativo (p = 0,01) no fluxo sanguíneo da pele, mas com menos efeito do que Maloney-Hinds usando vibração direta na pele.

Aplicação: Proteção e Terapia Cardiovascular

Uma abordagem para a estimulação das células endoteliais é a “aceleração periódica” (pGz), que consiste em movimentar repetidamente o corpo na direção da cabeça aos pés a uma taxa típica entre 1 e 3 Hz, resultando em um aumento do “estresse de cisalhamento pulsátil” no endotélio — o atrito do sangue contra o revestimento endotelial dos vasos sanguíneos resultante do “pulso” do movimento e da força gravitacional sobre o sangue. Esse “estresse de cisalhamento” do sangue contra o revestimento estimula a liberação de NO e outros fatores citoprotetores derivados do endotélio.

Uma aplicação do pGz é como uma forma de ressuscitação cardiopulmonar (RCP), onde o corpo é movido da cabeça para os pés a uma taxa semelhante à RCP de compressão padrão. Adams et al., em um estudo animal, descobriram que o pGz é tão eficaz quanto a RCP padrão em termos de taxa de sobrevivência à ressuscitação e outros resultados agudos, mas com menos fraturas de costelas.

Um estudo animal realizado por Adams et al. aplicou pGz a 3 Hz por 30 minutos após parada cardíaca induzida e ressuscitação. Os animais que receberam o tratamento com pGz apresentaram menor redução na função de contração cardíaca (atordoamento miocárdico), maior fluxo sanguíneo para o coração, rins, estômago e cérebro, apresentaram menor aumento de troponina I, uma proteína liberada na corrente sanguínea que indica dano aos músculos cardíacos, e maior aumento de eNOS.

Os dois estudos anteriores de Adams et al. usaram a estimulação endotelial como tratamento pós-parada cardíaca. Ela também oferece proteção preventiva? Eles examinaram isso estudando a ocorrência de danos nos tecidos causados ​​pelo retorno de sangue rico em oxigênio após um período de privação de oxigênio (lesão por isquemia-reperfusão) causada por fibrilação ventricular (FV). Os animais receberam uma hora de estimulação pGz a 3 Hz antes da FV induzida. Os animais que receberam a estimulação apresentaram menos arritmias do pulso da circulação sanguínea, menos atordoamento miocárdico, fluxo sanguíneo regional mais forte para os órgãos do corpo e menos indicação de danos cardíacos (troponina I). ​​Os testes mostraram que os animais que receberam a estimulação pulsada a 3 Hz apresentaram níveis mais altos de óxido nítrico endotelial, com a conclusão de que a elevação da eNOS pode ter uma função cardioprotetora.

Os estudos de Adams relatados acima focam na função cardíaca e efeitos onde o volume sanguíneo é constante. Bassuk et al. observaram o efeito de uma hora de estimulação pulsada (pGz a 3 Hz) antes e durante perda sanguínea significativa por hemorragia. Os resultados mostraram consumo de oxigênio significativamente menor no grupo de tratamento em todos os pontos da hemorragia e, após 40 mL/kg de perda sanguínea, melhor preservação do fluxo sanguíneo regional para o estômago, íleo, rins, coração e cérebro. Os autores atribuem esse efeito ao estresse de cisalhamento produzido pelo movimento no endotélio e à liberação de óxido nítrico.

Aplicação: Neuroproteção e Neuroterapia

Exercícios aeróbicos e a estimulação pulsada de aceleração periódica de corpo inteiro (WBPA), também conhecida como pGz, ambos demonstraram ter efeitos cardiovasculares positivos por meio da ativação do óxido nítrico (NO). Além disso, o efeito do NO é conhecido por induzir o fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) e o fator neurotrófico derivado da glia (GDNF), contribuindo assim com um efeito neuroprotetor (antes de eventos prejudiciais) e neuroterapêutico (após eventos prejudiciais). Um estudo de Adams et al. mostrou que o exercício aeróbico aumenta significativamente o fluxo sanguíneo para os músculos esqueléticos e cardíacos, mas não para o cérebro, enquanto o WBPA aumenta o fluxo sanguíneo com BDNF e GDNF para o cérebro e o coração, mas não para os músculos. Eles concluíram que a estimulação pulsada ritmicamente do endotélio pode ser uma estratégia não invasiva para neuroproteção e neuroterapia.

Em um exame mais detalhado dos efeitos do WBPA nos cérebros de camundongos mdx, Lopez et al. encontraram uma sobrecarga de íons de cálcio e sódio e uma superprodução de espécies reativas de oxigênio (ROS) nos neurônios, resultando em disfunção cognitiva. Após WBPA por uma hora por dia durante oito dias a 8 Hz, os resultados mostraram que a elevação dos íons de cálcio e sódio e a superprodução de ROS foram amenizadas junto com um aumento nas enzimas que protegem as células. Este estudo demonstrou novamente a eficácia da estimulação pulsada do endotélio para liberar óxido nítrico e uma cascata de fatores que resultam em neuroproteção e neuroterapia.

2.1.2. Submecanismo: Adrenomedulina

Além da liberação de óxido nítrico, a estimulação vibratória das células endoteliais demonstrou liberar o mediador protetor celular, a adrenomedulina (AM). Ela pode atuar como um hormônio no controle da circulação e da vasodilatação, mas também serve para estimular a angiogênese — o crescimento de novos vasos sanguíneos — e combater o estresse oxidativo nas células. Dessa forma, a AM pode ter um efeito positivo em doenças cardiovasculares, incluindo hipertensão, infarto do miocárdio e doença pulmonar obstrutiva crônica. No entanto, em sua função de estender o suprimento sanguíneo nas células, pode ser um fator negativo em relação ao câncer. Martínez et al. conduziram um estudo animal para examinar o efeito de uma hora de estimulação pGz na AM e descobriram que imediatamente após a estimulação a pressão arterial foi significativamente reduzida (de 115 ± 10 para 90 ± 8) e o nível de AM foi significativamente aumentado e permaneceu assim por 3 h (de 776 ± 176 pg/mL basal para 1584 ± 160 pg/mL, p < 0,01).

2.1.3. Submecanismo: Antioxidantes

Muitas condições de doença estão ligadas ao estresse oxidativo. Estas incluem câncer, doença de Alzheimer e Parkinson, diabetes e condições cardiovasculares como pressão alta, aterosclerose e acidente vascular cerebral. A liberação de óxido nítrico na circulação é conhecida por ter algumas propriedades antioxidantes. Uryash et al., em um estudo com camundongos com alto estresse oxidativo, procuraram especificamente o efeito de pGz na eNOS e antioxidantes. Os indivíduos receberam pGz por uma hora por dia e o tecido foi testado após uma, duas e quatro semanas. A estimulação pulsada resultou em expressão significativa de antioxidantes, incluindo glutationa peroxidase-1 (GPX-1), catalase (CAT), superóxido e superóxido dismutase 1 (SOD1). Também diminuiu as espécies reativas de oxigênio (ROS).

2.2. Mecanismo Básico: Vibropercussão

Uma das características da vibração é que ela faz com que um material bata em outro — seja molécula com molécula, célula com célula, osso com osso, etc. A ação essencialmente mecânica pode produzir efeitos relacionados à saúde.

Aplicação: Dissolução de coágulos sanguíneos

Para estudar o efeito da pulsação mecânica de um coágulo sanguíneo, Hoffman e Gill conduziram um estudo in vitro (fora do corpo) colocando um coágulo sanguíneo de uma hora em uma solução do medicamento Heparina, normalmente usado como anticoagulante para tratar ataques cardíacos ou angina. O vaso contendo o coágulo sanguíneo foi então vibrado a 50 Hz por 20 minutos com uma amplitude muito baixa para simular a quantidade de vibração que poderia ser transferida para o corpo a partir de uma vibração de superfície. O resultado mostrou dissolução do coágulo significativamente melhor com vibração (25%) versus sem vibração (5%). Hoffman e Gill então basicamente replicaram o estudo, mas aplicando a vibração externamente através de um pedaço de carne de 4 cm como simulação da estrutura do corpo humano e variando a vibração para 50 Hz aplicada em rajadas curtas de uma por segundo. Além da heparina, eles fizeram uma amostra com estreptoquinase, um medicamento projetado especificamente para quebrar coágulos. Eles descobriram novamente que a vibração aumentou significativamente a dissolução do coágulo, e com maior efeito no grupo da estreptoquinase, atribuído à melhor mistura e penetração (ou em certo sentido, “entrega do fármaco”) do agente lítico, que foi originalmente eliminado do coágulo.

Um contexto em que a vibração está associada ao tratamento de AVC é a situação de “gotejamento e envio”, em que um paciente recebe um gotejamento de ativador de plasminogênio tecidual recombinante (rtPA) e depois é transportado para um hospital em um helicóptero. O helicóptero normalmente apresenta uma vibração inevitável na faixa de 0,5 a 120 Hz. Pesquisadores estavam preocupados que o transporte vibratório pudesse ter um efeito negativo nos resultados e, portanto, estudaram os efeitos, descobrindo que não há efeito negativo. No entanto, eles não consideraram que pudesse haver um resultado positivo e não registraram as frequências de vibração dominantes ou o controle para elas. Mais recentemente, Dhanesha et al. consideraram a possibilidade de um efeito positivo e observaram a frequência de vibração, usaram um braço de simulação de vibração baseado no solo no estudo, juntamente com o controle sem vibração e o voo real do helicóptero. Eles descobriram que os animais que receberam rtPA e a vibração simulada apresentaram infartos significativamente menores (áreas de morte tecidual por coágulo sanguíneo) e resultados neurológicos positivos aumentados (86% vs. 28%). Curiosamente, o grupo que realizou o voo de helicóptero não apresentou resultados significativamente positivos, o que os pesquisadores especulam que poderia ser devido à atenuação da faixa de vibração de 20 a 30 Hz neste voo de helicóptero. Dhanesha et al. concluíram que a vibração de baixa frequência é sinérgica com rtPA e que a aplicação de vibração pode ser uma intervenção segura e simples para AVC.

3. Efeitos neurológicos

Os efeitos da estimulação por vibração sonora no sistema neurológico são muitos e abrangentes, com múltiplos mecanismos complexos envolvidos. A maioria desses mecanismos ainda não é totalmente compreendida, mas apontaremos como os mecanismos em nível celular parecem funcionar e se relacionam com a vibração sonora.

3.1. Mecanismo Básico: Ativação de Proteínas Quinases

Uma das questões da neurociência é se existe uma maneira de regenerar ou reparar danos neurais causados ​​por neurodegeneração, acidente vascular cerebral, terminações nervosas seccionadas, etc. A estimulação elétrica é uma intervenção que demonstrou algum sucesso na regeneração axonal e no crescimento de neuritos. A vibração sonora de baixa frequência também parece ter potencial para estimular o crescimento de neuritos e a diferenciação neuronal.

Koike et al., motivados pela intenção de descobrir por que a musicoterapia pode ser útil para pacientes com doença de Alzheimer (DA), conduziram um estudo para determinar se sons vibratórios podem aumentar o crescimento de neuritos. Eles se concentraram em um exame in vitro de células PC12m3 conhecidas por serem sensíveis ao fator de crescimento nervoso (NGF) que induz a diferenciação de células nervosas e a extensão de neuritos. Eles observaram especificamente a atividade da proteína quinase ativada por mitógeno p38 (MAPK) que foi demonstrada por pesquisas com estimulação elétrica como um caminho para aumentar o crescimento de células PC12m3 e que também parece aumentar na DA. Eles descobriram que o som vibratório na faixa de 10 a 100 Hz teve um efeito positivo no crescimento de neuritos, com o efeito mais forte sendo em 40 Hz, enquanto o som vibratório em 150 Hz e 200 Hz teve pouco efeito. Eles descobriram que a estimulação de 40 Hz aumentou a atividade da p38 MAPK, indicando que o crescimento neural observado foi induzido pela via p38 MAPK.

Cho et al. e Kim et al. examinaram o efeito da vibração sônica de 40 Hz na diferenciação celular de células-tronco mesenquimais derivadas de cordão umbilical humano (hUC-MSCs). As hUC-MSCs podem se diferenciar em vários tipos, incluindo neurônios. Cho et al. aplicaram vibração às células continuamente por 5 dias; Kim et al. por 3 ou 5 dias. Cho determinou que as células diferenciadas eram oligodendrócitos relacionados a neurônios porque expressavam proteína 2 associada a microtúbulos (MAP-2), que é um marcador de plasticidade da sinapse, proteína ácida fibrilar glial (GFAP) que se acredita manter a estrutura dos astrócitos e proteína básica da mielina (MBP), um componente da estrutura da mielina. Cho determinou que o mecanismo que media o efeito da vibração nas UC-MSCs era a via da quinase regulada por sinal extracelular (ERK). examinaram de forma semelhante a expressão proteica relacionada à diferenciação neural estimulada pela vibração de 40 Hz. Descobriram que a proteína calponina 3 (CNN3) promovia a diferenciação neural funcional.

Choi et al. examinaram o efeito de múltiplas frequências de vibração de baixa frequência em células-tronco derivadas de tecido adiposo (AT-MSCs). O tecido adiposo é comumente chamado de gordura corporal e as AT-MSCs estão entre as mais estudadas em pesquisas recentes. Choi aplicou vibração às AT-MSCs por quatro dias a 10, 20, 30 e 40 Hz com foco específico no mecanismo de ERK. Eles descobriram que 30 Hz foi mais eficaz em afetar a diferenciação neural dessas células-tronco específicas.

3.2. Mecanismo Básico: Estimulação Nervosa

Pesquisas baseadas em evidências mostram repetidamente efeitos clínicos positivos da aplicação de estimulação pulsada do corpo. Isso se aplica a diversas condições neurológicas, incluindo paralisia cerebral, esclerose múltipla e dor musculoesquelética crônica. A questão é se isso resulta de alguma forma de uma estimulação do sistema nervoso e, em caso afirmativo, como isso ocorre. Quão difundido é um sistema para responder à vibração? No corpo vivo, a transmissão de informações sensoriais depende de neurônios sensoriais e mecanossensibilização em terminais axonais em nervos periféricos. Diferentes tipos de neurônios sensores incluem mecanossensores que detectam sinais externos, proprioceptores que recebem sinais corporais internos e muitos tipos de nociceptores que detectam estímulos nocivos que ameaçam o corpo. Usoskina et al. examinaram os mecanismos moleculares ativados no processo de detecção de vibração pelas células. Observando transientes de íons de cálcio nas somatas dos neurônios, eles observaram que os neurônios detectavam com segurança cada estímulo individual (por exemplo, cada compressão molecular em uma onda sonora) e, em seguida, os convertiam em padrões de disparo específicos nos nervos. Dado esse mecanismo básico, examinaremos a seguir diversas categorias em que isso se aplica.

3.2.1. Submecanismo: Sensibilização do Sistema Proprioceptivo

O sistema proprioceptivo do corpo coleta e processa informações sobre mudanças na posição das articulações e membros e, portanto, está fortemente envolvido no controle da postura e do movimento. Os proprioceptores são neurônios mecanossensoriais na pele (discos de Merkel e corpúsculos de Meissner e Pacini), músculos (fusos), tendões (órgãos tendinosos de Golgi) e articulações. Este sistema proprioceptivo, que envolve receptores, nervos, medula espinhal e vias do sistema nervoso central, termina no tálamo e no córtex cerebral.

O sistema de propriocepção é muito sensível à vibração e, uma vez que é um fator importante no controle motor, o efeito da vibração tem sido objeto de pesquisas consideráveis, especialmente o efeito da vibração de corpo inteiro na reabilitação de distúrbios neurológicos. A estimulação ou sensibilização do sistema de propriocepção parece envolver um mecanismo que retreina as estratégias corpo-mente de controle motor ou estabelece maior consonância entre a entrada dos sentidos e a saída para o sistema motor no nível cortical. Talvez apontando para um efeito cascata neste mecanismo proprioceptivo, que não é totalmente compreendido, Delecluse et al. propõem que a vibração pode aumentar a conectividade das células corticoespinais com os neurônios motores espinhais.

Aplicação: Síndrome de Dor Regional Complexa (SDRC)

Gay et al. postularam que a SDRC tipo I pode ser causada por uma incompatibilidade de entrada-saída sensorial que leva à desorganização da programação motora em estruturas corticais. Eles levantaram a hipótese de que o aumento do feedback proprioceptivo com estimulação vibratória minimizaria a dor e aumentaria a amplitude de movimento. O estudo de Gay et al. aplicou vibração sinusoidal a 86 Hz na mão e no pulso de pacientes com SDRC por 20 minutos por dia, cinco dias por semana, durante 10 semanas, além das sessões de reabilitação convencionais. O grupo de controle recebeu apenas o tratamento convencional. Os resultados mostraram que a gravidade da dor foi menor em cerca de 50% e a amplitude de movimento melhorou em cerca de 30% no grupo de tratamento. Eles atribuíram esse resultado ao restabelecimento da consonância de entrada-saída sensorial.

Aplicação: Paralisia Cerebral

A pesquisa de Katusic et al. prosseguiu na premissa de que a propriocepção é crucial para o controle motor e levantou a hipótese de que a vibração baseada em som pode ressoar pelo corpo e aumentar a sensação de posição, localização e orientação do corpo. Além disso, eles aceitaram a premissa de Delecluse et al. de que a vibração poderia alterar a conectividade das células corticoespinais e dos neurônios motores espinhais e que essa estimulação das vias proprioceptivas poderia reorganizar as estratégias de controle motor, resultando em melhor estabilidade postural. Para testar isso, Katusic et al. fizeram um estudo de três meses com 89 crianças com paralisia cerebral espástica (PC) randomizadas para um grupo apenas de fisioterapia e para um grupo de fisioterapia mais vibração. O tratamento de vibração, aplicado com um colchonete no qual pudessem deitar, consistiu em ondas senoidais de 40 Hz por 20 minutos, duas vezes por semana, durante 12 semanas. O grupo de tratamento de vibração melhorou significativamente tanto na espasticidade quanto na função motora bruta.

Ko et al. observam que a vibração demonstrou recentemente melhorar a propriocepção e, portanto, o equilíbrio e as habilidades motoras. Eles postulam que isso pode ocorrer porque a vibração estimula músculos e tendões. Para testar se a vibração de corpo inteiro a 20 a 24 Hz afetaria o senso de posição articular, marcha e equilíbrio em crianças com PC, eles randomizaram 24 crianças para fisioterapia (FT) ou FT tradicional mais vibração por 20 minutos (3 minutos ligada, 3 minutos desligada) duas vezes por semana durante três semanas. Eles encontraram melhora significativa no senso de posição articular e melhora nas variáveis ​​da marcha no grupo de vibração.

3.2.2. Submecanismo: Estimulação do Nervo Vagal

O nervo vago, um dos 12 nervos cranianos, serve como um importante componente parassimpático (eferente) do sistema nervoso autônomo e transmite informações sensoriais de grande parte do corpo para o cérebro. Ele desempenha um papel fundamental na função cardíaca e gastrointestinal, no controle muscular da boca e da garganta, no sistema neuroendócrino-imune e na regulação das emoções, incluindo ansiedade e depressão. A estimulação do nervo vago (ENV) é uma prática reconhecida comumente feita com massagem manual ou compressão, estimulação elétrica ou vibração, incluindo com a voz ou gargarejo na garganta ou com dispositivos vibrotáteis externos. No entanto, o baço tem fibras nervosas que são integradas ao nervo vago e estudos mostram que os efeitos antiinflamatórios do nervo vago dependem um pouco do nervo esplênico, a ponto de a estimulação do nervo esplênico resultar em efeitos imunossupressores comparáveis ​​aos do VNS. A vibração ao nível abdominal pode então estimular o sistema nervoso esplênico-vagal. Aplicações específicas do VNS incluem epilepsia refratária, depressão e redução da inflamação. Um dos mecanismos conhecidos pelos quais a estimulação do nervo vago tem efeito é a liberação do neurotransmissor acetilcolina.

Aplicação: Depressão

Sigurdardóttir et al. conduziram um estudo com 38 pessoas com transtorno depressivo (18 de tratamento, 20 de controle) usando música relaxante com uma trilha sonora de baixa frequência criada especificamente que ativava um transdutor vibrotátil no nível abdominal na parte de trás da cadeira em que estavam sentados. O mecanismo premissa para o efeito pretendido foi a ativação dos corpúsculos de Pacini enviando um impulso aferente no nervo vago para as regiões do cérebro associadas à depressão. O tratamento de estimulação vibratória foi aplicado por 20 minutos em oito sessões ao longo de 3 a 4 semanas. Os autores não relataram quais frequências específicas empregaram, mas sustentam que os corpúsculos de Pacini estimulados a 240 Hz têm uma saída aferente máxima, mas a saída aferente ocorre em qualquer frequência abaixo disso. Embora não seja um estudo rigorosamente controlado e não meça mudanças no tônus ​​vagal, o estudo piloto encontrou uma redução nas pontuações de depressão no grupo de tratamento e atribui isso à estimulação do nervo vago e do sistema nervoso central através do abdômen. Um estudo de Braun Janzen et al. que aplicou um tratamento muito semelhante também encontrou uma redução na depressão e anedonia, embora não tenha como premissa a estimulação vagal.

Aplicação: Síndrome de Rett

A síndrome de Rett (SR) é uma doença neurológica baseada em mutação genética que afeta principalmente mulheres e envolve imaturidade do tronco cerebral, resultando em disfunção do sistema nervoso autônomo. Os sintomas resultantes são numerosos, com muitas associações ao nervo vago. Estes incluem respiração e função cardíaca, comunicação relacionada à fala e audição, controle de movimento e convulsões. A estimulação do nervo vago mostrou resultados positivos na redução de convulsões epilépticas e, juntamente com a estimulação auditiva, foi eficaz no aumento da força cortical e da função auditiva.

Bergström-Isacsson et al. examinaram dados neurofisiológicos do tronco cerebral e resposta emocional em 29 participantes de Rett e 11 controles a seis estímulos com música e vibração de baixa frequência a 40 Hz. Cada estímulo foi apresentado por 10 minutos em um delineamento de medidas repetidas. As medidas de desfecho utilizadas foram pressão arterial média, coeficiente de variação da pressão arterial média, sensibilidade cardíaca ao barorreflexo e tônus ​​vagal cardíaco (TVC). Os resultados mostraram que a resposta parassimpática mais forte no grupo de Rett foi à estimulação vibratória de 40 Hz e com um aumento significativo na TVC.

3.3. Categoria de efeitos neurológicos – específicos para dor e analgesia vibratória

O efeito de redução da dor da vibração é demonstrado em vários estudos de pesquisa baseados em evidências. As vibrações mecânicas e acústicas têm sido amplamente utilizadas para tratar a dor e são uma técnica de tratamento em ortopedia e dor lombar, fisioterapia, durante procedimentos estéticos e durante o trabalho ortodôntico e dor orofacial. No entanto, até relativamente recentemente, muito pouco foi completamente descrito e compreendido sobre os mecanismos de percepção da dor. Estudos com eletrofisiologia mostraram neurônios corticais respondendo a estímulos nocivos, mas não ficou claro até que ponto essa resposta representa dor ou se correlaciona com ela. Consequentemente, os mecanismos pelos quais a vibração atua como analgésico são menos compreendidos.

3.3.1. Mecanismo Básico: Controle de Portão

Um dos submecanismos do mecanismo geral de estimulação nervosa, mas um mecanismo básico de analgesia, concentra-se na função da substância gelatinosa no corno dorsal e é comumente conhecido como controle de portão. A teoria para esse mecanismo de dor foi proposta por Melzack e Wall e postula que a substância gelatinosa modula as informações sensoriais transmitidas à medula espinhal e ao cérebro. Especificamente, os sinais dos receptores de dor são transportados para o corno dorsal por fibras aferentes A-delta e C de pequeno diâmetro. A transmissão do sinal dos receptores de dor pode ser modulada (inibida) pelas grandes fibras aferentes A-alfa e A-beta que transmitem sinais sensoriais da sensação da pele, como toque ou vibração. Este mecanismo conhecido como teoria do controle de portão tem sido alvo de críticas consideráveis ​​e alguns aspectos foram questionados e reforçados pela teoria da neuromatriz da dor de Melzack, mas sua função fundamental permanece.

Salter e Henry exploraram especificamente a resposta de neurônios espinhais de ampla faixa dinâmica (WDR) no corno dorsal lombar à vibração em diferentes amplitudes e frequências para determinar como eles poderiam desempenhar um papel nos efeitos analgésicos. Eles tentaram uma variedade de frequências e intensidades e descobriram que os neurônios WDR foram sincronizados com as frequências vibratórias abaixo de 80 Hz. Suas descobertas sugerem que a redução da dor é realizada pelo efeito da vibração nos aferentes do corpúsculo de Pacini e na resposta do neurônio WDR no corno dorsal, mas que a frequência, a localização e a intensidade do estímulo vibratório são fatores que precisam de mais esclarecimentos.

3.3.2. Mecanismo Básico: Modulação de Respostas Autonômicas — Dor e Além

Uma prática médica alternativa que tem crescente evidência científica sobre seu efeito no sistema nervoso central e na regulação das respostas autonômicas é a acupuntura. A eficácia clínica da acupuntura pode residir em seus fundamentos neurobiológicos e em seu suposto efeito de criar mudanças bioquímicas no corpo e no cérebro que controlam as funções do sistema nervoso autônomo, como pressão arterial, variabilidade da frequência cardíaca, temperatura da pele e percepção da dor. A explicação detalhada dos mecanismos ainda é necessária.

Uma questão que surge em relação à acupuntura é se os pontos de acupuntura específicos devem ser perfurados com agulhas ou se a estimulação sonora vibratória pode ter o mesmo efeito. Xu et al. exploraram essa questão procurando por microcirculação usando fluxometria Doppler a laser em pontos de acupuntura meridianos enquanto estimulavam os pontos com ondas sonoras de baixa frequência entre 16 e 160 Hz. Eles descobriram que diferentes pontos respondem de forma ideal a diferentes frequências sonoras. Por exemplo, o ponto Yin Ling Quan: A0 respondeu a 29,14 Hz, Zusanli A1 respondeu melhor a 58,27 Hz e Tianjing A2 a 110,00 Hz. Brătilă e Moldovan usaram um modelo elétrico de entrada e saída para determinar frequências ideais para o meridiano do pulmão (124 Hz) e o meridiano do rim (120 Hz). Weber et al. exploraram o uso de uma combinação simultânea de sons (32, 48 e 64 Hz) quanto à sua eficácia na redução da intensidade da dor percebida e do limiar de dor, em comparação com a estimulação sonora de frequência única e uma simulação. Eles aplicaram transdutores eletromagnéticos a cinco pontos de acupuntura indicados para alívio da dor e ansiedade e submeteram 13 participantes sem dor a um teste de pressão fria. Os resultados mostraram que tanto a estimulação sonora multifrequencial quanto a de frequência única melhoraram significativamente a tolerância à dor e reduziram a intensidade da dor.

3.3.3. Mecanismo Básico: Neurotransmissores — Dor e Além

Desvendar a complexidade do papel dos neurotransmissores e neuromoduladores no corpo e no cérebro está além do escopo deste artigo. No entanto, pesquisas demonstraram casos em que os neurotransmissores são estimulados pela vibração, os quais serão descritos aqui.

Em relação à analgesia vibratória, Salter e Henry examinaram especificamente a ativação vibratória dos receptores P₁-purinérgicos no corno dorsal pelo neurotransmissor adenosina. Em um estudo com gatos, a vibração foi aplicada a 80 Hz em trens de 2,5 a 3,5 s a cada 20 a 25 s por 10 min. Isso resultou em uma depressão induzida por vibração dos neurônios nociceptivos lombares inferiores e permaneceu em efeito por até 4 h após a estimulação. Vários agentes usados ​​para atenuar a depressão desses neurônios revelaram que a adenosina era responsável pelo efeito analgésico. O estudo sugere que o efeito descrito anteriormente como controle de comporta pode ser mediado pela liberação de adenosina resultante da vibração.

Vários neurotransmissores não especificamente relacionados à dor já foram discutidos em outros contextos acima. Supondo que a vibração possa estimular o nervo vago e o nervo esplênico relacionado, como discutido acima, a vibração tem o efeito de liberar acetilcolina, que desempenha um papel fundamental nas sinapses, especialmente no local onde nervos e músculos se conectam. Ela também desempenha um papel no controle do sistema nervoso autônomo e um papel particularmente importante no sistema cognitivo e na regulação da frequência cardíaca. Além disso, a estimulação do nervo esplênico causa a indução de norepinefrina. O óxido nítrico, amplamente discutido acima, também é um neurotransmissor que serve para regular e mediar processos dos sistemas nervoso, imunológico e cognitivo.

O ácido gama-aminobutírico (GABA) é um neurotransmissor proeminente no cérebro e no sistema nervoso central. Ele desempenha um papel crucial na redução da atividade dos neurônios e especialmente no controle do medo e da ansiedade. Safarov e Kerimov em dois estudos separados com animais exploraram o efeito da vibração de baixa frequência (20 Hz) nos níveis de GABA e seu metabolismo. Eles descobriram que a vibração, independentemente da duração, aumentou o nível de GABA no tronco encefálico, nos grandes hemisférios e no cerebelo, bem como a atividade da enzima glutamato descarboxilase, que produz GABA. No entanto, eles descobriram que o efeito é mais acentuado com estimulação de 30 minutos do que com longos períodos como 7 horas. A implicação é que um dos mecanismos que criam o efeito de relaxamento da estimulação vibroacústica pode ser o aumento do neurotransmissor GABA.

3.4. Mecanismo Básico: A Coerência Oscilatória Suporta a Conectividade e a Função do Circuito

O efeito neurológico da estimulação sensorial pulsada ritmicamente é baseado em dois postulados importantes: (1) que a estimulação sensorial rítmica (ERS) impulsiona uma resposta neural resultando em aumento da coerência oscilatória e (2) que a coerência oscilatória está crucialmente ligada à conectividade, à função do circuito e relacionada às condições de saúde.

Quanto à postulação de que a RSS impulsiona uma resposta neural, pesquisas recentes em modalidades somatossensoriais, auditivas e visuais mostram que a estimulação pulsada ritmicamente vibrotátil tem um forte efeito de condução neural. Por exemplo, a estimulação vibratória de um dedo, da mão ou do nervo mediano resulta em uma resposta oscilatória nos córtices sensório-motores primários e secundários e a atenção quase não desempenha nenhum papel. Mais pesquisas sobre estimulação rítmica auditiva foram feitas para provocar respostas oscilatórias espontâneas ou em estado estável usando cliques, sons isócronos modulados em amplitude ou tons puros. Exemplos incluem um tom modulado em amplitude de 40 Hz, ou mesmo os ritmos de batidas binaurais que são criadas por meio de tons desafinados binauralmente. O que se segue então é a conclusão de que o RSS pode impulsionar a coerência oscilatória.

A afirmação de que a coerência oscilatória está ligada à função do circuito e relacionada a condições de saúde é mais crucial, mas menos compreendida. A pesquisa sobre estimulação cerebral profunda (ECP) sugere que a disfunção do circuito é comum a muitas condições psiquiátricas e neurológicas. Basicamente, a desregulação dos circuitos que fundamenta essas condições decorre de uma falta de coerência baseada em excitação, coerência perturbada ou coerência excessivamente forte em populações neurais inadequadas. Llinas apontou especificamente para as conexões recorrentes entre o tálamo e o córtex que têm uma função de mecanismo para conectar áreas do córtex e controlar o fluxo de informações. Esses circuitos tálamo-corticais servem à comunicação no cérebro de forma semelhante ao que um hub de internet faz. Llinas sustentou ainda que a interconectividade tálamo-cortical depende principalmente da atividade oscilatória rítmica. As alças talamocorticais funcionam de forma ideal com atividade oscilatória rítmica no córtex na banda gama (40 Hz) e no tálamo na banda alfa (10 Hz). A disritmia talamocortical (DTC) é caracterizada por uma diminuição na atividade da banda alfa (potência) com um aumento relacionado na atividade da banda teta (4 a 7 Hz) e uma redução na atividade da banda gama corticalmente consistente. A DTC parece estar relacionada a condições neurológicas e psiquiátricas; especificamente funções cognitivas, motoras, auditivas e de humor. A DTC está associada a condições como doença de Parkinson, depressão grave, dor central neurogênica, zumbido e esquizofrenia.

Assumindo então que a estimulação vibratória (ESR) pode conduzir a coerência oscilatória e potencialmente regular circuitos disrítmicos no cérebro, a ESR pode empregar o mecanismo de coerência oscilatória e afetar positivamente as condições de saúde resultantes em alguma extensão dessas disritmias. A resposta positiva da depressão maior à ESR pode ser um indicador disso. O mecanismo de condução da coerência oscilatória com a ESR amplia o foco da neurociência das conexões de circuitos (o conectoma) para a estrutura de ritmos cerebrais dinâmicos relacionados à atividade de picos neurais (o dinoma).

3.4.1. Aplicação: Dor Neurogênica

Alguns mecanismos para analgesia vibratória foram explicados acima sob controle de portão. No entanto, há dor que não parece provir da nocicepção e onde a aplicação de estimulação vibratória não pode estar afetando apenas os neurônios do corno dorsal porque a frequência está acima do nível de resposta primária dos corpúsculos de Pacini e do sistema de mecanorrecepção de rápida adaptação. Tal dor pode então ser neurogênica, decorrente de disritmias ou desconexões do circuito neural. Hollins et al. explora isso e determina que em alguns casos a analgesia vibratória deve provir da dinâmica cortical e especificamente de uma interação das áreas de Brodmann 3a e 3b/1. Fallon et al. observaram que em pacientes com fibromialgia (FM) houve aumento da potência theta nos córtices pré-frontal e cingulado anterior consistente com características do TCD. Esse aumento da atividade theta frontal foi significativamente correlacionado às pontuações medidas de sensibilidade e cansaço. Jensen et al. usaram imagens cerebrais para examinar a conectividade cerebral em pacientes com FM e encontraram menos conectividade entre o córtex cingulado anterior rostral (rACC) (conhecido por desempenhar um papel na inibição da dor) e o hipocampo que se estende até a parte do tronco cerebral conhecida por modular a dor.

Neste contexto, onde a FM parece estar relacionada à desregulação e conectividade cerebral, onde a dor parece estar relacionada à interação da região cerebral e onde há potencial demonstrado para a vibração impulsionar a coerência neural, pode-se especular que os resultados positivos da estimulação vibratória em pacientes com FM foram devidos ao mecanismo de coerência oscilatória. Ambos os estudos usaram estimulação vibrotátil de 40 Hz do corpo, usaram coerência oscilatória e sua relação com a conectividade como premissa para o efeito, mas não estabeleceram mecanismo com imagens cerebrais. Os autores estão atualmente envolvidos em um estudo para explorar esse mecanismo.

3.4.2. Aplicação: Condições Neurodegenerativas

Os mecanismos ou causas específicas relacionadas a doenças e condições neurodegenerativas não são totalmente compreendidos, mas um caminho que está sendo explorado com algum sucesso é o do poder de oscilação cerebral espontânea, sincronização, disritmia e conectividade de circuitos.

Dockstader et al. estudaram a potência oscilatória em várias bandas de frequência em regiões cerebrais usando imagens de magnetoencefalografia (MEG) em crianças que haviam sido tratadas para tumores cerebrais com radioterapia craniana (TRC). Crianças tratadas com TRC consistentemente apresentaram déficits cognitivos em atenção, velocidade de processamento e memória. Os resultados mostraram um padrão claro de déficits gama com uma potência de oscilação gama significativamente menor na faixa de 60 a 100 Hz em repouso.

Stam et al. estudaram pacientes de Alzheimer (DA) e controles saudáveis ​​com MEG de cabeça inteira com o propósito de investigar interdependências lineares e não lineares nos canais de sinal de MEG. Os resultados mostraram que essa medida de sincronização foi menor em DA na banda alfa de 10 a 14 Hz, banda beta de 18 a 22 Hz e na banda gama de 22 a 40 Hz. Além disso, estudando pacientes de DA com MEG, Ribary et al. observaram a coerência oscilatória de 40 Hz em locais corticais e subcorticais associados ao circuito tálamo-cortical. Os resultados mostraram que, embora os pacientes de DA tivessem padrões de atividade semelhantes aos pacientes saudáveis, os pacientes de DA tinham atividade gama reduzida no componente cortical.

Pesquisas recentes demonstraram que a estimulação sensorial rítmica (RSS) auditiva, vibrotátil ou visual de 40 Hz teve resultados significativamente positivos nos sintomas de DA. Embora nenhum desses estudos tenha confirmado o efeito na coerência oscilatória em humanos, esse mecanismo pode ser inferido a partir do método e dos resultados. Um possível submecanismo da RSS que impulsiona a coerência oscilatória a 40 Hz foi demonstrado por Iaccarino. Eles demonstraram que em camundongos com DA o efeito da RSS geral de 40 Hz foi impulsionar interneurônios positivos para parvalbumina de pico rápido (a 40 Hz, mas não em outras frequências) e, como resultado, reduzir os níveis de β-amiloide. Eles também observaram uma redução na inflamação, aumento na atividade da microglia, tamanho do lúmen dos vasos sanguíneos e desempenho cognitivo.

Lozano e Lipsman revisam e explicam circuitos cerebrais disfuncionais e especificamente como a estimulação cerebral profunda (ECP) pode mitigar o efeito, por exemplo, do circuito motor que afeta a doença de Parkinson (DP). O papel da ECP em relação ao circuito motor disfuncional na DP é a inibição de um grupo de neurônios com estimulação elétrica de 130 Hz. Embora a abordagem amplamente aceita da ECP seja inibitória, Neuman et al. apontam que a ECP modula o circuito motor, mas não o restaura funcionalmente. Eles diferenciam as vias do circuito motor mais precisamente nos gânglios da base e sugerem que seu trabalho pode inspirar maneiras inovadoras de melhorar a eficácia terapêutica da neuromodulação na DP. Vários estudos usaram vibração sonora como um estimulante neuromodulador em pacientes com DP. Um estudo aplicou 30 Hz e o outro 40 Hz. Ambos tiveram resultados positivos significativos e, embora nenhuma neuroimagem tenha sido usada para verificar os efeitos na função do circuito, eles apontaram para o mecanismo potencial da terapia de vibração com DP.

3.4.3. Submecanismo: Simetria Oscilatória Frontal

A discussão acima já identificou um mecanismo de vibração relacionado ao transtorno depressivo maior (TDM) sob estimulação vagal e sob coerência oscilatória e TCD. A conectividade diminuída é um fator claramente identificado no TDM e, portanto, afetar o TDM ao impulsionar a coerência com som rítmico e vibração é uma possibilidade. Há um outro mecanismo potencial para o TDM relacionado à assimetria frontal. Há evidências consideráveis ​​de que a assimetria frontal do EEG entre a esquerda e a direita na banda alfa é um biomarcador para depressão e ansiedade, mas a interação entre idade, gênero e gravidade da depressão levanta uma cautela sobre isso. No entanto, estudos mostraram que o uso de estimulação musical com participantes deprimidos resultou em uma redução da assimetria frontal no EEG. Esses estudos musicais não usaram som de baixa frequência ou estimulação vibrotátil. O único estudo conhecido que usou estimulação gama vibrotátil mostrou redução significativa na gravidade da depressão. Mais pesquisas sobre a ocorrência de assimetria oscilatória frontal e estimulação vibratória são necessárias.

4. Efeitos musculoesqueléticos

Os efeitos da estimulação por vibração sonora no sistema musculoesquelético são muitos e abrangentes, com múltiplos mecanismos complexos envolvidos. Essas estruturas incluem os músculos, o esqueleto, os discos intervertebrais, os ligamentos e outras estruturas associadas. Apontaremos como os mecanismos em nível celular parecem funcionar e se relacionam com a vibração sonora, e como isso se traduz em aplicações em humanos.

4.1. Mecanismo Básico: O Reflexo de Alongamento Muscular

A base fisiológica para a vibração atuando nos músculos envolve a estimulação mecânica do reflexo de estiramento muscular levando à potenciação neuromuscular. O reflexo funciona para manter um comprimento muscular constante, de modo que qualquer alongamento resulta em contrações musculares involuntárias e, portanto, um paradigma de vibração de baixa frequência (0 a 200 Hz) pode levar a milhares dessas contrações musculares em minutos de aplicação. A vibração dos músculos causa uma cascata de eventos: neurônios aferentes estimulam neurônios motores alfa, levando ao recrutamento de unidades motoras, aumento da frequência de disparo e/ou sincronização melhorada, o que leva a uma contração muscular mais rápida ou mais forte e a um aumento geral nas fibras musculares ao longo do tempo (ou seja, hipertrofia). A hipertrofia muscular está correlacionada com um aumento na síntese de proteínas e uma adição de filamentos contráteis, levando a uma maior força muscular. A via de sinalização Akt/mTOR/p70S6K nas células musculares é um componente crucial no processo de hipertrofia e é necessária para inibir o oposto (ou seja, atrofia muscular) e demonstrou ser aumentada pela estimulação vibratória em contextos de carga mecânica e lesão muscular. Vários estudos mostraram que os níveis de Akt aumentam em resposta à atividade contrátil muscular e à tensão mecânica, ambas estimuladas pelo tratamento vibratório.

A estimulação vibratória de células musculares in vitro e in vivo também diminui a expressão de genes que previnem a atrofia: miostatina e atrogina-1. A miostatina regula o crescimento muscular inibindo a miogênese e a atrogina-1 melhora as funções de proteólise. A diminuição da miostatina e da atrogina-1 após o tratamento com vibração de 30 Hz foi associada à fusão de células satélites (musculares).

A via de hipertrofia muscular e a via de atrofia não são completamente independentes, no entanto, e funcionam de forma antagônica entre si. Por exemplo, quando Akt é ativado, ele fosforila FOXO1 e o sequestra no citoplasma, inibindo sua atividade transcricional. Sem atividade de Akt, FOXO1 pode induzir a transcrição de atrogina-1, o que leva à atrofia por meio do aumento da degradação de proteínas. A vibração também pode aumentar a biogênese mitocondrial, que normalmente ocorre como uma grande adaptação dos músculos esqueléticos em resposta ao treinamento físico. Um estudo descobriu que a vibração a 50 Hz aumentou a expressão de PGC-1α no músculo sóleo, músculo gastrocnêmio e fígado, e foi associada ao aumento da força muscular. PGC1α desempenha um papel importante na biogênese mitocondrial e é regulada pela proteína quinase p38 ativada por mitógeno (p38 MAPK) e é ativada durante o exercício.

Aplicação: Usando vibração para fornecer efeitos semelhantes aos de exercícios

O uso da vibração como ferramenta para produzir efeitos semelhantes aos do exercício nos músculos fornece aplicações valiosas nas ciências da reabilitação. O uso mais conhecido da vibração é para promover a recuperação muscular e o desempenho em atletas. No entanto, existem usos menos conhecidos que são cruciais para o tratamento de uma variedade de condições médicas, especialmente em situações em que o exercício é necessário, mas difícil de realizar. Apresentaremos três desses exemplos a seguir.

Gloeckl et al. e Lage et al. foram capazes de usar com segurança e sucesso a terapia de vibração como uma ferramenta de reabilitação pulmonar para pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) que requerem exercícios físicos, mas não podem realizá-los devido a limitações respiratórias e mal-estar geral. Embora o exercício físico seja a base da reabilitação pulmonar para pessoas com DPOC, o exercício intenso também pode estimular citocinas pró-inflamatórias e pode ser prejudicial nesse contexto. Como a magnitude do estímulo do exercício está relacionada ao aumento de citocinas inflamatórias, o tratamento para DPOC precisa estimular os músculos sem tais complicações. Por esse motivo, estudos clínicos testaram a terapia de vibração para DPOC e encontraram melhorias funcionais na mobilidade e um efeito antiinflamatório.

Outra aplicação tem sido o uso do tratamento de vibração para idosos frágeis. A sarcopenia é uma forma de perda muscular que ocorre com o envelhecimento e/ou imobilidade. O treinamento de força pode reverter as perdas musculares e de força relacionadas à idade, ao mesmo tempo que promove a hipertrofia muscular. No entanto, devido à intensidade do exercício necessária para atingir tal resultado, o apelo e a aplicação por idosos são muito restritos, com apenas 10 a 15% dessa população relatada se envolvendo em tal treinamento. O tratamento de vibração em idosos é, portanto, uma ferramenta de treinamento de força segura e eficaz que demonstrou alta adesão entre a população idosa e mostrou resultados positivos na melhora do equilíbrio, da função física e da força muscular.

Uma terceira condição para a qual a vibração pode ser aplicada é a distrofia muscular de Duchenne (DMD), que é uma doença degenerativa causada por um gene defeituoso responsável pela produção de uma proteína muscular chamada distrofina. Essa proteína desempenha um papel importante na prevenção da fadiga muscular, e pacientes com DMD frequentemente apresentam músculos pouco desenvolvidos e, como consequência, ossos mal desenvolvidos. O exercício é um tratamento crucial para o crescimento muscular e ósseo; no entanto, a hiperatividade entre pacientes com DMD pode resultar em dor, mioglobinúria e mais fadiga nos músculos. Portanto, o tratamento com vibração pode atuar como um complemento útil à terapia com exercícios para manter a fadiga muscular baixa, mantendo ao mesmo tempo o crescimento ideal. Moreira-Marconi et al. (2017) descobriram que o tratamento com vibração pode melhorar ou manter a mobilidade funcional e a força nos músculos entre pacientes com DMD. Em resumo, os benefícios da vibração nos músculos apresentam uma modalidade importante para o tratamento que inclui uma forma de estimulação de baixo risco e alta conformidade que pode beneficiar uma ampla variedade de condições que afetam a musculatura.

4.2. Mecanismo Básico: Determinando o Destino do Progenitor da Célula Óssea

O esqueleto é uma estrutura muito dinâmica, mantida pela deposição e reabsorção óssea, determinadas em grande parte pela atividade dos osteoblastos e osteoclastos, respectivamente. Estruturalmente, o osso é formado por diferentes tipos de células e uma rica matriz extracelular (MEC). Os osteoblastos têm a capacidade de secretar e calcificar a MEC e são derivados de células-tronco mesenquimais (MSCs). A diferenciação osteogênica das MSCs envolve três estágios: comprometimento com a linhagem osteogênica, síntese da matriz e mineralização da matriz. Os principais marcadores genéticos para osteoblastos incluem RUNX2, ALP, Col-I, OSX e OCN.

(1)RUNX2: uma proteína codificada pelo gene RUNX2 que é um fator de transcrição chave associado à diferenciação dos osteoblastos.

(2)FAL: fosfatase alcalina. Enzima responsável pela quebra de proteínas e está associada ao crescimento ósseo.

(3)Col−1: colágeno tipo 1. É a principal proteína estrutural na matriz extracelular encontrada em vários tecidos conjuntivos do corpo.

(4)OSX: Osterix, também chamado de fator de transcrição Sp7. Desempenha um papel importante na diferenciação de células precursoras mesenquimais em osteoblastos e, eventualmente, em osteócitos.

Zhou et al. (2011) investigaram o efeito da vibração na diferenciação osteogênica de MSCs semeadas em andaimes derivados de osso humano e descobriram que a vibração de 40 Hz promoveu a diferenciação de MSC ao regular positivamente a expressão de mRNA e proteína de RUNX2, ALP, Col-I e OCN. Zhang et al. (2012) cultivaram células-tronco do ligamento periodontal sob vibração e na faixa de 40 a 120 Hz encontraram níveis aumentados de ALP, Col−1, Runx2, Osx e OCN. Além disso, Prè et al. trataram MSCs com vibração mecânica, e os resultados mostraram que a expressão de ALP e Runx2 aumentou significativamente após o tratamento com vibração mecânica de 30 Hz (2017). Isso sugere um papel direto da vibração em influenciar o destino das células-tronco em direção à formação de osteoblastos.

RUNX2 e OSX são geralmente altamente expressos nos estágios iniciais, onde as células-tronco se comprometem com a linhagem osteogênica, Col−1 e ALP no estágio intermediário (síntese da matriz) e OCN no estágio final da osteogênese. RUNX2 e OSX são fatores de transcrição importantes para o comprometimento das células-tronco com a linhagem osteogênica e são expressos especificamente em osteoblastos. RUNX2 é ativo mais cedo e OSX em uma etapa posterior, uma vez que os pré-osteoblastos se formam em osteoblastos totalmente funcionais. Estudos que analisam a manipulação molecular e genética de RUNX2 in vivo descobriram que sua expressão é necessária para a diferenciação de MSC em direção à linhagem de osteoblastos e sem ela esse processo não pode começar. RUNX2 também é conhecido por regular negativamente a proliferação de osteoblastos agindo no ciclo celular, e previne a diferenciação terminal de osteoblastos para mantê-los em um estado imaturo. Isso correspondeu a vários estudos que descobriram que a proliferação de osteoblastos não mudou ou foi diminuída após vibração. OSX é um marcador mais específico de osteoblastos e é expresso após RUNX2, e ainda orienta a diferenciação do estado pré-osteoblasto para o estado de osteoblasto imaturo. OSX se liga ao fator nuclear de células T ativadas (NFAT), o que leva à expressão de colágeno tipo 1 e ativação da via de sinalização Wnt. Chen et al. (2016) descobriram que o tratamento de vibração de MSCs cultivadas em superfícies revestidas de hidroxiapatita aumentou a expressão de Wnt e β-catenina, além de RUNX2 e OSX. A via de sinalização Wnt/β-catenina é uma resposta fisiológica normal à carga mecânica, que aumenta a sensibilidade dos osteoblastos a cargas mecânicas adicionais. Hou et al. (2011) investigaram os mecanismos de respostas osteogênicas aumentadas por vibração em células MC3T3-E1 e demonstraram que a sinalização Wnt estava envolvida na transdução de vibrações, o que causou uma diminuição na razão RANKL/OPG e nos níveis de esclerostina. A via RANKL/RANK/OPG é uma importante via de sinalização na formação e atividade dos osteoclastos e também é influenciada pelo tratamento com vibração. Os osteoclastos são derivados de monócitos e macrófagos, que proliferam na medula óssea e se fundem para dar origem a osteoclastos multinucleados. Os progenitores de osteoclastos expressam RANK (ativador do receptor do fator nuclear-κB), que interage com o ligante RANK (RANKL) para iniciar a osteoclastogênese. O RANKL é produzido por uma variedade de células, como osteoblastos, osteócitos, células estromais e linfócitos. A osteoprotegerina (OPG), por outro lado, liga-se competitivamente ao RANK e inibe esse processo. Portanto, a disponibilidade e a interação de RANKL/RANK/OPG determinam a taxa de osteoclastogênese. Portanto, a via de sinalização Wnt/β-catenina estimulada pela vibração produz uma função dupla para estimular a formação de osteoblastos enquanto inibe a formação de osteoclastos. Em outras palavras, a vibração estimulou um aumento na quantidade e qualidade óssea.

Kulkarni et al. (2013) descobriram que a vibração mecânica de células precursoras de osteoclastos reduz a expressão de DC-STAMP na presença de RANKL em células precursoras de osteoclastos, levando à inibição da formação de osteoclastos. Wu et al. (2012) descobriram que a estimulação de monócitos murinos por vibração reduziu a expressão de genes específicos de osteoclastos, como catepsina K, metalopeptidase de matriz-9 (MMP-9) e c-Fos a um nível tal que as células não conseguiam se diferenciar em osteoclastos mesmo na presença de RANKL. Kim et al. (2012) e Sun et al. (2011) descobriram independentemente que a estimulação por vibração de células-tronco estromais mesenquimais aumentou a expressão de OPG, indicando um efeito direto da vibração na inibição da formação de osteoclastos.

Em resumo, parece que a estimulação vibratória em células-tronco relacionadas aos ossos promove processos anabólicos ao estimular a formação de osteoblastos e, ao mesmo tempo, inibe processos catabólicos ao inibir a formação de osteoclastos.

Aplicação: Engenharia de Tecidos

Uma aplicação importante da vibração na diferenciação de células-tronco no contexto da saúde óssea é na engenharia de tecido ósseo. Normalmente, isso inclui osteoblastos e outros progenitores de células ósseas crescendo e se fixando a uma superfície artificial para eventual implantação. A capacidade das MSCs de aderir à superfície do implante e sua diferenciação na superfície do implante são componentes importantes da osseointegração bem-sucedida. Para analisar a adesão celular à superfície do implante, Chen et al. (2016) avaliaram a organização da matriz e o rearranjo do citoesqueleto (F-actina), e a expressão gênica de F-actina, integrina β1, vinculina e paxilina, que estão envolvidas na adesão de células a substratos. Eles descobriram que a vibração de MSCs em superfícies revestidas de hidroxiapatita aumentou significativamente a expressão de F-actina, e essa regulação positiva de F-actina por estresse mecânico também foi relatada em outros estudos. A tensão mecânica é conhecida por induzir mudanças na organização do citoesqueleto, e os filamentos de actina são cruciais para a adesão celular. Chen et al. (2016) também encontraram um aumento em outras proteínas necessárias para a adesão, como integrina β1, vinculina e paxilina. Isso também foi encontrado em outros estudos. Em resumo, a diferenciação de MSCs para processos anabólicos e a adesão a superfícies após vibração permitem que esta seja uma aplicação ideal para engenharia de tecido ósseo em laboratório para implantação.

4.3. Mecanismo Básico: Efeitos da Vibração na Ossificação e Reabsorção

A remodelação óssea é um processo vitalício em que o tecido ósseo maduro é removido (ou seja, reabsorção óssea) e substituído por novo tecido ósseo (ou seja, ossificação). Esse processo é importante para a adaptação do osso à carga mecânica e à cicatrização de microdanos e fraturas. O desequilíbrio entre reabsorção e ossificação óssea leva a distúrbios como a osteoporose, um distúrbio esquelético sistêmico caracterizado pela deterioração do tecido ósseo, levando à fragilidade óssea e ao aumento do risco de fraturas. A densidade mineral óssea (DMO) é uma medida da quantidade de mineral ósseo no tecido ósseo e é usada clinicamente para avaliar o risco de osteoporose ou fratura. Nesta seção, apresentamos as evidências de que o tratamento com vibração tem efeitos anabólicos na remodelação óssea e como isso se traduz em melhor saúde óssea e DMO quando aplicado em humanos.

A remodelação óssea saudável envolve a manutenção de um equilíbrio entre a reabsorção e a ossificação óssea e é mantida por uma rede de proteínas reguladoras. A reabsorção óssea é feita pela ação dos osteoclastos que quebram o osso, e a formação óssea (ou seja, ossificação) é mediada pelos osteoblastos, que secretam novo material ósseo. Conforme descrito na Seção 4.2, a estimulação vibratória demonstrou mudar o equilíbrio em direção à formação óssea, aumentando as vias anabólicas e inibindo as vias catabólicas. Os osteócitos (ou seja, células ósseas maduras) são os principais mecanossensores no osso que influenciam as atividades dos osteoblastos e osteoclastos quando submetidos a uma variedade de estímulos mecânicos, incluindo fluxo de fluido, pressão hidrostática e alongamento mecânico.

Modelos animais demonstraram que a vibração de 10 a 100 Hz pode estimular o crescimento ósseo dobrando as taxas de formação óssea e inibindo a osteoporose. Bacabac et al. (2006) testaram especificamente os efeitos da vibração em células precursoras de osteoblastos em uma variedade de frequências de 5 a 100 Hz. Eles descobriram que a liberação de óxido nítrico (NO) e a expressão de mRNA de COX-2 foram positivamente correlacionadas com a frequência, enquanto a liberação de prostaglandina E₂ foi negativamente correlacionada com a frequência. Foi demonstrado in vitro que os osteoclastos migram para longe do NO, e a PGE₂ I estimula a diferenciação e a atividade dos osteoclastos aumentando os níveis de mRNA dos fatores de diferenciação dos osteoclastos. Portanto, a anticorrelação de NO e PGE₂ tem um efeito líquido de estimular a ossificação sobre a reabsorção óssea.

Da Jing et al. (2016) testaram vibração a 45 Hz e 0,5 g em camundongos com deficiência de leptina, que apresentam massa óssea reduzida e microestrutura óssea prejudicada. Eles descobriram que o tratamento com vibração nesses ratos estimula a fosfatase alcalina tibial (ALP), OCN, fator 2 de transcrição relacionado a runt (RUNX2), colágeno tipo I (COL1), BMP2, Wnt3a, Lrp6 e expressão de mRNA de b-catenina, e impediu o aumento dos níveis de esclerostina tibial (SOST), RANK, RANKL e RANL/osteoprotegerina (OPG) em camundongos db/db. Essas proteínas são pró-ossificação e anti-reabsorção óssea, e isso, em última análise, resultou em aumento da taxa de aposição mineral, taxa de formação óssea e aumento do número de osteoblastos no osso esponjoso. Esses efeitos benéficos nas células ósseas são apoiados por Li et al. (2015), que testaram ratas ovariectomizadas com vibração (35 Hz a 0,25 g). Eles descobriram que a vibração aumentou a expressão de BMP-2 e Runx2, ativou a via de sinalização ERK1/2 e, consequentemente, levou ao aumento da expressão de OCN. Essas proteínas também são pró-ossificação. Eles também notaram que o efeito anabólico da estimulação mecânica foi aumentado com a incorporação do período de descanso entre as cargas. Essas descobertas foram replicadas por Sun et al. (2019) que mostraram que células semelhantes a osteócitos MLO-Y4 estimuladas por 45 Hz a 0,5 g promoveram a secreção de prostaglandina E₂ e OPG e inibiram a secreção de fator de necrose tumoral-α e RANKL. Tanaka et al. (2003) encontraram resultados semelhantes testando osteoblastos in vitro com vibração. Lau et al. descobriram que a estimulação de células de osteócitos MLO-Y4 estimuladas com vibração de alta frequência e baixa amplitude (0,3 g; 30, 60 e 90 Hz) teve uma variedade de efeitos anti-reabsorção óssea, que variaram com a frequência. Eles descobriram que os osteócitos aumentaram a expressão de COX-2 a 90 Hz, enquanto RANKL diminuiu mais significativamente a 60 Hz. O meio condicionado coletado das células de osteócitos vibrados inibiu a formação de grandes osteoclastos e a quantidade de reabsorção osteoclástica em 20%. Descobertas semelhantes foram encontradas em outros estudos e também encontraram um aumento em fatores condrogênicos, como colágeno tipo I e II, e mostraram melhorias correspondentes de fraturas em radiografias e histomorfometria. As evidências de imagens de tomografia computadorizada sobre a consolidação de fraturas mostraram que camundongos ovariectomizados submetidos a tratamento de vibração de 45 Hz demonstraram propriedades de calo melhoradas, com aumento da rigidez flexural e formação óssea, além dos efeitos celulares mencionados acima.

O mecanismo por trás da dependência de frequência da resposta dos osteócitos à vibração não é bem compreendido. Em frequências mais baixas (<10 Hz), o fluxo de fluido pode ser o que medeia os efeitos mediados pela vibração, causando oscilações de cálcio nas células quando a vibração é aplicada. Devido à viscoelasticidade das células, as células são menos rígidas e, portanto, mais deformáveis ​​em frequências mais baixas. Tal deformação causada pelo estresse de cisalhamento do fluido requer estresse de contato atuando principalmente na membrana celular. Consequentemente, os cílios, que são pequenas estruturas semelhantes a pelos que se projetam da membrana celular, são consideradas estruturas importantes para a mecanossensação. Li et al. (2020) descobriram que produtos químicos que danificam os cílios primários inibiram as respostas osteogênicas induzidas por vibração (diferenciação, mineralização e maturação) em osteócitos, indicando que os efeitos osteogênicos induzidos por vibração são mediados pelos cílios. Em frequências mais altas, há uma chance de que o estresse do fluido seja atenuado, e sugere-se que em frequências acima de 10 Hz, o movimento de corpos intracelulares sólidos, como o núcleo, pode desencadear os efeitos celulares da vibração. Bacabac et al. (2006) descobriram que a taxa de aceleração gerada pela frequência de vibração estava correlacionada com a quantidade de força atuando no núcleo das células ósseas vibradas.

Os efeitos da vibração podem ter efeitos diferentes em diferentes ossos do corpo e dependendo de como a vibração é aplicada. Pravitharangul et al. (2018) descobriram que a vibração de células ósseas do ilíaco reduziu a expressão de proteína reabsortiva, mas esse efeito não foi encontrado em células ósseas da mandíbula. Curiosamente, Rubin et al. (2004) mostraram que o sinal de vibração de todo o corpo foi transmitido ao máximo para o quadril e a coluna de pessoas em posição ereta. Komrakova et al. (2013) investigaram vários parâmetros de vibração na consolidação de fraturas em camundongos e descobriram que vibrações verticais de 35 e 50 Hz produziram resultados mais favoráveis ​​do que as frequências mais altas e vibrações horizontais não mostraram efeitos positivos ou negativos. Especificamente, vibrações verticais (> 35 Hz) melhoraram as densidades corticais e de calo, aumentaram a área e a largura do calo, aceleraram a ponte de osteotomia (35 e 50 Hz) e aumentaram o peso muscular relativo (50 Hz).

Os níveis de estrogênio também podem influenciar se a vibração gera efeitos positivos ou nulos nas células ósseas. Haffner-Luntzer et al. descobriram que a vibração aplicada a 45 Hz de estimulação de células osteoblásticas teve efeitos positivos de formação óssea da expressão gênica ou um efeito nulo dependendo da presença de estrogênio. Eles descobriram que as células ósseas aumentaram a expressão do gene COX-2, a atividade metabólica celular e a proliferação celular após vibração na ausência de estrogênio, enquanto o contrário foi verdadeiro na presença de estrogênio.

Isso indica que são necessárias consideravelmente mais pesquisas para determinar a frequência, amplitude e direção ideais da vibração para os efeitos ósseos desejados. Além disso, considerações contextuais específicas e importantes precisam ser exploradas para derivar os efeitos pretendidos das vibrações.

Aplicação: Tratamento da osteoporose e perda óssea

Uma aplicação importante da vibração em humanos é estimular a cicatrização e o crescimento ósseo, especialmente em resposta a fraturas ou osteoporose. Rubin et al. (2004) realizaram um estudo prospectivo, randomizado, duplo-cego e controlado por placebo com 70 mulheres na pós-menopausa com breves períodos de vibração aplicada a 30 Hz e 0,2 g. A varredura DXA foi usada para medir a densidade mineral óssea na coluna, quadril e rádio distal na linha de base, 3, 6 e 12 meses. Eles descobriram que o tratamento com vibração reduziu significativamente a perda óssea na coluna e no fêmur, com a eficácia aumentando com maior conformidade e para aqueles com menor massa corporal. Embora a perda óssea tenha sido reduzida, não pareceu haver nenhuma indicação de um aumento líquido na massa óssea sendo criada. Em um estudo mais recente, ElDeeb e Abdel-Aziem (2020) mostraram que a vibração em conjunto com o exercício pode melhorar a densidade mineral óssea (DMO) de mulheres na pós-menopausa com osteoporose. Outros estudos clínicos mostraram resultados semelhantes que sugerem efeitos positivos na DMO osteoporótica.

Matute-Llorente et al. (2015) realizaram um ensaio clínico randomizado e controlado com adolescentes com síndrome de Down usando vibração de corpo inteiro, cujos desfechos primários foram o conteúdo mineral ósseo e a DMO. Adolescentes com síndrome de Down (SD) tendem a ter pior saúde óssea do que seus pares sem SD. Eles descobriram que o grupo tratado com vibração aumentou o conteúdo mineral ósseo e a densidade como um todo e especificamente na área da coluna lombar e na tíbia. Outro ensaio clínico randomizado e controlado por placebo descobriu que o tratamento com vibração para crianças com paralisia cerebral melhorou a DMO nas regiões da tíbia e da coluna em comparação aos controles, embora a adesão ao uso do dispositivo tenha sido de apenas 44%.

Portanto, pode-se observar que os efeitos osteogênicos benéficos da vibração na saúde óssea são proeminentes em diferentes faixas etárias e condições médicas com diferentes etiologias. O que é comum é o fato de que a osteoporose, a síndrome de Down e a paralisia cerebral são condições incapacitantes que reduzem a estimulação mecânica dos ossos devido à falta de atividade ou força nos músculos e ossos. Uma vez que a natureza do estímulo vibratório é baseada no fornecimento de um substituto para sinais musculares de alta frequência, isso pode ser usado com sucesso para tratar condições que limitam tal estimulação naturalmente. Dado que os parâmetros de vibração são restritos a 1 a 100 Hz a menos de 1 g de magnitude, há um efeito benéfico líquido da vibração na força e saúde óssea em humanos.

4.4. Mecanismo Básico: Efeitos Anabólicos na Coluna Vertebral e nos Discos Intervertebrais

A coluna vertebral é um componente importante do sistema esquelético, crucial para a integridade estrutural do corpo e abriga a medula espinhal, que conecta os nervos periféricos ao sistema nervoso central. A coluna vertebral é composta por 33 segmentos vertebrais: os 24 superiores são articulados e separados entre si por discos intervertebrais, e os nove inferiores são fundidos em adultos. Cada disco atua como uma articulação semelhante a uma almofada entre os segmentos vertebrais, permitindo leves movimentos, mantendo-os unidos e atuando como um amortecedor. Nesta seção, serão explorados os efeitos da vibração na coluna vertebral e nas estruturas associadas.

Os segmentos vertebrais da coluna apresentam o mesmo efeito da vibração que qualquer outro osso, pois há um aumento na DMO após a estimulação vibratória. O que é de grande interesse, no entanto, são os efeitos da vibração nos discos intervertebrais (IVD), já que a degeneração dos discos intervertebrais é considerada uma importante patogênese para distúrbios da coluna e dor lombar. Desmoulin et al. (2013) testaram IVD bovino em estudos múltiplos com vibração de 0 a 200 Hz e encontraram um aumento na expressão de mRNA de agrecano, colágeno tipo I e II, decorina e versicano em quantidades significativas. Outro estudo encontrou resultados semelhantes em camundongos vivos tratados com vibração de 15 a 90 Hz a 0,3 g, mostrando um aumento na expressão de agrecano, biglicano, decorina, colágeno tipo I e Sox9. Liang et al. (2017) descobriram que a vibração vertical e de corpo inteiro em ratos (0,49 g a 30 Hz) aumentou a expressão de agrecano, colágeno tipo I e II e decorina. O agrecano é um proteoglicano com função principalmente mecânica na matriz do tecido e é vital para a saúde do disco. A análise do DIV doloroso excisado mostrou a presença de nervos e vasos sanguíneos que se intrometeram no disco, e isso foi sugerido como resultado do conteúdo alterado de agrecano no DIV. A decorina é um pequeno proteoglicano produzido por neurônios e astrócitos e tem efeito antiinflamatório e regula a cicatrização na medula espinhal. Por esse motivo, a decorina foi sugerida como um tratamento para lesão da medula espinhal. O biglicano é uma pequena molécula importante na mineralização óssea e também desempenha um papel no inchaço osmótico no DIV, e o versicano é um grande proteoglicano, que atua na adesão e sinalização celular. O colágeno tipo I e II são componentes importantes do ânulo fibroso e do núcleo pulposo, respectivamente. Em conjunto, a expressão desses genes produz um efeito anabólico, que melhora a saúde dos discos e mantém sua hidratação e capacidade de absorção de choque. Na dor lombar, a carga mecânica anormal leva à ruptura interna do disco, perda mediada por células do conteúdo de água e da altura do disco, e está associada à perda de conteúdo de agrecano e colágeno dentro do disco. O disco libera citocinas pró-inflamatórias, promovendo a infiltração e ativação de células imunes que potencializam ainda mais o crescimento de nervos e vasos sanguíneos. O disco degenerado e as células imunes começam a produzir fatores neurogênicos que ativam sinais nervosos nociceptivos para produzir a sensação de dor relacionada ao disco. Portanto, o tratamento com vibração pode servir para neutralizar esses tipos de efeitos observados na progressão da degeneração discal que leva à dor.

Aplicação: Vibração Focada para Dor Crônica nas Costas

Uma importante aplicação emergente para vibração entre pacientes humanos é para o tratamento de dor crônica nas costas e no pescoço relacionada à coluna. Desmoulin et al. (2007 e 2007) conduziram dois estudos semelhantes recrutando pacientes com dor crônica no pescoço e dor crônica nas costas e testaram vibração (80 a 120 Hz) aplicada diretamente nas vértebras C1 da coluna. Eles encontraram uma melhora significativa na dor, uma melhora na amplitude de movimento e uma redução na dosagem de analgésicos após um mês de estimulação vibratória. A melhora da dor pode ser devido aos efeitos anabólicos da vibração nos discos intervertebrais, que podem ter um efeito antiinflamatório para prevenir dor lombar discogênica. Outro possível mecanismo pode ser que a analgesia por vibração seja produzida por entrada neural em frequências específicas que alteram os processos do sistema nervoso central, no entanto ainda não está claro como isso pode funcionar. A amplitude de movimento da coluna também melhorou e provavelmente é devido à vibração. Keller et al. (2000) quantificaram as características de mobilidade das colunas toracolombares humanas com estimulação de vibração transitória. Eles descobriram que a região torácica da coluna é mais móvel do que a coluna lombar e descobriram que 40 Hz e 80 Hz são as melhores para induzir mobilidade. Embora o mecanismo ainda não esteja totalmente claro, sugere-se que as vibrações na frequência de ressonância da coluna são as mais potentes na indução de melhorias na mobilidade. Essas descobertas apoiam os resultados de outro estudo clínico por Desmoulin et al. (2012) que descobriu que a estimulação de vibração focal do C1 das vértebras se traduziu em melhorias posturais do alinhamento da coluna na coluna cervical. Este estudo mediu o eixo médio de rotação das colunas cervicais a partir de imagens de raios-X de flexão-extensão para quantificar o grau de alinhamento da coluna. A vibração aplicada à coluna cervical foi capaz de corrigir significativamente colunas cervicais desalinhadas de 44 pacientes com dor crônica no pescoço. Como o alinhamento da coluna é um fator importante na prática quiroprática e ortopédica e seu papel na dor nas costas é estabelecido, a correção da postura da coluna usando vibração pode ser outro mecanismo por trás do alívio da dor.

5. Discussão e Conclusões

5.1. Sugestões de Relatórios

Uma observação importante desta revisão da literatura sobre vibração é o quão precisamente a aplicação da vibração é relatada nos estudos. Estudos de pesquisa normalmente relatam alguma combinação do seguinte: (1) a frequência do estimulante vibratório em Hertz, (2) a amplitude em mm da vibração, que é definida como o deslocamento máximo de um ponto em um corpo vibratório de sua posição de equilíbrio, (3) a aceleração de um ponto no corpo vibratório medida em unidades métricas (m/s²) ou unidades da constante gravitacional g, onde 1 g = 9,81 m/s², (4) a pressão da vibração medida como dyn/cm², que indica a força de 1 g acelerada em 1 cm por segundo ao quadrado; ou como pGz indicando aceleração vibracional periódica (p) (G) ao longo do eixo z (horizontal), que na pesquisa é tipicamente entre 1 e 4 Hz, e (5) a duração do estimulante, bem como a frequência com que é aplicado ao longo de dias/semanas/meses.

Existem duas inconsistências principais em relação ao relato das características das vibrações. Primeiro, a inconsistência do que é considerado “alta frequência” e o que é considerado “baixa frequência”. Por exemplo, alguns estudos descrevem vibrações de 30 a 100 Hz como alta frequência (a perspectiva de uma plataforma de corpo inteiro que se move mecanicamente), enquanto outros estudos relatam qualquer lugar de 0 a 200 Hz como baixa frequência (a perspectiva do som). Isso se deve em grande parte aos contextos científicos nos quais os pesquisadores estão interessados, mas tais rótulos contextuais tornam a síntese do conhecimento em vibração mais difícil do que precisa ser. Recomendamos simplesmente dizer “vibração na frequência X”. Se alguém deseja ser descritivo, é melhor descrever a natureza da vibração ou área aplicada em vez de dizer que é alta ou baixa. Por exemplo, pode-se investigar os efeitos da vibração percussiva, da vibração acústica, da vibração aplicada globalmente ou focalmente. Usamos o termo “baixa frequência” para descrever a vibração de 0 a 250 Hz porque este artigo é apresentado no contexto de música e som.

A segunda inconsistência está no relato da quantidade de superfície do corpo que é estimulada e da distribuição relativa do efeito vibratório. Para estudos em WBV, todo o corpo é estimulado, mas a transmissão vibratória real pode depender da postura e da posição. Com dispositivos de estimulação vibroacústica, a aplicação pode ser quase todo o corpo com alto-falantes acima do joelho, parte inferior das costas, parte superior das costas e pescoço ou principalmente nas costas com um único transdutor no centro das costas, ou apenas mãos e pés com pequenos dispositivos piezoelétricos, ou tão pequenos quanto uma sonda semelhante a um lápis. Portanto, recomendamos adicionar uma sexta categoria de relato: (6) a região do corpo que é diretamente estimulada pela vibração (por exemplo, coluna, parte inferior das costas, pescoço, pés e corpo inteiro).

Como resultado dos diferentes métodos de medição, uma consideração importante é quais medições devem ser relatadas no mínimo para replicar estudos de vibração na saúde humana e comparar diferentes estudos com precisão. Nem todas as seis categorias de medição descritas acima precisam ser relatadas porque algumas permitem a conversão para outras unidades. Por exemplo, o deslocamento pode ser determinado pela velocidade e frequência, a velocidade pode ser determinada pela frequência e deslocamento, a aceleração pode ser determinada pela frequência e deslocamento, e a pressão pode ser determinada pela força (uma função da aceleração e da massa) e a área aplicada. Portanto, os padrões de relato para estudos de vibração na saúde devem ter um número pragmático de medições que possam permitir conversões para outras unidades, se necessário. Recomendamos um mínimo de (4) medições: a frequência (em Hz), a aceleração (em g), a duração do estímulo (tempo aplicado e ao longo de quantos dias) e a área do corpo estimulada (por exemplo, coluna, costas, corpo inteiro ou uma área medida em unidades). A área de vibração aplicada é um novo, mas importante padrão de relato a ser considerado.

5.2. Implicações clínicas

Esta tentativa de “mapear a paisagem” dos mecanismos do efeito vibracional no corpo mostrou que a pesquisa está começando a identificar como a vibração afeta “o sangue, o cérebro e os ossos”, mas que os meios para o efeito são altamente complexos. Há amplas evidências de que, independentemente de uma pessoa estar em frente a uma torre de alto-falantes em um show de rock, dançando ao som de uma batida pulsante, sentindo o tremor do pedal de um órgão de tubos, viajando no metrô, andando de carruagem sobre paralelepípedos, usando um vibrador portátil, em pé em uma plataforma oscilante em uma academia, sentada em uma cadeira vibroacústica ou tendo a coluna tratada com um estilete vibratório, há potencial para efeitos que podem afetar a saúde positiva ou negativamente.

Ao longo do artigo, apontamos potenciais aplicações clínicas. Em alguns casos, estas já estão sendo utilizadas, como no caso da vibração de corpo inteiro para osteoporose, ou da aplicação focal na coluna para condições ortopédicas. No entanto, a maioria das aplicações potenciais ainda precisa ser clinicamente reconhecida e comercializada em produtos regulamentados pela medicina para que alegações específicas e, consequentemente, a prescrição médica possam se tornar práticas generalizadas. O potencial para isso é indicado pela pesquisa em hemodinâmica, neurologia e condições musculoesqueléticas.

As organizações profissionais que promovem e pesquisam esses efeitos da vibração incluem a VIBRAC (https://www.vibrac.fi/) (acessado em 21 de abril de 2021), que se concentra na terapia vibracústica para uma ampla, mas principalmente não especificada, gama de condições de saúde, e a WAVEX: World Association of Vibration Exercise Experts (https://internationalwavexmeeting.wordpress.com/) (acessado em 21 de abril de 2021), focada na WBV para saúde física e cognitiva.

Embora os mecanismos de ação decorrentes da vibração pareçam clinicamente relevantes em muitas situações, é preciso ter cautela, pois, em muitos casos, a pesquisa utilizou estudos em animais. Em muitos casos, os resultados de estudos em animais podem ser replicados em humanos, mas isso não é uma certeza. Consequentemente, a transposição para aplicações clínicas não é imediata e pode não ser bem-sucedida.

5.3. Pesquisa Futura

Nossa revisão mostrou que pesquisas muito mais específicas são necessárias. Por exemplo, a pesquisa precisa determinar se a estimulação vibroacústica do tronco em uma cadeira tem efeitos semelhantes aos da vibração de corpo inteiro em uma plataforma sobre os músculos de pessoas frágeis. A pesquisa precisa explorar mais completamente o efeito da frequência em mecanismos específicos. Por exemplo, como o óxido nítrico está positivamente correlacionado e a prostaglandina E2 negativamente correlacionada com a frequência e, portanto, qual é a frequência alvo para qual efeito específico. Da mesma forma, nossa revisão mostrou exemplos de como a vibração em uma amplitude foi positiva e em outra foi negativa. A complexidade da resposta do mecanismo à vibração dificulta a aplicação clínica e a conclusão do efeito. Variáveis ​​interativas em múltiplos mecanismos, incluindo duração, força, ciclo, frequência, local e área de aplicação e grupo de pacientes, tornam o controle de resultados específicos um desafio e estruturam a agenda para pesquisas urgentemente necessárias para o avanço dessa forma potencialmente potente de tratamento.

Uma observação importante deste esforço para “mapear a paisagem” é que não existe um “campo” integrado de pesquisa vibracional. Em vez disso, existem silos individuais que parecem funcionar isoladamente. Isso se aplica até mesmo ao tipo de estímulo. A VCI se desenvolveu como um silo único devido ao dispositivo e à forte aplicação em atletismo, treinamento esportivo e medicina. A terapia vibroacústica é outro silo, menos desenvolvido, embora não seja novo, e com menos conhecimento do mecanismo em sua pesquisa. O mais diverso, e portanto nem mesmo qualificado como um “silo”, é a vibração focal, com aplicações que vão do tratamento ortopédico ao tratamento da dor na articulação temporomandibular, à movimentação dentária ortodôntica, à engenharia de tecidos ou à ortopedia. A realidade pode ser que a pessoa na academia que busca fortalecer os músculos do core em uma plataforma vibratória esteja fazendo muito mais do que imagina. É hora de essas linhas de pesquisa separadas, mas relacionadas, explorarem pontos em comum e questões de pesquisa compartilhadas para impulsionar este campo claramente importante e avançar em aplicações clínicas na área da saúde.

 

Fonte: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8157227/