Ementa: Revisão sobre fisiologia das células excitáveis. Conceitos básicos de biomecânica do movimento. Anatomia e fisiologia dos músculos esqueléticos. Propriedades mecânicas dos músculos esqueléticos. A unidade motora. Receptores sensoriais musculares, cutâneos e articulares. Reflexos medulares. Controle encefálico do movimento. Sistema vestibular. Controle postural. Controle neural da marcha. Conceitos básicos de fisiopatologia do sistema neuromuscular. Noções sobre modelagem matemática do sistema neuromuscular.

Bibliografia: Enoka, R. "Neuromechanics of human movement", 5th ed., Human Kinetics, 2015; Kandel, E., Schwartz, J. H., Jessell, T. M., Siegelbaum, S. A., Hudspeth, A. J. "Principles of Neural Science", 5th ed., McGraw-Hill, 2013; Kernell, D. "The motoneuron and its muscle fibres", Oxford University Press, 2006; Rothwell, J. "Control of human voluntary movement", 2nd ed., Chapman &Hall, 1986; Pierrot-Deseilligny, E., Burke, D. "The circuitry of human spinal cord: spinal and corticospinal mechanisms of movement", 2nd ed., Cambridge University Press, 2012. *Artigos científicos selecionados de revistas especializadas

Conteudo Programático:  1. Revisão sobre fisiologia das células excitáveis: Potencial de membrana e propriedades passivas do neurônio; Potencial de ação; Transmissão e integração sináptica; Junção neuromuscular. 2. Conceitos básicos de biomecânica do movimento humano: Leis do movimento; Diagramas de corpo livre; Torque; Conceitos de centro de massa e centro de pressão; Trabalho, energia e potência mecânica. 3. Propriedades mecânicas dos músculos esqueléticos: Revisão sobre anatomia dos músculos esqueléticos; Hipótese dos filamentos deslizantes; Propriedades mecânicas macroscópicas (relações força-comprimento, força-velocidade e rigidez muscular); Comportamento muscular durante o controle do movimento; Modelagem da dinâmica muscular (modelo de pontes cruzadas e modelo “tipo Hill”). 4. A unidade motora: Conceito de unidade motora; Tipos de unidades motoras; Propriedades intrínsecas e relações entrada-saída dos neurônios motores; Propriedades contráteis das unidades motoras; Controle neural da força muscular (recrutamento, taxas de disparo e correlação entre unidades motoras); O eletromiograma. 5. Receptores sensoriais musculares, cutâneos e articulares: O fuso neuromuscular; Órgãos tendinosos de Golgi; Mecanorreceptores cutâneos; Fisiologia dos receptores articulares. 6. Reflexos medulares: Reflexo de estiramento (miotático); Reflexo miotático inverso; Inibição recíproca; Inibição pré-sináptica; Inibição recorrente; Reflexos de retirada, cutâneo-muscular e flexor. 7. Controle encefálico do movimento: Os tratos descendentes; O córtex motor: planejamento motor e iniciação do movimento; Núcleos da base; O cerebelo. 8. Sistema vestibular: Anatomia e fisiologia do sistema vestibular; Vias vestibulares; Reflexos vestibulares. 9. Controle postural: Ativação muscular durante a postura ereta quieta; Variáveis biomecânicas durante o controle postural; Papel das propriedades musculares; Papel dos receptores sensoriais; Reflexos posturais; Modelos matemáticos do sistema de controle postural. 10. Controle neural da marcha: Ativação muscular nas diferentes fases da marcha; Controle medular da marcha; Conceito de CPG (Central Pattern Generator); Controle descendente da marcha. 11. Conceitos básicos de fisiopatologia do sistema neuromuscular: O eletromiograma em patologias neurológicas e miopatias; Efeitos de patologias neuromusculares nos reflexos medulares; Manifestações de patologias na postura e na marcha humana. 12. Noções sobre modelagem matemática multi-Escala do sistema neuromusculoesquelético: Apresentação de um modelo multi-escala do sistema neuromusculoesquelético; Estudos sobre o controle da força muscular; Estudos sobre reflexos medulares; Estudos sobre controle postural.-

Conteudo Programático em Inglês: 1. Review of excitable cell physiology: Membrane potential and passive properties of the neuron; Action potential; Synaptic transmission and integration; Neuromuscular junction. 2. Basic concepts of biomechanics of human movement: Laws of motion; Free-body diagrams; Torque; Concepts of center of mass and center of pressure; Work, energy, and mechanical power. 3. Mechanical properties of skeletal muscles: Review of skeletal muscle anatomy; Sliding filament hypothesis; Macroscopic mechanical properties (force-length and force-velocity relationships, and muscle stiffness); Muscle behavior during movement control; Modeling of muscle dynamics (cross-bridge model and "Hill-type" model). 4. The motor unit: Concept of motor unit; Types of motor units; Intrinsic properties and input-output relationships of motor neurons; Contractile properties of motor units; Neural control of muscle force (motor unit recruitment, firing rates, and correlation between motor units); The electromyogram. 5. Muscle, cutaneous, and joint sensory receptors: The muscle spindle; Golgi tendon organs; Cutaneous mechanoreceptors; Physiology of joint receptors. 6. Spinal cord reflexes: Stretch reflex (myotatic); Inverse myotatic reflex; Reciprocal inhibition; Presynaptic inhibition; Recurrent inhibition; Withdrawal, cutaneous muscular, and flexor reflexes. 7. Brain control of movement: The descending tracts; The motor cortex: motor planning and movement initiation; Basal ganglia; The cerebellum. 8. Vestibular system: Anatomy and physiology of the vestibular system; Vestibular pathways; Vestibular reflexes. 9. Postural control: Muscle activation during the quiet upright posture; Biomechanical variables during postural control; Role of muscle properties; Role of sensory receptors; Postural reflexes; Mathematical models of the postural control system. 10. Neural control of gait: Muscle activations in the different phases of gait; Spinal control of gait; Concept of CPG (Central Pattern Generator); Descending control of gait. 11. Basic concepts of pathophysiology of the neuromuscular system: The electromyogram in neurological diseases and myopathies; Effects of neuromuscular diseases on spinal reflexes; Manifestations of diseases in human posture and gait. 12. Fundamentals of multi-scale mathematical modeling of the neuromusculoskeletal system: Presentation of a multi-scale model of the neuromusculoskeletal system; Studies on the control of muscle force; Studies on spinal cord reflexes; Studies on postural control.

Conteudo Programático em Espanhol:  1. Revisión sobre la fisiología de las células excitables: Potencial de membrana y propiedades pasivas de la neurona; Potencial de acción; Transmisión e integración sináptica; Unión neuromuscular. 2. Conceptos básicos de biomecánica del movimiento humano: Leyes del movimiento; Diagramas de cuerpo libre; Torque; Conceptos del centro de masa y centro de presión; Trabajo, energía y potencia mecánica. 3.    Propiedades mecánicas de los músculos esqueléticos: Revisión sobre la anatomía de los músculos esqueléticos; Hipótesis de los filamentos deslizantes; Propiedades mecánicas macroscópicas (relaciones fuerza-longitud, fuerza-velocidad y rigidez muscular); Comportamiento muscular durante el control del movimiento; Modelamiento de la dinámica muscular (modelo de puentes cruzados y modelo tipo Hill). 4. La unidad motora: Concepto de unidad motora; Tipos de unidades motoras; Propiedades intrínsecas y relaciones entrada-salida de las neuronas motoras; Propiedades contráctiles de las unidades motoras; Control neural de la fuerza muscular (reclutamiento, tasas de disparo y correlación entre unidades motoras); El electromiograma. 5. Receptores sensoriales musculares, cutáneos y articulares: El huso neuromuscular; Órganos tendinosos de Golgi; Mecanorreceptores cutáneos; Fisiología de los receptores articulares. 6. Reflejos medulares: Reflejo de estiramiento (miotático); Reflejo miotático inverso; Inhibición recíproca; Inhibición presináptica; Inhibición recurrente; Reflejos de retirada, cutáneo-muscular y de flexión. 7. Control encefálico del movimiento: Las vías descendentes; La corteza motora: planificación motora e iniciación del movimiento; Los ganglios basales; El cerebelo. 8.    Sistema vestibular: Anatomía y fisiología del sistema vestibular; Vías vestibulares; Reflejos vestibulares. 9. Control postural: Activación muscular durante la postura erecta quieta; Variables biomecánicas durante el control postural; Rol de las propiedades musculares; Rol de los receptores sensoriales; Reflejos posturales; Modelos matemáticos del sistema de control postural. 10. Control neural de la marcha: Activación muscular de las diferentes fases de la marcha; Control medular de la marcha; Concepto CPG (Central Pattern Generator); Control descendente de la marcha. 11. Conceptos básicos de patofisiología del sistema neuromuscular: El electromiograma en enfermedades neurológicas y miopatías; Efectos de las enfermedades neuromusculares en los reflejos medulares; Manifestaciones de las enfermedades en la postura y en la marcha humana. 12. Noción sobre modelado matemático multi-escala del sistema neuromusculoesquelético: Presentación de un modelo multi escala del sistema neuromusculoesquelético; Estudios sobre el control de la fuerza muscular; Estudios sobre reflejos medulares; Estudios sobre el control postural.

Forma Avaliação: 2 Provas escritas (P1 e P2) 1 Trabalho computacional (TC) 1 Avaliação oral (AO) NF = 0,2 P1 + 0,3 P2 + 0,3 TC + 0,2 AO *Não haverá exame final.