D8 Eletromiografia (EMG) nos músculos da natação

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A eletromiografia implantada nos músculos natatórios dos peixes registra a atividade elétrica das fibras musculares durante a propulsão, fornecendo informações sobre os padrões de recrutamento muscular, a intensidade da ativação e a sincronização entre diferentes grupos musculares em todo o corpo do peixe. O sinal captado por cada eletrodo é a superposição dos potenciais de ação de todas as unidades motoras ativas diretamente abaixo desse eletrodo em um dado momento. Dois tipos de músculos natatórios são distinguidos nos peixes: os músculos vermelhos, que são lentos e resistentes, usados ​​para natação sustentada, e os músculos brancos, que são rápidos, mas se fatigam facilmente, reservados para sprints e para a arrancada em C, uma manobra repentina de fuga.

O sinal elétrico que a eletromiografia registra em qualquer um desses dois tipos de tecido muscular é processado seguindo os mesmos princípios que em mamíferos: ele passa por uma retificação completa, obtendo-se o valor absoluto do sinal, e então esse sinal retificado é integrado ao longo do tempo para quantificar a ativação relativa do músculo. Alternativamente, dentro de janelas de tempo deslizantes, calcula-se a raiz quadrada da média dos quadrados dos valores do sinal para obter a amplitude instantânea da ativação muscular. Dentro desse mesmo processamento, a frequência central do espectro de potência do sinal diminui à medida que o músculo se fatiga, tornando-se um índice de fadiga muscular baseado no próprio espectro do sinal elétrico.

Além de determinar o grau de ativação muscular, a eletromiografia também revela quando o músculo é ativado, comparando a latência dessa ativação muscular com a onda cinemática do corpo do peixe, apresentada no modelo anterior desta série — ou seja, identificando em qual fase do ciclo de batimento ocorre a ativação. Se um músculo é ativado durante a fase de encurtamento, ele realiza trabalho positivo e atua como uma força propulsora; inversamente, se for ativado durante a fase de alongamento, realiza trabalho negativo e atua como um amortecedor, absorvendo energia em vez de contribuir com ela.

Essa análise da fase de ativação muscular em relação ao ciclo de batimento nos permite calcular o trabalho líquido produzido por cada segmento muscular do corpo do peixe em cada ciclo de batimento — informação essencial para entender como a potência mecânica da propulsão é distribuída por todo o corpo do peixe.

Durante a natação sustentada, apenas a musculatura vermelha, introduzida no início deste modelo, permanece ativa, com um sinal elétrico de baixa amplitude; contudo, durante sprints ou manobras rápidas, o peixe recruta progressivamente sua musculatura branca, e o sinal elétrico registrado ganha amplitude e frequência espectral. Esse recrutamento progressivo segue o mesmo princípio que rege o recrutamento muscular em outros vertebrados, o princípio de Henneman: as fibras musculares mais lentas, com o menor limiar de ativação — as da musculatura vermelha — são recrutadas primeiro, e as fibras rápidas da musculatura branca só são adicionadas quando a demanda de força para a propulsão excede a capacidade da musculatura vermelha, por si só.

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