A Complexidade no Estudo do Controle Motor Humano

Autores: Alexandre Matos; Cristiano Sena; Francisco Antônio Pereira Fialho; Irlândia Ramos Araújo, Milena Alves Medrado e Rosângela Martins Gueudeville

Resumo

A evolução das teorias que procuram explicar o controle motor partiu do pensamento cartesiano positivista e caminharam para uma abordagem mais ampla e holística. Nas teorias do controle motor mais atuais como teoria ecológica é possível notar a preocupação com os fatores ambientais e cognitivos. Assim, objetivo deste artigo é entender que o organismo humano dever ser compreendido como um sistema complexo e como tal está sujeito à organização baseda na dinâmica não linear, essencial para uma melhor compreensão do movimento e em especial das teorias do controle motor.

1 – Introdução

O movimento é a mudança de posição ou postura que envolve gasto energético, controle e produção de força (Hamill, 1999). De uma maneira geral o movimento humano pode ser entendido como uma comunhão de vários sistemas orgânicos: neurológico, biomecânico e bioquímico em associação com as características ambientais.

O controle motor responsável pelo movimento humano vem sendo analisado por muitos estudiosos na tentativa de descrever como o movimento é adquirido, desenvolvido e durante o ato motor como ele é planejado e executado. Para tal, muitas teorias foram elaboradas na tentativa de explicar de que forma os movimentos são controlados, ou seja, como ocorre o Controle Motor.

2 - Teorias do Controle Motor

Estas teorias são um grupo de hipóteses ou idéias que tentam descrever a interação dos sistemas orgânicos e o ambiente na elaboração e controle do movimento.

2.1 - Teoria do Reflexo

Nesta teoria os reflexos são considerados a unidade básica do movimento, assim os movimentos mais complexos seriam formados por uma junção de reflexos.(FREDERICKS, 1996).

Um exemplo desta teoria seria o sapo que ao ver uma mosca, desencadeia um estímulo, que produz a ativação reflexa do impulso da língua para capturar a mosca, o que corresponde à resposta, caso seja realmente capturada. (SHUMWAY-COOK E WOOLLACOTT, 2003).

Entretanto, esta teoria possui diversas limitações, pois não explica os movimentos voluntários e os movimentos que acontecem na ausência de um estímulo sensorial.

2.2 - Teoria Hierárquica

A teoria hierárquica propõe que no Sistema Nervoso existe uma hierarquia, onde os centros superiores (córtex, áreas motoras frontais e áreas responsáveis pela consciência) comandam os centros inferiores (medula espinhal e nervos cranianos). Umphred (2004) relata que nesta teoria o centro superior contém toda a informação necessária para o movimento e pode ou não usar o feedback externo ou interno para regular o movimento.

Conforme esta teoria os centros superiores e inferiores não interagem, não existindo controle de baixo para cima e apenas de cima para baixo. Alguns pesquisadores uniram as teorias acima citadas, formando a teoria reflexo-hierárquica, sugerindo que o controle motor ocorre devido a reflexos organizados hierarquicamente no sistema nervoso, mas não esclarece a dominância do comportamento reflexo que acontece em algumas situações como no exemplo da pisada em um prego que leva a uma resposta reflexa estereotipada de retirada imediata da perna.

2.3 - Teoria da Programação Motora

Indica que o movimento acontece devido a programas motores que são ativados por processo central e estímulo sensorial, assim pode ocorrer na ausência de uma ação reflexa.

Bernstein (1967 apud SHUMWAY-COOK E WOOLLACOTT, 2003) um dos criadores desta teoria, descreve sua limitação, para ele o programa central não pode ser considerado a única determinante da ação motora, uma vez que dois comandos iguais para uma reigião específica do corpo pode produzir movimentos diferentes, por exemplo a flexão do joelho pode ser execultada ou controlada por ações musculares diferentes a depender se o pé estiver fixo no solo a flexão é controlada por uma ação muscular excêntrica do quadríceps e se estiver com a extremidade inferior livre a flexão é produzida por uma contração dos músculos isquiotibiais.

2.4 - Teoria dos Sistemas

Sugere que vários sistemas atuam no controle motor, tanto os componentes internos como musculares, neurais quanto externos, gravidade e inércia e que diferentes comandos podem resultar no mesmo movimento (FREDERICKS, 1996).
Uma grande limitação desta teoria é o não aprofundamento na interação do organismo com o ambiente.

2.5 - Teoria da Ação Dinâmica

Aborda variáveis denominadas parâmetros de controle, que segundo esta teoria, regulam as alterações no comportamento de todo o sistema. Uma alteração critica destas variáveis em um dos sistemas induz a um novo movimento. Este ponto crítico seria o limite máximo que os sistemas suportariam naquele determinado movimento quando então haveria a transição para um novo estágio de movimento.

Esta teoria faz referência ao estado atrator que seria aquele padrão preferido do movimento, que poderia ser entendido como aquele ritmo preferido para realizar as atividades da vida cotidiana. Por exemplo, poderíamos caminhar com diversos tipos de velocidade de macha, mas normalmente caminhamos em um ritmo preferido que é individual e pode variar segundo exigências ambientais.

Shumway-Cook e Woollacott (2003) relatam que uma limitação deste modelo pode ser a suposição de que o Sistema Nervoso cumpre uma função consideravelmente irrelevante e que a relação entre o sistema físico do animal e o ambiente no qual ele funciona determina principalmente o comportamento do animal.

2.6 - Teoria Ecológica

Surgida em 1960 com estudos do psicólogo James Giibson, que pesquisou as interações do sistema motor com o meio ambiente (GIBSON, 1986). Esta teoria posteriormente desenvolvida por dois alunos de Gibson foi conhecida como teoria ecológica do controle motor e caracterizada pela grande ênfase à percepção que ao contrario das demais teorias que apontavam a sensação como fator mais importante no controle motor. Segundo Shumway-Cook e Woollacott (2003), a perspectiva ecológica ampliou o nosso conhecimento sobre o Sistema Nervoso Central que deixou de ser considerado um sistema sensório-motor que reage às variáveis ambientais e transformou-se em um sistema de percepção/ação capaz de explorar ativamente o ambiente, a fim de satisfazer seus próprios objetivos.

As teorias de controle motor possuem limitações decorrentes do momento histórico em que foram desenvolvidas e do paradigma aceito na sua criação, por exemplo, as primeiras teoria se encaixam no paradigma newtoniano-cartesiano, tradicional, que dividia o todo em partes e as teorias da ação dinâmica e a teoria ecológica trazem uma abordagem mais atual, na qual o ambiente pode limitar ou influenciar a atividade funcional.

Contudo, percebe-se que a teoria da ação dinâmica não destaca o organismo como um sistema complexo que está sujeito à dinâmica não-linear existente na relação entre a estrutura e o processo relativos ao movimento humano principalmente em relação à questão da subjetividade como por exemplo a consciência. A única teoria que mais se aproxima da abordagem à experiência subjetiva é a teoria ecológica ao dar ênfase à percepção em vez da sensação.

Para compreender como a teoria da complexidade pode influenciar e fornecer bases conceituais para maior conhecimento das atuais teorias do controle motor é necessário entender como surgiu a idéia complexa a partir do pensamento simplificador.

3 - Pensamento Simplificador

Segundo Morin, 1995, o pensamento simplificador está baseado na confiança absoluta da lógica para estabelecer as verdades da sua teoria. René Descartes no século XVII baseado no ideal separatista e reducionista procurou explicar a natureza das coisas e assim dividiu em mente ou coisa pensante (res cogitans) e matéria ou coisa extensa (res extensa). Ele ordena a separação do objeto do meio, da ordem da desordem, das disciplinas das ciências, da ciência da filosofia. Estas foram as bases conceituais da teoria cartesiana que norteou por muito tempo a ciência e a filosofia ocidental.

A partir disto, entende-se porque não existem teorias completas, pois há inúmeros fatores a se considerar, principalmente quando se reconhece que o ser humano é um sistema aberto e está sujeito a influências externas.

Hoje os cientistas se deparam com o paradigma da complexidade e por assim ser ainda se encontra relutância em seu aceito pela dificuldade que alguns cientistas têm em adotar a estrutura não-linear da teoria da complexidade.

4- A Complexidade

Para Morin (1995) a Complexidade é uma forma de compreender o mundo, tendo a capacidade de integrar no real as relações que sustentam a co-existência entre os seres no universo, possibilitando o reconhecimento da ordem e da desordem, do uno e do diverso, da estabilidade e da mudança. As idéias de ordem, desordem e organização necessitam ser pensadas em conjunto e surgem de diferentes pontos de vista.

Assim, a idéia de ordem, desordem e organização demonstra o antagonismo e a complementaridade que se encontra na complexidade. Morin (1998) coloca também que o funcionamento do ser vivo tolera, até certos limites, uma parte de desordem, de ruídos, de erros. A degradação contínua das moléculas e das células de um organismo, por exemplo, é a desordem permanente.

4.1 – Princípios da complexidade

Sete princípios básicos são colocados por Morin (2000), os quais são complementares e interdependentes.

O primeiro princípio denominado sistêmico ou organizacional associa o conhecimento das partes ao conhecimento do todo, sendo que o todo é igualmente mais e menos que a soma das partes.

O segundo princípio é o holográfico, o qual demonstra que a parte está no todo, como o todo está na parte, ressaltando que cada parte possui sua singularidade e sua individualidade, além de conter o todo. Por exemplo, as células do corpo humano que possuem a informação genética do corpo, mas não é em si o corpo.

O terceiro princípio, a retroatividade, aceita o conhecimento dos processos auto-reguladores, rompe com o princípio da causalidade linear, no qual a causa age sobre o efeito e o efeito sobre a causa.

O quarto princípio, a recursividade, refere-se ao circuito gerador, em que os produtos e os efeitos são causadores e produtores do que se produz. Como exemplo, o ciclo da reprodução, que produz seres vivos que reproduzem o ciclo de vida da reprodução.

O quinto princípio, a autonomia/dependência, relata que os seres vivos são autônomos, mas esta autonomia depende do meio exterior, por isso são seres auto-eco-organizadores.

O sexto princípio é o dialógico, o qual se refere a duas lógicas, pois um fenômeno complexo une duas noções que tendem a excluir-se reciprocamente e ao mesmo tempo são indissociáveis em uma mesma realidade, como a ordem, a desordem e a organização.

O sétimo princípio é a re-introdução do conhecimento em todo conhecimento, ou seja, todo o conhecimento é uma reconstrução de um conhecimento prévio.

4.2 – Sistemas Complexos e a dinâmica não linear

Os sistemas complexos não são lineares, envolvem muitos componentes, apresentam uma dinâmica de interação entre eles, dando origem a um número de níveis ou escalas que exibem comportamentos comuns, apresentando processos de emergência e auto-organização.

Segundo Axelrod (2000), “complexidade” não denota simplesmente “muitas partes em movimento”. Ao contrário, indica que o sistema consiste de partes as quais interagem de forma que influenciam fortemente o sistema como um todo. A complexidade normalmente resulta em características que são propriedades do sistema que as partes separadas não tem. Por exemplo, nenhum neurônio tem consciência, mas o cérebro humano tem consciência como uma propriedade emergente.

Conforme Capra, 1997, a dinâmica não-linear é a nova matemática da complexidade que permite um número limitado de forma e funções possíveis, que são descritos matematicamente pelos atratores – padrões geométricos complexos que representam as propriedades dinâmicas do sistema. Para o matemático Stewart, 1998 a dinâmica não-linear será um dos campos mais frutíferos da ciência nos próximos anos, no qual a matemática traduzirá a necessidade de compreender a organização do mundo vivo.

Para entender a complexidade natural ao organismo humano, o primeiro passo é procurar compreender como a complexidade tendo como base a teoria da autopoiese explica a formação de redes de relacionamento e o surgimento de formas e funções biológicas. Conforme Capra, 2002 o sistema autopoiético é aquele que sofre mudanças estruturais continuas ao mesmo tempo em que conserva seu padrão de organização em teia. Os componentes da teia continuamente produzem e transformam uns aos outros, e os fazem de maneiras distintas.

Assim, os sistemas vivos são sistemas fechados quanto à sua organização e por isso são redes autopoiéticas, mas aberto do ponto de vista material e energético, uma vez que necessita de matéria e energia do ambiente e devolve estes elementos na forma de excrementos.Quando o fluxo de energia aumenta o sistema pode chegar a uma instabilidade que Capra chama de ponto de bifurcação, o qual pode resultar em um estado totalmente novo, em que podem surgir novas estruturas e novas formas de ordem. O fenômeno do surgimento espontâneo é reconhecido como a origem dinâmica do desenvolvimento, do aprendizado e da evolução. Assim, a geração de formas novas é uma das propriedades dos sistemas vivos que é uma característica essencial dos sistemas abertos.

O conhecimento da teoria da complexidade nos permite dizer que não é possível mais explicar os fenômenos biológicos a luz simplista da física e da bioquímica sem levar em consideração a dinâmica não-linear dos sistemas complexos. Por exemplo, o ato motor humano, o foco deste estudo, não deve ser entendido apenas como uma função apenas dos sistemas neurológicos e biomecânicos. Na verdade o controle motor é oriundo da dinâmica não-linear complexa das redes que envolvem os sistemas neurológicos e biomecânicos em constante relação com seu ambiente.

Desta forma a ciência que busca estudar fenômenos biológicos como o controle motor deve reconhecer a importância da analise da experiência viva, ou seja, da subjetividade que envolve os agentes. E isso representa mais uma quebra de paradigma uma vez que nega a visão cartesiana de separação do corpo da mente. É com este pensamento que as teorias do controle motor evoluíram e chegaram as atuais teorias da ação dinâmica e ecológica.

Para uma melhor compreensão da complexidade no controle motor e avançar num aspecto pouco abordado pela teoria da ação dinâmica e mais amplamente pela teoria ecológica é necessário entender a relação do corpo e da mente em especial no estudo da consciência.

5.0 – Corpo, mente e consciência

Por mais que as teorias tenham modificado, uma questão sempre motivou os pesquisadores: a relação entre o corpo e a mente. Segundo Capra 2002, o avanço decisivo da concepção sistêmica da vida foi o abandono da visão cartesiana da mente como uma coisa e ter percebido que mente e consciência são processos.

Uma das teorias que surgiram a partir desta visão sistêmica foi difundida na década de 70 pelos biólogos Humberto Maturana e Franscisco Varela e é conhecida como a teoria da cognição de Santiago. A idéia central desta teoria é reconhecer que a cognição é um processo essencial da vida. As interações de um organismo vivo com seu ambiente são interações cognitivas. Assim a cognição envolve todos os processos da vida, percepção, emoção, aprendizado, comportamento e por assim ser também o movimento humano.

Sendo o organismo humano um sistema aberto e autopoiético ele está sujeito a influencia ambiental e como resultado desta interação está submetido a constantes mudanças que refletem no desenvolvimento do homem. Um exemplo claro é o sistema nervoso do homem.

A estrutura do sistema nervoso supra segmentar tem em sua característica a neuroplasticidade que pode ser entendida como a capacidade que os neurônios possuem de assumir novas funções a partir do uso e reuso de estímulos adequados a uma tarefa. Isto fica evidente nos casos de lesão cerebral como, por exemplo, um trauma crânio-encefálico. Durante o processo de reabilitação, verifica-se uma mudança estrutural para observar uma mudança funcional, uma vez que, a função motora pertencente a área de tecido cerebral morta pode ser substituída por uma nova área, mesmo que esta nunca tenha sido usada para tal. Esta capacidade (neuroplasticidade) ocorre na dependência de estímulos e do treinamento adequados destas funções “perdidas”(Arribas et al, 2006).

O grande fator estimulante que favorece a neuroplasticidade parece ser mesmo o inter-relacionamento do individuo com o seu ambiente. Porem há que se ver que os sistemas vivos são autônomos. O ambiente só faz desencadear as mudanças estruturais, não as especifica nem as dirige. Isto porque, segundo Maturana e Varela, 1987, a interação de um sistema vivo com seu ambiente responde a um padrão não-linear e assim o resultado é imprevisível. No caso de treinamento de tarefas em um paciente com lesão cerebral por mais que o terapeuta busque uma resposta em especial ele deve estar ciente que o resultado pode ser o mais diverso possível, uma vês que como foi visto esta resposta está de acordo com a dinâmica não-linear e é dependente da natureza comportamental do individuo.

A teoria ecológica do controle motor é interessante por levar em consideração o fator ambiental e a percepção individual na aquisição e controle do movimento. Ao reconhecer que o organismo vivo responde às influencias ambientais com mudanças estruturais que irão refletir no seu comportamento, percebe-se que o treinamento de reabilitação deve ser o mais motivador possível e as tarefas a serem prescritas devem fazer parte do cotidiano do paciente. Isto fica claro quando Capra, 2002, afirma que o sistema que se liga ao ambiente através de um vínculo estrutural é um sistema que aprende. As mudanças contínuas são seguidas de adaptações, aprendizados e desenvolvimentos também contínuos, o que é uma característica dos seres vivos.

Para Maturana e Varela, 1987 nenhum sistema vivo pode ser controlado, só pode ser perturbado. Os sistemas vivos não especificam somente as mudanças estruturais; especificam também quais são as perturbações do ambiente que podem desencadeá-las. Ou seja, reside ao sistema vivo a capacidade de filtrar os tipos de perturbações e assim ter a liberdade de aceitar que tipo de perturbação é do seu interesse. E assim a teoria ecológica ao envolver a dicotomia o ambiente-percepção define estímulos, no caso perturbações que normalmente fazem parte da vida diária do paciente. Por isto, as aquisições de tarefas durante o treinamento de pacientes lesionados devem englobar justamente as tarefas que fazem parte do ambiente natural do indivíduo, pois assim tornam-se mais fáceis de ser percebidas e reprogramadas pelo paciente.

Assim as idéias da teoria da cognição de Santiago se complementam com a teoria ecológica do controle motor, pois da mesma forma são uma cisão com a visão cartesiana ao fornecer uma visão mais holística, além disso, a teoria da cognição de Santiago fornece subsídios para compreensão da complexidade no controle motor ao entender que a resposta ao um estimulo está de acordo com o padrão não-linear, ou seja o estímulo ou perturbação pode ser ou não aceito pelo individuo e da mesma forma o resultado pode ser aquele esperado ao não. Além disso, fica evidente que a mente é um processo de cognição do viver e o cérebro é a estrutura na qual se dá este processo. Desta forma a relação da mente com o cérebro é uma relação entre processo e estrutura. E a consciência emerge como fator atribuído a esta relação.

6.0 - Importância da consciência no controle motor

Para entender a importância da consciência no controle motor é necessário estar ciente da dinâmica não-linear que envolve os sistemas complexos e assim levar em consideração a subjetividade e os resultados imprevisíveis dos relacionamentos entre os agentes. Para tal, Capra em 2002 fez uma revisão das escolas de estudo da consciência:

1.Neurorreducionista: definição dada por Fransico Varela por reduzir a consciência a mecanismos nervosos. O comportamento é definido pela relação das células nervosas e das moléculas.

2.Funcionalista: a mais popular entre estudiosos da cognição, afirma que os estados mentais são definidos pela “organização funcional”, descritos por padrões de relações causais no sistema nervoso. E ao levar em consideração estes padrões está diante da dinâmica não-linear dos sistemas complexos.

3.Misterianos: escola menos conhecida que define a consciência como um mistério profundo o qual o homem jamais irá compreender. Por mais que se compreenda a estrutura cerebral, isto não permitirá condições do entendimento da experiência consciente.

4.Neurofenomenologista: difundida por Francisco Varela é uma escola que vem crescendo e faz uso da teoria da complexidade e das experiências subjetivas contidas nos relatos de caso em primeira pessoa e assim procura compreender de que maneira as experiências subjetivas surgem espontaneamente a partir de atividades neurais complexas.

Aprofundando os conhecimentos preconizados pela escola neurofenomenologista, entendemos que o estudo do controle motor também deve compreender o estudo da cognição e por também estar ligado e as atividades neurais complexas deve envolver as experiências subjetivas consciente.

A experiência consciente se baseia num conjunto específicos de células que envolve muitas atividades neuronais diferentes, associadas à percepção sensorial, às emoções, à memória, aos movimentos corporais, etc. As experiências subjetivas ao estarem ligadas aos movimentos corporais devem ser um campo de atenção para o entendimento do controle motor humano. Para tal, as bases cientificas das escolas Funcionalista e Neurofenomenologista servem de primeiro entendimento uma vez que estas entendem que a consciência é um processo cognitivo que surge espontaneamente a partir da atividade neural complexa em especial a ultima por estar ligada a fenômenos subjetivos faz jus a a dinâmica não-linear dos sistemas complexos. (VARELA, 1996 apud CAPRA, 2002)

A fim de entender a complexidade desta atividade neural Capra, 2002, define que os principais estudiosos foram Francisco Varela e mais recentemente Gerald Edelman junto com Giulio Tononi.

Nestes estudos fica evidente que a experiência consciente não se localiza numa parte específica do cérebro, nem pode ser relacionada a determinadas estruturas neurais. Na verdade é uma propriedade que surge espontaneamente de um processo cognitivo particular (formação de aglomerados funcionais transitórios de neurônios) Estes aglomerados seriam estruturas que se formam para descrever um padrão que define uma função realizada pelo sistema nervoso.

No caso do movimento humano ou ato motor este padrão pode ser descrito como uma seqüência de padrões de excitações neuronais que inicia com uma motivação e planejamento do ato motor em áreas especificas do córtex cerebral. Para este planejamento são usadas informações sensoriais internas (posição corporal) e externas (distancia de agentes externos, topografia, luminosidade, etc.) em seguida o movimento é iniciado com as contrações musculares que produzem o movimento e a tarefa funcional desejada, por exemplo o caminhar. Após inicio do movimento ocorre uma constante avaliação pelo feedback sensorial que também são padrões de ativação neuronal que surgem a partir dos mesmos estímulos internos e externos que de forma aferente se direcionam ao sistema nervoso central e são encaminhados ao encéfalo para serem comparados a “padrões” aprendidos e armazenados no cerebelo que influencia a área motora determinando o controle da ação motora que está sendo executada. (LUNDY-EKMAN, 2004)

Com estas informações é possível relacionar a tarefa que se deseja realizar ou que está sendo executada com ambiente externo e assim ajustar a ação motora ao planejamento feito ou ao movimento executado às exigências do ambiente em que se encontra.

7.0 - Conclusão

Frente a este padrão percebe-se que o ato motor está relacionado a dois fatores vistos neste estudo: ambiente e consciência. E assim fica evidente que qualquer estudo que deseje entender o movimento humano deverá levar em consideração a dinâmica não-linear que envolve a relação complexa entre os sistemas vivos e seu ambiente, não subestimando a experiência subjetiva, em especial a consciência, essencial no controle das atividades motoras ou em qualquer programa de reabilitação funcional.


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Alexandre Matos: Mestrando do programa EGC, área de concentração Gestão do Conhecimento na UFSC amatos@fase-se.edu.br
Cristiano Sena: Mestrando do programa EGC, área de concentração Gestão do Conhecimento na UFSC cristianosena@gmail.com
Francisco Antônio Pereira Fialho2: Professor Dr. do programa Engenharia e Gestão do ConhecimentoMestrando do programa EGC, área de concentração Gestão do Conhecimento na UFSC (EGC) na UFSC (UFSC) fapfialho@egc.ufsc.br
Irlândia Ramos Araújo: Mestrando do programa EGC, área de concentração Gestão do Conhecimento na UFSC (UFSC) irlandia@egc.ufsc.br
Milena Alves Medrado: Mestrando do programa EGC, área de concentração Gestão do Conhecimento na UFSC (UFSC) milamedrado@terra.com.br
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