Há algo profundamente instigante na forma como a fisiologia contemporânea tem aprendido a enxergar o corpo humano: não mais como um sistema que responde tardiamente ao esforço, mas como um organismo que revela seus segredos em tempo real, pulso a pulso, fibra a fibra, quando iluminado pela precisão silenciosa da espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS). O que antes exigia laboratórios, máscaras metabólicas e análises invasivas converte-se agora em sinais contínuos de luz que atravessam a pele, alcançam a microvasculatura e retornam carregados de significado fisiológico. A ciência do exercício descobre, assim, uma nova gramática para interpretar o desempenho humano.
Fonte: Contreras-Briceño F, Espinosa-Ramírez M, Rivera-Greene A, et al. Monitoring Changes in Oxygen Muscle during Exercise with High-Flow Nasal Cannula Using Wearable NIRS Biosensors. Biosensors (Basel). 2023;13(11):985.
A evolução tecnológica da NIRS transformou essa promessa em método: o aperfeiçoamento de oximetros portáteis, sensíveis à variação da oxigenação muscular em escalas milissegundo a milissegundo, reorganizou o modo como treinadores, fisiologistas e atletas monitoram estados metabólicos durante o exercício. Diferentemente de métricas globais como frequência cardíaca, lactato ou VO₂ sistêmico — que descrevem a resposta do corpo como um todo — a NIRS oferece uma janela local, examinando a interação entre oferta de oxigênio, perfusão tecidual e extração metabólica no próprio músculo de interesse.
Nos últimos cinco anos, a literatura científica apresentou um crescimento expressivo de estudos que aplicam a técnica a dezenas de modalidades esportivas. Essa expansão não é meramente quantitativa: ela demonstra maturidade metodológica, refinamento interpretativo e uma compreensão mais sofisticada das respostas microvasculares ao exercício.
Fonte: https://numablue.com/en/not-all-nirs-devices-are-the-same-heres-what-you-need-to-know/
A NIRS caracteriza com alta sensibilidade as alterações na relação oferta–demanda metabólica conforme a intensidade do exercício aumenta. Em modalidades cíclicas, como corrida e ciclismo, observa-se de modo consistente uma desoxigenação progressiva do vasto lateral durante protocolos incrementais. Essa dinâmica, frequentemente organizada em curvas sigmoides ou trechos lineares, é reflexo direto do aumento da extração periférica de oxigênio em um cenário no qual a oferta se torna relativamente insuficiente. Esses padrões se alinham às transições metabólicas clássicas, correspondendo aos limiares ventilatórios e de lactato, mas com uma vantagem metodológica relevante: a NIRS detecta essas mudanças no local onde elas acontecem.
Dados apresentados para um participante representativo realizando dois testes incrementais multietapas no ciclismo. Cada etapa de trabalho tem duração de 5 minutos, intercalada com 1 minuto de descanso passivo. A carga inicia em 1,0 W·kg⁻¹ e aumenta 0,5 W·kg⁻¹ a cada etapa. A saturação de oxigênio muscular (SmO₂) está sobreposta, com o Teste 1 (azul claro) e o Teste 2 (azul escuro). Os participantes realizaram o primeiro teste até o limite máximo de tolerância. O segundo teste foi repetido até a mesma duração ou até o limite de tolerância, caso não conseguissem atingir o mesmo tempo do primeiro teste.
Dados apresentados para um participante representativo nas etapas de menor, mediana e maior carga de trabalho nos dois testes, com as intensidades expressas em W·kg⁻¹. A saturação de oxigênio muscular (SmO₂) foi registrada no Teste 1 (azul claro) e no Teste 2 (azul escuro). Os valores médios de SmO₂ dos últimos 60 segundos de cada etapa foram utilizados para as comparações teste-reteste (áreas sombreadas em vermelho). Fonte: Yogev A, Arnold J, Nelson H, et al. Comparing the reliability of muscle oxygen saturation with common performance and physiological markers across cycling exercise intensity. Front Sports Act Living. 2023;5:1143393.
Essa equivalência entre limiares identificados pela SmO₂ e os tradicionalmente determinados por VO₂ ou lactato decorre de mecanismos bem estabelecidos. O primeiro limiar (LT1/VT1) corresponde à primeira inflexão da queda da oxigenação muscular, momento em que a contribuição metabólica aeróbia, embora dominante, precisa ser suplementada por vias glicolíticas crescentes. Já o segundo limiar (LT2/VT2) coincide sistematicamente com o ponto em que a SmO₂ atinge valores mínimos ou apresenta estabilização seguida de pequena recuperação — expressão da saturação máxima da extração muscular e do início de perda de estabilidade no estado metabólico. Apesar de VO₂ e NIRS não medirem a mesma dimensão fisiológica, suas transições convergem porque refletem o mesmo fenômeno: a reorganização metabólica que torna o exercício insustentável sem aumento exponencial do custo fisiológico.
Pallarés JG, Morán-Navarro R, Ortega JF, Fernández-Elías VE, Mora-Rodriguez R. Validity and Reliability of Ventilatory and Blood Lactate Thresholds in Well-Trained Cyclists. PLoS One. 2016;11(9):e0163389.
Batterson PM, Kirby BS, Hasselmann G, Feldmann A. Muscle oxygen saturation rates coincide with lactate-based exercise thresholds. Eur J Appl Physiol. 2023;123(10):2249-2258.
Ao expandirmos a análise para uma perspectiva mecanística (abordagem B), compreendemos por que esses limiares, em algumas situações, podem divergir. A cinética muscular da desoxihemoglobina está sujeita à heterogeneidade de perfusão, à distribuição regional do fluxo sanguíneo e à arquitetura microvascular, enquanto os limiares ventilatórios derivam da interação entre controle químico da respiração, buffer de lactato e modulação neural da ventilação. Assim, fatores como espessura da gordura subcutânea, nível de treinamento, sexo, capacidade oxidativa muscular e atraso da cinética de VO₂ podem gerar variações interindividuais. Mesmo assim, a concordância para o segundo limiar permanece elevada na maioria das meta-análises, reforçando a robustez fisiológica da NIRS.
A confiabilidade dos dispositivos portáteis, outro pilar metodológico, tem sido amplamente investigada. Estudos mostram que a saturação muscular (SmO₂) apresenta ICCs entre 0,81 e 0,90, comparáveis ao VO₂ e à frequência cardíaca e superiores ao lactato — um resultado notável considerando que se trata de uma medida localizada, não invasiva e de baixo custo operacional. Isso fortalece seu uso como marcador rotineiro de carga interna.
Fonte: Feldmann A, Schmitz R, Erlacher D. Near-infrared spectroscopy-derived muscle oxygen saturation on a 0% to 100% scale: reliability and validity of the Moxy Monitor. J Biomed Opt. 2019;24(11):1-11.
Um campo emergente de grande impacto — e ainda mais fascinante — envolve a integração simultânea da oxigenação muscular e cerebral. A literatura documenta que, enquanto o músculo esquelético reduz sua saturação com o aumento da intensidade, o córtex pré-frontal tende a aumentar sua oxigenação em intensidades moderadas, refletindo maior atividade neural para controle motor e sustentação da tarefa. Contudo, próximo à exaustão voluntária, tanto o sinal muscular quanto o cerebral se estabilizam ou declinam, sugerindo a convergência de limitações centrais e periféricas na determinação do ponto de fadiga.
Fonte: Sanni AA, McCully KK. Interpretation of Near-Infrared Spectroscopy (NIRS) Signals in Skeletal Muscle. J Funct Morphol Kinesiol. 2019;4(2):28.
Esse avanço conceitual vem acompanhado de desafios técnicos importantes. A oxigenação cerebral é particularmente suscetível a interferências das camadas extracerebrais, de músculos faciais e temporais, além de oscilações sistêmicas. As revisões metodológicas reforçam o uso de técnicas avançadas de processamento — regressão por canais curtos, GLM, filtragem de ruído sistólico — para melhorar a validade das interpretações. Tecnologias de domínio temporal e frequência têm reduzido a influência da espessura de tecido adiposo, embora com maior custo e menor disponibilidade comercial.
O conjunto de evidências dos últimos anos não apenas solidifica a NIRS como ferramenta indispensável, mas também desloca a perspectiva da fisiologia do exercício para um modelo mais integrativo: o desempenho emerge de uma interação dinâmica entre limitações periféricas de extração de oxigênio e ajustes centrais de controle motor, percepção de esforço e fadiga.
E, ao final dessa jornada entre microvasos, fibras musculares, córtices cerebrais e curvas metabólicas, resta uma percepção quase poética: quanto mais profundamente iluminamos o corpo com ciência, mais ele revela que o desempenho humano é a expressão sincronizada de inúmeros ritmos — circulatórios, celulares, neurais — que se alinham em harmonia delicada até o momento em que a fadiga, inevitável e instrutiva, faz cessar o movimento.
Referencias:
Orcioli-Silva D, Beretta VS, Santos PCR, et al. Cerebral and muscle tissue oxygenation during exercise in healthy adults: A systematic review. J Sport Health Sci. 2024;13(4):459-471.
Perrey S, Quaresima V, Ferrari M. Muscle Oximetry in Sports Science: An Updated Systematic Review. Sports Med. 2024;54(4):975-996.
Quaresima V, Ferrari M, Scholkmann F. Best practices for simultaneous measurement of NIRS-based cerebral and muscle oximetry during exercise. J Sport Health Sci. Published online October 17, 2024.
Sendra-Pérez C, Sanchez-Jimenez JL, Marzano-Felisatti JM, Encarnación-Martínez A, Salvador-Palmer R, Priego-Quesada JI. Reliability of threshold determination using portable muscle oxygenation monitors during exercise testing: a systematic review and meta-analysis. Sci Rep. 2023 Aug 4;13(1):12649.
Yogev A, Arnold J, Nelson H, et al. Comparing the reliability of muscle oxygen saturation with common performance and physiological markers across cycling exercise intensity. Front Sports Act Living.