Neurotalks - Resumos

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Ledycnarf Januário de Holanda1, Débora Cristina da Silva Oliveira2, Ana Paula Mendonça Fernandes2, Ricardo Alexsandro de Medeiros Valentim3, Danilo Alves Pinto Nagem3, Edgard Morya4, Ana Raquel Rodrigues Lindquist1,2

1Programa de Postgrado en Fisioterapia, Departamento de Fisioterapia de la Universidad Federal de Rio Grande do Norte, 2Graduación en Fisioterapia, Departamento de Fisioterapia de la Universidad Federal de Rio Grande do Norte, 3 Departamento de Ingeniería Biomédica, Universidad Federal de Rio Grande do Norte, 4Posgrado Programa en Neuroingeniería, Instituto Internacional de Neurociencias – Edmond y Lily Safra, de Santos Dumont.

Resumen

El aprendizaje automático (ML) está cada vez más presente en las tecnologías para ofrecer una nueva perspectiva sobre la forma en que vivimos en sociedad. Una de las aplicaciones de la AM ha sido la mejora de herramientas de diagnóstico y rehabilitación, a través de métodos computacionales que utilizan experiencias adquiridas al explorar datos para comprenderlos e identificar patrones, con el fin de mejorar el rendimiento y/o la capacidad predictiva. Así, la evolución de los dispositivos tecnológicos en las áreas de rehabilitación, telesalud y robótica ha permitido el desarrollo de herramientas más exactas y precisas para monitorear parámetros fisiológicos durante las actividades de la vida diaria, de esta manera, es posible estratificar señales biológicas para una mejor focalización de estrategias. terapias dirigidas a la condición de salud de cada individuo. En base a esto, los nuevos recursos tecnológicos han favorecido una mejor interacción entre el hombre y la máquina, permitiendo el seguimiento de señales biológicas en tiempo real. En este contexto, existen sistemas de biofeedback portátiles capaces de rastrear continuamente el desempeño de una tarea y ofrecer estímulos sensoriales, jugando un papel importante en la reducción de la frecuencia de movimientos inapropiados, con el fin de detectar y evitar ejecuciones inapropiadas. Estos sistemas pueden integrarse en dispositivos robóticos, que han obtenido resultados prometedores para mejorar la función sensoriomotora, la capacidad funcional y la aptitud cardiorrespiratoria y metabólica. Sobre todo, mejorar la movilidad, la calidad de vida, la autonomía y la concienciación sobre el cuidado de la salud, favoreciendo la ejecución de las tareas con mayor eficiencia y menor sobrecarga física, contribuyendo a la funcionalidad de las personas con trastornos motores. Esto favorece la práctica de terapias basadas en tareas específicas, brindando oportunidades para la práctica de medidas preventivas y de rehabilitación, y una mayor adherencia a terapias más activas.

Referencias

HASSAN, Modar et al. Sistema portátil de medición de la marcha con bastón instrumentado para el control del exoesqueleto. Sensores, vol. 14, núm. 1, pág. 1705-1722, 2014.2.
HOLANDA, Ledycnarf J. et al. Marcha asistida por robot como herramienta para la rehabilitación de personas con lesión de la médula espinal: una revisión sistemática. Revista de neuroingeniería y rehabilitación, vol. 14, núm. 1, pág. 1-7, 2017.
MENESES, Bárbara O. dos Santos et al. Innovación en tecnología de asistencia: oportunidades y desafíos. En: LEITE, Cicília Raquel Maia; REIS, Célia Aparecida dos; BINSFELD, Pedro Canisio; ROSA, Suélia de Siqueira Rodrigues Fleury (org.). Nuevas tecnologías aplicadas a la salud: desarrollo de sistemas dinámicos: conceptos, aplicaciones y uso de técnicas inteligentes y regulación. Mossoró – RN: EDUERN, 2019. Libro electrónico (608 p.). Disponible en: https://ppgcc.ufersa.edu.br/wp-content/uploads/sites/42/2019/07/novas-tecnologias-vol2-final3.pdf. Consultado el: 13 de diciembre de 2020.
SILVA, Patricia MM et al. Construcción de plantillas para pies sensibles a la presión para la evaluación de la salud pública en ciudades inteligentes. En: Primera escuela de verano del IEEE de 2017 sobre ciudades inteligentes (S3C). IEEE, 2017. pág. 153-156.
STETTER, Bernd J. et al. Un enfoque basado en aprendizaje automático y sensores portátiles para estimar los momentos externos de flexión y aducción de la rodilla durante diversas tareas de locomoción. Fronteras en Bioingeniería y Biotecnología, v. 8, 2020.

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Junio Alves de Lima, Domingos Lira de Almeida Neto, Boaz Cavalcante Antunes Almeida, André Felipe Oliveira de Azevedo Dantas, Edgard Morya

Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lily Safra, Instituto Santos Dumont, Universidad Potiguar, Universidades Internacionales Laureate.

Resumen

El desarrollo de sistemas que controlen y/o faciliten el movimiento funcional de personas con lesiones medulares, enfermedades neurodegenerativas, ictus u otras patologías son ya una realidad y objeto de estudio en todo el mundo. Muchos dispositivos utilizan estimulación eléctrica en sus sistemas; sin embargo, el desarrollo de tecnologías que utilizan la electricidad como base requiere un control multivariado adecuado para ejecutar movimientos similares a los movimientos fisiológicos para la recuperación funcional. Por tanto, el objetivo fue desarrollar una herramienta de estimulación eléctrica funcional para el movimiento de la rodilla utilizando información inercial como retroalimentación. El sistema es capaz de generar un voltaje alterno que oscila entre 0-100 Hz (PW: 0-250μs; A: 100V; I: 100mA) y calibrar a diferentes impedancias. Se implementó un controlador PID para determinar la energía a aplicar al músculo estimulado para mantenerlo en la posición preestablecida durante 30 segundos. Para la validación y prueba del sistema, se definieron tres puntos del cuádriceps para estimulación. El controlador fue eficiente en mantener el ángulo de extensión de rodilla deseado, incluso con perturbaciones externas durante su ejecución. La investigación en neurorrehabilitación y el desarrollo tecnológico permiten que interfaces de estimulación en tiempo real integren tecnologías de asistencia para la recuperación funcional.

Referencias

KHAN, S.; QURESHI, R.; JAWAID, S.; SIDDIQUI, M.; SARWAR, U.; ABDULLAH, S.; KHAN, S.; KHAN, M.; BARI, A. Dispositivo de asistencia de bajo costo basado en estimulación eléctrica funcional (fes) para el pie caído: un estudio piloto. En: SPRINGER.Congreso Internacional de Innovación en Ingeniería Biomédica y Ciencias de la Vida. [SL], 2015.
LAGUNA, Z.; CARDIEL, E.; GARAY, L.; HERNÁNDEZ, P. Estimulador eléctrico para estimulación nerviosa superficial mediante pulsos modulados. En: IEEE.2011 Intercambios Panamericanos de Atención Médica. [Sl], 2011. pág. 77–82.
BOTTER, A.; OPRANDI, G.; LANFRANCO, F.; ALLASIA, S.; MAFFIULETTI, NA; MINETTO, MA Atlas de los puntos motores musculares de las extremidades inferiores: implicaciones para los procedimientos de estimulación eléctrica y el posicionamiento de los electrodos. Revista europea de fisiología aplicada, Springer, v. 111, núm. 10, pág. 2461, 2011.
JUNQUEIRA, MV; SANCHES, MA; KOZAN, RF; URBANO, MF; CARVALHO,AAD; TEIXEIRA, MC Desarrollo de un electroestimulador funcional de ocho canales para aplicación con bucle de retroalimentación mediante un controlador digital. 2013.
SOETANTO, D.; KUO, C.-Y.; BABIC, D. Estabilización de la postura humana de pie mediante estimulación neuromuscular funcional. Journal of biomechanics, Elsevier, v. 34, núm. 12, págs. 1589-1597, 2001.

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Túlio Fernandes de Almeida, Abner Cardoso Rodrigues Neto, André Felipe Oliveira de Azevedo Dantas.

Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lily Safra.

Resumen

La evaluación motora, concretamente la marcha, se ha utilizado para la caracterización y diagnóstico precoz de diversas enfermedades y disfunciones, como la enfermedad de Parkinson. El uso de sensores inerciales y análisis de vídeo ha sido ampliamente investigado con el fin de mejorar las intervenciones con este fin. Uno de los problemas del uso de esta tecnología es el precio de adquisición, la necesidad de un entorno muy controlado y una amplia formación para utilizar e interpretar los datos. En este contexto, el objetivo del presente estudio es desarrollar un sistema inalámbrico de medición del ángulo de las articulaciones mediante sensores inerciales. La principal tarea a evaluar en el presente estudio es la marcha humana de individuos sanos mediante un protocolo que involucra otras tareas, como sentarse y subir escaleras. Para desarrollar el trabajo se utilizarán 7 sensores inerciales (MPU-6050) conectados a 7 microcontroladores (ESP32) mediante un protocolo de comunicación 𝐼²𝐶. La transmisión de datos se realizará mediante una Interfaz de Programación de Aplicaciones a través de una red Wi-Fi. Para evitar interferencias de ruido en los datos, se utilizará y comparará el rendimiento de tres filtros: el Filtro Kalman, el Filtro Complementario y el Filtro MadgwickAHRS. . Finalmente, el sistema también contará con un clasificador de software que utiliza el análisis de componentes principales y la máquina de vectores de soporte para clasificar las tareas de pasar de estar sentado a estar de pie, subir y bajar escaleras y cada fase y subfases de la marcha normal.

Referencias

AN, K.-N. Análisis cinemático del movimiento humano. Anales de ingeniería biomédica, Springer, v. 12, núm. 6, pág. 585–597, 1984.
CHÈZE, L. Análisis cinemático del movimiento humano. [SL]: John Wiley e hijos, 2014.
HALILAJ, E.; RAJAGOPAL, A.; FITERAU, M.; HICKS, JL; HASTIE, TJ; DELP, SL Aprendizaje automático en biomecánica del movimiento humano: mejores prácticas, errores comunes y nuevas oportunidades. Revista de biomecánica, Elsevier, v. 81, pág. 1–11, 2018.
SEEL, T.; RAISCH, J.; SCHAUER, T. Medición del ángulo articular basada en Imu para el análisis de la marcha. Sensores, Instituto Multidisciplinario de Publicaciones Digitales, v. 14, núm. 4, pág. 6891–6909, 2014.

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Mirella Cunha Lira, Ramón Hypolito Lima

Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lily Safra.

Resumen

Desde la descripción del primer ritmo cerebral, las ondas alfa, hasta la actualidad, el conocimiento sobre los mecanismos electrofisiológicos y sus implicaciones ha experimentado grandes avances. En gran parte como resultado del auge de técnicas cada vez más precisas capaces de detectar oscilaciones locales, correlacionarlas con eventos resultantes y, finalmente, evaluar la dinámica oscilatoria de los circuitos neuronales como ocurre en los análisis de conectividad. La gama de técnicas disponibles permite observar el mismo fenómeno desde diferentes perspectivas, favoreciendo discusiones más fiables sobre lo que realmente ocurre fisiológicamente. El electroencefalograma (EEG), más utilizado en la clínica y por tanto más popular, ha permitido muchos avances en el área, como el estudio de los potenciales evocados y el diagnóstico de epilepsias. El desarrollo de matrices de electrodos múltiples implantables permitió refinar la adquisición de señales, atenuar la captura de ruido y, debido a la proximidad, capturar patrones más conservados, potenciales de campo locales (LFP) y potenciales de acción de campo locales, los picos. Incluso investigar el funcionamiento de los canales iónicos de interés se ha vuelto factible gracias a la implementación del patch-clamp. Considerando la relevancia de los patrones oscilatorios para las funciones cognitivas, la mejora de las herramientas de análisis electrofisiológico ha aportado nuevas perspectivas al campo de la cognición. Así, hallazgos como la caracterización de patrones oscilatorios preservados entre individuos para tareas específicas como la toma de decisiones y la consolidación de la memoria, además de firmas electrofisiológicas indicativas de patologías como la depresión y la epilepsia, brindan apoyo para la construcción de nuevos enfoques diagnósticos y terapéuticos. perspectivas tecnológicas innovadoras como el uso de la electroestimulación.

Referencias

Buzsaki, G. (2006). Ritmos del cerebro. Prensa de la Universidad de Oxford; Scanziani, M. y Häusser, M. (2009). Electrofisiología en la era de la luz. Naturaleza, 461(7266), 930-939.
Stevenson, WG y Soejima, K. (2005). Técnicas de registro para electrofisiología clínica. Revista de electrofisiología cardiovascular, 16(9), 1017-1022.
Sánchez, G., Daunizeau, J., Maby, E., Bertrand, O., Bompas, A. y Mattout, J. (2014). Hacia una nueva aplicación de la electrofisiología en tiempo real: optimización en línea de las pruebas de hipótesis de las neurociencias cognitivas. Ciencias del cerebro, 4(1), 49-72.
Pesaran, B., Vinck, M., Einevoll, GT, Sirota, A., Fries, P., Siegel, M.,… y Srinivasan, R. (2018). Investigación de la dinámica cerebral a gran escala utilizando grabaciones de potencial de campo: análisis e interpretación. Neurociencia de la naturaleza, 21 (7), 903-919.

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Valéria Azevedo de Almeida1, Edgard Morya1, Abner Cardoso Rodrigues Neto1, Lilian Lira Lisboa2, Rafael Pauletti Gonçalves2, Lucia Maria Costa Monteiro3, Reginaldo Antônio de Oliveira Freitas Júnior1.

1Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lily Safra (IIN-ELS) Instituto de Docencia e Investigación Alberto Santos Dumont (ISD), RN 2Centro de Investigación y Educación para la Salud Anita Garibaldi (CEPS)- Instituto de Docencia e Investigación Alberto Santos Dumont (ISD), RN 3Instituto Nacional de Mujeres, Niños y Adolescentes Fernandes Figueira (IFF) - FIOCRUZ, RJ

Resumen

Existe evidencia científica de que el virus Zika causa microcefalia y otras complicaciones neurológicas que en conjunto constituyen el Síndrome Congénito del Virus Zika (CZS). Los niños expuestos a la infección fetal por el virus del Zika presentan cambios corticales estructurales, espasticidad, convulsiones, irritabilidad, disfunción del tronco encefálico y vejiga neurogénica. Comprender los mecanismos neuronales que modulan la actividad vesical en la SCZ es un factor relevante en neurociencia y urología para mejorar las intervenciones terapéuticas. El registro simultáneo de la actividad de la vejiga y de la actividad neuronal en regiones cerebrales relacionadas permite avanzar en este campo aún poco explorado. Desde esta perspectiva, el objetivo de este estudio fue investigar la relación entre los patrones de micción y la actividad neuronal en niños con SCZ. La investigación fue aprobada por el Comité de Ética en Investigación bajo registro CAAE-17583419.7.0000.5537. Para evaluar la función vesical se utilizó el protocolo publicado para la cohorte nacional, establecido según lo recomendado por la Sociedad Internacional de Continencia Infantil. El estudio urodinámico se realizó simultáneamente con el electroencefalograma. En esta investigación participaron diez niños con SCZ confirmada, evaluados desde julio de 2018 hasta diciembre de 2019. Aún se desconoce el alcance del impacto de SCZ en el circuito entre la vejiga y el cerebro y requiere más investigación. Existe evidencia en modelos animales de cambios en las frecuencias Alfa y Theta durante la hiperactividad de la vejiga, corroborando una posible modulación o alteración de los circuitos neuronales involucrados en el control del vaciamiento observados en los niños con SCZ en este estudio. Considerando el conjunto de manifestaciones neurológicas involucradas en la SCZ, son necesarios más estudios de modulación cortical y vejiga neurogénica para esclarecer los posibles mecanismos alterados.

Referencias

Chang HY, Havton LA (2008). Efectos diferenciales del uretano y el isoflurano en la electromiografía y cistometría del esfínter uretral externo en ratas. Soy J. Physiol. Fisiol renal. 295 F1248–F125.
Costa Monteiro, LM et al. Criterios para evaluar vejiga neurogénica en niños con Síndrome Congénito de Zika. Protocolos.io, dic. 2017.
Costa Monteiro, LM et al. Vejiga neurogénica en el contexto del síndrome congénito por Zika: una condición confirmada y desconocida para los urólogos. Revista de Urología Pediátrica, abril. 2019.
Oliveira-Szejnfeld PS, Levine D, Melo ASO, et al. Anomalías cerebrales congénitas y virus Zika: lo que el radiólogo puede esperar ver prenatal y posnatalmente. Radiología. 2016;281:203-18.
Yao, J., Li, Q., Li, X., Qin, H., Liang, S., Liao, X. y Yan, J. (2019). Medición simultánea de la actividad neuronal en el centro miccional pontino y cistometría en ratones que se mueven libremente. Fronteras en neurociencia.

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Nancy Sotero Silva1, Carolina Karla de Souza Evangelista2, Danielly Carla da Silva Miranda1, Edgard Morya2

1Centro de Educación e Investigación en Salud Anita Garibaldi, Instituto Santos Dumont. 2Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lily Safra, Instituto Santos Dumont.

Resumen

Las pérdidas de audición pueden deberse a cambios en las estructuras del oído externo, medio o interno (en estructuras sensibles y microscópicas) hasta el nervio auditivo. Los distintos tipos de pérdida auditiva tienen algo en común: hay daño en las partes del cerebro encargadas de procesar la información auditiva causado por la falta de estimulación sonora. El sonido, tras ser captado por el oído externo, hace vibrar estructuras en el oído medio y es transformado en información eléctrica y enviada por el nervio auditivo a la corteza auditiva, situada en el lóbulo temporal del cerebro. Esta región se divide en corteza auditiva primaria y secundaria y también se comunica con otras regiones del cerebro, haciendo que la información sonora se interprete como habla, por ejemplo, o como música, sonidos ambientales y ruidos. Además, la corteza auditiva tiene un verdadero mapa, donde cada parte se encarga de recibir e interpretar sonidos en una frecuencia específica, gracias a un fenómeno llamado “tonotopía”. Cuando una persona tiene pérdida auditiva sólo para sonidos bajos, por ejemplo, la región de la corteza auditiva responsable de procesar este rango de frecuencia comienza a procesar otros. Este proceso se llama “neuroplasticidad” y es muy importante para que las personas con pérdida auditiva puedan aprovechar al máximo los sonidos que aún pueden oír. En los niños, esta neuroplasticidad es mucho mayor, por lo que, cuando un niño tiene una pérdida auditiva y se rehabilita con un audífono o un implante coclear, las regiones de la corteza auditiva que estaban ocupadas con otras funciones pueden hacer lo contrario. Se produce una reorganización para que los nuevos sonidos que ahora pueden escuchar comiencen a procesarse. En adultos se realizan pocas pruebas para medir el efecto de esta neuroplasticidad en la rehabilitación auditiva, por lo que es necesario que esta investigación pase a formar parte de la evaluación clínica de la logopedia.

Referencias

DIETRICH, V.; NIESCHALK, M.; STOLL, W.; RAJAN, R.; PANTEV, C. Investigación de la audición, vol. 58, págs. 95-101, 2001.
EGGERMONT, JJ Investigación Auditiva, vol. 343, pág. 176-190, 2017.
KATZ, J. y col. (org.) Manual de audiología clínica. Baltimore: Lippincott Williams y Wilkins, 2009.
PÉREZ, AP; ZILIOTTO, K.; PEREIRA, LD Test-retest de potenciales evocados auditivos de larga latencia (P300) con estímulos de tono puro y del habla. Archivos internacionales de otorrinolaringología, vol. 21, núm. 2, pág. 134–139, 1 de abril de 2017.
SHARMA, A.; DORMAN, MF; KRAL, A. La influencia de un período sensible en el desarrollo auditivo central en niños con implantes cocleares unilaterales y bilaterales. Investigación de la audición. v. 2013, núm. 1-2. págs. 134-143, 2005.

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María Heloísa Moreira Vasconcelos y Carla Cristina Miranda de Castro.

Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lily Safra – IIN-ELS

Resumen

El objetivo de este trabajo es presentar una síntesis de los principales métodos neuroanatómicos utilizados en la investigación y sus contribuciones, desde la preparación de tejido nervioso hasta técnicas como la inmunohistoquímica y la inmunofluorescencia, con el objetivo de responder preguntas vinculadas a la neurociencia.

Referencias

PALETZKI, Ronald F.; GERFEN, Charles R. Métodos Neuroanatómicos Básicos. Protocolos actuales en neurociencia, v. 90, núm. 1, pág. e84, 2019.
SI IMÁGENES: MICROSCOPÍA DE CAMPO AMPLIO VERSUS CONFOCAL. ProteinTchec, 2019. Disponible en: https://www.ptglab.com/news/blog/if-imaging-widefield-versus-confocal-microscopy/. Consultado el: 13 de diciembre de 2020.
Cuerpo Nissl. Science direct, 2019. Disponible en: https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/nissl-body. consultado el 13 de diciembre de 2020C.

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Valton da Silva Costa, Alice de Oliveira Barreto Suassuna.

Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lily Safra.

Resumen

Proponemos la producción de un vídeo donde se hablará sobre la microestimulación intracortical (MEIC) y la microestimulación espinal (EME). MEIC es una técnica invasiva de estimulación de la corteza cerebral, en la que se implantan quirúrgicamente microelectrodos en el tejido nervioso, que permiten inhibir o excitar grupos de neuronas en diferentes capas de la corteza. La EME se considera una técnica semiinvasiva, en la que se colocan electrodos en el canal espinal, sobre la médula espinal. El objetivo del vídeo es mostrar las aplicaciones de la microestimulación en neurociencias a partir de resultados obtenidos en estudios experimentales recientes. Presentará el efecto de la microestimulación sobre el área cortical somatosensorial primaria y áreas adyacentes, y los efectos de la microestimulación espinal sobre la respuesta neuroinflamatoria microglial, ambos basados en análisis inmunohistoquímicos en modelos animales. A partir de estos estudios, los autores discutirán las implicaciones de los resultados de estos trabajos en ingeniería biomédica y sus aplicaciones en salud, especialmente en neurología y neurorrehabilitación.

Referencias

Ersen Ali, Elkabes Stella, Freedman David S, Sahin Mesut. Respuesta crónica del tejido a implantes de microelectrodos sin ataduras en el cerebro y la médula espinal de ratas. Revista de ingeniería neuronal. 2015;12:016019.
Suassuna Alice de Oliveira Barreto, Silva Mayara Jully Costa, Oliveira João Rodrigo, et al. Activación microglial tras implante agudo de electrodos de médula espinal en el XXVI Congreso Brasileño de Ingeniería Biomédica: 605–610 Springer 2019.
O'Doherty Joseph E, Lebedev Mikhail, Hanson Timothy L, Fitzsimmons Nathan, Nicolelis Miguel AL. Una interfaz cerebro-máquina instruida mediante microestimulación intracortical directa. Fronteras de la neurociencia integrativa. 2009;3:20.
Benali Alia, Weiler Elke, Benali Youssef, Dinse Hubert R, Eysel Ulf T. La excitación y la inhibición regulan conjuntamente la reorganización cortical en ratas adultas. Revista de neurociencia. 2008; 28:12284–12293.

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Álisson de Oliveira Alves1, Edgard Morya1, Renan Cipriano Moioli2.

1Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lily Safra, 2Universidad Federal de Rio Grande do Norte.

Resumen

La enfermedad de Parkinson (EP) se considera el segundo trastorno neurológico más grande del mundo y afecta alrededor del 1% de la población mundial mayor de 50 años. Clínicamente, esta enfermedad se caracteriza por rigidez muscular, temblor en reposo, bradicinesia y alteración de la marcha, descritos como síntomas cardinales. En principio, no es posible identificar una cura, sin embargo, los síntomas de la enfermedad se alivian mediante la administración de sustancias químicas (como la Levodopa, actualmente el tratamiento de referencia) o mediante intervenciones que utilizan estimulación eléctrica de regiones profundas del cerebro o de la médula espinal. En este contexto, los modelos computacionales surgen como un complemento fundamental en la investigación de trastornos neurológicos como la enfermedad de Parkinson, facilitando el proceso de experimentación, obteniendo respuestas más rápidas y reproduciendo con gran similitud fenómenos que involucran el funcionamiento de los circuitos neuronales implicados en la EP. Este trabajo investigó la dinámica neuronal de las regiones cerebrales implicadas en la enfermedad de Parkinson a partir del agotamiento de dopamina utilizando un modelo computacional de ratas con 6-OHDA propuesto previamente en la literatura. Utilizando este modelo, fue posible probar y clasificar diferentes patrones del circuito neuronal que involucran las regiones corteza – ganglios basales – tálamo – corteza a través del análisis de componentes principales (PCA) con simulaciones en tres estados diferentes: sano, parkinsoniano, parkinsoniano con estímulo cortical, simulando así un estímulo procedente de la corteza motora. Los resultados del trabajo contribuyen al desarrollo de intervenciones que pueden ser más efectivas para suprimir los síntomas de la EP, como resultado de una comprensión más consolidada de los mecanismos implicados en la enfermedad.

Referencias

HUMPHRIES, Mark D.; OBESO, José Ángel; DREYER, Jakob Kisbye. Información sobre la enfermedad de Parkinson a partir de modelos computacionales de los ganglios basales. Revista de Neurología, Neurocirugía y Psiquiatría, vol. 89, núm. 11, pág. 1181-1188, 2018.
KUMARAVELU, Karthik; BROCKER, David T.; GRILL, Warren M. Un modelo biofísico de la red corteza-ganglios basales-tálamo en el modelo de enfermedad de Parkinson de rata lesionada con 6-OHDA. Revista de neurociencia computacional, vol. 40, núm. 2, pág. 207-229, 2016.
KANDEL, Eric y cols. Principios de neurociencia-5. AMGH Editora, 2014.
OSO, MF; CONNORS, BW; PARADISO, MA Neurociencias: Desentrañando el Sistema Nervioso, artmed R. Sao Paulo, Brasil, 2008.
IZHIKEVICH, Eugene M. Modelo simple de neuronas con picos. Transacciones IEEE en redes neuronales, v. 14, núm. 6, pág. 1569-1572, 2003.

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Luiz da Costa Nepomuceno Filho, Johseph Paballo Gomes de Souza, María Carolina González, Ramón Hypolito Lima

Instituto Internacional de Neurociencia Edmond y Lily Safra IIN-ELS/ISD

Resumen

A lo largo de su historia, la neurociencia ha desvelado muchos misterios sobre el funcionamiento del cerebro y del sistema nervioso. Muchos de estos misterios que duraron décadas podrían resolverse mediante el desarrollo de técnicas que permitieran comprender no sólo cómo funciona el cerebro, sino también cómo le afectan los trastornos. Una de estas técnicas es la electrofisiología, en la que los investigadores utilizan conjuntos de microelectrodos, fabricados con microcables más pequeños que un mechón de cabello, para registrar la señal neuronal mientras el animal está anestesiado o despierto y se mueve libremente. La producción de conjuntos de microelectrodos sigue orientaciones y coordenadas estereotáxicas extremadamente precisas y se implantan en regiones específicas del cerebro para investigar lo que sucede en estas regiones, permitiendo registrar la actividad eléctrica de células individuales, grupos de células o interacciones de grandes dimensiones. áreas, según el objetivo del estudio. Las matrices de electrodos se pueden comprar listas para su implantación, con un costo de más de mil dólares cada una, o también se pueden fabricar utilizando métodos de construcción de microcircuitos específicos. El manejo de estos microcomponentes es extremadamente delicado y requiere mucha formación y precisión, pero el esfuerzo empleado puede favorecer grandes ahorros en el precio final de cada matriz. En este vídeo comentaremos cómo se realiza la construcción de arrays de microelectrodos, señalando los principales pasos para su fabricación. Siguiendo los protocolos desarrollados por estudiantes e investigadores del Instituto Internacional de Neurociencia Edmond and Lily Safra, que permiten investigaciones para comprender la dinámica cerebral y dilucidar grandes misterios sobre el funcionamiento del cerebro e incluso el tratamiento de enfermedades neurológicas.

Referencias

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MICROSONDAS. OPTOGENÉTICA: MATRIZ DE OPTOMICROELECTRODOS. En: Catálogo de matrices multicanal de microsondas, 2019. Disponible en: . Consultado el 15 de agosto de 2020.
NICOLELIS, Miguel AL; LEHEW, Gary. Métodos para grabaciones de conjuntos neuronales: Capítulo 1 Diseño de matrices de microcables de última generación para grabaciones neuronales crónicas en animales que se comportan. 2da ed. Boca Ratón: Crc Press/taylor & Francis, 2008. 11 p. Grupo Taylor y Francis, LLC.
PAXINOS, George; FRANKLIN, Keith. El cerebro del ratón de Paxinos y Franklin en coordenadas estereotáxicas. Publicaciones profesionales del Golfo, 2004. 360 p.

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Paloma Cristina Alves de Oliveira, Thiago Anderson Brito de Araújo, Daniel Gomes da Silva Machado, Alexandre Hideki Okano, Suellen Mary Marinho dos Santos Andrade, Rodrigo Pegado de Abreu Freitas, Edgard Morya.

Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lily Safra, Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lily Safra, Universidad Federal de Rio Grande do Norte, Universidad Federal del ABC, Universidad Federal de Paraíba, Unidad Federal de Rio Grande do Norte, Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lirio Safra.

Resumen

La enfermedad de Parkinson es un trastorno neurodegenerativo que causa síntomas motores y no motores, siendo una de las principales causas de discapacidad en el mundo y la enfermedad neurológica de mayor crecimiento, afectando a alrededor de 6,1 millones de personas. Los medicamentos y la neurocirugía son las principales opciones de tratamiento, sin embargo, tienen desventajas como atenuación de efectos luego de algunos años de uso, complicaciones secundarias, alto costo o riesgo quirúrgico. Dado que representa un gran desafío para la ciencia y los servicios de salud, existe una necesidad urgente de nuevas terapias que sean accesibles y eficaces para el tratamiento de esta enfermedad. Como posibilidad, un recurso innovador ha despertado interés científico porque utiliza una técnica neuromoduladora no invasiva, de bajo costo, con efectos adversos mínimos o nulos y con un potencial terapéutico prometedor. La estimulación transcraneal por corriente continua se aplica mediante un dispositivo con electrodos en el cuero cabelludo, capaz de modular circuitos cognitivos, motores y conductuales. Su mecanismo de acción parece incluir modos complejos de plasticidad, polarización de diferentes regiones neuronales, crecimiento axonal, efectos de red y funcionamiento de interneuronas, células endoteliales y gliales. Estudios recientes demuestran que este enfoque neuromodulador puede ser capaz de mejorar varios síntomas de la enfermedad de Parkinson, y recientemente se ha clasificado como "probablemente eficaz". De hecho, esta modalidad terapéutica parece tener el potencial de proporcionar una mejor calidad de vida a las personas y reducir la carga financiera para la sociedad y los sistemas de salud.

Referencias

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REICH, Stephen G.; SAVITT, Joseph M.. Enfermedad de Parkinson. Clínicas Médicas de América del Norte, [SL], v. 103, núm. 2, pág. 337-350, mar. 2019. Elsevier BV.

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João Paulo Bezerra Fernandes, Edgard Morya.

Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lily Safra – IIN-ELS

Resumen

La realidad virtual (VR) es capaz de facilitar la integración de las personas con discapacidad en la sociedad. Más de mil millones de personas en todo el mundo viven con una discapacidad y pueden utilizar recursos de realidad virtual para realizar sus tratamientos fisioterapéuticos, moviendo avatares en una realidad inmersiva, conocida como exergames. Un grupo que puede explorar el potencial de la tecnología, pero que aún carece de estructura, está formado por practicantes de boccia paralímpico. La bocha paralímpica es un deporte practicado por atletas con parálisis cerebral o problemas neurológicos en el que usan sus manos para lanzar bolas de colores a una bola objetivo, llamada jack. Los métodos de entrenamiento actuales se basan en ambientes interiores con poca o ninguna tecnología para ayudar a los entrenadores y atletas. A diferencia de otros deportes que dependen del entrenamiento de atletas de alta tecnología, no hay muchos recursos para el entrenamiento de bochas. iBoccia fue desarrollado para llenar este vacío y permitir el uso de una realidad inmersiva que permita a los atletas de bochas entrenar en un entorno simulado y, al mismo tiempo, obtener datos sobre sus movimientos que ayudarán a planificar su entrenamiento bajo la supervisión de entrenadores. Para demostrar la efectividad del juego, cuatro atletas experimentados en el deporte evaluaron iBoccia y, luego de un análisis cuantitativo de su desempeño, fue posible demostrar la mejora en el desempeño del atleta después de usar la plataforma. De esta manera, iBoccia se erige como un juego innovador y único, cuyo propósito es promover la difusión del deporte y permitir a los deportistas mejorar su rendimiento.

Referencias

Oh, Y. y Yang, S. (noviembre de 2010). Definición de exergames exergaming. Actas de juego significativo, (págs. 1-17).
Sherman, W. R., Craig, AB (2018). Comprensión de la realidad virtual: interfaz, aplicación y diseño.
Morgan Kaufmann; Zhang, XW, Shyu, FM y You, G. N. (abril de 2018). El ejercicio para aprender Tae-Bo con realidad virtual. En la Conferencia Internacional IEEE de 2018 sobre Invención de Sistemas Aplicados (ICASI) (págs. 1018-1021). IEEE;
Arndt, S., Perkis, A. y Voigt-Antons, J. N. (octubre de 2018). Uso de realidad virtual y pantallas montadas en la cabeza para aumentar el rendimiento en los entrenamientos de remo. En Actas del 1er Taller Internacional sobre Análisis de Contenido Multimedia en Deportes (págs. 45-50). ACM.

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Víctor Leandro da Cunha

Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lily Safra.

Resumen

Los dispositivos neuronales son ampliamente utilizados en neurociencia con el objetivo principal de capturar señales neuronales que puedan proporcionar respuestas sobre el funcionamiento del cerebro y sus conexiones. Por otro lado, pueden utilizarse como microestimuladores, actuando en la modulación de regiones específicas con fines terapéuticos como en el tratamiento de la Enfermedad de Parkinson y con fines científicos para verificar respuestas neurofisiológicas y conductuales ante determinados estímulos (eléctricos, farmacológicos o optogenético). Sin embargo, cuando se implanta de forma invasiva en el tejido cerebral, es posible observar una pérdida de calidad del registro electrofisiológico y la microestimulación a largo plazo. Una de las posibles causas que contribuyen a la reducción de la calidad del registro y microestimulación es la respuesta neuroinflamatoria resultante del proceso de penetración de los electrodos en el tejido cerebral, lo que provoca una respuesta inflamatoria donde las células de defensa (microglía y astrocitos) rodearán el electrodo implantado para combatir el estresor, lo que acaba creando una barrera que dificulta tanto la adquisición de señales como la distribución de la microestimulación. Por tanto, es necesario reducir la encapsulación glial resultante del proceso de neuroinflamación e insertar electrodos, de modo que podamos desarrollar electrodos cada vez más biocompatibles con el tejido, para mejorar la calidad de la señal adquirida y la microestimulación que ofrece su uso a largo plazo. La presente propuesta tiene como objetivo aclarar los mecanismos implicados en la respuesta neuroinflamatoria tras la implantación de electrodos intracorticales y discutir tanto los mecanismos fisiológicos como los desafíos tecnológicos que enfrentan los científicos hoy en día. El conocimiento obtenido será esencial para identificar los factores que comprometen la interfaz tejido/electrodo. y Abrirá el camino para que se realicen nuevos estudios en esta línea de investigación.

Referencias

TSUI, C.; KOSS, K.; IGLESIA, M.; TODD, K. Biomateriales y glía: Avances en diseños para modular la neuroinflamación. Acta biomaterialia, Elsevier, v. 83, pág. 13-28, 2019.
CHUNG, T.; WANG, J.; WANG, J.; CAO, B.; LI, Y.; PANG, S. Modificaciones de electrodos para reducir la impedancia de los electrodos y mejorar la sensibilidad de grabación de señales neuronales. Revista de ingeniería neuronal, IOP Publishing, v. 12, núm. 5, pág. 056018, 2015.
CHEN, R.; CANALES, A.; ANIKEEVA, P. Tecnologías de modulación y grabación neuronal. Materiales de reseñas de la naturaleza, Nature Publishing Group, vol. 2, núm. 2, pág. 1 a 16, 2017.
GULINO, M.; DONGHOON, K.; PANÉ, S.; SANTOS, SD; PÊGO, AP Respuesta tisular a implantes neuronales: el uso de sistemas modelo para nuevas soluciones de diseño de microelectrodos implantables. Fronteras en neurociencia, Fronteras, v. 13, pág. 689, 2019.
SALATINO, JW; LUDWIG, KA; KOZAI, TD; PURCELL, EK Respuestas gliales a electrodos implantados en el cerebro. Ingeniería biomédica de la naturaleza, Nature Publishing Group, v. 1, núm. 11, pág. 862–877, 2017.

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Carolina Karla de Souza Evangelista (1), Nancy Sotero Silva (2), Sheila Andreoli Balen (3), Edgard Morya (1).

(1) Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lily Safra, Instituto Santos Dumont. (2) Centro de Educación e Investigación en Salud Anita Garibaldi, Instituto Santos Dumont. (3) Universidad Federal de Rio Grande do Norte. Departamento de Logopedia.

Resumen

Identificar qué recién nacidos pueden desarrollar trastornos de audición y lenguaje e intervenir más tempranamente es un desafío para la salud pública. En el futuro, esto puede ser posible con los potenciales evocados auditivos (PEA), que verifican la respuesta de los componentes de la vía auditiva. A veces puedes “escuchar” pero no puedes “oír” ni entender lo que se dice. Esto sucede porque en el acto de “escuchar” intervienen otros pasos. La forma en que el cerebro analiza e interpreta los sonidos para que los entendamos es lo que llamamos procesamiento auditivo. Implica habilidades como la atención, la discriminación de sonidos, la capacidad de comprender el habla en medio del ruido y la localización del sonido. Además, estas habilidades son importantes para el desarrollo del lenguaje oral y escrito. Para que esto suceda correctamente, todas las estructuras del sistema auditivo deben estar intactas y el niño debe tener acceso a información auditiva de calidad. Una forma de verificar estas estructuras es realizar pruebas con PEA utilizando electrodos en el cuero cabelludo para capturar las señales neuronales generadas cuando escuchamos sonidos. Existen PEA de latencia corta, que evalúan desde el nervio auditivo hasta los núcleos del tronco encefálico, procedimiento utilizado para verificar la integridad de la vía auditiva; y los de media y larga latencia que presentan potenciales con origen en la corteza auditiva primaria y secundaria y otras áreas como el hipocampo, corteza frontal y áreas talámicas. Estos dos últimos todavía tienen mecanismos poco comprendidos en cuanto a sus sitios de generación. La investigación que identifica las contribuciones de los pasos individuales del procesamiento auditivo y desarrolla sistemas de procesamiento y registro de señales neuronales puede servir como herramienta para superar este desafío de salud pública.

Referencias

HALL, James W. Manual de respuestas evocadas auditivas. Boston: Allyn y Bacon, 2006.
HYPPOLITO, Miguel A. Evaluación de potenciales evocados auditivos corticales. En: Menezes et al (Org.), Tratado de Electrofisiología para Audiología. (págs. 97-116). São Paulo, SP: Booktoy, 2018.
KRAUS, Nina; BLANCO-SCHWOCH, Travis. Cribado auditivo del recién nacido 2.0. El Diario de Audiencias, [SL], v. 69, núm. 11, pág. 44-46, noviembre. 2016.
REGAÇONE, Simone F.; GUAÇÃO, Ana CB; FRIZZO, Ana CF Electrofisiología: Perspectivas actuales sobre su aplicación clínica en logopedia. Verba Volant, 2013.
SCHOCHAT. Eliane. Potencial Evocado Auditivo de Latencia Media. En: EDILENE MARCHINI BOÉCHAT (Org.). Libro de texto de audiología. 2da ed. Río de Janeiro: Guanabara Koogan Ltda., 2015. Capítulo 18. p. 135-139.

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José Pablo Gonçalves de Queiroz, Livia Nascimento Rabelo, Fábio Henrique Medeiros Bezerra, Felipe Porto Fiuza.

Instituto Internacional de Neurociencias Edmond y Lily Safra (IIN-LES)/Instituto Santos Dumont (ISD)

Resumen

El cerebro es responsable de coordinar todas las funciones del cuerpo y las realiza de forma integrada. Su funcionamiento depende de una arquitectura densa y altamente especializada, que involucra un sistema complejo. Estudiar esta dinámica implica una serie de desafíos complejos. Así, existen innumerables enfoques que pueden utilizarse para comprenderlo. Uno de ellos es la morfometría, que utiliza métodos cuantitativos para medir estructuras, tejidos histológicos, entre otros, y no sólo es aplicable al campo de las neurociencias. Entre los métodos cuantitativos, la técnica de estereología es considerada el estándar de oro para el conteo neuronal, ya que se utiliza una metodología de sistematización de muestreo rigurosa para evitar sesgos, permitiendo así estimar planos tridimensionales a partir de planos bidimensionales, a diferencia de la morfometría clásica. . Desde esta perspectiva, el laboratorio de neuroanatomía cuantitativa del Instituto Santos Dumont se propone investigar parámetros morfométricos (relación glía/neurona, densidad neuronal y glial) de imágenes histológicas disponibles en una plataforma de acceso abierto, explorando patologías como el Alzheimer, el Ictus y el Trastorno de la El espectro del autismo. Utilizamos el software Stereo Investigator de MBF Bioscience, versión 11, para adquirir y medir estos parámetros. Brevemente, se insertan en el programa las imágenes histológicas separadas por secciones y luego se delimita la región anatómica de interés. Luego es necesario insertar una grilla, esto básicamente funciona como un sistema de conteo de eventos aleatorios y finalmente, de forma manual y visual, se identifican las células o estructura de interés mediante marcadores estereológicos. Sus resultados permiten incidir en diagnósticos y pronósticos prematuros, basados en una caracterización celular de diferentes áreas del cerebro, contribuyendo a la investigación científica y a los resultados clínicos.

Referencias

ZHANG, Chen y cols. Una plataforma para el análisis cuantitativo estereológico de la distribución en todo el cerebro de neuronas de tipo específico. Informes científicos, vol. 7, núm. 1, pág. 1-12, 2017.
AGNATI, Luigi; FUXE, Kjell (Ed.). Neuroanatomía cuantitativa en la investigación de transmisores. Springer, 1985.
CHERNIAK, Cristóbal. El cerebro limitado: hacia la neuroanatomía cuantitativa. Revista de neurociencia cognitiva, vol. 2, núm. 1, pág. 58-68, 1990.

Neurocharlas – Resúmenes