A influência da hipertonia biomecânica VS neuronal na selecção das estratégias de intervenção em sujeitos com sequelas de acidente vascular encefálico no território da artéria cerebral média

Introdução: Após lesão do SNC o músculo pode perder a sua variabilidade e flexibilidade, tal como se verifica em indivíduos após AVE. A caracterização do tónus muscular tem sido um indicador a ter em atenção para o diagnóstico clínico. As alterações do tónus podem resultar de uma combinação de alterações neurais, como consequência dos processos inerentes à neuroplasticidade e alterações biomecânicas. Objectivo: Verificar quais as modificações no tónus muscular, segundo a escala de Tardieu, após a aplicação de um programa de reabilitação neuromotora baseado no conceito de Bobath em dois indivíduos com sequelas de AVE. Pretendeu-se também verificar as repercussões nas actividades funcionais. Participantes e métodos: Foram seleccionados dois indivíduos e aplicado um programa de reabilitação, durante onze semanas, e avaliados em dois momentos, antes da intervenção (PRE) e após a intervenção (APÓS). Aplicaram-se vários instrumentos de avaliação, nomeadamente a escala de Tardieu. O programa de reabilitação realizado baseou-se no conceito de Bobath. Resultados: Na escala de Tardieu, foi comum aos dois indivíduos melhorias a nível da qualidade de reacção muscular. Ambos os indivíduos apresentaram melhorias no controlo postural e equilíbrio, que se evidenciaram na CIF. Conclusão: Foi possível observar modificações no tónus muscular após aplicação de um programa de reabilitação e, consequentemente modificações na distribuição da carga na base de suporte, no alinhamento das estruturas articulares e musculares e na marcha. Ao longo da intervenção, observaram-se repercussões positivas em ambos os indivíduos, permitindo a estes realizar as AVDs com menor dificuldade

Identification of neuronal alterations induced by Shank3 mutations using iPS cells from Phelan-McDermid Patients' Fibroblasts

A família de proteínas Shank é o principal conjunto de proteinas de suporte e está localizada na densidade pós-sináptica das sinapses excitatórias. Existem 3 genes na família Shank, Shank1, Shank2 e Shank3 e são caracterizados por múltiplos domínios repetidos de anquirina próximo ao N-terminal seguido pelos domínios Src homologo 3 e PDZ, uma região longa rica em prolina e um domínio de motivo α estéril próximo ao C-terminal. Shank proteínas conectam duas subunidades de receptors glutamatérgicos, recetores NMDA e recetores metabotrópicos de glutamato do tipo-I (mGluRs). O domínio PDZ da Shank conecta-se ao C-terminal do GKAP e este, liga-se, ao complexo recetor PSD-95-NMDA. Por outro lado, a proteína Homer interage com o domínio rico em prolina para confirmar a associação entre a proteína Shank com o mGluR tipo-I. A proteína específica em estudo, Shank3, é haploinsuficiente em pacientes com sindrome Phelan-McDermid devido à deleções no braço comprido do cromossoma 22 levando à danos intelectuais, ausência ou atraso no discurso, comportamentos semelhantes ao autismo, hipotonia e características dismórficas. Neste trabalho, investigamos o papel da Shank3 na função sináptica para compreender a relação entre alterações nesta proteína e as características neurológicas presente em Pacientes com síndrome Phelan-McDermid. Foram utilizados dois modelos diferentes, ratinhos knockout Shank3 e hiPSC de pacientes com PMS. Ratinhos geneticamente modificados são ferramentas uteis no estudo de genes e na compreensão dos mecanismos que experiências in vitro não são capazes de reproduzir, mas de maneira a compreender melhor as patologias humanas, decidimos trabalhar também com células humanas. Os fibroblastos dos pacientes com síndrome Phelan-McDermid fora reprogramados em hiPS cells, diferenciados em neurónios e comparados com os neurónios obtidos a partir de doadores saudavéis e da mesma idade. A reprogramação em iPSC foi realizada por infecção de lentivirus com quatro genes de reprogramação OCT4, c-MYC, SOX2 e KFL4 para posteriormente serem diferenciados em neurónios, com cada passo sendo positivamente confirmado através de marcadores neuronais. Através dos neurónios diferenciados, analisamos a expressão de proteínas sinápticas. Pacientes com haploinsuficiencia na proteína Shank3 apresentam níveis elevados de proteína mGluR5 e decrescidos de proteína Homer sugerindo que a haploinsuficiencia leva a desregulação do complexo mGluR5-Homer-Shank3 conduzindo também, a defeitos na maturação sináptica. Assim, a expressão da proteína mGluR5 está alterada nos pacientes com PMS podendo estar relacionada com defeitos encontrados na diferenciação neuronal e maturação sináptica observados nos neurónios de pacientes. Conclusivamente, iPS cells representam um modelo fundamental no estudo da proteína Shank3 e a sua influência no sindrome de Phelan-McDermid.

Sistema de neurónios espelho no síndrome de down: estudo das variações dos ritmos Mu No Eeg

A capacidade de compreensão das acções dos outros e de imitação tem sido descrita como fundamental para a cognição social do ser humano. Recentemente tem sido atribuída a responsabilidade desta capacidade a um sistema neuronal denominado de Sistema de Neurónios Espelho, que se tem demonstrado estar afectado em perturbações mentais que se caracterizam por alterações severas da teoria da mente e da empatia, como é o caso do autismo. No caso do Síndrome de Down, verifica-se a coexistência de boas competências sociais e de capacidades práxicas e de imitação intactas, com dificuldades de interpretação de situações sociais e de reconhecimento de emoções, que nos levam a questionar acerca da actividade do seu Sistema de Neurónios Espelho. As oscilações do ritmo de frequências um (8-13 Hz) no córtex sensório-motor perante a observação de acções são consideradas um reflexo da actividade dos neurónios espelho, estando estabelecido que em pessoas saudáveis ocorre uma supressão mu na realização de movimentos com o membro superior e na sua observação quando realizados por outras pessoas. Neste estudo registou-se electroencefalograficamente a supressão dos ritmos mu em 11 pessoas com SD e em 20 pessoas sem SD nas seguintes condições: observação de um vídeo com duas bolas em movimento, observação de um vídeo com um movimento repetido de uma mão e realização movimentos com a mão. A baseline foi registada através da observação de um ponto estático. Constatamos que existe supressão dos ritmos mu na observação das acções dos outros em pessoas com Síndrome Down da mesma forma que ocorre na realização do próprio movimento, sugerindo uma relativa preservação do funcionamento dos neurónios espelho e dos mecanismos básicos de cognição social. Estes resultados vão de encontro aos estudos que apontam para a integridade das capacidades de imitação no Síndrome Down. Verificamos também que não se encontram diferenças significativas na supressão dos ritmos mu entre os grupos de pessoas com Síndrome Down e de Controlo em relação às condições usadas na investigação.

Dissecting the role of CLASP1 in the mammalian development

A mitose é o evento celular, através do qual uma células transmite uma cópias do seu DNA às células filhas. Este processo é mediado pelo fuso mitótico, o qual consiste numa rede bipolar microtubulos. A dinâmica dos microtubulos é regulada por proteínas associadas a estes (MAPs – Microtubule-Associated Proteins), tais como as proteínas associadas às extremidades positivas dos microtubulos (+TIPs – Plus-ends Tracking proteins). As proteínas associadas às CLIPs (CLASPs – CLIP-associated proteins) pertencem a esta família e estão altamente conservadas nos eucariotas. Estas interagem com os microtubulos regulando o fuso mitótico, a segregação dos cromossomas e o comportamento dos microtubulos ao nível do cinetocoro. Assim, as CLASPs têm sido descritas como essenciais à manutenção da integridade genética durante a divisão celular. Um modelo animal knockout para o gene Clasp1 é uma ferramenta indispensável à descoberta do papel da CLASP1 a nível fisiológico. Nos animais knockout foi observado um fenótipo letal, no qual 100% dos recém-nascidos morreram poucos minutos após o nascimento, no decurso de falência respiratória. Após análise histopatológica, observamos que os pulmões dos animais knockout apresentam um atraso no desenvolvimento. Porém, a análise da expressão de marcadores de diferenciação celular, mostrou que os pneumócitos tipo I e II estão presente e diferenciados nos animais knockout aquando do seu nascimento. No entanto, um defeito primário a nível pulmonar ainda não pode ser excluído. Níveis elevados de glicogénio no parênquima alveolar dos animais knockout sugerem imaturidade pulmonar ou deficiente produção do líquido surfactante. Adicionalmente, ainda não está esclarecido de que forma pode este atraso explicar a letalidade observada nos recémnascidos knockout. Verificamos também que expressão de CLASP1 é transiente ao longo do desenvolvimento, sendo particularmente elevada no cérebro, o que pode explicar o seu papel já descrito na biologia dos neurónios. A CLASP1 é ubiquamente expressa em mamíferos adultos, o que sugere que esta proteína é também importante em tecidos diferenciados. Nesta fase, o significado biológico da CLASP1 em mamíferos ainda não foi descortinado. No entanto, nenhum animal knockout para Clasp1 foi capaz de sobreviver ex uterus, o que sugere um papel fundamental desta proteína na fase final do desenvolvimento dos mamíferos.

Identificação de compostos que modulam a patogénese da doença de Machado-Joseph em C.elegans: autofagia como alvo terapêutico: identification of small compounds that modulate pathogenesis of Machado-Joseph disease in a C.elegans model: targeting autophagy

A doença de Machado-Joseph (DMJ) ou ataxia espinocerebelosa do tipo 3 (SCA3), conhecida por ser a mais comum das ataxias hereditárias dominantes em todo o mundo, é uma doença neurodegenerativa autossómica dominante que leva a uma grande incapacidade motora, embora sem alterar o intelecto, culminando com a morte do doente. Atualmente não existe nenhum tratamento eficaz para esta doença. A DMJ é resultado de uma alteração genética causada pela expansão de uma sequência poliglutamínica (poliQ), na região C-terminal do gene que codifica a proteína ataxina-3 (ATXN3). Os mecanismos celulares das doenças de poliglutaminas que provocam toxicidade, bem como a função da ATXN3, não são ainda totalmente conhecidos. Neste trabalho, usamos, pela sua simplicidade e potencial genético, um pequeno animal invertebrado, o nemátode C. elegans, com o objetivo de identificar fármacos eficazes para o combate contra a patogénese da DMJ, analisando simultaneamente o seu efeito na agregação da ATXN3 mutante nas células neuronais in vivo e o seu impacto no comportamento motor dos animais. Este pequeno invertebrado proporciona grandes vantagens no estudo dos efeitos tóxicos de proteínas poliQ nos neurónios, uma vez que a transparência das suas 959 células (das quais 302 são neurónios) facilita a deteção de proteínas fluorescentes in vivo. Para além disso, esta espécie tem um ciclo de vida curto, é económica e de fácil manutenção. Neste trabalho testámos no nosso modelo transgénico da DMJ com 130Qs em C.elegans dois compostos potencialmente moduladores da agregação da ATXN3 mutante e da resultante disfunção neurológica, atuando pela via da autofagia. De modo a validar a possível importância terapêutica da ativação da autofagia os compostos candidatos escolhidos foram o Litío e o análogo da Rapamicina CCI-779, testados independentemente e em combinação. A neuroproteção conferida pelo Litío e pelo CCI-779 independentemente sugere que o uso destes fármacos possa ser considerado uma boa estratégia como terapia para a DMJ, a testar em organismos evolutivamente mais próximos do humano. A manipulação da autofagia, segundo vários autores, parece ser benéfica e pode ser a chave para o desenvolvimento de novos tratamentos para várias doenças relacionadas com a agregação proteica e o envelhecimento.

Ankle dynamic in stroke patients: agonist vs. antagonist muscle relations

O documento em anexo encontra-se na versão post-print (versão corrigida pelo editor).

A marcha humana: circuitos neuronais entre estruturas corticais vs sub-corticais

As conexões entre os níveis corticais e sub-corticais na activação da marcha Humana carecem de discussão. As alterações da marcha por lesão no território da Artéria Cerebral Média (ACM) podem ser explicadas pela disfunção de circuitos neuronais dos Núcleos da Base ao córtex e Núcleos Pedúnculo-Pontino. Este trabalho tem como objectivo identificar os percursos anatómicos das principais conexões entre as estruturas encefálicas referidas no território da ACM. Com base na topografia das conexões neuronais, é aceitável que as alterações da marcha sejam explicadas por alterações na função dos Núcleos da Base, através das suas conexões, enquanto moduladores da actividade motora.

Avaliação da expressão do gene BDNF em doenças neurodegenerativas

O Factor Neurotrófico Derivado do Cérebro (BDNF) está associado a processos de crescimento, diferenciação e sobrevivência das células neuronais. A expressão diferencial do BDNF, particularmente no hipocampo, está relacionada com a manifestação clínica de algumas doenças do foro psiquiátrico e cognitivo como a doença de Huntington, Alzheimer, depressão e esquizofrenia. Este trabalho pretende dar conhecimento das técnicas utilizadas para avaliar a expressão do gene BDNF. As técnicas de ELISA, IHC e Western blot, por permitirem a avaliação precisa da expressão de BDNF, são úteis para uma melhor compreensão, diagnóstico e tratamento de algumas doenças neurodegenerativas.

Distribuição dos receptores da adenosina no plexo mioentérico – músculo longitudinal do íleo de rato: implicações funcionais

A acetilcolina (ACh) é o neurotransmissor mais importante no controlo da motilidade gastrointestinal. A libertação de ACh dos neurónios entéricos é regulada por receptores neuronais específicos (De Man et al., 2003). Estudos prévios demonstraram que a adenosina exerce um papel duplo na libertação de ACh dos neurónios entéricos através da activação dos receptores inibitórios A1 e facilitatórios A2A (Duarte-Araújo et al., 2004). O potencial terapêutico dos compostos relacionados com a adenosina no controlo da motilidade e da inflamação intestinal, levou-nos a investigar o papel dos receptores com baixa afinidade para a adenosina, A2B e A3, na libertação de acetilcolina induzida por estimulação eléctrica nos neurónios mioentéricos. Estudos de imunolocalização mostraram que os receptores A2B exibem um padrão de distribuição semelhante ao do marcador de células gliais (GFAP). No que respeita aos receptores A1 e A3, estes encontram-se distribuídos principalmente nos corpos celulares dos neurónios ganglionares mioentéricos, enquanto os receptores A2A estão localizados predominantemente nos terminais nervosos colinérgicos. Neste trabalho mostrou-se que a modulação da libertação de ACh-[3H] (usando os antagonistas selectivos DPCPX, ZM241385 e MRS1191) é balanceada através da activação tónica dos receptores inibitórios (A1) e facilitatórios (A2A e A3) pela adenosina endógena. O antagonista selectivo dos receptores A2B, PSB603, não foi capaz de modificar o efeito inibitório da NECA (análogo da adenosina com afinidade para receptores A2). O efeito facilitatório do agonista dos receptores A3, 2-Cl-IB MECA (1-10 nM), foi atenuado pelo MRS1191 e pelo ZM241385, os quais bloqueiam respectivamente os receptores A3 e A2A. Contrariamente à 2-Cl-IB MECA, a activação dos receptores A2A pelo CGS21680C, atenuou a facilitação da libertação de ACh induzida pela activação dos receptores nicotínicos numa situação em que a geração do potencial de acção neuronal foi bloqueada pela tetrodotoxina. A localização diferencial dos receptores excitatórios A3 e A2A ao longo dos neurónios mioentéricos explica porque razão a estimulação dos receptores A3 (com 2-Cl-IB MECA) localizados nos corpos celulares dos neurónios mioentéricos exerce um efeito sinérgico com os receptores facilitatórios A2A dos terminais nervosos no sentido de aumentarem a libertação de ACh. Os resultados apresentados consolidam e expandem a compreensão actual da distribuição e função dos receptores da adenosina no plexo mioentérico do íleo de rato, e devem ser tidos em consideração para a interpretação de dados relativos às implicações fisiopatológicas da adenosina nos transtornos da motilidade intestinal.

Circuitos neuronais entre estruturas corticais vs sub-corticais marcha humana

As conexões entre os níveis corticais e os níveis sub-corticais na activação da marcha Humana carecem de discussão. As alterações da marcha por lesão no território da Artéria Cerebral Média podem ser explicadas pela disfunção de circuitos neuronais dos Núcleos da Base ao córtex e Núcleos Pedúnculo-Pontinos, sendo para isso necessário identificar os percursos anatómicos das principais conexões entre as estruturas encefálicas referidas. Com base na topografia das conexões neuronais, é aceitável que as alterações da marcha possam existir também devido a alterações na função dos Núcleos da Base, através das suas conexões, enquanto moduladores da actividade motora.

Desenvolvimento de uma metodologia baseada em redes neuronais para o cálculo da energia produzida por aerogeradores

O uso da energia eólica para a produção de eletricidade apresenta na última década um crescimento apreciável. Monitorizar o desempenho dos aerogeradores torna-se um processo incontornável, quer por motivos financeiros, quer por questões operacionais. Os investimentos despendidos na construção de parques eólicos são muito consideráveis, pelo que é essencial a análise constante dos aspetos preponderantes no retorno do investimento. A maximização da energia produzida por cada aerogerador é o objetivo principal da monitorização dos parques eólicos. Os sistemas Supervisory Control and Data Acquisition (SCADAs) instalados nos parques eólicos permitem uma supervisão em tempo real relativamente ao estado e funcionamento dos aerogeradores, adquirindo uma elevada importância na avaliação dos rendimentos energéticos e anomalias de funcionamento, garantido desta forma melhorias de produtividade. O objetivo deste trabalho é estimar a energia produzida pelos aerogeradores quando ocorrem falhas de comunicação com o seu contador interno ou avaria do mesmo. A ocorrência destas situações não permite a monitorização da energia produzida durante esse período. Foram analisados dados operacionais dos aerogeradores relativos a um parque eólico localizado na zona Norte de Portugal, sendo usados os dados recolhidos pelo sistema SCADA sobre a forma de médias de 10 min referentes ao período de janeiro de 2011 a agosto 2011. O desempenho da rede neuronal depende da qualidade e quantidade do conjunto de dados usados para o treino da rede. Os dados usados devem representar de forma fiel o estado que se pretende para o equipamento. Para a obtenção do objetivo proposto foi fundamental a identificação das grandezas disponíveis a utilizar no método de cálculo da energia produzida. Os resultados obtidos com aplicação das redes neuronais no método de cálculo da energia produzida por aerogeradores demonstram que independentemente do período de indisponibilidade da informação referente à energia produzida é possível estimar o valor da mesma.

Mismatch negativity in childhood temporal lobe epilepsy: a proposed paradigm for testing central auditory processing

Background: Temporal lobe epilepsy (TLE) is a neurological disorder that directly affects cortical areas responsible for auditory processing. The resulting abnormalities can be assessed using event-related potentials (ERP), which have high temporal resolution. However, little is known about TLE in terms of dysfunction of early sensory memory encoding or possible correlations between EEGs, linguistic deficits, and seizures. Mismatch negativity (MMN) is an ERP component – elicited by introducing a deviant stimulus while the subject is attending to a repetitive behavioural task – which reflects pre-attentive sensory memory function and reflects neuronal auditory discrimination and perceptional accuracy. Hypothesis: We propose an MMN protocol for future clinical application and research based on the hypothesis that children with TLE may have abnormal MMN for speech and non-speech stimuli. The MMN can be elicited with a passive auditory oddball paradigm, and the abnormalities might be associated with the location and frequency of epileptic seizures. Significance: The suggested protocol might contribute to a better understanding of the neuropsychophysiological basis of MMN. We suggest that in TLE central sound representation may be decreased for speech and non-speech stimuli. Discussion: MMN arises from a difference to speech and non-speech stimuli across electrode sites. TLE in childhood might be a good model for studying topographic and functional auditory processing and its neurodevelopment, pointing to MMN as a possible clinical tool for prognosis, evaluation, follow-up, and rehabilitation for TLE.

Temporal lobe epilepsy in childhood – a study model of auditory processing

TLE in infancy has been the subject of varied research. Topographical and structural evidence is coincident with the neuronal systems responsible for auditory processing of the highest specialization and complexity. Recent studies have been showing the need of a hemispheric asymmetry for an optimization in central auditory processing (CAP) and acquisition and learning of a language system. A new functional research paradigm is required to study mental processes that require methods of cognitive-sensory information analysis processed in very short periods of time (msec), such as the ERPs. Thus, in this article, we hypothesize that the TLE in infancy could be a good model for topographic and functional study of CAP and its development process, contributing to a better understanding of the learning difficulties that children with this neurological disorder have.

Potenciais evocados auditivos de média latência em adultos com epilepsia

Introdução Os potenciais evocados auditivos de média latência (PEAML) reflectem actividade neuronal mesencefáfica, mais precisamente da região tálamo-cortical, dos colículos inferiores e da formação reticular. A epilepsia é caracterizada por variadas manifestações anormais do comportamento cerebral, sendo descrita como uma perturbação da função cerebral, tendo origem numa descarga anómala de um conjunto ou da totalidade dos neurónios do córtice cerebral. Está documentado, que as descargas eléctricas provocadas pelas crises de epilepsia podem levar a perdas neuronais, pelo que poderão existir alterações nos PEAML. Objectivos A escassa existência de literatura sobre o tema e a não investigação na população portuguesa, originou a execução deste estudo, que teve como objectivo investigar e documentar a existência de alterações ou achados nos componentes neuronais de média latência (PEAML), numa amostra de portugueses com epilepsia. Metodologia Foram realizados PEAML a um grupo de controlo (GC) composto por 16 participantes e a um grupo clínico (GCL) de 8 participantes com epilepsia, sendo analisados os componentes Na, Pa e Na-Pa quanto à sua morfologia, latência e amplitude. Resultados A morfologia das ondas e a presença de epilepsia não estão associados, no entanto, contrariamente ao GC que evidenciou latências e amplitudes de Na, Pa e Na-Pa dentro dos padrões de normalidade, a alteração ou ausência de respostas por parte do GCL é significativa na totalidade das medidas investigadas. Conclusão Em epilepsias generalizadas e focais do lobo temporal os PEAML evidenciam alterações, tal achado poderá ser eventualmente justificado pela propagação ascendente e descendente da informação auditiva se encontrar comprometida, devido a sequelas deixadas pelas crises epilépticas nas vias auditivas mesencefálicas. As alterações verificadas foram uma morfologia anómala das ondas ou ausência das mesmas.

Controlo de um robô autónomo através de redes neuronais

Neste trabalho pretende-se introduzir os conceitos associados às redes neuronais e a sua aplicação no controlo de sistemas, neste caso na área da robótica autónoma. Foi utilizado um AGV de modo a testar experimentalmente um controlo através de uma rede neuronal artificial. A grande vantagem das redes neuronais artificiais é estas poderem ser ensinadas a funcionarem como se pretende. A partir desta caraterística foram efetuadas duas abordagens na implementação do AGV disponibilizado. A primeira abordagem ensinava a rede neuronal a funcionar como o controlo por lógica difusa que foi implementado no AGV aquando do seu desenvolvimento. A segunda abordagem foi ensinar a rede neuronal artificial a funcionar a partir de dados retirados de um controlo remoto simples implementado no AGV. Ambas as abordagens foram inicialmente implementadas e simuladas no MATLAB, antes de se efetuar a sua implementação no AGV. O MATLAB é utilizado para efetuar o treino das redes neuronais multicamada proactivas através do algoritmo de treino por retropropagação de Levenberg-Marquardt. A implementação de uma rede neuronal artificial na primeira abordagem foi implementada em três fases, MATLAB, posteriormente linguagem de programação C no computador e por fim, microcontrolador PIC no AGV, permitindo assim diferenciar o desenvolvimento destas técnicas em várias plataformas. Durante o desenvolvimento da segunda abordagem foi desenvolvido uma aplicação Android que permite monitorizar e controlar o AGV remotamente. Os resultados obtidos pela implementação da rede neuronal a partir do controlo difuso e do controlo remoto foram satisfatórios, pois o AGV percorria os percursos testados corretamente, em ambos os casos. Por fim concluiu-se que é viável a aplicação das redes neuronais no controlo de um AGV. Mais ainda, é possível utilizar o sistema desenvolvido para implementar e testar novas RNA.