Distribuição da caspase-3 clivada no cerebelo de ratos durante o desenvolvimento em um modelo de hipóxia-isquemia sistêmica pré-natal

A Hipóxia-isquemia (HI) perinatal é um problema de saúde pública, e ocorrem aproximadamente 1,5 casos de encefalopatias por HI por 1000 nascidos vivos. Dos que sobrevivem 25-60% sofrem de deficiências permanentes do desenvolvimento neurológico, incluindo paralisia cerebral, convulsões, retardo mental, e dificuldade de aprender. Neurônios e oligodendrócitos, especialmente os progenitores, são os mais afetados pela HI. Existem vários modelos de HI, no entanto, poucos levam em consideração as intercorrências maternas, a importância da atividade placentária, e as trocas entre mãe-filho, que são clinicamente observadas em humanos. Robinson estabeleceu um modelo de HI sistêmica pré-natal transitório, onde o fluxo das artérias uterinas da rata grávida era obstruído por 45 minutos no décimo oitavo dia (E18) de gestação. Neste modelo foram observadas alterações que são similares às observadas em cérebros humanos que passaram por hipóxia perinatal, dentre as quais foram relatados aumento no nível de apoptose. Caspase-3 é descrita como uma enzima que atua na apoptose, e é amplamente utilizada como marcador para células apoptóticas. Vários autores vêm mostrando, entretanto, que a enzima caspase-3 pode estar ativada para fins não apoptóticos. No modelo de HI sistêmica pré-natal, foram observados astrogliose na substância branca, morte de oligodendrócitos, lesão em axônios tanto na substância branca como no córtex cerebral, e danos motores. Pouco se sabe da influencia do insulto HI no desenvolvimento do cerebelo, considerando que o cerebelo junto com o córtex motor, contribui para o controle motor. O objetivo desse trabalho foi avaliar a distribuição da caspase-3 clivada durante o desenvolvimento do cerebelo em um modelo de HI pré-natal. Os resultados deste trabalho demonstram que as células caspase-3 clivadas apresentaram duas morfologias distintas em ambos os grupos. Uma onde a caspase-3 foi observada apenas no núcleo, oscilando entre células com imunorreatividade fraca a intensa, e de células com a presença da caspase-3 no corpo celular, nos prolongamentos condensados e presença de fragmentos ao redor do soma, morfologia típica de célula em apoptose. A HI pré-natal, assim como nos hemisférios cerebrais, levou ao aumento de células caspase-3 clivadas com morfologia de progenitores de oligodendrócitos no cerebelo do grupo HI em P2, mas não em P9 e P23. Também foi demonstrado que a HI pré-natal não levou a uma ativação da apoptose em oligodendrócitos, neurônios e microglia (identificados por seus respectivos marcadores, CNPase, NeuN e ED1) apresentando marcação no núcleos de células GFAP+, na substância branca, camada granular e nas células da glia de Bergmann, em P9 e P23 no cerebelo. Podemos concluir que a HI pré-natal aumentou o número de células imunorreativas para a caspase-3 em um período crítico do desenvolvimento da oligodendroglia no cerebelo, e que a diminuição de progenitores de oligodendrócitos no cerebelo decorrente do insulto pré-natal visto em trabalhos anteriores, pode estar relacionada a morte celular por apoptose, embora não se possa descartar a hipótese da participação dessas células que apresentam caspase-3 clivada em outros eventos não apoptóticos desencadeados pela hipóxia-isquemia.

Camera Canvas: Image Editing Software for People with Disabilities

Poster is based on the following paper: C. Kwan and M. Betke. Camera Canvas: Image editing software for people with disabilities. In Proceedings of the 14th International Conference on Human Computer Interaction (HCI International 2011), Orlando, Florida, July 2011.

TRANSIENT LIPOPOLYSACCHARIDE-INDUCED CYTOKINE RESPONSES IN THE MATERNAL AND FETAL GUINEA PIG

The aim of this study was to further investigate the role of pro-inflammatory cytokines in the pathogenesis of fetal cererbral white matter injury associated with chorioamnionitis by charaterizing the time course of the cytokine response in the pregnant guinea pig following a maternal inflammatory insult. Chorioamnionitis increases the risk for fetal brain injury. In the guinea pig, a threshold maternal inflammatory response must be reached for significant fetal brain injury to occur. However, a previous study demonstrated that, by seven days after an acute maternal inflammatory insult, cytokine levels in both maternal and fetal compartments are not different from controls. The purpose of this study, therefore, was to test the hypothesis that a significant cytokine response occurs within the first seven days following an acute maternal inflammatory response. Pregnant guinea pigs (n=34) were injected intraperitoneally with 100µg/kg lipopolysaccharide (LPS) at 70% gestation and euthanized at 24 hours, 48 hours or 5 days following endotoxin exposure. Control animals were euthanized at 70% gestation without exposure. Concentrations of interleukin-6, interleukin 1-β and tumour necrosis factor-α (IL-6, IL-1β, TNF-α) were quantified in the maternal serum and amniotic fluid by enzyme-linked immunosorbent assay. IL-6 and IL-1β concentrations were elevated in the maternal serum at 24 hours and returned to control levels by five days. In the amniotic fluid, IL-6 peaked at 48 hours and IL-1β at 24 hours. TNF-α levels were not significantly increased. A single maternal LPS injection produces transient increases in cytokine concentrations in the maternal serum and amniotic fluid. This further implicates the cytokines as potential mediators of fetal white matter damage. Although this response might not be sufficient to produce the brain injury itself, it may initiate harmful pro-inflammatory cytokine cascades, which could even continue to harm the fetus following delivery. A human diagnostic protocol was developed to assess the use of serial serum biomarkers, including IL-6 and TNF-α, in the prediction of histological chorioamnionitis. Preliminary analysis of the pilot study suggests that certain biomarkers might be worthy of further investigation in a larger-scale study.

Investigation of the effect of intrauterine inflammation and infection on fetal brain injury using human and animal models

In recent years, increased focus has been placed on the role of intrauterine infection and inflammation in the pathogenesis of fetal brain injury leading to neurodevelopmental disorders such as cerebral palsy. At present, the mechanisms by which inflammatory processes during pregnancy cause this effect on the fetus are poorly understood. Our previous work has indicated an association between experimentally-induced intrauterine infection, increased proinflammatory cytokines, and increased white matter injury in the guinea pig fetus. In order to further elucidate the pathways by which inflammation in the maternal system or the fetal membranes leads to fetal impairment, a number of studies investigating aspects of the disease process have been performed. These studies represent a body of work encompassing novel research and results in a number of human and animal studies. Using a guinea pig model of inflammation, increased amniotic fluid proinflammatory cytokines and fetal brain injury were found after a maternal inflammatory response was initiated using endotoxin. In order to more closely monitor the fetal response to chorioamnionitis, a model using the chronically catheterized fetal ovine was carried out. This study demonstrated the adverse effects on fetal white matter after intrauterine exposure to bacterial inoculation, though the physiological parameters of the fetus were relatively stable throughout the experimental protocol, even when challenged with intermittent hypoxic episodes. The placenta is an important mediator between mother and fetus during gestation, though its role in the inflammatory process is largely undefined. Studies on the placental role in the inflammatory process were undertaken, and the limited ability of proinflammatory cytokines and endotoxin to cross the placenta are detailed herein. Neurodevelopmental disorders can be monitored in animal models in order to determine effective disease models for characterization of injury and use in therapeutic strategies. Our characterizations of postnatal behaviour in the guinea pig model using motility monitoring and spatial memory testing have shown small but significant differences in pups exposed to inflammatory processes in utero. The data presented herein contributes a breadth of knowledge to the ongoing elucidation of the pathways by which fetal brain injury occurs. Determining the pathway of damage will lead to discovery of diagnostic criteria, while determining the vulnerabilities of the developing fetus is essential in formulating therapeutic options.

Score for neonatal acute physiology-II and neonatal pain predict corticospinal tract development in premature newborns

Premature infants are at risk for adverse motor outcomes, including cerebral palsy and developmental coordination disorder. The purpose of this study was to examine the relationship of antenatal, perinatal, and postnatal risk factors for abnormal development of the corticospinal tract, the major voluntary motor pathway, during the neonatal period. In a prospective cohort study, 126 premature neonates (24-32 weeks' gestational age) underwent serial brain imaging near birth and at term-equivalent age. With diffusion tensor tractography, mean diffusivity and fractional anisotropy of the corticospinal tract were measured to reflect microstructural development. Generalized estimating equation models examined associations of risk factors on corticospinal tract development. The perinatal risk factor of greater early illness severity (as measured by the Score for Neonatal Acute Physiology-II [SNAP-II]) was associated with a slower rise in fractional anisotropy of the corticospinal tract (P = 0.02), even after correcting for gestational age at birth and postnatal risk factors (P = 0.009). Consistent with previous findings, neonatal pain adjusted for morphine and postnatal infection were also associated with a slower rise in fractional anisotropy of the corticospinal tract (P = 0.03 and 0.02, respectively). Lessening illness severity in the first hours of life might offer potential to improve motor pathway development in premature newborns.

Survival without disability to age 5 years after neonatal caffeine therapy for apnea of prematurity

Very preterm infants are prone to apnea and have an increased risk of death or disability. Caffeine therapy for apnea of prematurity reduces the rates of cerebral palsy and cognitive delay at 18 months of age.

Patient classification for intelligent wheelchair adaptation

A importância e preocupação dedicadas à autonomia e independência das pessoas idosas e dos pacientes que sofrem de algum tipo de deficiência tem vindo a aumentar significativamente ao longo das últimas décadas. As cadeiras de rodas inteligentes (CRI) são tecnologias que podem ajudar este tipo de população a aumentar a sua autonomia, sendo atualmente uma área de investigação bastante ativa. Contudo, a adaptação das CRIs a pacientes específicos e a realização de experiências com utilizadores reais são assuntos de estudo ainda muito pouco aprofundados. A cadeira de rodas inteligente, desenvolvida no âmbito do Projeto IntellWheels, é controlada a alto nível utilizando uma interface multimodal flexível, recorrendo a comandos de voz, expressões faciais, movimentos de cabeça e através de joystick. Este trabalho teve como finalidade a adaptação automática da CRI atendendo às características dos potenciais utilizadores. Foi desenvolvida uma metodologia capaz de criar um modelo do utilizador. A investigação foi baseada num sistema de recolha de dados que permite obter e armazenar dados de voz, expressões faciais, movimentos de cabeça e do corpo dos pacientes. A utilização da CRI pode ser efetuada em diferentes situações em ambiente real e simulado e um jogo sério foi desenvolvido permitindo especificar um conjunto de tarefas a ser realizado pelos utilizadores. Os dados foram analisados recorrendo a métodos de extração de conhecimento, de modo a obter o modelo dos utilizadores. Usando os resultados obtidos pelo sistema de classificação, foi criada uma metodologia que permite selecionar a melhor interface e linguagem de comando da cadeira para cada utilizador. A avaliação para validação da abordagem foi realizada no âmbito do Projeto FCT/RIPD/ADA/109636/2009 - "IntellWheels - Intelligent Wheelchair with Flexible Multimodal Interface". As experiências envolveram um vasto conjunto de indivíduos que sofrem de diversos níveis de deficiência, em estreita colaboração com a Escola Superior de Tecnologia de Saúde do Porto e a Associação do Porto de Paralisia Cerebral. Os dados recolhidos através das experiências de navegação na CRI foram acompanhados por questionários preenchidos pelos utilizadores. Estes dados foram analisados estatisticamente, a fim de provar a eficácia e usabilidade na adequação da interface da CRI ao utilizador. Os resultados mostraram, em ambiente simulado, um valor de usabilidade do sistema de 67, baseado na opinião de uma amostra de pacientes que apresentam os graus IV e V (os mais severos) de Paralisia Cerebral. Foi também demonstrado estatisticamente que a interface atribuída automaticamente pela ferramenta tem uma avaliação superior à sugerida pelos técnicos de Terapia Ocupacional, mostrando a possibilidade de atribuir automaticamente uma linguagem de comando adaptada a cada utilizador. Experiências realizadas com distintos modos de controlo revelaram a preferência dos utilizadores por um controlo compartilhado com um nível de ajuda associado ao nível de constrangimento do paciente. Em conclusão, este trabalho demonstra que é possível adaptar automaticamente uma CRI ao utilizador com claros benefícios a nível de usabilidade e segurança.

Comportamento motor do tronco e membro superior, num sistema de posicionamento rígido e dinâmico, durante atividade

A funcionalidade dos indivíduos com Paralisia Cerebral está muitas vezes comprometida devido às alterações do movimento e do controlo postural. Dadas estas alterações, a posição de sentado oferece uma maior estabilidade sendo muitas das atividades de vida diária desempenhadas nesta posição. O objetivo mais importante de intervenção é obter o máximo de funcionalidade na posição de sentado, particularmente do membro superior. Este objectivo, na maioria das vezes, só pode ser atingido com o uso de sistemas de posicionamento que tentam colmatar as alterações posturais e do movimento. Assim, o objetivo deste estudo de caso é verificar se existem diferenças no comportamento motor do tronco e do membro superior, com um sistema de posicionamento rígido e com um sistema de posicionamento dinâmico, numa jovem com Paralisia Cerebral, aquando da ativação manual de um switch. Foi realizado um estudo de caso único em que foi feita uma análise cinemática do movimento do tronco e membro superior na ativação de um switch BigMack, em três posições de teste com distâncias diferentes. Simultaneamente mediu-se a distribuição do peso durante o movimento, através do mapa de pressão e foi registada, bilateralmente a atividade dos músculos trapézio (porção média), longuíssimo, recto abdominal e oblíquo externo. Os resultados obtidos apontam, neste caso em particular, para uma melhoria na qualidade do movimento e da distribuição de peso, com o sistema de posicionamento dinâmico, sem diferenças entre os dois sistemas relativamente à ativação muscular.

L’hydrothérapie : une approche globale de traitement en physiothérapie

Travail d'intégration réalisé dans le cadre du cours PHT-6113.

Modélisation et analyse des interventions d’équitation thérapeutique utilisées à des fins de réadaptation

Contexte et problématique. Selon l’Association Canadienne d’Équitation Thérapeutique (ACET), l’équitation thérapeutique comprend toutes les activités équestres s’adressant à une clientèle présentant des déficiences. L’équitation thérapeutique compte plusieurs approches, notamment l’hippothérapie, une stratégie de réadaptation offerte par des ergothérapeutes, physiothérapeutes et orthophonistes. L’hippothérapie se base sur le mouvement tridimensionnel induit par le cheval lequel favorise l’amélioration de diverses fonctions neuromotrices notamment le tonus du tronc et de la tête, la posture debout et les ajustements posturaux. Bien que les approches d’équitation thérapeutique prennent de l’ampleur au Québec, il n’y a toujours aucune règlementation officielle. Il existe donc une confusion importante entre les différentes approches d’équitation thérapeutique et l’hippothérapie actuellement reconnue comme la seule approche médicale de réadaptation utilisant le cheval. Les clientèles présentant de lourdes déficiences neuro-musculo-squelettiques se voient donc régulièrement référées dans des centres qui n’offrent pas d’hippothérapie et sont confrontées à des risques importants. Objectifs. Modéliser les interventions d’équitation thérapeutique afin de rendre explicites les composantes de ces interventions et les liens qui les unissent ainsi qu’analyser la plausibilité des interventions à atteindre les résultats escomptés. Méthodologie. Les interventions d’équitation thérapeutique ont été modélisées par des entrevues réalisées auprès des principales personnes offrant des services d’équitation thérapeutique au Québec. Une revue de la littérature a été conduite sur les principes de réadaptation qui sous-tendent les interventions. L’ensemble des données recueillies ont été analysé selon une procédure habituelle d’analyse de contenu qualitatif. Résultats. Les modèles créés permettent d’améliorer les connaissances des pratiques d’équitation thérapeutiques et d’hippothérapie au Québec. Conséquences. Les modèles permettent d’entamer une réflexion sur la règlementation de ces pratiques au Québec et au Canada ainsi que de soutenir les processus de références dans les différents centres québécois.

L'oxygénothérapie hyperbare dans le traitement de la paralysie cérébrale : arnaque ou traitement approprié?

L'oxygénothérapie hyperbare (OTH) consiste à soumettre un patient à des taux de pression plus élevés que la pression atmosphérique normale et de lui faire respirer 100 % d'oxygène. Cette approche a été mise à l'essai pour le traitement de nombreuses conditions médicales avec succès dans certains cas alors pour d'autres sa validité reste encore à démontrer. Dans le cas de la paralysie cérébrale son utilisation a soulevé de nombreuses controverses et les études conduites jusqu'alors n'ont pas encore convaincu tous les membres de la communauté scientifique et ce, malgré certains effets positifs mis en évidence. Une récente étude qui a montré des améliorations notables chez des enfants atteints de paralysie cérébrale (PC) traités avec de l'air légèrement pressurisé, de même que chez ceux traités avec un protocole standard pour l'oxygénothérapie hyperbare (l'OTH), est invoquée pour nier l'efficacité de l'OTH. Des considérations politiques et économiques, plutôt que purement scientifiques, jouent un rôle important dans cette controverse. Des recherches systématiques supplémentaires sont requises, mais entre-temps, comme les effets thérapeutiques de cette approche semblent plus importants que ceux des thérapies actuellement acceptées dans le traitement de la paralysie cérébrale, les enfants atteints de cette condition ne devraient pas se faire refuser l'accès à l'OTH.

Inclusão no Jardim de Infância : porta para o sucesso da inclusão no 1º ciclo

Este trabalho desenvolve-se no âmbito do mestrado em educação especial, domí-nio cognitivo e motor. Trata-se de um projeto de intervenção emergente do trabalho diário como educadora de infância, num agrupamento vertical de escolas que segue um modelo inclusivo. O projeto centrou-se numa aluna do pré-escolar em vias de ingressar no 1º ciclo e nas estratégias e atividades envolvidas na preparação e sucesso desse ingresso. Nesse sentido tornou-se necessário pesquisar sobre a problemática específica da aluna, sobre práticas inclusivas e sobre métodos e metodologias de intervenção. Isto é, investigou-se sobre paralisia cerebral, escola inclusiva, no modo como se podem articular estas duas questões, sobre pedagogia diferenciada e diferenciação pedagógica e ainda sobre as linhas de orientação para o pré-escolar e sobre as metas a atingir no fim desse ciclo. Desenvolveu-se um processo em que se utilizaram os procedimentos da investiga-ção/ação através de vários instrumentos (pesquisa documental, entrevista, testes sociomé-tricos e observação naturalista) a partir dos quais se elaborou um projeto que foi posto em prática ao longo do ano letivo de 2010/2011. Pode constatar-se no fim da intervenção que os resultados foram positivos, pois permitiram à aluna alcançar os objetivos inicialmente previstos, atingindo as metas da edu-cação pré-escolar e ingressar no 1º ciclo. Foram surgindo novas questões, entre elas a necessidade de promover de forma mais intensa a participação da família e a continuidade do trabalho desenvolvido após uma mudança de ciclo, e portanto, do grupo e dos professores.

FORCe: fully online and automated artifact removal for brain-computer interfacing

A fully automated and online artifact removal method for the electroencephalogram (EEG) is developed for use in brain-computer interfacing. The method (FORCe) is based upon a novel combination of wavelet decomposition, independent component analysis, and thresholding. FORCe is able to operate on a small channel set during online EEG acquisition and does not require additional signals (e.g. electrooculogram signals). Evaluation of FORCe is performed offline on EEG recorded from 13 BCI particpants with cerebral palsy (CP) and online with three healthy participants. The method outperforms the state-of the-art automated artifact removal methods Lagged auto-mutual information clustering (LAMIC) and Fully automated statistical thresholding (FASTER), and is able to remove a wide range of artifact types including blink, electromyogram (EMG), and electrooculogram (EOG) artifacts.

Influência do assento da cadeira adaptada na execução de uma tarefa de manuseio

Este estudo teve como objetivo verificar a influência da flexibilidade da superfície de assento da cadeira na velocidade e no tempo despendido por alunos com paralisia cerebral espástica durante a execução de uma tarefa de manuseio de um objeto na posição sentada. Participaram do estudo 11 alunos, de ambos os gêneros, com diagnóstico de paralisia cerebral espástica, que tinham algum controle de tronco e membros superiores. A quantificação da análise cinemática foi realizada em duas situações experimentais: 1) execução de uma tarefa acadêmica de encaixe, com o indivíduo posicionado em um mobiliário adaptado com assento de lona; 2) execução de uma tarefa acadêmica de encaixe, com o participante posicionado em um mobiliário adaptado com assento de madeira. Os dados obtidos foram submetidos à análise estatística descritiva e não-paramétrica por meio do teste de Wilcoxon. Os resultados indicaram que: 1) a velocidade média de execução das tarefas não foi influenciada pelo tipo de assento utilizado 2) o tempo de execução da tarefa foi influenciada pelo tipo de assento utilizado. A utilização do assento de lona aumentou o tempo de realização da tarefa. Conclui-se que o assento de um mobiliário escolar para um aluno com paralisia cerebral espástica não deve ser confeccionado com um material muito flexível. Este tipo de assento fornecerá uma base instável que dificultará o desempenho do aluno durante atividades realizadas com os membros superiores.