Ressonância magnética funcional: mapeamento do córtex motor através da técnica BOLD

A ressonância magnética funcional (RMf) é hoje uma ferramenta fundamental na investigação funcional do cérebro humano, quer em indivíduos saudáveis quer em pacientes com patologias diversas. É uma técnica complexa que necessita de uma aplicação cuidada e rigorosa, e uma compreensão dos mecanismos biofísicos a ela subjacentes, de modo a serem obtidos resultados fiáveis e com melhor aceitação clínica. O efeito BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent) é o método mais utilizado para medir e estudar a actividade cerebral e baseia-se nas alterações das propriedades magnéticas da molécula hemoglobina. Com este Projecto propomo-nos optimizar um protocolo de RMf realizada com o efeito BOLD, em voluntários saudáveis, de modo a que este possa ser aplicado em futuros estudos de pacientes com patologias. ABSTRACT - Nowadays functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a fundamental tool for the research of human brain function of healthy subjects or patients with several pathologies. It is a complex technique that requires a careful and rigorous application, and an understanding of its biophysical mechanisms, so that reliable results can be obtained with better clinical acceptance. The BOLD effect (Blood Oxygenation Level Dependent) is the most widely used method to measure and study the brain activity and its based on changes in magnetic properties of the hemoglobin molecule. The aim of this project was to optimize a BOLD fMRI protocol on healthy subjects, so it can be applied in future studies of patients with pathologies.

Ressonância magnética funcional: mapeamento do córtex motor através do efeito BOLD

Introdução – A ressonância magnética funcional (RMf) é hoje uma ferramenta fundamental na investigação funcional do cérebro humano, quer em indivíduos saudáveis quer em doentes com patologias diversas. É uma técnica complexa que necessita de uma aplicação cuidada e rigorosa e uma compreensão dos mecanismos biofísicos, de modo a serem obtidos resultados fiáveis e com melhor aceitação clínica. O efeito BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent), que se baseia nas propriedades magnéticas da hemoglobina, é o método mais utilizado para medir a atividade cerebral por RMf. Objetivos – Otimizar um protocolo de RMf por efeito BOLD em voluntários saudáveis para mapeamento do córtex motor, de modo a que possa ser aplicado no futuro em doentes com patologias diversas. Metodologia – Foram estudados 34 voluntários saudáveis divididos em 2 grupos de estudo: BOLD 1 e BOLD 2. Com vista à otimização, foram testados no subgrupo BOLD 1 diferentes paradigmas e no subgrupo BOLD 2 foi estudada a influência do tempo de eco (TE). Para as várias condições foram comparados os volumes da região ativada e os níveis de ativação obtidos. Resultados/Discussão – O córtex motor foi identificado em todos os voluntários estudados. Não foram detetadas diferenças estatisticamente significativas quando comparados os resultados obtidos com os diferentes parâmetros de aquisição. Conclusão – O protocolo foi otimizado tendo em conta o nível de conforto reportado pelos voluntários. Uma vez que se pretende aplicar este mesmo protocolo no estudo de doentes, este fator torna-se particularmente relevante.

Minociclina atenua os prejuízos motores em ratos submetidos à isquemia focal no córtex motor e expostos cronicamente ao etanol da adolescência à fase adulta

Segundo a Organização Mundial da Saúde, o consumo de álcool no mundo tornou-se um problema de saúde pública. Neste contexto, o Brasil figura na 63ª posição no mundo em consumo de álcool per capita para pessoas com 15 anos ou mais de idade. Além de seus efeitos sócio-econômicos, o etanol constitui um importante fator de risco na ocorrência de isquemias cerebrais. O consumo exacerbado desta droga colabora para o mau prognóstico, assim como para o possível tratamento de morbidades relacionadas ao acidente vascular cerebral. O objetivo deste estudo foi avaliar alterações neuromotoras após bloqueio da ativação micróglial com minociclina em ratos submetidos à isquemia focal no córtex motor, quando tratadas cronicamente com etanol da adolescência a fase adulta. Ratos receberam durante 55 dias, por gavagem, etanol (6,5 g/kg/dia, 22,5 p/v). No término destes 55 dias os animais foram submetidos à microinjeções do peptídeo vasoconstritor endotelina-1 (40 pmol), para indução de lesão isquêmica focal córtex motor. Os animais isquemiados foram tratados com minociclina recebendo duas doses diárias de 50 mg/kg nos primeiros dois dias, e mais cinco aplicações diárias únicas de 25 mg/kg, por via intraperitoneal, até o sétimo dia pós-indução isquêmica. Os testes comportamentais realizados foram campo aberto, plano inclinado e rota-rod. Os resultados demonstraram que os animais isquemiados e os expostos ao etanol e isquemiados apresentaram déficits motores em todos os testes comportamentais. Entretanto, o tratamento com minociclina foi capaz de reverte-los, possibilitando melhor desempenho em todos os testes aplicados. Os resultados sugerem que a minociclina foi capaz de reverter os danos motores ocasionados pelo acidente vascular cerebral, mesmo em presença do etanol. O exato mecanismo envolvido neste processo necessita ser investigado em pesquisas futuras.

Estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) sobre o córtex motor na modulação autonômica em pessoas com lesão medular com diferentes graus e níveis de lesão

Introduction: Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) has been used in studies for the treatment of chronic pain, but their effects on the autonomic nervous system (ANS) are non-existent. Therefore, the need for studies is of fundamental importance, as these individuals have autonomic imbalance and the intensity of this is dependent on the degree and level of injury. Objective: We investigated the effect of tDCS on the ANS in people with spinal cord injury (SCI) with different degrees and levels of injury. Methods: Randomized, placebo-controlled, double-blind, applied anodal tDCS or sham on the primary motor cortex (M1), bilaterally. The subjects (lower incomplete injury, n = 7; lower complete injury, n = 9; and high complete thoracic injury, n = 3) visited the laboratory three times and received active or sham tDCS for 13min. The heart rate variability (HRV) was measured before, during and after stimulation and analyzed the variables LF, HF and LF / HF. Results: The tDCS modulated the ANS in different ways among the groups. In individuals with SCI high complete thoracic the tDCS did not change the HRV. However, for individuals with SCI low incomplete, tDCS changed the HRV in order to increase sympathetic (LF, p = 0.046) and reduced parasympathetic (HF, p = 0.046). For individuals SCI low complete to tDCS changed the HRV reduction sympathetic (LF, p = 0.017) and increased parasympathetic (HF, p = 0.017). Conclusions: The present study suggests that anodal tDCS applied on the motor cortex bilaterally could modulate the ANS balance in people with spinal cord injury and that this effect is dependent on the degree and level of injury.

Ressonância magnética funcional na localização de paradigma motor

Objetivos – Um dos principais objetivos da neurociência tem sido, desde sempre, compreender as funcionalidades do cérebro. A introdução da ressonância magnética funcional contribuiu em grande escala para o desenvolvimento do estudo cerebral. Assim, esta investigação tem como principal objetivo identificar e desenhar os diferentes perfis de localizações cerebrais, a nível do córtex motor, numa população jovem saudável, permitindo, assim, um maior conhecimento nesta área e dando um contributo à área da neurologia. Material e métodos – Foi realizado um estudo de ressonância magnética funcional em 30 indivíduos saudáveis numa clínica de imagiologia médica. Para tal recorreu-se a equipamento adequado para a recolha de dados. O paradigma motor utilizado foi o movimento dos dedos das mãos. Através das imagens obtidas foi medida a área de cada região ativa. Com o suporte do programa SPSS (versão 19) todos os valores foram tratados estatisticamente. Conclusão – Após todo este processo concluiu-se que a área do cérebro maioritariamente ativa, no momento do paradigma motor, encontra-se no hemisfério esquerdo.

Estudo do controlo motor via Sincronias entre sinais de EEG e de EMG / Motor control study through sincrony between EEG and EMG signals

Um dos maiores desafios da neurofisiologia é o de compreender a forma como a informação é transmitida através do sistema nervoso. O estudo do sistema nervoso tem várias aplicações, tanto na neurologia, permitindo avanços ao nível clínico, como noutras áreas, e.g., nos sistemas de processamento de informação baseados em redes neuronais. A transmissão de informação entre neurónios é feita por via de sinais elétricos. A compreensão deste fenómeno é ainda incompleta e há projectos a nível europeu e mundial com o objetivo de modular o sistema nervoso no seu todo de forma a melhor o compreender. Uma das teses que se desenvolve hoje em dia é a de que a transmissão de sinais elétricos no sistema nervoso é influenciada por fenómenos de sincronia. O objetivo desta dissertação é o de otimizar um protocolo de aquisição e análise de dados reais de eletroencefalograma e eletromiograma com o propósito de observar fenómenos de sincronia, baseando-se num algoritmo (análise por referência de fase, ou RPA, do inglês reference phase analysis) que deteta sincronias de fase entre os sinais de eletroencefalograma (EEG) e um sinal de referência, que é, no caso presente, o eletromiograma (EMG). A otimização deste protocolo e sua validação indicaram a existência de fenómenos significativos de sincronia no sinal elétrico, transmitido entre os músculos da mão e o córtex motor, no decorrer da ação motora.

Desenvolvimento de Ferramentas para Pesquisas em Tecnologias Assistivas Baseadas em Sinais Biológicos

Novas ferramentas de Tecnologias Assistivas (TAs) têm aparecido ultimamente. Um exemplo são os Ambientes Virtuais (AVs), os quais são importantes para o desenvolvimento de novas TAs, que podem ser direcionadas para promoverem uma melhor qualidade de vida de pessoas com mobilidade reduzida permanente ou promover a reabilitação de pessoas com deficiência motora temporária. Outras ferramentas, que surgiram há algumas décadas com o desenvolvimento dos computadores, também ajudam no tratamento de pessoas com deficiência motora, que são as Interfaces Humano-Máquina (IHM). Utilizando em conjunto com equipamentos que capturam sinais biológicos, como equipamentos de Eletromiografia (EMG) e Eletroencefalografia (EEG), essas ferramentas se configuram como canais de comunicações entre o ser humano e os computadores, diferentemente das comumente utilizadas. Isso abre uma gama de possibilidades para sua utilização no tratamento e na assistência de pessoas com deficiência motora, onde sinais EMG podem ser utilizados para controlar próteses robóticas; e sinais EEG, quando capturados da região do córtex motor, podem ser utilizados em neuroreabilitação. Por outro lado, quando capturados na região occipital, os sinais de EEG podem ser utilizados para gerar comandos e outras finalidades. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de novas ferramentas para auxiliar em pesquisas de TAs envolvendo sinais biológicos. Três diferentes AVs foram desenvolvidos para auxiliar nesse tipo de pesquisa. Além deles, um equipamento EEG comercial foi adaptado para ser utilizado com uma IHM, o qual utiliza dois desses três AVs desenvolvidos. Como resultados, temos a utilização bem sucedida do equipamento EEG obtido com sua utilização com SSVEP e Imaginação motora, além da implementação com sucesso dos três AVs desenvolvidos, que estão disponíveis para download gratuito, e que podem ser utilizados em demais pesquisas envolvendo TAs.

Avaliação de dados funcionais em repouso do cérebro normal: causalidade de Granger

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde. Área de especialização: Ressonância Magnética

Abordagem Neural na Dor Lombopélvica

A disfunção lombopélvica é uma das grandes áreas que causa incapacidade para a atividade física, seja na resposta pessoal, seja na incapacidade profissional. Esta disfunção integra duas lesões típicas e extremamente estudas, a low back pain e a pelvic girdle pain. É comum que a etiologia destes dois quadros patológicos se combine e se complemente, por isso pareceu-me apropriado que aqui não fosse feita uma divisão estanque e rígida daquilo que existe na realidade. A definição foi ao longo deste estudo preparada de forma a incluir as diversas vertentes. Sabe-se que a dor vertebral é um problema comum, atingindo cerca de 80% da população. Mas salvaguarda este facto o aspeto de que aproximadamente 90% dos casos de dor lombopélvica têm resolução espontânea em seis semanas sendo que no entanto 2 a 7% podem tornar-se problemas de dor crónica. É sobre esta cronicidade e esta associação à dor que se procurou dar uma visão prática fundamentada nos aspetos teóricos, de como pode ser uma estratégia de tratamento e algumas das técnicas a utilizar dentro da panóplia de causas a encontrar. Este trabalho faz uma abordagem à lesão com dor lombopélvico crónica integrando os aspetos associados à condução da dor e a percepção da dor assim como à perda de atividade que lhe está subjacente. Por último procura apresentar as possibilidades terapêuticas dentro de um contexto neural.

Plataforma smartphone para biossensores de espectroscopia de infravermelho próximo

O tema “Plataforma smartphone para biossensores de Espectroscopia de Infravermelho Próximo”, surge no âmbito da instrumentação médica, na área das BCI – Brain Computer Interfaces, devido à necessidade de encontrar um dispositivo portátil, de custo acessível e elevada performance que permita obter informação acerca da actividade neuronal do córtex motor no decorrer duma determinada tarefa. O objectivo do trabalho consiste no desenvolvimento duma sonda capaz de detectar as alterações hemodinâmicas que ocorrem no córtex, bem como toda a instrumentação inerente à aquisição do sinal e transmissão dos dados para um computador, a análise dos dados e por fim o desenvolvimento de uma aplicação em Android para visualização dos resultados. Foi desenvolvida uma banda para a cabeça, composta pela sonda NIRS: LEDs (Light-Emiting Diodes) de 940nm e 660nm e os respectivos fototransístores de detecção, bem como toda a electrónica de condicionamento do sinal captado. Num módulo à parte, alimentado por duas baterias de 9V, encontram-se os circuitos electrónicos onde é possível regular ganhos de amplificação e offsets. Os dados foram adquiridos pelo microcontrolador Arduíno Uno, usando uma taxa de amostragem de 50Hz em cada um dos dois canais utilizados. O controlo do Arduíno foi feito utilizando o LabVIEW. Para o processamento dos dados, visualização e cálculo das concentrações de oxi e desoxi-hemoglobina no sangue recorreu-se ao Matlab. O sistema foi calibrado com recurso a um oxímetro de pulso clínico usado em cinco indivíduos saudáveis. Finalmente o sistema foi testado ao colocar-se o sensor NIRS sobre o córtex motor esquerdo de nove indivíduos saudáveis destros, fazendo-se uma aquisição de dados durante dois minutos. Utilizou-se um paradigma de 10s de repouso seguido de 10s a abrir e fechar a mão. O sistema NIRS conseguiu medir as alterações que ocorrem nas concentrações de oxi e desoxi-hemoglobina devido à actividade motora de abrir e fechar a mão. Dado o princípio físico ser o mesmo do dos oxímetros convencionais, conseguiu-se ainda medir com sucesso a frequência cardíaca e a saturação percentual de oxigénio após a calibração do sensor. As medidas podem ser visualizadas numa aplicação desenvolvida para o Android. Os resultados sugerem que com esta abordagem, este tipo de dispositivo pode estar disponível a baixo custo quer para doentes quer para indivíduos saudáveis, por exemplo em aplicações de telemóvel.

Avaliação por ressonância magnética funcional e estimulação magnética transcraniana da intervenção única da terapia espelho em pacientes após acidente vascular cerebral isquêmico

Mirror therapy (MT) is being used as a rehabilitation tool in various diseases, including stroke. Although some studies have shown its effectiveness, little is known about neural mechanisms that underlie the rehabilitation process. Therefore, this study aimed at assessing cortical neuromodulation after a single MT intervention in ischemic stroke survivors, by means of by functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) and Transcranial Magnetic Stimulation (TMS). Fifteen patients participated in a single thirty minutes MT session. fMRI data was analyzed bilaterally in the following Regions of Interest (ROI): Supplementary Motor Area (SMA), Premotor cortex (PMC), Primary Motor cortex (M1), Primary Sensory cortex (S1) and Cerebellum. In each ROI, changes in the percentage of occupation and beta values were computed. Group fMRI data showed a significant decreased in the percentage of occupation in PMC and cerebellum, contralateral to the affected hand (p <0.05). Significant increase in beta values was observed in the following contralateral motor areas: SMA, Cerebellum, PMC and M1 (p<0,005). Moreover, a significant decrease was observed in the following ipsilateral motor areas: PMC and M1 (p <0,001). In S1 a bilateral significant decrease (p<0.0005) was observed.TMS consisted of the analysis of Motor Evoked Potential (MEP) of M1 hotspot. A significant increase in the amplitude of the MEP was observed after therapy in the group (p<0,0001) and individually in 4 patients (p <0.05). Altogether, our results imply that single MT intervention is already capable of promoting changes in neurobiological markers toward patterns observed in healthy subjects. Furthermore, the contralateral hemisphere motor areas changes are opposite to the ones in the ipsilateral side, suggesting an increase system homeostasis.

Análise comparativa dos padrões neurodegenerativos da substância cinzenta em diferentes áreas corticais de ratos adultos submetidos à lesão isquêmica focal

O acidente vascular encefálico (AVE) pode ocorrer em qual região do Sistema Nervoso Central (SNC), sendo o córtex cerebral é uma das regiões mais frequentemente afetadas por essa desordem neural aguda, embora inexistam investigações que tenham comparado o padrão lesivo em diferentes regiões corticais após isquemia focal de mesma intensidade. O objetivo desta investigação foi avaliar o padrão degenerativo de diferentes áreas corticais após lesão isquêmica focal. Para isso, induziu-se isquemia focal por microinjeções estereotáxicas de endotelina-1 (ET-1) nos córtices somestésico, motor e de associação de ratos adultos (N=45). Nos animais controle injetou-se o mesmo volume de solução salina estéril (N=27). Os animais foram perfundidos 1, 3, e 7 dias após o evento isquêmico. O encéfalo foi removido, pós-fixado, crioprotegido e seccionado em criostato. A histopatologia geral foi avaliada em secções de 50 coradas pela violeta de cresila. Secções de 20μm foram submetidas à imunoistoquímica para marcação de astrócitos (anti-GFAP), micróglia/macrófagos ativados (anti-ED1) e microglia em geral (anti-Iba1). Avaliou-se os padrões lesivos qualitativamente (por inspeção em microscópio óptico) e quantitativamente (pela contagem do número de células nos lados ipsi e contralateral à lesão), pela estatística descritiva e comparações intra e intergrupos com análise de variância com correção a posteriori de Tukey. Os animais isquêmicos apresentaram conspícua perda tecidual, ativação microglial e astrocitose entre 3 e 7 dias após a indução isquêmica, o que não foi observado nos animais controle. A perda tecidual e a ativação de células gliais foram mais intensas no córtex somestésico, depois no córtex motor, com intensidade reduzida na área de associação, o que foi confirmado por análise quantitativa. Os resultados sugerem que uma lesão isquêmica de mesma intensidade induz um padrão diferencial de perda tecidual e neuroinflamação, dependendo da área cortical, e que as áreas sensoriais primárias e motoras são mais susceptíveis ao processo isquêmico do que áreas de associação.

Extratos de sementes de gergelim preto (Sesamum indicum L) obtidos via CO2 supercrítico: isotermas de rendimento global, dados cinéticos e ajustes, ácidos graxos totais, fitosteróis e efeitos neuroprotetores

Na medicina popular brasileira, sementes de gergelim preto (Sesamum indicum L) é um dos mais importantes ingrediente presentes em um chá usado para tratar vítimas de acidente vascular encefálico (AVE). Porém, o isolamento de extratos de gergelim preto para fins medicinais usando a tecnologia do fluido supercrítico não foi realizado. O objetivo deste trabalho foi investigar algumas variáveis de processo da extração com fluido supercrítico em sementes de gergelim preto para gerar extratos aplicáveis a pesquisa do AVE isquêmico focal. Duas isotermas (40 e 60 ºC) foram exploradas, combinadas com pressões de 200-400 bar, em vazão mássica de CO₂ constante de 5,9 x 10^-5 kg/s. Os rendimentos globais foram de 37-53% em base seca. O maior rendimento foi obtido em 60 ºC e 400 bar. A composição de ácidos graxos mostrou uma elevada razão de insaturados/ saturados. A análise de conteúdo de fitosteróis no extrato de maior rendimento revelou maiores quantidades de β-sitosterol + sitostanol, colesterol, campesterol + campestanol + 24-metileno colesterol, Δ-5 avenasterol and estigmasterol, enquanto que menores níveis de Δ-5,24 estigmastadienol, brassicasterol, clerosterol + Δ-5-23 estigmastadienol, Δ-7 avenasterol, eritrodiol and Δ-7 estigmastenol foram observados. As curvas de extração das extrações com fluido supercrítico no menor e maior rendimento mássico (200 e 400 bar a 60 ºC) foram ajustadas pelos modelos de Tan e Liou (1989), Martinez et al. (2003), Esquível et al. (1999), Goto et al. (1993) e Sovová (1994 e 2012). Os modelos de Tan e Liou (1989), Goto et al. (1993) e Sovová (1994 e 2012) apresentaram as melhores valores nominais de somas residuais dos quadrados. Experimentos pilotos sugerem que o extrato obtido via fluido supercrítico de gergelim preto é neuroprotetor em relação a isquemia focal por endotelina-1 no córtex motor de ratos machos adultos, observada a redução da área de infarto isquêmico.

Efeito da tarefa dupla no andar livre de pacientes com demência de Alzheimer

Nos idosos, o andar tem sido associado com a preservação das funções cognitivas. Entretanto, pacientes com Demência de Alzheimer (DA), apresentam modulações durante o andar, decorrente das disfunções no lobo frontal, principalmente no córtex motor e declínio nas funções executivas. Contudo, a marcha de idosos com DA pode ser mais vulnerável na presença de uma tarefa dupla, pois esses idosos apresentam déficits nas ações que exigem planejamento, atenção e ajustes motores. Desse modo, o objetivo deste estudo foi analisar no paradigma da tarefa dupla os valores médios das variáveis espaciais e temporais do andar de pacientes com DA. A amostra do estudo foi composta por 19 idosos com DA, sendo 14 mulheres e 5 homens. Os pacientes com DA realizaram 5 tentativas das seguintes tarefas: andar livre sem tarefa dupla e andar livre com tarefa dupla. A tarefa dupla realizada pelos pacientes foi uma contagem regressiva iniciando do número vinte. As variáveis espaço-temporais foram coletadas através de um sistema optoeletrônico de análise do movimento. As variáveis analisadas foram comprimento da passada, largura do passo, duração da fase de suporte simples e duplo suporte, duração da passada e velocidade da passada. Para verificar as diferenças entre as condições experimentais no andar livre foi utilizado o teste t de Student pareado (p<0,05) com fator para tarefa. O teste t pareado revelou efeito da tarefa no comprimento da passada, largura do passo, suporte simples, duplo suporte, duração da passada e velocidade da passada. Os pacientes reduziram o comprimento e a velocidade da passada e aumentaram a largura do passo e as durações do suporte simples, duplo suporte e da passada na condição marcha livre com contagem em comparação com a marcha livre sem contagem. Concluiu-se que a tarefa dupla interfere nos parâmetros...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)