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Apresentação de 1 de julho de 2010 Acima: slide de abertura Abaixo: slide 29 explicando o projeto
objetos, sons e musicas, assim como brincadeiras e jogos para atingir os alunos que não se utilizavam de comunicação verbal. Ao longo das 10 sessões a comunicação das crianças se tornou mais efetiva. Embora muitas crianças tenham uma comunicação que se restringe a olhares e gestos (comunicação não verbal), notamos que no decorrer das sessões a interação com os alunos evoluiu e permitiu maior expressividade por parte delas. Observou-se que a capacidade de memorização dos alu-nos melhorou no decorrer das sessões. Conclusões: Observou-se que a capacidade de memorização das crianças e dos jovens melhorou no decorrer das sessões. Rememorar com as crianças e jovens a história contada na sessão anterior se mostrou uma estratégia e!caz para a re-cuperação da história contada e, também, para suscitar conversa. As sessões possibilitaram descobrir qual a melhor forma de comunicação com cada criança, através de jogos, sons, encenações e diferentes for-mas de contar a história. Através da realização do projeto percebemos os diferentes graus da Síndrome de Down e as diferenças práticas e procedimentos adotados pelos alunos e membros da equipe da APAE, relativas ao fato de cada indivíduo ser mais ou menos afetado em re-lação à comunicação. A quantidade de sessões realizadas não foi su!-ciente para criar um resultado signi!cativo; no entanto acreditamos que a continuação do projeto contribuiria para o desenvolvimento da linguagem de crianças portadoras de Síndrome de Down, o que con-tribuiria para seu desenvolvimento, comunicação e qualidade de vida (inclusão social).53 - DOR: O QUINTO SINAL VITAL NA PERSPECTIVA DO PACIENTE HOSPITALIZADO1Martins, C.W., 1Paim, E.I.G., 1Souza, J.V.C.D., 1Silva, N.F., 1Coe-lho, S.D.O., 1Rizzo, S.S., 1Tavares, F.L.1Enfermagem, UFES, Vila Velha/ES, BrasilObjetivos: Conhecer os principais eventos causadores da dor e o seu tratamento na clínica médica do Hospital Universitário Antônio Cas-siano de Moraes (HUCAM). Descrevendo as dores mais prevalentes nos pacientes hospitalizados na Clínica Médica, evidenciando a sua localização, intensidade e freqüência, avaliando a percepção do pacien-te sobre os cuidados que recebe no tratamento da dor e descrevendo os analgésicos mais prescritos nas Clinica Médica e a freqüência de sua utilização. Métodos e Resultados: Foi estudo de caráter quantitativo e descritivo. Aplicamos um questionário com perguntas fechadas e para avaliarmos a intensidade da dor foi utilizado a escala visual numérica de dor (PORTUGAL, 2003). O diagnóstico médico e a prescrição de medicamentos forão obtidos dos prontuários de cada individuo. Neste estudo investigativo, foram entrevistados 26 pacientes internados na Clínica Médica do Hospital Universitário Cassiano Antônio Moraes (HUCAM) divididos em diferentes especialidades. Além disso, hou-ve uma recusa dentre os pacientes. Dos pacientes entrevistados, 9 da hematologia, 3 da DIP (Doenças Infecto-parasitárias), 5 da cardiolo-gia, 2 da reumatologia, 1 da neurologia, 3 da gastroenterologia e 3 da pneumologia. Houve um predomínio do sexo feminino (57,7%) sobre o masculino (42,3%), e nas faixas etárias de 61 – 70 anos. Dentre os pacientes entrevistados, 73% a!rmaram sentir dor após sua interna-ção, 27% relataram não sentir nenhuma dor após a internação, 36,9% dos pacientes relataram que os pro!ssionais de saúde estam atentos à sua dor. Dos 19 pacientes que a!rmaram ter sentido dor após in-ternação, 14 relataram já ter sentido essa mesma dor antes da inter-nação, os analgésicos mais utilizados na clínica médica do HUCAM são: Paracetamol (44,4%), Dipirona (27,7%), Tramal (16,6%), Tylex e Ibuprofeno (5,5%). Conclusões: Ao !nal desse estudo é possível inferir que a dor referida pelos pacientes internados na Clínica Médica
do HUCAM não tem relação direta com a internação, mas é uma dor inerente aos processos patológicos apresentados pelos mesmos. De acordo com os pacientes, a equipe de saúde está atenta à dor referida, o que evidencia que a dor tem sido avaliada nesse setor do hospital e o tratamento tem sido e!caz. Quanto ao tratamento, foi constatado que na Clínica Médica, a dor é tratada ao mesmo passo que o processo patológico especí!co daquele indivíduo é tratado. Para alguns indi-víduos que relataram sentir dor não havia prescrições analgésicas. As medicações analgésicas estavam prescritas para a maioria dos pacientes, porém somente 15,7 % dos pacientes obtiveram 100% de alívio da dor. Salvo algumas características inerentes a evolução da doença-base dessa dor, deve-se avaliar a possibilidade de implementação de terapias alternativas, em ambiente hospitalar, para a dor, como: quiropraxia, acupuntura, técnicas de relaxamento dentre outras. Acredita-se que a dor no setor em questão tem sido avaliada, a equipe de saúde do mesmo está atenta à dor relatada, porém, a dor não é avaliada como o quinto sinal vital e não há o uso instrumentos ou escalas de avaliação e mensuração da dor adequados. As instituições de ensino de ciências da saúde devem adotar em suas estruturas curriculares, disciplinas ou cur-sos com o propósito de ensinar a avaliar corretamente a dor e propagar o uso das tecnologias envolvidas.54 - INTERFACE CÉREBRO-MÁQUINA: INTEGRAÇÃO DE UM SISTEMA SENSORIAL ARTIFICIAL À RESPOSTA MOTO-RA VOLUNTÁRIA EM RATOS WISTAR1Nitzsche, J., 2Moraes, M.F.D.1Bioinformática, UFMG, Belo Horizonte/MG, Brasil, 2Fisiologia, UFMG, Belo Horizonte/MG, BrasilObjetivos: O objetivo deste trabalho é avaliar o papel modulatório da estimulação elétrica no complexo amigdalóide na navegação guiadas de ratos. Foi desenvolvida uma Interface Cérebro-Máquina com re-troalimentação neural de informação por meio de microestimulação elétrica do complexo amigdalóide mediante ao alinhamento do eixo cabeça-pescoço dos animais com os alvos determinados do ambiente. Analisamos períodos de !xação no alinhamento evocados pela estimu-lação em protocolo de condicionamento instrumental. Validamos pre-viamente à execução dos protocolos de condicionamento instrumen-tal, a possibilidade de condicionar o estímulo elétrico a uma resposta comportamental, através de protocolo de condicionamento clássico. Métodos e Resultados: O animal é submetido a procedimento cirúr-gico estereotáxico para o implante crônico de eletrodo bipolar de ele-troestimulação no complexo amigdalóide. No implante também é aco-plado um sensor de infra vermelho e um conector elétrico. O animal é submetido a um protocolo de condicionamento (clássico ou instru-mental), em ambiente com contexto sensorial regulado. O ambiente é adaptado por meio de módulos de processamento computacional de-senvolvidos para este projeto para o interfaceamento cérebro-máquina ICM. Nossa ICM é composta de : 1- entrada de informação no tecido neural por meio da microestimulação 2- obtenção de dados etológicos em tempo real referente ao ângulo de alinhamento do eixo cabeça-pes-coço e o alvo determinado 3- Retroalimentação do gatilho da entrada de sinal (1)processamento do sinal (2), por intermédio de estação de trabalho rodando o software CODEX, desenvolvido para este projeto. Os resultados com condicionamento clássico mostraram a efetividade do condicionamento do sinal, que evocou resposta condicionada após ter sido apresentado em seção de pareamento com estímulo aversivo ao animal. Os resultados preliminares em condicionamento instrumental mostraram que ocorreram momentos em que o animal !xou o alinha-mento com o alvo, mediante a estimulação. Conclusões: A Interface Cérebro-Máquina ICM desenvolvida mostra que é possível modular a navegação guiada de ratos por meio da eletroestimulação da amígdala em termos de !xação em torno de alvos condicionados à ocorrência do estímulo. O protocolo de utilização da ICM pode ser adaptado para na navegação guiada dos animais em outros contextos.55 - DESEMPENHO NO LABIRINTO EM T ELEVADO E NÍ-VEIS PERIFÉRICOS E CENTRAIS DE TIAMINA E SEUS DERI-VADOS EM RATAS SUBMETIDAS A UM EPISÓDIO DE RES-TRIÇÃO DE TIAMINA DURANTE A GESTAÇÃO1Nunes, P.T., 1Oliveira, P.S., 1Caixeta, A.R.P., 1Ribeiro, A.M.1Laboratório de Neurociências Comportamental e Molecular, UFMG, Belo Horizonte/MG, BrasilObjetivos: Avaliar, em ratas Wistar, os efeitos da restrição de tiamina e do processo de gestação sobre: (i) aspectos do comportamento no Labirinto em T Elevado (LTE); (ii) parâmetros bioquímicos periféricos e centrais – tiamina e seus derivados mono e difosforilados (TMP e TDP) e; (iii) as correlações entre esses diferentes parâmetros. Méto-dos e Resultados: Utilizando um delineamento fatorial 2x2, 72 ratas foram divididas em quatro subgrupos: (i) Gestantes Padrão (n=18) e (ii) Não-Gestantes Padrão (n=18), tratadas com ração padrão; (iii) Gestantes Restritas de tiamina (n=18) e (iv) Não-Gestantes Restritas de tiamina (n=18) tratadas com ração restrita em tiamina (10% do controle). Os animais foram avaliados nos !nais das 1ª, 2ª e 3ª sema-nas de gestação. Em cada período, 1/3 das ratas (n=6), de cada sub-grupo, foram submetidas a dois testes consecutivos no LTE: esquiva inibitória e fuga. As respostas de esquiva e fuga foram expressas em latência (s). A 1ª, 2ª e 3ª tentativas dos dois testes foram realizadas no mesmo dia, com intervalos de 30s (aprendizagem). Após 72 horas os animais foram submetidos à 4ª tentativa (memória) e, no dia seguin-te, mortos por decaptação. Amostras de sangue, hipocampo e tálamo foram submetidas a ensaios cromatográ!cos (HPLC). Os resultados no LTE mostram uma tendência de efeito da restrição (p=0,062) e da gestação (p=0,066) sobre o aprendizado de esquiva. Foi observa-do também um efeito signi!cativo das semanas (p=0,007) e interação entre a gestação, restrição e semanas (p=0,037) sobre o aprendizado de fuga. Os dados bioquímicos [T=vitamina B1], [TMP], [TDP] ou [Total=T+TMP+TDP], foram expressos em nmol/L ou G teci-do. Houve efeito da restrição de tiamina no sangue (TDP:p=0,000; Total: p=0,002); hipocampo (TDP: p=0,041; Total: p=0,005) e no tálamo (Tiamina:p=0,000; TMP:p=0,046; Total:p=0,041). Observa-mos efeito da gestação apenas no tálamo (T:p=0,006; TDP:p=0,000). Houve efeito das semanas no sangue (T, TMP e Total:p=0,000 e TDP:P=0,004); hipocampo (T, TMP, TDP e Total: p=0,000) e tála-mo (T, TMP e Total: p=0,000). Efeitos de interação entre restrição e gestação ocorreram no sangue (T:p=0,01); hipocampo (Total:p=0,022; TDP:P=0,013) e tálamo (T:p=0,022) e entre os dois tratamentos e semanas no tálamo (T=0,018). As concentrações de todas as formas da vitamina B1 no sangue se correlacionam com as do tálamo, respecti-vamente (T:p=0,03; TMP:p=0,06; TDP:p=0,000 e Total:p=0,000). As [TMP] e [Total] no sangue se correlacionam com as do hipocampo, respectivamente (TMP:p=0,005; e Total:p=0,000). As concentrações de todas as formas da vitamina B1 no tálamo se correlacionam com as do hipocampo, respectivamente (Tiamina:p=0,001; TMP:p=0,000; TDP:p=0,000 e Total:p=0,000). Conclusões: A restrição de tiamina na dieta e a gestação interferem com os níveis de tiamina no sangue e no SNC, sendo que alguns dos efeitos variam com a duração do episódio de restrição e o período de gestação. Ambos os tratamentos podem afetar o estado emocional do individuo. Comparando com os
efeitos no hipocampo, as alterações bioquímicas induzidas pela gesta-ção no tálamo foram mais pronunciadas. Os níveis de tiamina e seus derivados no tálamo possuem relação direta com os níveis sanguíneos, indicando que determinações desses parâmetros em amostras biológi-cas periféricas são adequadas para se estimar os níveis no tálamo.56 - EXPOSIÇÃO A SONS DE 22KHZ DURANTE A GESTA-ÇÃO ALTERA O COMPORTAMENTO EMOCIONAL E PARA-METROS SEROTONÉRGICOS CENTRAIS DAS FEMEAS E DA PROLE1Oliveira, P.S., 1Daniel, A.N., 1Nunes, P.T., 1Yehia, H.C., 1Ribeiro, A.M.1Laboratório de Neurociência e Comportamento, UFMG, Belo Ho-rizonte/MG, BrasilObjetivos: Avaliar os efeitos da exposição, durante a gestação, de sons de 22kHz sobre aspectos emocionais e parâmetros serotonérgicos cen-trais de fêmeas após gestação e prole adulta. Métodos e Resultados: Seis fêmeas gestantes, Wistar, foram divididas em dois grupos: G1: não expostas a sons e G2: expostas aos sons (seqüências de 29 tons senoidais de 22kHz, com duração de 500ms, pausa de 50ms entre os tons e intervalo de 40s entre cada seqüência, repetidos por 1h emiti-dos em auto-falante RP1000®), do 1º ao 19º dia de gestação. Quatro !lhotes machos de cada gestante (n=12, PG1 e PG2, respectivamen-te) foram selecionados aleatoriamente e mantidos até a fase adulta. As fêmeas, após o período de amamentação e a prole aos dois meses de idade, foram submetidas a dois testes consecutivos no Labirinto em T Elevado (LTE). A esquiva inibitória e a fuga foram realizadas em quatro tentativas e as respostas expressas em latência (s.). A 1ª, 2ª e 3ª tentativas dos testes foram realizadas no mesmo dia com intervalos de 1 min. Após 72hs os animais foram submetidos à 4ª tentativa e, no dia seguinte, mortos por decaptação. Amostras do hipocampo, córtex pré-frontal (CPF), amígdala, tálamo e substância cinzenta periaquedutal (SCP) foram coletadas para determinação das concentrações (ng/g de tecido) de serotonina (5HT) e ácido 5-hidroxiindolacético (5HIAA), por Cromatogra!a Líquida de Alta E!ciência (HPLC). O desempe-nho dos animais nas 2ª e 3ª tentativas (aprendizado) foi analisado por ANOVA fatorial 2xr, com medida repetida no último elemento. As latências de esquiva e fuga na 4ª tentativa (memória), assim como os dados neuroquímicos foram avaliados utilizando teste t de student. Para as fêmeas, os resultados indicam: (i) efeito signi!cativo da exposi-ção aos sons no aprendizado de fuga (F=7,56; p=0,05) e tendência de interação (F=6,62; p=0,06) entre os fatores (som e tentativas); (ii) di-ferença signi!cativa na memória de fuga, entre G1 e G2 (G1=4,7±2,1; G2=21,0±6,0; p=0,01). Para a prole, a exposição ao som causou efeito no aprendizado de fuga (F=5,71; p=0,04) e não houve interação en-tre os fatores. Com relação aos dados neuroquímicos, na fêmea hou-ve redução na concentração de 5HIAA no CPF (G1=664,85±67,78; G2=523,37±55,59; p=0,05) e na prole uma diminuição na concentra-ção de 5HT (PG1=351,57±41,51; PG2=278,28±54,77; p=0,05) e um aumento na taxa de recuperação ([5HIAA]/[5HT]) (PG1=2,31±0,20; PG2=3,07±0,40; p=0,01) no tálamo. Conclusões: A exposição a sons de 22kHz durante a gestação afeta o comportamento de fuga, sem efeito sobre a esquiva inibitória e, altera parâmetros do sistema sero-tonérgico cortical e talâmico das fêmeas e da prole, respectivamente.57 - COORDINATING PSYCHOMETRY AND DEVELOPMEN-TAL PSYCHOLOGY: A SET OF METHODOLOGICAL STRA-TEGIES FOR IDENTIFYING DISCONTINUITIES (STAGE OF PERFORMANCE) ON COGNITIVE TESTS.1Golino, H.F., 1Gomes, C.M.A., 2Miller, P.M., 3Commons, M.L.
Página 72
Além da Sala de Aula
AUTOR e COORDENADOR: AUDREY HELOISA IVANENKO SALGADO
ÁREA: Ciências Biológicas
PALAVRAS-CHAVE: REUNI, didática, pós-graduação, atividade docenteINSTITUIÇÕES FINANCEIRAS/PARCEIRAS: PROGRAD, CAPES
TÍTULO: PROJETO ACADÊMICO 25
OBJETIVOS: Promover a integração dosbolsistas de doutorado e pós-doutorado naatividade do ensino superior de graduação.Permitir o aperfeiçoamento das atividades deensino através do exercício da transposição dalinguagem técnica, científica, racional para alinguagem própria da sala de aula.
METODOLOGIA: Os bolsistas Reuni foramdesafiados a escrever textos relacionados à suaatividade de pesquisa, O exercício foi o detraduzir o trabalho do pesquisador em umalinguagem voltada para a sala de aula, com ocuidado na escolha do vocabulário adequado àformação que se pretende alcançar. Foi feita aintegração do conhecimento básico, apresentadonos programas das disciplinas de graduaçãooferecidas pelos departamentos envolvidos, aostrabalhos de pesquisa desenvolvidos pelosbolsistas REUNI. Foi proposto responder àsperguntas: que é preciso saber do conteúdodas áreas de Fisiologia e Biofísica paracompreensão do tema da tese deComo, efetivamente, esse conhecimento éaplicado na pesquisa executada pelo aluno
RESULTADOS: Foi elaborado um livro,contendo nove textos que descrevem o exercícioda transposição de linguagem científicainformativa e técnica para a linguagem didática edialógica apropriada aos alunos da graduação.
CONCLUSÕES: A capacitação para a docênciafoi assim exercitada: A transposição da linguagemrequer vocabulário e formas de comunicaçãoapropriados, e acessíveis para um aluno, àsvezes recém-saído do ensino médio, como ocorreno ICB. Ao seguir em sua capacitação acadêmica,o aluno de pós-graduação pode vir a ingressar nadocência, sem nunca ter sido preparadoespecificamente para atuar em sala de aula,fazendo uso de linguagem científica, sintética etécnica, próprias para comunicação entrecientistas, sendo seu uso mais adequado enecessário em publicações de carátereminentemente técnico-científico.
Participação do sistema endocanabinóideem comportamentos de ansiedade
Autora: Ana Flávia Santos Almeida
Câncer: investigando a causa e a curaAutora: Cibele Campos Cardoso
A construção de novos sentidosAutor: Flávio Afonso G. Mourão
Produtos Naturais na HipertensãoAutora: Grazielle Caroline da Silva
ObesidadeAutora: Josiane Fernandes da Silva
Autor: Daniel Carvalho de Lima
Supressão de crise convulsiva por estimulação elétrica cerebral profunda
Autor: Daniel de Castro Medeiros
Desvendando mistérios da percepção visual no cérebro da abelha
Autor: Theo Mota
Perspectivas para o tratamento da Leishmaniose, possibilidades
de solução através da nanoterapiaAutora: Kelly Cristina Kato
Hipertensão Arterial: Fisiopatologia e Perspectivas Terapêuticas
Autores: Fabiana Alves; Lucas M. Kangussu
CO-AUTORES: ANA FLÁVIA SANTOS ALMEIDA; CIBELE CAMPOS CARDOSO; DANIELDE CASTRO MEDEIROS; FLAVIO AFONSO GONCALVES MOURÃO; GRAZIELLECAROLINE DA SILVA; JOSIANE FERNANDES DA SILVA; DANIEL CARVALHO DE LIMA;THEO ROLLA PAULA MOTA; KELLY CRISTINA KATO; FABIANA ALVES; LUCAS MIRANDAKANGUSSU GOMES OLIVEIRA
A C O NST RU Ç Ã O D E N O V OS SE N T ID OS
Doutorando: Flávio Afonso Gonçalves Mourão Núcleo de Neurociências
Departamento de Fisiologia e Biofísica Instituto de Ciências Biológicas UFMG
19/06/2012
Nossos sistemas sensoriais apresentam especialidades refinadas para interagir
com o ambiente, captando o sabor e o cheiro do alimento, o calor, o frio, variedades
luminosas e sonoras. Os órgãos sensoriais, juntamente a uma complexa via sensorial,
guiam as informações captadas do ambiente diretamente ao sistema nervoso central, que
processa e interpreta, promovendo diferentes sensações, percepções, memórias e ajustes
para a tomada de decisões.
A codificação dos estímulos sensoriais ambientais ocorre a partir de receptores
especializados (os receptores são análogos a pequenas antenas de captação de sinal,
presentes na pele, nos olhos, nariz, boca e ouvidos), que dentro de um espectro muito
bem definido, analisam e decompõem os estímulos recebidos. Os receptores por meio
de mudanças de potencial elétrico nas membranas celulares geram pequenas correntes
elétricas para os nossos nervos, que como fios elétricos, guiam os sinais físicos
ambientais. As diferentes informações recebidas, por sua vez, trafegam por numerosas
redes neurais (composta por um grande número de nervos e células que comunicam
entre si) até suas respectivas regiões cerebrais representativas, conhecidas como regiões
somatosensoriais, caracteristicamente unimodais (ou seja, regiões que permitem a
discriminação de apenas uma modalidade sensorial, ou melhor, uma única sensação).
Dando sequência ao processo, as regiões somatosensoriais comunicam-se com áreas
caracteristicamente polimodais, (regiões que recebem informações de duas ou mais
regiões corticais). Estas regiões, de processamento cerebral complexo, são conhecidas
pela capacidade integrativa, associativa e interpretativa das informações advindas das
diferentes regiões unimodais.
A integração, a associação e a interpretação dos estímulos sensoriais ocorrem
em substratos neurais específicos, dentre vários outros: córtex frontal, córtex parietal
posterior, colículo superior e complexo amidalóide. No complexo amidalóide, por
exemplo, as informações ambientais que chegam são comparadas e filtradas de acordo
com a sua relevância biológica, uma vez que as diferentes variedades de conexões
fornecem informações a respeito das propriedades dos estímulos recebidos (ou seja, se é
importante ou não para a sobrevivência, de acordo com as necessidades e as prioridades
do organismo). Todo o processo culmina com a efetivação de diferentes respostas
biológicas, como atividades endócrinas (por exemplo, a liberação de hormônios), e
comportamentais (atividades musculares).
No decorrer da ultima década, importantes neurocientistas, como Miguel
Nicolelis na Duke University, José Carmena na University of California e John Chapin
na State University of New York, tem dedicado grande parte de suas carreiras no
entendimento do processamento sensorial. Sistemas tecnológicos de ponta, como o
registro da atividade elétrica (intracraniana) de neurônios, têm sido utilizados na
tentativa de desvendar a complexa e refinada comunicação entre as diferentes regiões
cerebrais. Com isso, à medida que perguntas quanto ao intrincado processamento
sensorial do cérebro vão sendo respondidas, esperanças e soluções reais para pessoas
que, porventura perderam suas aptidões físicas sensoriais, vão sendo criadas.
Uma vez que nosso sistema nervoso guia a informação através de pequenos
pulsos elétricos, porque não utilizar de pequenas correntes elétricas artificiais para
restabelecer uma função perdida? Da mesma forma que um indivíduo, depois de um
grave acidente, volta a caminhar com o auxilio de uma prótese, a estimulação elétrica de
estruturas neurais tem sido utilizada recriando experiências
sensórias, e até mesmo motoras, perdidas em determinados momentos do
desenvolvimento (no caso de recém nascidos) ou mesmo durante a vida (no caso de
crianças, jovens e adultos).
Um importante exemplo, já comercializado e utilizado na clínica médica são as
neuropróteses cocleares1 (implantes cocleares). O implante coclear é um dispositivo
eletrônico que capta ondas mecânicas sonoras ambientais e transforma estes sinais em
pequenas estimulações elétricas. Estas estimulações elétricas são realizadas nas fibras
nervosas responsáveis por guiar os estímulos sonoros permitindo a transmissão do sinal
elétrico para o nervo auditivo, e assim, levando a informação sonora ambiental até a sua
respectiva região somatosensorial, conhecida como colículo inferior.
1 A cóclea (ou caracol, devido à sua forma) é a porção do ouvido interno dos mamíferos onde se encontra o órgão de
Corti, que contém os terminais nervosos responsáveis pela audição.
A esquerda criança com implante coclear. A direita esquema do sistema auditivo com as respectivas estruturas
biológicas e partes do dispositivo eletrônico. [Imagens: http://www.hearingpocket.com/images/baby2.jpg /
http://www.implantecoclear.org.br/textos.asp?id=5]
No ano de 2002, dois pesquisadores, Sanjiv Talwar e John Chapin, publicaram
na revista científica Nature um revolucionário trabalho utilizando a estimulação elétrica
de regiões sensoriais. Em seu estudo, os animais experimentais utilizavam uma pequena
mochila que continha um receptor de ondas de rádio (o nosso conhecido bluetooth dos
camputadores e celulares) e um eletroestimulador ligado a pequenos eletrodos
implantados em regiões cerebrais sensoriais, responsáveis pelo tato e pelo prazer.
Dessa maneira o experimentador, através do computador, foi capaz de enviar
comandos elétricos para o cérebro de um animal. Depois de um período de treinamento,
quando o animal recebia a estimulação elétrica na região sensorial cerebral esquerda ele
se movimentava para a direita e quando ele recebia a estimulação elétrica na região
sensorial cerebral direita ele se movimentava para a esquerda (vale ressaltar que o lado
direito do cérebro controla os movimentos do lado esquerdo do corpo, a mesma regra
vale para o lado esquerdo) Assim, este importante experimento, demonstrou a grande
capacidade de adaptação do córtex cerebral em associar informações externas artificiais,
como a estimulação elétrica direta controlada por um computador, guiando o
comportamento, no caso a direção e o caminho a ser seguido.
A esquerda roedor equipado com uma pequena mochila que continha o receptor de ondas de rádio e o
eletroestimulador. Detalhe para a cirurgia de implante de eletrodos. A direita tarefa comportamental onde a
movimentação do animal foi guiada pelo computador. [adaptado de: Talwar SK, Xu S, Hawley ES, Weiss SA, Moxon
KA, Chapin JK. Rat navigation guided by remote control. Nature. 2002 May 2;417(6884):37-8](7)
Já no ano de 2011, Joseph Doherty e Miguel Nicolelis, construíram um sistema
constituído por duas partes integradas. A primeira era responsável pela leitura e
interpretação da atividade elétrica dos neurônios da região cerebral responsável pelo
controle dos movimentos. Com esta informação, o animal era capaz de movimentar o
cursor do mouse de um computador apenas olhando para o monitor. A segunda parte era
constituída pela estimulação elétrica de regiões sensoriais responsáveis pelo tato, de
forma a apresentar dicas sensoriais para guiar o cursor do mouse pelo caminho correto.
As estimulações elétricas representavam para o animal duas diferentes sensações. A
primeira era como se ele estivesse com as patas em uma superfície áspera e a segunda
em uma superfície lisa. Depois de um período de treinamento, o animal através da
estimulação elétrica, foi capaz de diferenciar duas sensações, guiando corretamente o
destino do cursor, sem necessariamente encostar suas patas em nada.
Esquema experimental descrito. A esquerda (em a) primata não humano desempenhando a tarefa. À direita (em b) ilustração dos locais em que os eletrodos para leitura e estimulação elétrica foram implantados [adaptado de: O'Doherty JE, Lebedev MA, Ifft PJ, Zhuang KZ, Shokur S, Bleuler H, et al. Active tactile exploration using a brain-machine-brain interface. Nature. 2011 Nov 10;479(7372):228-31].
Ressalto assim, através dos dois experimentos descritos, que em futuro não
muito distante, pessoas que perderam a capacidade de sentir ou até mesmo de se
locomover podem, com o auxílio da ciência e da tecnologia, voltar a sentir e realizar
funções cotidianas, porventura perdidas em algum deslize da vida.
Neste contexto algumas perguntas foram levantadas. O que aconteceria se a
estimulação elétrica não fosse realizada diretamente em uma região sensorial
representativa (como as responsáveis pelo tato, visão, audição, etc) e sim em uma região
integrativa? Regiões, como descrito anteriormente, de processamento cerebral
complexo, que recebem e interpretam informações advindas das diferentes regiões
sensoriais. Nesse sentido, através da estimulação elétrica, podemos mimetizar diferentes
sensações sensoriais em uma única região cerebral, mudando apenas o tipo de
estimulação elétrica realizada? Podemos criar e fazer uso de um sistema sensorial novo,
um sexto sentido diferente dos demais, criado e codificado, por exemplo, em um
computador, mandando os comando para a estimulação elétrica através da porta USB (a
mesma que colocamos um pendrive) a uma dessas regiões do cérebro?
Com base nestas perguntas, desde o primeiro semestre de 2011, o Núcleo de
Neurociências do Instituto de Ciências biológicas da UFMG, sob supervisão e
orientação do Professor Márcio Flávio Dutra Moraes, tem desenvolvido alternativas e
protocolos experimentais para tentar responder a estas questões. Todas estas questões
estão incorporadas ao meu projeto de doutorado intitulado: Interface Cérebro-Máquina:
Integração de um sistema sensorial artificial a resposta motora voluntária de ratos.
Assim assumi a responsabilidade pelo desenvolvimento técnico e teórico-científico,
bastante entusiasmado com as infinitas possibilidades de aprendizado e colaboração
científica. Para o desenvolvimento do criamos
um programa de computador capaz de gerar e capturar pequenos pulsos de sinais de
infravermelho, usando uma dessas pequenas lâmpadas (conhecidas como Led) de
controles remotos de televisão. Escolhemos a luz infravermelha, porque se sabe que
mamíferos humanos e não humanos, não apresentam a capacidade de sentir, ou melhor,
enxergar este tipo de luz. Além disso, apesar do infravermelho ser sentido como uma
forma de energia térmica (calor), as lâmpadas escolhidas apresentam uma potência
muito baixa, sendo neste sentido imperceptíveis. Este mesmo programa é capaz de
controlar a estimulação elétrica que será fornecida a região integrativa do cérebro do
animal experimental, como se ele estivesse sentindo ou enxergando este tipo de luz.
Nossa proposta com este sistema é de que o animal experimental, através de um modelo
comportamental (que consta basicamente da exploração do ambiente com tempos bem
definidos), possa se orientar no trajeto de um labirinto, utilizando a luz infravermelha,
na busca por alimento. No mesmo experimento diferentes tipos de estimulação elétrica
poderão ser utilizados, de forma que possamos analisar as diferentes respostas
comportamentais do animal. Após um período de treinamento, outras alternativas de
análise cerebral podem ser empregadas, como técnicas de microscopia e ressonância
magnética funcional. Propõe-se com isso analisar quais as respectivas regiões cerebrais
estão ativas durante a utilização de diferentes formas de estimulação elétrica.
Esquema experimental descrito, desenvolvido em nosso laboratório. Em nosso laboratório acreditamos que cada passo do experimento deve ser
dominado, desde a construção de todo o equipamento até ao domínio teórico do
trabalho. Com esta proposta desenvolvemos todo o circuito de controladores eletrônicos
de emissão e recepção de infravermelho, estimuladores elétricos, labirintos de madeira e
plataforma de acrílico para colocar o alimento. Esta estratégia além de possibilitar o
desenvolvimento de novas tecnologias, cria uma grande liberdade intelectual para o
desenvolvimento de protocolos experimentais, além de ferramentas para a compreensão
dos processos biológicos. Estes protocolos e ferramentas tornam-se financeiramente
Sinal Físico a cada 40ms (LED emissor de infravermelho)
Estimulação elértica informa a direção correta da cabeça quanto a emissão da luz
Sinal Físico a cada 40ms (LED emissor de infravermelho)
Receptor sensorial artificial manda os sinais para o computador ( LED receptor de infravermelho)
Controladoress
Alimento Alimento
USB
Programa de computador
cerebral artificial
Estímulo Elétrico 25µA
100 µs
Frequência variável (~10 a ~80 Hz, de acordo com a grau de colimação (emissor/receptor))
acessíveis para a realidade científica do país e proporciona uma significativa
interdisciplinaridade entre disciplinas, interfaceando de diversas maneiras cursos em
exatas, humanas e biológicas na formação acadêmica.
No decorrer do ultimo ano dediquei todo o meu tempo ao desenvolvimento de
todo o equipamento, hoje, um ano depois, estamos com a parte tecnológica toda pronta,
terminando a escrita de uma projeto formal que será encaminhado primeiramente ao
Comitê de Ética e Pesquisa em Animais e para o departamento de fisiologia, buscando a
aprovação e sugestões para darmos continuidade.
O nosso cérebro apresenta uma característica peculiar de se adaptar e adquirir
novas informações advindas do ambiente. Essa característica única, descrita
tecnicamente no meio científico como plasticidade, associada a novas tecnologias,
cérebro-máquinas
Neste contexto, o desenvolvimento técnico-científico, associado ao conhecimento
biológico, permite a criação de novas terapias e equipamentos que possam um dia
melhorar, ou quem sabe talvez, devolver a esperança de uma vida melhor para pessoas
que tragicamente perderam suas capacidades, dentre elas, as responsáveis pela forma
com que sentem e vivenciam o ambiente que as cercam. (8-11)
1. Adrian ED, Zotterman Y. The impulses produced by sensory nerve endings: Part
3. Impulses set up by Touch and Pressure. J Physiol. 1926 Aug 6;61(4):465-83.
2. Adrian ED. The impulses produced by sensory nerve endings: Part I. J Physiol. 1926 Mar 18;61(1):49-72.
3. Adrian ED, Zotterman Y. The impulses produced by sensory nerve-endings: Part II. The response of a Single End-Organ. J Physiol. 1926 Apr 23;61(2):151-71.
4. Adrian ED. The impulses produced by sensory nerve-endings: Part 4. Impulses from Pain Receptors. J Physiol. 1926 Oct 30;62(1):33-51.
5. de Borst AW, Sack AT, Jansma BM, Esposito F, de Martino F, Valente G, et al. Integration of "what" and "where" in frontal cortex during visual imagery of scenes. Neuroimage. 2011 Dec 13;60(1):47-58.
6. Prabhakaran V, Narayanan K, Zhao Z, Gabrieli JD. Integration of diverse information in working memory within the frontal lobe. Nat Neurosci. 2000 Jan;3(1):85-90.
7. Talwar SK, Xu S, Hawley ES, Weiss SA, Moxon KA, Chapin JK. Rat navigation guided by remote control. Nature. 2002 May 2;417(6884):37-8.
8. Venkatraman S, Carmena JM. Active sensing of target location encoded by cortical microstimulation. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2011 Jun;19(3):317-24.
9. O'Doherty JE, Lebedev MA, Hanson TL, Fitzsimmons NA, Nicolelis MA. A brain-machine interface instructed by direct intracortical microstimulation. Front Integr Neurosci. 2009;3:20.
10. O'Doherty JE, Lebedev MA, Ifft PJ, Zhuang KZ, Shokur S, Bleuler H, et al. Active tactile exploration using a brain-machine-brain interface. Nature. 2011 Nov 10;479(7372):228-31.
11. Fallon JB, Irvine DR, Shepherd RK. Cochlear implants and brain plasticity. Hear Res. 2008 Apr;238(1-2):110-7.
!!
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS ESCOLA DE ENGENHARIA
Engenharia de Controle e Automação
!
Desenvolvimento de sistema sensorial artificial para testes em
ratos Wistar
!Thiago Lima Louback!
!!!!Monografia de Graduação submetida à
banca examinadora designada pelo
Colegiado do Curso de Graduação em
Engenharia de Controle e Automação da
Universidade Federal de Minas Gerais,
como parte dos requisitos necessários à
aprovação na disciplina Projeto Final de
Curso II.
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Belo Horizonte, 24 de novembro de 2011!
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!Figura 2 – Projeto original da estrutura de acrílico
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!Figura 1 – Labirinto, mostrando a estrutura de madeira e as paredes onde são afixadas as estruturas de acrílico
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!Figura 3 – Esquema do acionamento do motor para abertura/fechamento da porta deslizante
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!Figura 4 – Esquema original do acionamento dos sensores fim de curso
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Figura 5 – Detalhe do acionamento da porta deslizante, com borracha acoplada ao eixo do motor
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Figura 6 – Atualização do esquemático para ativação das chaves fim de curso
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Figura 7 – Esquema do sistema de acionamento do motor em ambos os sentidos utilizando um relé
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Figura 8 – Tabela verdade do acionamento do motor
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!Figura 9 – Visão posterior da estrutura de acrílico, mostrando motor e placa com LED’s IV e resistores
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!Figura 11 – Arquitetura simplificada do projeto
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! !Figura 19 - Diagrama da placa de amplificação
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Figura 23 – Janela principal do software, mostrando funcionalidades
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!Figura 24 – Software mostrando alinhamento entre receptor e sensor 1
!Figura 25 - Software mostrando alinhamento entre receptor e sensor 2
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!Figura 26 – Esquema do móvel do experimento mostrando câmera e entrada do labirinto
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!Figura 32 – Esquema do móvel do experimento mostrando câmera e entrada do labirinto (parte 2)
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS ESCOLA DE ENGENHARIA
CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO
XVII SEMINÁRIO DE
ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO
23 a 30 de Novembro de 2011
Belo Horizonte – Minas Gerais
XVII SEMINÁRIO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO DA UFMG
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DESENVOLVIMENTO DE SISTEMA SENSORIAL ARTIFICIAL PARA TESTES EM RATOS WISTAR
Aluno: Thiago Lima Louback Orientador: Prof. Eduardo M. A. M. Mendes (DELT/UFMG) Supervisor: Prof. Márcio Flávio Dutra Moraes (NNC/UFMG)
Na realização de diversos estudos e pesquisas com animais que envolvem estimulação intra-encefálica é necessário haver um sistema de hardware capaz de processar e tratar os sinais enviados e recebidos do animal, possibilitando o estudo desses sinais. O objetivo central deste trabalho foi o desenvolvimento de um sistema integrado de hardware e software para processamento de sinais elétricos, além de gerar e controlar estímulos elétricos pré-condicionados. Através da estimulação elétrica intra-encefálica visou-se criar um sistema sensorial artificial, composto de um sensor de infravermelho e um sistema de processamento do sinal coletado dos substratos neurais de ratos Wistar. O hardware desenvolvido permitiu o controle dos sinais e o software permitiu a configuração do sistema. Com o sistema em funcionamento, foi possível realizar testes com os animais adquirindo facilmente os sinais de interesse.
Foto de 2009
Foto de 2010
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