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Proposal of a mechanical stimulator for the study of synchronous bilateral fluctuations in reflex excitability of humans

Grant number: 10/15522-4
Support Opportunities:Scholarships in Brazil - Post-Doctoral
Start date: January 01, 2011
End date: June 30, 2012
Field of knowledge:Engineering - Biomedical Engineering - Bioengineering
Principal Investigator:André Fábio Kohn
Grantee:Rinaldo André Mezzarane
Host Institution: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brazil
Associated scholarship(s):12/05304-5 - Effects of cutaneous activation on contralateral reflex modulation during gait in humans, BE.EP.PD

Abstract

O reflexo de estiramento é uma ferramenta importante para o estudo da neurofisiologia da medula espinhal em humanos. Pode ser evocado por estimulação mecânica do tendão associado ao músculo no qual a resposta reflexa é captada por meio de eletromiografia de superfície. Este quantificador tem sido empregado para avaliar processos espinhais sob diferentes condições em sujeitos normais e em pacientes acometidos por patologias que afetam o sistema motor. Contudo, ainda não existe consenso em relação ao tipo mais apropriado de estimulação mecânica que possibilite gerar respostas reflexas com boa reprodutibilidade e boa interpretabilidade. O controle adequado da estimulação permite que variações na amplitude das respostas reflexas sejam atribuídas unicamente a efeitos fisiológicos. Desta forma, uma padronização na aplicação e medição das perturbações mecânicas é necessária. O presente projeto de pesquisa visa sugerir um sistema de estimulação mecânica e monitoramento indireto de deslocamento do tendão baseado em um acelerômetro acoplado a um vibrador ("shaker") de precisão industrial. O deslocamento calibrado do dispositivo de estimulação mecânica causará uma deformação do tendão que, por sua vez, irá estirar o músculo, provocando a ativação dos fusos neuromusculares. Devido à reprodutibilidade do gerador de estímulos mecânicos e ao controle experimental, ficará assegurado um controle adequado das entradas (estímulos) que geram os sinais de saída (respostas reflexas) do sistema biológico. Além desse primeiro aspecto metodológico, a proposta da pesquisa é a aplicação de trens de pulsos mecânicos para o estudo da covariância de reflexos bilaterais. Este tipo de metodologia poderá ser de grande valia em estudos da neurofisiologia da medula espinhal de indivíduos sãos (foco da proposta), apresentando um grande potencial para utilização em avaliações clínicas. Os resultados da pesquisa poderão contribuir para um melhor entendimento da organização dos circuitos medulares e de suas dinâmicas sinápticas, além de permitir o aperfeiçoamento de técnicas de reabilitação e/ou diagnóstico indicadas a sujeitos acometidos por neuropatologias ou lesões medulares.

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Scientific publications
(References retrieved automatically from Web of Science and SciELO through information on FAPESP grants and their corresponding numbers as mentioned in the publications by the authors)
MEZZARANE, RINALDO ANDRE; MAGALHAES, FERNANDO HENRIQUE; CHAUD, VITOR MARTINS; ELIAS, LEONARDO ABDALA; KOHN, ANDRE FABIO. Enhanced D1 and D2 Inhibitions Induced by Low-Frequency Trains of Conditioning Stimuli: Differential Effects on H- and T-Reflexes and Possible Mechanisms. PLoS One, v. 10, n. 3, . (10/15522-4, 13/10433-1, 11/13222-6, 09/15802-0, 11/17193-0)
MEZZARANE, RINALDO ANDRE; KOHN, ANDRE FABIO; COUTO-ROLDAN, ERIKA; MARTINEZ, LOURDES; FLORES, AMIRA; MANJARREZ, ELIAS. Absence of effects of contralateral group I muscle afferents on presynaptic inhibition of Ia terminals in humans and cats. Journal of Neurophysiology, v. 108, n. 4, p. 1176-1185, . (10/15522-4)