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Modelagem e simulação de sistema de controle neuronal de torque por realimentação proprioceptiva: aplicação ao controle postural

Processo: 09/15802-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de março de 2010
Vigência (Término): 31 de agosto de 2013
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Biomédica - Bioengenharia
Pesquisador responsável:André Fábio Kohn
Beneficiário:Leonardo Abdala Elias
Instituição-sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Modelagem de sistemas biológicos

Resumo

Deseja-se desenvolver um simulador do sistema nervoso e muscular que permita estudar reflexos de curta, media e longa latência, bem como estudar como estes reflexos contribuem para a manutenção de um ser humano em pé. A abordagem será de adicionar a um simulador já desenvolvido (http://remoto.leb.usp.br), que carece de qualquer tipo de realimentação sensorial, uma gama de receptores sensoriais musculares, cutâneos e articulares, juntamente com suas vias no sistema nervoso central (SNC). Quando uma sub-população desses receptores é estimulada, suas informações, conduzidas pelas diversas vias do SNC causam ativações dos motoneurônios a diferentes latências. Estas ativações são mensuráveis em seres humanos a partir do eletromiograma e são utilizadas em muitos estudos tanto nos casos saudáveis quanto em patologias. Portanto, o sistema a ser desenvolvido permitirá o estudo dos mecanismos que geram reflexos de várias latências que são frequentemente captados em seres humanos. Adicionalmente, será adicionado o sistema biomecânico de um pêndulo invertido visando simular um ser humano durante a postura ereta quieta. Tendências de queda do pêndulo serão sentidas por receptores sensoriais que ativarão o SNC, que por sua vez ativará os músculos da perna provendo torques de correção. Apesar da simplicidade do modelo de um pêndulo invertido para representar um ser humano em pé juntamente com feedback sensorial oriundo apenas dos receptores sensoriais da perna e do pé, este é um primeiro passo no estudo de controle postural empregando um modelo realista de sistema neuromuscular. (AU)

Publicações científicas (7)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
NAKAJIMA, TSUYOSHI; TAZOE, TOSHIKI; SAKAMOTO, MASANORI; ENDOH, TAKASHI; SHIBUYA, SATOSHI; ELIAS, LEONARDO A.; MEZZARANE, RINALDO A.; KOMIYAMA, TOMOYOSHI; OHKI, YUKARI. Reassessment of Non-Monosynaptic Excitation from the Motor Cortex to Motoneurons in Single Motor Units of the Human Biceps Brachii. FRONTIERS IN HUMAN NEUROSCIENCE, v. 11, JAN 30 2017. Citações Web of Science: 6.
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 MAR 25 2015. Citações Web of Science: 7.
ELIAS, LEONARDO ABDALA; WATANABE, RENATO NAVILLE; KOHN, ANDRE FABIO. Spinal Mechanisms May Provide a Combination of Intermittent and Continuous Control of Human Posture: Predictions from a Biologically Based Neuromusculoskeletal Model. PLOS COMPUTATIONAL BIOLOGY, v. 10, n. 11 NOV 2014. Citações Web of Science: 24.
WATANABE, RENATO N.; MAGALHAES, FERNANDO H.; ELIAS, LEONARDO A.; CHAUD, VITOR M.; MELLO, EMANUELE M.; KOHN, ANDRE F. Influences of premotoneuronal command statistics on the scaling of motor output variability during isometric plantar flexion. Journal of Neurophysiology, v. 110, n. 11, p. 2592-2606, DEC 2013. Citações Web of Science: 13.
ELIAS, LEONARDO ABDALA; KOHN, ANDRE FABIO. Individual and collective properties of computationally efficient motoneuron models of types S and F with active dendrites. Neurocomputing, v. 99, p. 521-533, JAN 1 2013. Citações Web of Science: 7.
LEONARDO ABDALA ELIAS; ANDRÉ FABIO KOHN. Web-based neuromuscular simulator applied to the teaching of principles of neuroscience. Rev. Bras. Eng. Bioméd., v. 29, n. 3, p. 213-226, Set. 2013.
ELIAS, LEONARDO ABDALA; CHAUD, VITOR MARTINS; KOHN, ANDRE FABIO. Models of passive and active dendrite motoneuron pools and their differences in muscle force control. Journal of Computational Neuroscience, v. 33, n. 3, p. 515-531, DEC 2012. Citações Web of Science: 18.
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
ELIAS, Leonardo Abdala. Modelagem e simulação do sistema neuromuscular responsável pelo controle do torque gerado na articulação do tornozelo.. 2013. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Escola Politécnica São Paulo.

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