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Modelos matemáticos de mecanorreceptores cutâneos

Processo: 13/10549-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de julho de 2013
Vigência (Término): 30 de junho de 2014
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Biomédica - Bioengenharia
Pesquisador responsável:André Fábio Kohn
Beneficiário:Vinícius Souza Almeida Santos
Instituição-sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Tato   Neurociência computacional

Resumo

O projeto tem por intuito o estudo, desenvolvimento e simulação de modelos computacionais de mecanoreceptores cutâneos que venham a fornecer subsídios e ferramentas para investigar como uma população desses receptores sensoriais codifica as variações mecânicas que ocorrem à superfície da pele. Sua futura utilização será em projetos que investigam o fenômeno da ressonância estocástica no tato de seres humanos e em projetos que estudam o controle postural por modelagem matemática e que necessitam de modelos que descrevam o influxo sensorial proveniente da planta dos pés. Esses dois exemplos de aplicação se relacionam a trabalhos que estão em desenvolvimento no Laboratório de Engenharia Biomédica da Escola Politécnica. Para alcançar os objetivos propostos, o planejamento se baseia no estudo aprofundado da dinâmica dos receptores cutâneos com base em capítulos de livros e artigos científicos (vide referências) que descrevem tanto os resultados de experimentos quanto de modelagem matemática. Concomitante ao estudo dos modelos matemáticos da literatura, sua implementação computacional será realizada em MATLAB®, permitindo então a verificação da fidedignidade de cada um dos modelos já desenvolvidos na literatura e a sugestão de melhorias.O estudo teórico tem por objetivo o entendimento dos quatro principais mecanoreceptores cutâneos: corpúsculo de Meissner, discos de Merkel, corpúsculo de Pacini e terminações de Ruffini. Esse estudo da literatura experimental irá embasar o estudo e o desenvolvimento de modelos, bem como para sua posterior validação. Esse estudo também abrange formas de representação computacional de elementos da neurofisiologia; em particular, a primeira abordagem será a adoção de um modelo tipo leaky integrator, modelo este que aproxima o comportamento do potencial de membrana em células nervosas. Este tipo de modelo pode ter uma condutância acrescentada com dinâmica apropriada para introduzir no modelo o fenômeno da adaptação, que é de fundamental importância na caracterização dos diferentes tipos de mecanoreceptores cutâneos. Também será analisada a abordagem de preceder os modelos neuronais por filtros específicos para mimetizar os efeitos visco-elásticos da pele e dos encapsulamentos que certos receptores apresentam. Esses filtros mecânicos afetam de forma importante o padrão de respostas neurais de um dado mecanoreptor cutâneo, daí a relevância do seu estudo.De acordo com o andamento e os objetivos alcançados no projeto, novos elementos que atribuam maior realismo aos modelos primeiramente desenvolvidos poderão ser implementados.

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