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O uso de um modelo computacional biologicamente realista do sistema neuromuscular para o estudo de doenças neurodegenerativas

Processo: 15/21819-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de julho de 2016
Vigência (Término): 31 de dezembro de 2016
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Biomédica - Bioengenharia
Convênio/Acordo: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Pesquisador responsável:André Fábio Kohn
Beneficiário:Renato Naville Watanabe
Instituição-sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Doenças neurodegenerativas   Controle motor   Axônios

Resumo

O uso de modelos computacionais multi-escala do sistema neuromuscular tem sido cada vez mais comum para o estudo de controle motor. No entanto, esses modelos praticamente não têm sido utilizados para o estudo de patologias neuromusculares. Dado o grande potencial de contribuição que a modelagem matemática e a simulação computacional têm para o estudo de patologias, o projeto proposto será nesta linha, mas com um foco bem definido. Propõe-se investigar patologias que causam a desmielinização dos axônios motores e sensoriais por meio de um modelo computacional multi-escala do sistema neuromuscular. Para isso ser possível, um sistema já implementado e validado dos conjuntos de motoneurônios dos músculos do Tríceps Sural e Tibial Anterior, bem como das suas vias aferentes, deverá ser expandido com a implementação de modelos computacionais dos axônios motores e sensoriais. Como o modelo de partida é de músculos da perna, as patologias a serem estudadas serão patologias axonais desmielinizantes que afetam principalmente os membros inferiores: doença de Charcot-Marie-Tooth, síndrome de Guillain-Barré e polineuropatia desmielinizante inflamatória crônica. Após a adição de modelos dos axônios motores e sensoriais ao sistema neuromuscular já modelado, e realizadas as devidas alterações que caracterizam as diferentes patologias, serão realizadas simulações do modelo proposto. Dados experimentais já existentes da literatura de pacientes realizando tarefas de força e posição (unipodal, na posição sentada) e controle da postura ereta quieta, além de reflexo-H e reflexo tendinoso, serão utilizados para validar o modelo como um todo. O uso do modelo do sistema completo permitirá analisar sinais não disponíveis experimentalmente, como por exemplo os disparos dos motoneurônios e dos aferentes, o que fornecerá subsídios para analisar os mecanismos envolvidos nas patologias e a relação entre o grau de comprometimento axonal e o grau de comprometimento motor e, portanto, avançar no entendimento destas patologias. (AU)

Publicações científicas
(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)
LEONARDO ABDALA ELIAS; DÉBORA ELISA DA COSTA MATOSO; RENATO NAVILLE WATANABE; ANDRÉ FABIO KOHN. Perspectives on the modeling of the neuromusculoskeletal system to investigate the influence of neurodegenerative diseases on sensorimotor control. Res. Biomed. Eng., v. 34, n. 2, p. -, Jun. 2018.
WATANABE, RENATO NAVILLE; KOHN, ANDRE FABIO. Nonlinear Frequency-Domain Analysis of the Transformation of Cortical Inputs by a Motoneuron Pool-Muscle Complex. IEEE TRANSACTIONS ON NEURAL SYSTEMS AND REHABILITATION ENGINEERING, v. 25, n. 11, p. 1930-1939, NOV 2017. Citações Web of Science: 1.

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