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

• Processo: 15/21819-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2016
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2016
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Biomédica - Bioengenharia
• Acordo de Cooperação: 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
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Axônios | Controle Motor | Doenças Neurodegenerativas | modelo computacional multi-escala | motoneurônio | neurociência computacional

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. 176-186, 2018-05-17. (15/14917-9, 15/21819-3, 17/11464-9)

. Perspectives on the modeling of the neuromusculoskeletal system to investigate the influence of neurodegenerative diseases on sensorimotor control. Res. Biomed. Eng., n. ahead, p. -, 2018. (15/14917-9, 17/11464-9, 15/21819-3)

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. (15/21819-3, 11/17193-0, 11/21103-7)