Estudo por simulação computacional da excitabilidade de neurônios motores alfa e do controle neurofisiológico da força na esclerose lateral amiotrófica

Autor(es)

Débora Elisa da Costa Matoso

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
• Data de defesa: 2022-04-08

Membros da banca

Leonardo Abdala Elias; José Wilson Magalhães Bassani; Carina Marconi Germer; Alexandre Leite Rodrigues de Oliveira; Marcus Fraga Vieira

• Orientador: Leonardo Abdala Elias

Resumo

A modelagem computacional tem sido crucial para investigações a respeito do funcionamento do sistema neuromuscular em condições saudáveis, mas menos utilizadas para explorações de condições patológicas. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi implementar um modelo multiescala biologicamente plausível e computacionalmente eficiente do sistema neuromuscular, representando características típicas da esclerose lateral amiotrófica (ELA). A abordagem computacional permite o acesso às informações dos três principais níveis de controle do sistema motor responsáveis pelo movimento: córtex motor e vias descendentes, medula espinhal e unidade motora (UM). Primeiramente, a exploração multiparamétrica realizada com neurônio motores (MNs) individuais expandiu o conhecimento a respeito de como alterações das propriedades intrínsecas destas células nervosas alteram as propriedades eletrofisiológicas, a eficácia e a integração sináptica e a responsividade do MN à corrente de cálcio (tipo L) em três condições de excitabilidade características da ELA: hiperexcitabilidade, excitabilidade normal e hipoexcitabilidade. Adicionalmente, avaliou-se quais parâmetros dos MNs poderiam contribuir para explicar outras duas condições de hiperexcitabilidade e de hipoexcitabilidade: a biestabilidade e a ausência de disparos repetitivos, respectivamente. Os resultados das simulações sugerem que apenas modificações nas correntes persistentes de entrada não são totalmente capazes de explicar estes dois comportamentos, sendo necessárias, também, alterações no potencial de ativação e na densidade da condutância lenta de K+. Por fim, o modelo multiescala do sistema neuromuscular implementado permitiu avaliar como alterações neuromotoras típicas ao longo da ELA em cada nível mencionado acima poderiam influenciar o controle e a geração da força muscular. Os resultados das simulações foram consistentes quanto às alterações no coeficiente de variação (CV) da força em 2,5% da máxima força de contração voluntária isométrica (MVC) antes e depois de alterações na capacidade de geração de força. Estes resultados sugerem, pela primeira vez, que o CV da força poderia contribuir, em conjunto com outras medidas, futuramente para o diagnóstico precoce da ELA (AU)

• Processo FAPESP: 17/11464-9 - Estudo por simulação computacional sobre os efeitos da Esclerose Lateral Amiotrófica no controle neurofisiológico da força muscular
• Beneficiário: Débora Elisa da Costa Matoso
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado