Apresentação  de  1  de  julho  de  2010  Acima:  slide  de  abertura  Abaixo:  slide  29  explicando  o  projeto  

objetos, sons e musicas, assim como brincadeiras e jogos para atingir os alunos que não se utilizavam de comunicação verbal. Ao longo das 10 sessões a comunicação das crianças se tornou mais efetiva. Embora muitas crianças tenham uma comunicação que se restringe a olhares e gestos (comunicação não verbal), notamos que no decorrer das sessões a interação com os alunos evoluiu e permitiu maior expressividade por parte delas. Observou-se que a capacidade de memorização dos alu-nos melhorou no decorrer das sessões. Conclusões: Observou-se que a capacidade de memorização das crianças e dos jovens melhorou no decorrer das sessões. Rememorar com as crianças e jovens a história contada na sessão anterior se mostrou uma estratégia e!caz para a re-cuperação da história contada e, também, para suscitar conversa. As sessões possibilitaram descobrir qual a melhor forma de comunicação com cada criança, através de jogos, sons, encenações e diferentes for-mas de contar a história. Através da realização do projeto percebemos os diferentes graus da Síndrome de Down e as diferenças práticas e procedimentos adotados pelos alunos e membros da equipe da APAE, relativas ao fato de cada indivíduo ser mais ou menos afetado em re-lação à comunicação. A quantidade de sessões realizadas não foi su!-ciente para criar um resultado signi!cativo; no entanto acreditamos que a continuação do projeto contribuiria para o desenvolvimento da linguagem de crianças portadoras de Síndrome de Down, o que con-tribuiria para seu desenvolvimento, comunicação e qualidade de vida (inclusão social).53 - DOR: O QUINTO SINAL VITAL NA PERSPECTIVA DO PACIENTE HOSPITALIZADO1Martins, C.W., 1Paim, E.I.G., 1Souza, J.V.C.D., 1Silva, N.F., 1Coe-lho, S.D.O., 1Rizzo, S.S., 1Tavares, F.L.1Enfermagem, UFES, Vila Velha/ES, BrasilObjetivos: Conhecer os principais eventos causadores da dor e o seu tratamento na clínica médica do Hospital Universitário Antônio Cas-siano de Moraes (HUCAM). Descrevendo as dores mais prevalentes nos pacientes hospitalizados na Clínica Médica, evidenciando a sua localização, intensidade e freqüência, avaliando a percepção do pacien-te sobre os cuidados que recebe no tratamento da dor e descrevendo os analgésicos mais prescritos nas Clinica Médica e a freqüência de sua utilização. Métodos e Resultados: Foi estudo de caráter quantitativo e descritivo. Aplicamos um questionário com perguntas fechadas e para avaliarmos a intensidade da dor foi utilizado a escala visual numérica de dor (PORTUGAL, 2003). O diagnóstico médico e a prescrição de medicamentos forão obtidos dos prontuários de cada individuo. Neste estudo investigativo, foram entrevistados 26 pacientes internados na Clínica Médica do Hospital Universitário Cassiano Antônio Moraes (HUCAM) divididos em diferentes especialidades. Além disso, hou-ve uma recusa dentre os pacientes. Dos pacientes entrevistados, 9 da hematologia, 3 da DIP (Doenças Infecto-parasitárias), 5 da cardiolo-gia, 2 da reumatologia, 1 da neurologia, 3 da gastroenterologia e 3 da pneumologia. Houve um predomínio do sexo feminino (57,7%) sobre o masculino (42,3%), e nas faixas etárias de 61 – 70 anos. Dentre os pacientes entrevistados, 73% a!rmaram sentir dor após sua interna-ção, 27% relataram não sentir nenhuma dor após a internação, 36,9% dos pacientes relataram que os pro!ssionais de saúde estam atentos à sua dor. Dos 19 pacientes que a!rmaram ter sentido dor após in-ternação, 14 relataram já ter sentido essa mesma dor antes da inter-nação, os analgésicos mais utilizados na clínica médica do HUCAM são: Paracetamol (44,4%), Dipirona (27,7%), Tramal (16,6%), Tylex e Ibuprofeno (5,5%). Conclusões: Ao !nal desse estudo é possível inferir que a dor referida pelos pacientes internados na Clínica Médica

do HUCAM não tem relação direta com a internação, mas é uma dor inerente aos processos patológicos apresentados pelos mesmos. De acordo com os pacientes, a equipe de saúde está atenta à dor referida, o que evidencia que a dor tem sido avaliada nesse setor do hospital e o tratamento tem sido e!caz. Quanto ao tratamento, foi constatado que na Clínica Médica, a dor é tratada ao mesmo passo que o processo patológico especí!co daquele indivíduo é tratado. Para alguns indi-víduos que relataram sentir dor não havia prescrições analgésicas. As medicações analgésicas estavam prescritas para a maioria dos pacientes, porém somente 15,7 % dos pacientes obtiveram 100% de alívio da dor. Salvo algumas características inerentes a evolução da doença-base dessa dor, deve-se avaliar a possibilidade de implementação de terapias alternativas, em ambiente hospitalar, para a dor, como: quiropraxia, acupuntura, técnicas de relaxamento dentre outras. Acredita-se que a dor no setor em questão tem sido avaliada, a equipe de saúde do mesmo está atenta à dor relatada, porém, a dor não é avaliada como o quinto sinal vital e não há o uso instrumentos ou escalas de avaliação e mensuração da dor adequados. As instituições de ensino de ciências da saúde devem adotar em suas estruturas curriculares, disciplinas ou cur-sos com o propósito de ensinar a avaliar corretamente a dor e propagar o uso das tecnologias envolvidas.54 - INTERFACE CÉREBRO-MÁQUINA: INTEGRAÇÃO DE UM SISTEMA SENSORIAL ARTIFICIAL À RESPOSTA MOTO-RA VOLUNTÁRIA EM RATOS WISTAR1Nitzsche, J., 2Moraes, M.F.D.1Bioinformática, UFMG, Belo Horizonte/MG, Brasil, 2Fisiologia, UFMG, Belo Horizonte/MG, BrasilObjetivos: O objetivo deste trabalho é avaliar o papel modulatório da estimulação elétrica no complexo amigdalóide na navegação guiadas de ratos. Foi desenvolvida uma Interface Cérebro-Máquina com re-troalimentação neural de informação por meio de microestimulação elétrica do complexo amigdalóide mediante ao alinhamento do eixo cabeça-pescoço dos animais com os alvos determinados do ambiente. Analisamos períodos de !xação no alinhamento evocados pela estimu-lação em protocolo de condicionamento instrumental. Validamos pre-viamente à execução dos protocolos de condicionamento instrumen-tal, a possibilidade de condicionar o estímulo elétrico a uma resposta comportamental, através de protocolo de condicionamento clássico. Métodos e Resultados: O animal é submetido a procedimento cirúr-gico estereotáxico para o implante crônico de eletrodo bipolar de ele-troestimulação no complexo amigdalóide. No implante também é aco-plado um sensor de infra vermelho e um conector elétrico. O animal é submetido a um protocolo de condicionamento (clássico ou instru-mental), em ambiente com contexto sensorial regulado. O ambiente é adaptado por meio de módulos de processamento computacional de-senvolvidos para este projeto para o interfaceamento cérebro-máquina ICM. Nossa ICM é composta de : 1- entrada de informação no tecido neural por meio da microestimulação 2- obtenção de dados etológicos em tempo real referente ao ângulo de alinhamento do eixo cabeça-pes-coço e o alvo determinado 3- Retroalimentação do gatilho da entrada de sinal (1)processamento do sinal (2), por intermédio de estação de trabalho rodando o software CODEX, desenvolvido para este projeto. Os resultados com condicionamento clássico mostraram a efetividade do condicionamento do sinal, que evocou resposta condicionada após ter sido apresentado em seção de pareamento com estímulo aversivo ao animal. Os resultados preliminares em condicionamento instrumental mostraram que ocorreram momentos em que o animal !xou o alinha-mento com o alvo, mediante a estimulação. Conclusões: A Interface Cérebro-Máquina ICM desenvolvida mostra que é possível modular a navegação guiada de ratos por meio da eletroestimulação da amígdala em termos de !xação em torno de alvos condicionados à ocorrência do estímulo. O protocolo de utilização da ICM pode ser adaptado para na navegação guiada dos animais em outros contextos.55 - DESEMPENHO NO LABIRINTO EM T ELEVADO E NÍ-VEIS PERIFÉRICOS E CENTRAIS DE TIAMINA E SEUS DERI-VADOS EM RATAS SUBMETIDAS A UM EPISÓDIO DE RES-TRIÇÃO DE TIAMINA DURANTE A GESTAÇÃO1Nunes, P.T., 1Oliveira, P.S., 1Caixeta, A.R.P., 1Ribeiro, A.M.1Laboratório de Neurociências Comportamental e Molecular, UFMG, Belo Horizonte/MG, BrasilObjetivos: Avaliar, em ratas Wistar, os efeitos da restrição de tiamina e do processo de gestação sobre: (i) aspectos do comportamento no Labirinto em T Elevado (LTE); (ii) parâmetros bioquímicos periféricos e centrais – tiamina e seus derivados mono e difosforilados (TMP e TDP) e; (iii) as correlações entre esses diferentes parâmetros. Méto-dos e Resultados: Utilizando um delineamento fatorial 2x2, 72 ratas foram divididas em quatro subgrupos: (i) Gestantes Padrão (n=18) e (ii) Não-Gestantes Padrão (n=18), tratadas com ração padrão; (iii) Gestantes Restritas de tiamina (n=18) e (iv) Não-Gestantes Restritas de tiamina (n=18) tratadas com ração restrita em tiamina (10% do controle). Os animais foram avaliados nos !nais das 1ª, 2ª e 3ª sema-nas de gestação. Em cada período, 1/3 das ratas (n=6), de cada sub-grupo, foram submetidas a dois testes consecutivos no LTE: esquiva inibitória e fuga. As respostas de esquiva e fuga foram expressas em latência (s). A 1ª, 2ª e 3ª tentativas dos dois testes foram realizadas no mesmo dia, com intervalos de 30s (aprendizagem). Após 72 horas os animais foram submetidos à 4ª tentativa (memória) e, no dia seguin-te, mortos por decaptação. Amostras de sangue, hipocampo e tálamo foram submetidas a ensaios cromatográ!cos (HPLC). Os resultados no LTE mostram uma tendência de efeito da restrição (p=0,062) e da gestação (p=0,066) sobre o aprendizado de esquiva. Foi observa-do também um efeito signi!cativo das semanas (p=0,007) e interação entre a gestação, restrição e semanas (p=0,037) sobre o aprendizado de fuga. Os dados bioquímicos [T=vitamina B1], [TMP], [TDP] ou [Total=T+TMP+TDP], foram expressos em nmol/L ou G teci-do. Houve efeito da restrição de tiamina no sangue (TDP:p=0,000; Total: p=0,002); hipocampo (TDP: p=0,041; Total: p=0,005) e no tálamo (Tiamina:p=0,000; TMP:p=0,046; Total:p=0,041). Observa-mos efeito da gestação apenas no tálamo (T:p=0,006; TDP:p=0,000). Houve efeito das semanas no sangue (T, TMP e Total:p=0,000 e TDP:P=0,004); hipocampo (T, TMP, TDP e Total: p=0,000) e tála-mo (T, TMP e Total: p=0,000). Efeitos de interação entre restrição e gestação ocorreram no sangue (T:p=0,01); hipocampo (Total:p=0,022; TDP:P=0,013) e tálamo (T:p=0,022) e entre os dois tratamentos e semanas no tálamo (T=0,018). As concentrações de todas as formas da vitamina B1 no sangue se correlacionam com as do tálamo, respecti-vamente (T:p=0,03; TMP:p=0,06; TDP:p=0,000 e Total:p=0,000). As [TMP] e [Total] no sangue se correlacionam com as do hipocampo, respectivamente (TMP:p=0,005; e Total:p=0,000). As concentrações de todas as formas da vitamina B1 no tálamo se correlacionam com as do hipocampo, respectivamente (Tiamina:p=0,001; TMP:p=0,000; TDP:p=0,000 e Total:p=0,000). Conclusões: A restrição de tiamina na dieta e a gestação interferem com os níveis de tiamina no sangue e no SNC, sendo que alguns dos efeitos variam com a duração do episódio de restrição e o período de gestação. Ambos os tratamentos podem afetar o estado emocional do individuo. Comparando com os

efeitos no hipocampo, as alterações bioquímicas induzidas pela gesta-ção no tálamo foram mais pronunciadas. Os níveis de tiamina e seus derivados no tálamo possuem relação direta com os níveis sanguíneos, indicando que determinações desses parâmetros em amostras biológi-cas periféricas são adequadas para se estimar os níveis no tálamo.56 - EXPOSIÇÃO A SONS DE 22KHZ DURANTE A GESTA-ÇÃO ALTERA O COMPORTAMENTO EMOCIONAL E PARA-METROS SEROTONÉRGICOS CENTRAIS DAS FEMEAS E DA PROLE1Oliveira, P.S., 1Daniel, A.N., 1Nunes, P.T., 1Yehia, H.C., 1Ribeiro, A.M.1Laboratório de Neurociência e Comportamento, UFMG, Belo Ho-rizonte/MG, BrasilObjetivos: Avaliar os efeitos da exposição, durante a gestação, de sons de 22kHz sobre aspectos emocionais e parâmetros serotonérgicos cen-trais de fêmeas após gestação e prole adulta. Métodos e Resultados: Seis fêmeas gestantes, Wistar, foram divididas em dois grupos: G1: não expostas a sons e G2: expostas aos sons (seqüências de 29 tons senoidais de 22kHz, com duração de 500ms, pausa de 50ms entre os tons e intervalo de 40s entre cada seqüência, repetidos por 1h emiti-dos em auto-falante RP1000®), do 1º ao 19º dia de gestação. Quatro !lhotes machos de cada gestante (n=12, PG1 e PG2, respectivamen-te) foram selecionados aleatoriamente e mantidos até a fase adulta. As fêmeas, após o período de amamentação e a prole aos dois meses de idade, foram submetidas a dois testes consecutivos no Labirinto em T Elevado (LTE). A esquiva inibitória e a fuga foram realizadas em quatro tentativas e as respostas expressas em latência (s.). A 1ª, 2ª e 3ª tentativas dos testes foram realizadas no mesmo dia com intervalos de 1 min. Após 72hs os animais foram submetidos à 4ª tentativa e, no dia seguinte, mortos por decaptação. Amostras do hipocampo, córtex pré-frontal (CPF), amígdala, tálamo e substância cinzenta periaquedutal (SCP) foram coletadas para determinação das concentrações (ng/g de tecido) de serotonina (5HT) e ácido 5-hidroxiindolacético (5HIAA), por Cromatogra!a Líquida de Alta E!ciência (HPLC). O desempe-nho dos animais nas 2ª e 3ª tentativas (aprendizado) foi analisado por ANOVA fatorial 2xr, com medida repetida no último elemento. As latências de esquiva e fuga na 4ª tentativa (memória), assim como os dados neuroquímicos foram avaliados utilizando teste t de student. Para as fêmeas, os resultados indicam: (i) efeito signi!cativo da exposi-ção aos sons no aprendizado de fuga (F=7,56; p=0,05) e tendência de interação (F=6,62; p=0,06) entre os fatores (som e tentativas); (ii) di-ferença signi!cativa na memória de fuga, entre G1 e G2 (G1=4,7±2,1; G2=21,0±6,0; p=0,01). Para a prole, a exposição ao som causou efeito no aprendizado de fuga (F=5,71; p=0,04) e não houve interação en-tre os fatores. Com relação aos dados neuroquímicos, na fêmea hou-ve redução na concentração de 5HIAA no CPF (G1=664,85±67,78; G2=523,37±55,59; p=0,05) e na prole uma diminuição na concentra-ção de 5HT (PG1=351,57±41,51; PG2=278,28±54,77; p=0,05) e um aumento na taxa de recuperação ([5HIAA]/[5HT]) (PG1=2,31±0,20; PG2=3,07±0,40; p=0,01) no tálamo. Conclusões: A exposição a sons de 22kHz durante a gestação afeta o comportamento de fuga, sem efeito sobre a esquiva inibitória e, altera parâmetros do sistema sero-tonérgico cortical e talâmico das fêmeas e da prole, respectivamente.57 - COORDINATING PSYCHOMETRY AND DEVELOPMEN-TAL PSYCHOLOGY: A SET OF METHODOLOGICAL STRA-TEGIES FOR IDENTIFYING DISCONTINUITIES (STAGE OF PERFORMANCE) ON COGNITIVE TESTS.1Golino, H.F., 1Gomes, C.M.A., 2Miller, P.M., 3Commons, M.L.

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Além da Sala de Aula

AUTOR e COORDENADOR: AUDREY HELOISA IVANENKO SALGADO

ÁREA: Ciências Biológicas

PALAVRAS-CHAVE: REUNI, didática, pós-graduação, atividade docenteINSTITUIÇÕES FINANCEIRAS/PARCEIRAS: PROGRAD, CAPES

TÍTULO: PROJETO ACADÊMICO 25

OBJETIVOS: Promover a integração dosbolsistas de doutorado e pós-doutorado naatividade do ensino superior de graduação.Permitir o aperfeiçoamento das atividades deensino através do exercício da transposição dalinguagem técnica, científica, racional para alinguagem própria da sala de aula.

METODOLOGIA: Os bolsistas Reuni foramdesafiados a escrever textos relacionados à suaatividade de pesquisa, O exercício foi o detraduzir o trabalho do pesquisador em umalinguagem voltada para a sala de aula, com ocuidado na escolha do vocabulário adequado àformação que se pretende alcançar. Foi feita aintegração do conhecimento básico, apresentadonos programas das disciplinas de graduaçãooferecidas pelos departamentos envolvidos, aostrabalhos de pesquisa desenvolvidos pelosbolsistas REUNI. Foi proposto responder àsperguntas: que é preciso saber do conteúdodas áreas de Fisiologia e Biofísica paracompreensão do tema da tese deComo, efetivamente, esse conhecimento éaplicado na pesquisa executada pelo aluno

RESULTADOS: Foi elaborado um livro,contendo nove textos que descrevem o exercícioda transposição de linguagem científicainformativa e técnica para a linguagem didática edialógica apropriada aos alunos da graduação.

CONCLUSÕES: A capacitação para a docênciafoi assim exercitada: A transposição da linguagemrequer vocabulário e formas de comunicaçãoapropriados, e acessíveis para um aluno, àsvezes recém-saído do ensino médio, como ocorreno ICB. Ao seguir em sua capacitação acadêmica,o aluno de pós-graduação pode vir a ingressar nadocência, sem nunca ter sido preparadoespecificamente para atuar em sala de aula,fazendo uso de linguagem científica, sintética etécnica, próprias para comunicação entrecientistas, sendo seu uso mais adequado enecessário em publicações de carátereminentemente técnico-científico.

Participação do sistema endocanabinóideem comportamentos de ansiedade

Autora: Ana Flávia Santos Almeida

Câncer: investigando a causa e a curaAutora: Cibele Campos Cardoso

A construção de novos sentidosAutor: Flávio Afonso G. Mourão

Produtos Naturais na HipertensãoAutora: Grazielle Caroline da Silva

ObesidadeAutora: Josiane Fernandes da Silva

Autor: Daniel Carvalho de Lima

Supressão de crise convulsiva por estimulação elétrica cerebral profunda

Autor: Daniel de Castro Medeiros

Desvendando mistérios da percepção visual no cérebro da abelha

Autor: Theo Mota

Perspectivas para o tratamento da Leishmaniose, possibilidades

de solução através da nanoterapiaAutora: Kelly Cristina Kato

Hipertensão Arterial: Fisiopatologia e Perspectivas Terapêuticas

Autores: Fabiana Alves; Lucas M. Kangussu

CO-AUTORES: ANA FLÁVIA SANTOS ALMEIDA; CIBELE CAMPOS CARDOSO; DANIELDE CASTRO MEDEIROS; FLAVIO AFONSO GONCALVES MOURÃO; GRAZIELLECAROLINE DA SILVA; JOSIANE FERNANDES DA SILVA; DANIEL CARVALHO DE LIMA;THEO ROLLA PAULA MOTA; KELLY CRISTINA KATO; FABIANA ALVES; LUCAS MIRANDAKANGUSSU GOMES OLIVEIRA

A C O NST RU Ç Ã O D E N O V OS SE N T ID OS

Doutorando: Flávio Afonso Gonçalves Mourão Núcleo de Neurociências

Departamento de Fisiologia e Biofísica Instituto de Ciências Biológicas UFMG

19/06/2012

Nossos sistemas sensoriais apresentam especialidades refinadas para interagir

com o ambiente, captando o sabor e o cheiro do alimento, o calor, o frio, variedades

luminosas e sonoras. Os órgãos sensoriais, juntamente a uma complexa via sensorial,

guiam as informações captadas do ambiente diretamente ao sistema nervoso central, que

processa e interpreta, promovendo diferentes sensações, percepções, memórias e ajustes

para a tomada de decisões.

A codificação dos estímulos sensoriais ambientais ocorre a partir de receptores

especializados (os receptores são análogos a pequenas antenas de captação de sinal,

presentes na pele, nos olhos, nariz, boca e ouvidos), que dentro de um espectro muito

bem definido, analisam e decompõem os estímulos recebidos. Os receptores por meio

de mudanças de potencial elétrico nas membranas celulares geram pequenas correntes

elétricas para os nossos nervos, que como fios elétricos, guiam os sinais físicos

ambientais. As diferentes informações recebidas, por sua vez, trafegam por numerosas

redes neurais (composta por um grande número de nervos e células que comunicam

entre si) até suas respectivas regiões cerebrais representativas, conhecidas como regiões

somatosensoriais, caracteristicamente unimodais (ou seja, regiões que permitem a

discriminação de apenas uma modalidade sensorial, ou melhor, uma única sensação).

Dando sequência ao processo, as regiões somatosensoriais comunicam-se com áreas

caracteristicamente polimodais, (regiões que recebem informações de duas ou mais

regiões corticais). Estas regiões, de processamento cerebral complexo, são conhecidas

pela capacidade integrativa, associativa e interpretativa das informações advindas das

diferentes regiões unimodais.

A integração, a associação e a interpretação dos estímulos sensoriais ocorrem

em substratos neurais específicos, dentre vários outros: córtex frontal, córtex parietal

posterior, colículo superior e complexo amidalóide. No complexo amidalóide, por

exemplo, as informações ambientais que chegam são comparadas e filtradas de acordo

com a sua relevância biológica, uma vez que as diferentes variedades de conexões

fornecem informações a respeito das propriedades dos estímulos recebidos (ou seja, se é

importante ou não para a sobrevivência, de acordo com as necessidades e as prioridades

do organismo). Todo o processo culmina com a efetivação de diferentes respostas

biológicas, como atividades endócrinas (por exemplo, a liberação de hormônios), e

comportamentais (atividades musculares).

No decorrer da ultima década, importantes neurocientistas, como Miguel

Nicolelis na Duke University, José Carmena na University of California e John Chapin

na State University of New York, tem dedicado grande parte de suas carreiras no

entendimento do processamento sensorial. Sistemas tecnológicos de ponta, como o

registro da atividade elétrica (intracraniana) de neurônios, têm sido utilizados na

tentativa de desvendar a complexa e refinada comunicação entre as diferentes regiões

cerebrais. Com isso, à medida que perguntas quanto ao intrincado processamento

sensorial do cérebro vão sendo respondidas, esperanças e soluções reais para pessoas

que, porventura perderam suas aptidões físicas sensoriais, vão sendo criadas.

Uma vez que nosso sistema nervoso guia a informação através de pequenos

pulsos elétricos, porque não utilizar de pequenas correntes elétricas artificiais para

restabelecer uma função perdida? Da mesma forma que um indivíduo, depois de um

grave acidente, volta a caminhar com o auxilio de uma prótese, a estimulação elétrica de

estruturas neurais tem sido utilizada recriando experiências

sensórias, e até mesmo motoras, perdidas em determinados momentos do

desenvolvimento (no caso de recém nascidos) ou mesmo durante a vida (no caso de

crianças, jovens e adultos).

Um importante exemplo, já comercializado e utilizado na clínica médica são as

neuropróteses cocleares1 (implantes cocleares). O implante coclear é um dispositivo

eletrônico que capta ondas mecânicas sonoras ambientais e transforma estes sinais em

pequenas estimulações elétricas. Estas estimulações elétricas são realizadas nas fibras

nervosas responsáveis por guiar os estímulos sonoros permitindo a transmissão do sinal

elétrico para o nervo auditivo, e assim, levando a informação sonora ambiental até a sua

respectiva região somatosensorial, conhecida como colículo inferior.

1 A cóclea (ou caracol, devido à sua forma) é a porção do ouvido interno dos mamíferos onde se encontra o órgão de

Corti, que contém os terminais nervosos responsáveis pela audição.

A esquerda criança com implante coclear. A direita esquema do sistema auditivo com as respectivas estruturas

biológicas e partes do dispositivo eletrônico. [Imagens: http://www.hearingpocket.com/images/baby2.jpg /

http://www.implantecoclear.org.br/textos.asp?id=5]

No ano de 2002, dois pesquisadores, Sanjiv Talwar e John Chapin, publicaram

na revista científica Nature um revolucionário trabalho utilizando a estimulação elétrica

de regiões sensoriais. Em seu estudo, os animais experimentais utilizavam uma pequena

mochila que continha um receptor de ondas de rádio (o nosso conhecido bluetooth dos

camputadores e celulares) e um eletroestimulador ligado a pequenos eletrodos

implantados em regiões cerebrais sensoriais, responsáveis pelo tato e pelo prazer.

Dessa maneira o experimentador, através do computador, foi capaz de enviar

comandos elétricos para o cérebro de um animal. Depois de um período de treinamento,

quando o animal recebia a estimulação elétrica na região sensorial cerebral esquerda ele

se movimentava para a direita e quando ele recebia a estimulação elétrica na região

sensorial cerebral direita ele se movimentava para a esquerda (vale ressaltar que o lado

direito do cérebro controla os movimentos do lado esquerdo do corpo, a mesma regra

vale para o lado esquerdo) Assim, este importante experimento, demonstrou a grande

capacidade de adaptação do córtex cerebral em associar informações externas artificiais,

como a estimulação elétrica direta controlada por um computador, guiando o

comportamento, no caso a direção e o caminho a ser seguido.

A esquerda roedor equipado com uma pequena mochila que continha o receptor de ondas de rádio e o

eletroestimulador. Detalhe para a cirurgia de implante de eletrodos. A direita tarefa comportamental onde a

movimentação do animal foi guiada pelo computador. [adaptado de: Talwar SK, Xu S, Hawley ES, Weiss SA, Moxon

KA, Chapin JK. Rat navigation guided by remote control. Nature. 2002 May 2;417(6884):37-8](7)

Já no ano de 2011, Joseph Doherty e Miguel Nicolelis, construíram um sistema

constituído por duas partes integradas. A primeira era responsável pela leitura e

interpretação da atividade elétrica dos neurônios da região cerebral responsável pelo

controle dos movimentos. Com esta informação, o animal era capaz de movimentar o

cursor do mouse de um computador apenas olhando para o monitor. A segunda parte era

constituída pela estimulação elétrica de regiões sensoriais responsáveis pelo tato, de

forma a apresentar dicas sensoriais para guiar o cursor do mouse pelo caminho correto.

As estimulações elétricas representavam para o animal duas diferentes sensações. A

primeira era como se ele estivesse com as patas em uma superfície áspera e a segunda

em uma superfície lisa. Depois de um período de treinamento, o animal através da

estimulação elétrica, foi capaz de diferenciar duas sensações, guiando corretamente o

destino do cursor, sem necessariamente encostar suas patas em nada.

Esquema experimental descrito. A esquerda (em a) primata não humano desempenhando a tarefa. À direita (em b) ilustração dos locais em que os eletrodos para leitura e estimulação elétrica foram implantados [adaptado de: O'Doherty JE, Lebedev MA, Ifft PJ, Zhuang KZ, Shokur S, Bleuler H, et al. Active tactile exploration using a brain-machine-brain interface. Nature. 2011 Nov 10;479(7372):228-31].

Ressalto assim, através dos dois experimentos descritos, que em futuro não

muito distante, pessoas que perderam a capacidade de sentir ou até mesmo de se

locomover podem, com o auxílio da ciência e da tecnologia, voltar a sentir e realizar

funções cotidianas, porventura perdidas em algum deslize da vida.

Neste contexto algumas perguntas foram levantadas. O que aconteceria se a

estimulação elétrica não fosse realizada diretamente em uma região sensorial

representativa (como as responsáveis pelo tato, visão, audição, etc) e sim em uma região

integrativa? Regiões, como descrito anteriormente, de processamento cerebral

complexo, que recebem e interpretam informações advindas das diferentes regiões

sensoriais. Nesse sentido, através da estimulação elétrica, podemos mimetizar diferentes

sensações sensoriais em uma única região cerebral, mudando apenas o tipo de

estimulação elétrica realizada? Podemos criar e fazer uso de um sistema sensorial novo,

um sexto sentido diferente dos demais, criado e codificado, por exemplo, em um

computador, mandando os comando para a estimulação elétrica através da porta USB (a

mesma que colocamos um pendrive) a uma dessas regiões do cérebro?

Com base nestas perguntas, desde o primeiro semestre de 2011, o Núcleo de

Neurociências do Instituto de Ciências biológicas da UFMG, sob supervisão e

orientação do Professor Márcio Flávio Dutra Moraes, tem desenvolvido alternativas e

protocolos experimentais para tentar responder a estas questões. Todas estas questões

estão incorporadas ao meu projeto de doutorado intitulado: Interface Cérebro-Máquina:

Integração de um sistema sensorial artificial a resposta motora voluntária de ratos.

Assim assumi a responsabilidade pelo desenvolvimento técnico e teórico-científico,

bastante entusiasmado com as infinitas possibilidades de aprendizado e colaboração

científica. Para o desenvolvimento do criamos

um programa de computador capaz de gerar e capturar pequenos pulsos de sinais de

infravermelho, usando uma dessas pequenas lâmpadas (conhecidas como Led) de

controles remotos de televisão. Escolhemos a luz infravermelha, porque se sabe que

mamíferos humanos e não humanos, não apresentam a capacidade de sentir, ou melhor,

enxergar este tipo de luz. Além disso, apesar do infravermelho ser sentido como uma

forma de energia térmica (calor), as lâmpadas escolhidas apresentam uma potência

muito baixa, sendo neste sentido imperceptíveis. Este mesmo programa é capaz de

controlar a estimulação elétrica que será fornecida a região integrativa do cérebro do

animal experimental, como se ele estivesse sentindo ou enxergando este tipo de luz.

Nossa proposta com este sistema é de que o animal experimental, através de um modelo

comportamental (que consta basicamente da exploração do ambiente com tempos bem

definidos), possa se orientar no trajeto de um labirinto, utilizando a luz infravermelha,

na busca por alimento. No mesmo experimento diferentes tipos de estimulação elétrica

poderão ser utilizados, de forma que possamos analisar as diferentes respostas

comportamentais do animal. Após um período de treinamento, outras alternativas de

análise cerebral podem ser empregadas, como técnicas de microscopia e ressonância

magnética funcional. Propõe-se com isso analisar quais as respectivas regiões cerebrais

estão ativas durante a utilização de diferentes formas de estimulação elétrica.

Esquema experimental descrito, desenvolvido em nosso laboratório. Em nosso laboratório acreditamos que cada passo do experimento deve ser

dominado, desde a construção de todo o equipamento até ao domínio teórico do

trabalho. Com esta proposta desenvolvemos todo o circuito de controladores eletrônicos

de emissão e recepção de infravermelho, estimuladores elétricos, labirintos de madeira e

plataforma de acrílico para colocar o alimento. Esta estratégia além de possibilitar o

desenvolvimento de novas tecnologias, cria uma grande liberdade intelectual para o

desenvolvimento de protocolos experimentais, além de ferramentas para a compreensão

dos processos biológicos. Estes protocolos e ferramentas tornam-se financeiramente

Sinal Físico a cada 40ms (LED emissor de infravermelho)

Estimulação elértica informa a direção correta da cabeça quanto a emissão da luz

Sinal Físico a cada 40ms (LED emissor de infravermelho)

Receptor sensorial artificial manda os sinais para o computador ( LED receptor de infravermelho)

Controladoress

Alimento Alimento

USB

Programa de computador

cerebral artificial

Estímulo Elétrico 25µA

100 µs

Frequência variável (~10 a ~80 Hz, de acordo com a grau de colimação (emissor/receptor))

acessíveis para a realidade científica do país e proporciona uma significativa

interdisciplinaridade entre disciplinas, interfaceando de diversas maneiras cursos em

exatas, humanas e biológicas na formação acadêmica.

No decorrer do ultimo ano dediquei todo o meu tempo ao desenvolvimento de

todo o equipamento, hoje, um ano depois, estamos com a parte tecnológica toda pronta,

terminando a escrita de uma projeto formal que será encaminhado primeiramente ao

Comitê de Ética e Pesquisa em Animais e para o departamento de fisiologia, buscando a

aprovação e sugestões para darmos continuidade.

O nosso cérebro apresenta uma característica peculiar de se adaptar e adquirir

novas informações advindas do ambiente. Essa característica única, descrita

tecnicamente no meio científico como plasticidade, associada a novas tecnologias,

cérebro-máquinas

Neste contexto, o desenvolvimento técnico-científico, associado ao conhecimento

biológico, permite a criação de novas terapias e equipamentos que possam um dia

melhorar, ou quem sabe talvez, devolver a esperança de uma vida melhor para pessoas

que tragicamente perderam suas capacidades, dentre elas, as responsáveis pela forma

com que sentem e vivenciam o ambiente que as cercam. (8-11)

1. Adrian ED, Zotterman Y. The impulses produced by sensory nerve endings: Part

3. Impulses set up by Touch and Pressure. J Physiol. 1926 Aug 6;61(4):465-83.

2. Adrian ED. The impulses produced by sensory nerve endings: Part I. J Physiol. 1926 Mar 18;61(1):49-72.

3. Adrian ED, Zotterman Y. The impulses produced by sensory nerve-endings: Part II. The response of a Single End-Organ. J Physiol. 1926 Apr 23;61(2):151-71.

4. Adrian ED. The impulses produced by sensory nerve-endings: Part 4. Impulses from Pain Receptors. J Physiol. 1926 Oct 30;62(1):33-51.

5. de Borst AW, Sack AT, Jansma BM, Esposito F, de Martino F, Valente G, et al. Integration of "what" and "where" in frontal cortex during visual imagery of scenes. Neuroimage. 2011 Dec 13;60(1):47-58.

6. Prabhakaran V, Narayanan K, Zhao Z, Gabrieli JD. Integration of diverse information in working memory within the frontal lobe. Nat Neurosci. 2000 Jan;3(1):85-90.

7. Talwar SK, Xu S, Hawley ES, Weiss SA, Moxon KA, Chapin JK. Rat navigation guided by remote control. Nature. 2002 May 2;417(6884):37-8.

8. Venkatraman S, Carmena JM. Active sensing of target location encoded by cortical microstimulation. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2011 Jun;19(3):317-24.

9. O'Doherty JE, Lebedev MA, Hanson TL, Fitzsimmons NA, Nicolelis MA. A brain-machine interface instructed by direct intracortical microstimulation. Front Integr Neurosci. 2009;3:20.

10. O'Doherty JE, Lebedev MA, Ifft PJ, Zhuang KZ, Shokur S, Bleuler H, et al. Active tactile exploration using a brain-machine-brain interface. Nature. 2011 Nov 10;479(7372):228-31.

11. Fallon JB, Irvine DR, Shepherd RK. Cochlear implants and brain plasticity. Hear Res. 2008 Apr;238(1-2):110-7.

!!

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS ESCOLA DE ENGENHARIA

Engenharia de Controle e Automação

!

Desenvolvimento de sistema sensorial artificial para testes em

ratos Wistar

!Thiago Lima Louback!

!!!!Monografia de Graduação submetida à

banca examinadora designada pelo

Colegiado do Curso de Graduação em

Engenharia de Controle e Automação da

Universidade Federal de Minas Gerais,

como parte dos requisitos necessários à

aprovação na disciplina Projeto Final de

Curso II.

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Belo Horizonte, 24 de novembro de 2011!

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!Figura 2 – Projeto original da estrutura de acrílico

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!Figura 1 – Labirinto, mostrando a estrutura de madeira e as paredes onde são afixadas as estruturas de acrílico

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!Figura 3 – Esquema do acionamento do motor para abertura/fechamento da porta deslizante

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!Figura 4 – Esquema original do acionamento dos sensores fim de curso

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Figura 5 – Detalhe do acionamento da porta deslizante, com borracha acoplada ao eixo do motor

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Figura 6 – Atualização do esquemático para ativação das chaves fim de curso

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Figura 7 – Esquema do sistema de acionamento do motor em ambos os sentidos utilizando um relé

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Figura 8 – Tabela verdade do acionamento do motor

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!Figura 9 – Visão posterior da estrutura de acrílico, mostrando motor e placa com LED’s IV e resistores

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!Figura 11 – Arquitetura simplificada do projeto

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! !Figura 19 - Diagrama da placa de amplificação

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Figura 23 – Janela principal do software, mostrando funcionalidades

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!Figura 24 – Software mostrando alinhamento entre receptor e sensor 1

!Figura 25 - Software mostrando alinhamento entre receptor e sensor 2

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!Figura 26 – Esquema do móvel do experimento mostrando câmera e entrada do labirinto

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!Figura 32 – Esquema do móvel do experimento mostrando câmera e entrada do labirinto (parte 2)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS ESCOLA DE ENGENHARIA

CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

XVII SEMINÁRIO DE

ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

23 a 30 de Novembro de 2011

Belo Horizonte – Minas Gerais

XVII SEMINÁRIO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO DA UFMG

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DESENVOLVIMENTO DE SISTEMA SENSORIAL ARTIFICIAL PARA TESTES EM RATOS WISTAR

Aluno: Thiago Lima Louback Orientador: Prof. Eduardo M. A. M. Mendes (DELT/UFMG) Supervisor: Prof. Márcio Flávio Dutra Moraes (NNC/UFMG)

Na realização de diversos estudos e pesquisas com animais que envolvem estimulação intra-encefálica é necessário haver um sistema de hardware capaz de processar e tratar os sinais enviados e recebidos do animal, possibilitando o estudo desses sinais. O objetivo central deste trabalho foi o desenvolvimento de um sistema integrado de hardware e software para processamento de sinais elétricos, além de gerar e controlar estímulos elétricos pré-condicionados. Através da estimulação elétrica intra-encefálica visou-se criar um sistema sensorial artificial, composto de um sensor de infravermelho e um sistema de processamento do sinal coletado dos substratos neurais de ratos Wistar. O hardware desenvolvido permitiu o controle dos sinais e o software permitiu a configuração do sistema. Com o sistema em funcionamento, foi possível realizar testes com os animais adquirindo facilmente os sinais de interesse.

Foto  de  2009  

Foto  de  2010