ii simpÓsio de neuroengenhariaƒ³sio... registro multiunitário dos córtices somatossensorial...

43
II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIA Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra Rodovia RN 160, n° 3003, Km 03 Macaíba - RN 59280-000 Novembro / 2015

Upload: lexuyen

Post on 19-Jan-2019

228 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIA

Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra

Rodovia RN 160, n° 3003, Km 03

Macaíba - RN

59280-000

Novembro / 2015

Page 2: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

2

Page 3: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

3

Comissão organizadora

Camila Néri Campos

Caroline Stephanie Cabral Silva

Edgard Morya

Fabrício Lima Brasil

Juliani Falcari Barbieri

Leila Raulino Câmara Cavalcanti

Lilian Fuhrmann Urbini

Marcelo Pacheco de Carvalho

Matheus Fernandes Ferreira

Comissão avaliadora

Ana Carolina Bione Kunicki (Instituto Santos Dumont)

Ana Rita Donatti (Associação Alberto Santos Dumont para Apoio a Pesquisa)

Andrea Milena Garcia (Falan/Universidad de La Sabana – Colombia)

Mariana Ferreira Pereira de Araújo (Instituto Santos Dumont)

Renan Cipriano Moioli (Instituto Santos Dumont)

Ricardo Vilela (Leica Microsystems)

Page 4: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

4

Sumário

Apresentação ...................................................................................................................... 5

Programação ....................................................................................................................... 6

Palestrantes Convidados .................................................................................................. 7

Apresentações Orais ......................................................................................................... 8

Redes visuais neuronais responsivas a medicação em pacientes parkisonianos .............. 9

Estudo teórico e prático da construção de matrizes de microeletrodos para implante no

córtex motor primário de ratos ........................................................................................ 11

Avaliação do comportamento locomotor após a administração de GBR 12909 em

camundongos selvagens ................................................................................................ 13

Condicionamento operante em saguis (Callithrix jacchus) para discriminação de estímulos

auditivos ......................................................................................................................... 15

Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal durante uma

tarefa de discriminação tátil em ratos Long-Evans .......................................................... 17

Braço robótico controlado com EEG ............................................................................... 19

Sessão De Pôster ............................................................................................................. 21

Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento e Transmissão de

Dados Eletrofisiológicos Utilizando Dispositivos Móveis .................................................. 22

Análise de sinais em eletroencefalografia e eye-tracking como ferramenta complementar

de avaliação de crianças com Transtorno do Espectro Autista ........................................ 24

Interfaces cérebro máquina baseadas em P300 - um estudo comparativo de dispositivos

........................................................................................................................................ 26

Caracterização morfométrica da microglia após o implante agudo de microeletrodos de

tungstênio no córtex motor de Sagui (Callithrix Jacchus) ................................................. 28

Hackeando a aprendizagem: reflexões sobre possibilidades na neurociência ................. 30

Design de eletrodo para estimulação elétrica de medula espinal na doença de Parkinson

........................................................................................................................................ 32

Estudo de interfaces homem-máquina na reabilitação do sujeito com lesão medular

completa .......................................................................................................................... 34

Interface cérebro-máquina como ferramenta auxiliar de reabilitação em pacientes com

lesão medular .................................................................................................................. 36

Transtorno do Espectro Autista: da avaliação à intervenção neuropsicológica ................ 38

Menção Honrosa – Apresentação Oral ............................................................................ 40

Menção Honrosa – Apresentação De Pôster .................................................................. 41

Mestrado em Neuroengenharia 2016 ............................................................................... 42

Solar Ferreiro Torto .......................................................................................................... 43

Page 5: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

5

Apresentação

O Instituto de Ensino e Pesquisa Alberto Santos Dumont (ISD) foi criado em setembro de

2013, visando o desenvolvimento de ações e projetos nas áreas de ensino, pesquisa e extensão. É

uma Organização Social qualificada pelo Ministério da Educação através de Decreto Presidencial de

27 de fevereiro de 2014. Dentre seus projetos, está o Instituto Internacional de Neurociências

Edmond e Lily Safra (IIN-ELS), localizado em Macaíba, no Rio Grande do Norte.

A Neuroengenharia vem evoluindo como área de interesse estratégico em diversos países.

Suas aplicações abrangem desde o desenvolvimento de próteses até o aperfeiçoamento de

tecnologias de neuromodulação com potencial terapêutico para doenças neurológicas. No Brasil, o

Programa de Pós-Graduação em Neuroengenharia do IIN-ELS / ISD promove o primeiro curso de

mestrado do país nessa área, em Macaíba, capacitando profissionais oriundos das áreas de

conhecimento da Engenharia e da Saúde para planejar e executar estudos científicos que avancem

no conhecimento nesta área. Diversos projetos encontram-se em pleno desenvolvimento, envolvendo

desde modelos animais até aplicações em seres humanos, além de modelagem computacional,

análise de sinais e robótica.

O IIN-ELS organiza semestralmente o Simpósio de Neuroengenharia para promover

discussões e demonstrações práticas em pesquisas em neuroengenharia, compartilhar

conhecimentos, e estreitar colaborações. O Simpósio de Neuroengenharia do ISD teve origem nas

apresentações semestrais realizadas desde 2013 por professores e alunos do PPG em

Neuroengenharia do IIN-ELS. A primeira edição aberta ao público foi realizada em junho de 2015, no

IIN-ELS em Macaíba, com 50 inscritos, 04 palestrantes externos e 23 apresentações de trabalhos.

Essa segunda edição do simpósio, realizada em 26 e 27 de novembro de 2015 no Pax Club

Macaíba, contou com 100 inscritos e ofereceu 06 palestras-magna proferidas por convidados

externos, sendo 02 deles convidados internacionais, além de 06 apresentações orais selecionadas

entre os trabalhos submetidos e uma sessão com 09 apresentações de pôsteres. Além disso, no IIN-

ELS foram oferecidos 05 mini-cursos no formato Hands On nas modalidades de: Neurocirurgia

Estereotáxica, Near Infrared Spectroscopy (NIRS), Eletroencefalografia (EEG), Microscopia e

Eletrofisiologia.

A realização e divulgação desta modalidade de evento científico no Rio Grande do Norte é

de extrema importância para alçar o Rio Grande do Norte no mapa nacional e mundial da

neuroengenharia, através da divulgação dos trabalhos em desenvolvimento no instituto, e

promovendo a aproximação de estudantes a pesquisadores e palestrantes brasileiros e estrangeiros

já consolidados. Além disso, confere uma oportunidade ao público da região de conhecer e

aprofundar seus conhecimentos nesta área de desenvolvimento científico e econômico que,

atualmente, é inserida como área prioritária da Política de Desenvolvimento Produtivo (PDP) e em

setores estratégicos para o desenvolvimento do país e do estado do RN, além de estimular novas

gerações de estudantes e pesquisadores.

Comissão Organizadora

Page 6: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

6

Programação

Quinta, 26/Nov

08h00 Registro e Abertura

Dr. Reginaldo Freitas Jr. - Instituto Santos Dumont (ISD).

Atração musical local.

08h50 Palestra: Federation of Latin American and Caribbean Neuroscience.

Andrea Milena Garcia Becerra, PhD -Universidad de La Sabana, Colômbia.

09h30 Sessão de Pôsteres

10h30 Palestra: Brain cortical hemodynamic changes based on light absorption.

Guilherme A. Ziemo Morais, MSc - NIRx Medical Technologies, LLC, SP.

11h10 Palestra: What does the nervous system do, how does it operate, what are challenges in diseases?

Ulrich Froriep, PhD - Blackrock Microsystems, Europe.

11h50 Palestra: Aplicações de microscopia de fluorescência widefield.

Ricardo Vilela, MSc - Leica Microsystems, RJ.

14h15 às 16h45 Hands On

Sexta, 27/Nov

08h10 às 11h50 Hands On

13h35 Apresentação Oral

Título: Redes visuais neuronais responsivas a medicação em pacientes parkinsonianos.

Ana Paula Silva de Oliveira - PPG Engenharia Biomédica, UFPE.

13h50 Apresentação Oral

Título: Avaliação do comportamento locomotor após a administração de GBR 12909 em camundongos

selvagens.

Jéssica Winne Rodrigues de Freitas - PPG Neuroengenharia, ISD / IIN-ELS.

14h05 Apresentação Oral

Título: Condicionamento operante em saguis (Callithrix jacchus) para discriminação de estímulos

auditivos.

José Firmino Rodrigues Neto - Iniciação Científica, ISD / IIN-ELS.

14h20 Palestra: Uso de BMI integrado com realidade virtual, feedback tátil e treino de marcha robótico - um

protocolo de reabilitação para pacientes com lesão medular.

Ana Rita Cortelli Donati –AASDAP / AACD, SP.

14h35 Apresentação Oral

Título: Estudo teórico e prático da construção de matrizes de microeletrodos para implante no motor

primário (M1) de ratos.

Gabriel Rodrigues Barbosa - Cientistas do Futuro, AASDAP / INCEMAQ.

14h50 Apresentação Oral

Título: Braço robótico controlado com EEG.

Vitor de Carvalho Hazin - Engenharia Mecânica, UFPE.

15h05 Apresentação Oral

Título: Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal durante uma tarefa

de discriminação tátil em ratos Long-Evans.

Maria Izabel da Silva - PPG Neuroengenharia, ISD / IIN-ELS.

15h20 Palestra: Estimulação cerebral não invasiva na promoção da saúde e melhoria do desempenho

físico.

Alexandre Okano, PhD - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).

16h15 Encerramento

Visita ao Engenho Ferreiro Torto, Macaíba / RN.

Marcelo Augusto Medeiros Bezerra, Secretário de Cultura e Turismo - Macaíba / RN.

Page 7: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

7

Palestrantes Convidados

Fernando Cunha (Prefeito de Macaíba) Reginaldo Freitas Jr. (ISD)

Andrea Garcia (FALAN) Guilherme Morais (NIRx)

Ulrich Froriep (Blackrock) Ricardo Vilela (Leica)

Ana Rita Donatti (AASDAP) Alexandre Okano (UFRN)

Page 8: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

8

Apresentações Orais

Ana Paula Silva de Oliveira (UFPE) Jéssica Winne R. de Freitas (ISD)

José Firmino R. Neto (ISD) Gabriel R. Barbosa (INCEMAQ)

Vitor de Carvalho Hazin (UFPE) Maria Izabel da Silva (ISD)

Page 9: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

9

Apresentações Orais

Redes visuais neuronais responsivas a medicação em pacientes

parkinsonianos

Ana Paula Silva de Oliveira1,3; Ubirakitan Maciel Monteiro1,2; Gustavo Henrique

França1; Silvia Laurentino4; Belmira Lara da Silveira Andrade da Costa1,2; Marcelo

Cairrão Araujo Rodrigues1,2,3* 1Grupo de Neurodinâmica, Setor de Neurofisiologia do Departamento de Fisiologia e Farmacologia,

Centro de Ciências Biológicas da Universidade Federal de Pernambuco; 2Programa de Pós-Graduação em Neuropsiquiatria da Universidade Federal de Pernambuco;

3Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica da Universidade Federal de Pernambuco;

4Laboratório de Neurociência Aplicada – NeuroLabBrasil.

Introdução: Pacientes com doença de Parkinson (DP) tem claros déficits sensoriais

em adição aos mais conhecidos sintomas motores, que tem tido profundas

repercussões clínicas. Por exemplo, o déficit visual é relacionado a um

comprometimento no processamento neuronal cortical, que pode estar associado a

episódios de queda, especialmente em pacientes idosos. O eletroencefalograma

(EEG) tem provado ser uma valiosa ferramenta para quantificar marcadores

neurofisiológicos de déficits motores em parkinsonianos, tal como uma

hipersincronização na faixa de frequência beta. O objetivo do estudo foi identificar

redes neurais visuais responsivas ao tratamento farmacológico parkinsoniano, que

podem ser usadas como marcadores fisiológicos da sua efetividade.

Metodologia: Baseado na causalidade de Granger e na coerência parcial direcionada

(PDC), o processamento neuronal da via visual dorsal foi quantificado utilizando dados

do EEG. Registros de EEG de parkinsonianos (em estado off e on de medicação) e

voluntários saudáveis pareados foram coletados durante estimulação fótica por meio

de uma lâmpada de led na faixa de frequência de 9Hz. Procuramos por redes

consideradas responsivas, ou seja, que satisfaçam três condições: a coerência dos

pacientes medicação off é diferente dos controles; a coerência dos pacientes on não é

diferente dos controles; e a coerência dos pacientes medicação off é diferente dos

pacientes medicação on.

Resultados: A comparação entre os registros de EEG dos pacientes e controles

mostrou que as faixas de frequência beta e alfa foram as que apresentaram maiores

diferenças estatisticamente significante (avaliado por teste de Kruskal-Wallis (p<0,05).

Na faixa de frequência beta houve diminuição nos valores de coerência do estado off

para o estado on, e apenas os eletrodos posicionados na região occipital para frontal

comprovaram, através dos valores de coerência reduzidos, ser uma rede responsiva.

Page 10: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

10

Já na faixa alfa a coerência aumentou no estado on, ficando semelhante ao valor

observado nos controles.

Conclusões: Indivíduos com DP possuem alterações na atividade oscilatória de redes

neurais, e, através da análise de redes responsivas, é possível realizar

acompanhamento da efetividade do tratamento no processamento visual de

parkinsonianos.

Suporte Financeiro: A pesquisa não contou com suporte financeiro de nenhuma

instituição.

Referências:

Armstrong R A. Visual symptoms in Parkinson’s disease. Parkinsons Dis. 2011 Jan. Bodis-Wollner I. Foveal vision is impaired in Parkinson’s disease. Parkinsonism Relat Disord.

Elsevier Ltd; 2013 Jan;19(1):1–14. Botha H, Carr J. Attention and visual dysfunction in Parkinson’s disease. Parkinsonism Relat

Disord. Elsevier Ltd; 2012 Jul;18(6):742–7. Cronin-golomb A. Emergence of Nonmotor Symptoms as the Focus of Research and Treatment

of Parkinson’s Disease: Introduction to the Special Section on Nonmotor Dysfunctions in Parkinson's Disease. 2014;127(2):135–8.

Eusebio A, Thevathasan W, Doyle Gaynor L, Pogosyan A, Bye E, Foltynie T, et al. Deep brain stimulation can suppress pathological synchronisation in parkinsonian patients. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2011 May;82(5):569–73.

George JS, Strunk J, Mak-McCully R, Houser M, Poizner H, Aron AR. Dopaminergic therapy in Parkinson’s disease decreases cortical beta band coherence in the resting state and increases cortical beta band power during executive control. NeuroImage Clin. The Authors; 2013 Jan;3:261–70.

Little S, Brown P. The functional role of beta oscillations in Parkinson’s disease. Parkinsonism Relat Disord. 2014 Jan;20 Suppl 1:S44–8.

Little S, Tan H, Anzak A, Pogosyan A, Kühn A, Brown P. Bilateral functional connectivity of the basal ganglia in patients with Parkinson’s disease and its modulation by dopaminergic treatment. PLoS One. 2013 Jan;8(12):e82762.

Mendonça-de-Souza M, Monteiro UM, Bezerra AS, Silva-de-Oliveira AP, Ventura-da-Silva BR, Barbosa MS, et al. Resilience in migraine brains: decrease of coherence after photic stimulation. Front Hum Neurosci. 2012 Jan;6(July):207.

Moran RJ, Mallet N, Litvak V, Dolan RJ, Magill PJ, Friston KJ, et al. Alterations in brain connectivity underlying beta oscillations in Parkinsonism. PLoS Comput Biol. 2011 Aug;7(8).

Ponsen MM, Stam CJ, Bosboom JLW, Berendse HW, Hillebrand A. A three dimensional anatomical view of oscillatory resting-state activity and functional connectivity in Parkinson’s disease related dementia: An MEG study using atlas-based beamforming. NeuroImage Clin. Elsevier B.V.; 2012 Jan;2:95–102.

Sameshima K, Baccala LA. Using partial directed coherence to describe neuronal ensemble interactions. 1999;94:93–103.

Page 11: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

11

Estudo teórico e prático da construção de matrizes de microeletrodos

para implante no córtex motor primário de ratos

Gabriel Rodrigues Barbosa¹; Savio Santos de Oliveira Silva¹; Dayane Pereira Duarte¹;

Amanda Pereira Freire¹; Josevânia Stefany Oliveira da Silva¹; Isabel Gilmara Dantas

Ribeiro¹; Jhonnys Mackenzy da Silva Rocha¹; Kelliene da Silva Gurgel¹; Maria Isabel

da Silva²; Jéssica Winne Rodrigues de Freitas²; Bruno Braz Garcia²; André Luiz

Guedes de Sousa1. 1INCT Interface Cérebro-Máquina (INCEMAQ), Associação Alberto Santos Dumont para Apoio à Pesquisa

(AASDAP). 2Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil.

Introdução: As matrizes de microeletrodos são sensores com dimensões

micrométricas ou submicrométricas. Um dispositivo que é colocado no cérebro

externamente (EEG, EMG), parcialmente invasivas (ECoG) ou invasivamente (Neuro

implante), servem para captar registros neurais e para ajudarem em pesquisas

científicas sobre doenças neurodegenerativas como, por exemplo, a doença de

Parkinson.

Objetivo: O principal objetivo do nosso trabalho foi construir as matrizes de

microeletrodos, com a configuração para uma possível implantação no M1 (Motor

primário) de ratos.

Metodologia: Antes de começar a montagem do microeletrodo, deve-se consultar um

atlas cerebral do rato, para que se calcule a área do córtex M1 (Motor primário), onde

poderia ser implantada. No atlas encontra-se discriminado o valor do AP (Ântero-

posterior) em relação ao bregma, e procuram-se os valores do ML (Médio-lateral) e DV

(Dorso-ventral) que é a profundidade de todos os fios da matriz de microeletrodos que

vão ser implantados. Para a construção dos microeletrodos foram utilizados

equipamentos, tais como: lupa, secador UV, microfurador, máquina de solda. E

instrumentos como: pinça, bisturi, cola adesiva/resina, fio de estanho, fio de cobre,

prata líquida, fios de tungstênio. Após a construção era preciso fazer a limpeza com

álcool 70% e algodão. Ao final do processo era preciso fazer um teste com água salina

para verificar se há ou não erros nos microeletrodos fazendo o teste de condutividade.

Resultados: Apesar do tempo curto (cinco aulas) para a construção do microeletrodo,

todo o processo saiu nos conformes. O passo a passo de cada etapa exigiu de cada

aluno diferentes técnicas, habilidades e cuidados para não danificar nenhum fio de

nosso DV e isolar devidamente cada local.

Conclusões: Inferimos que nosso trabalho com a prática da construção das nossas

matrizes conseguiu obter um melhor entendimento sobre os microeletrodos, como ele

Page 12: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

12

funciona e para que possa ser utilizado; Concluímos que todo o processo foi bem

cauteloso, longo e que requeria muita atenção; Com o trabalho concluído (construção

do microeletrodo) poderia futuramente ser utilizado para um experimento de registro

de atividade elétrica neuronal com animais.

Suporte Financeiro: Associação Alberto Santos Dumont para apoio a Pesquisa

(AASDAP); INCT Interface Cérebro-Máquina (INCEMAQ), Programa INCTs -

CNPq/MCT; Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS).

Referências:

Microeletrodos permitem transmissão do pensamento. Disponível em: <http//hypescience.com/microeletrodos-permitem-transmissao-do-pensamento/>. Acesso em: 17 set. 2015.

O que é um microeletrodo? Disponível em: <http://www.askdrbird.com br/bpd7bma.html.>. Acesso em: 17 set. 2015.

Page 13: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

13

Avaliação do comportamento locomotor após a administração de GBR

12909 em camundongos selvagens

Jéssica Winne Rodrigues de Freitas1, Renan Cipriano Moioli1, Mariana Ferreira Pereira

de Araújo1 1Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil.

Introdução: Transtorno bipolar (TB) é uma patologia definida por períodos de mania e

depressão intercalados com estados de humor normais. A causa do TB é

desconhecida e pode envolver fatores genéticos e ambientais. Ainda não há modelos

animais que reproduzam todos os estados do TB; a maioria recapitula os aspectos

específicos relacionados com mania ou depressão (Gould & Einat, 2007). Os

episódios maníacos podem consistir de hiperatividade, insônia, euforia, impulsividade

e aumento da procura de recompensa (Perry et al., 2009). Acredita-se que episódios

maníacos estejam associados a estados hiper-dopaminérgicos (D’Aquila et al., 2000).

Polimorfismos no transportador de dopamina (TDA) estão, inclusive, associados com o

endofenótipo do TB (Queiroz et al., 2015). A administração de GBR12909, um

antagonista do TDA, foi recentemente proposta como um modelo animal agudo para

mania em camundongos. Esta droga induz alterações motoras como hiperlocomoção

e aumento de atividade exploratória pouco tempo após sua administração (Young et

al., 2010). Até o momento, no entanto, os possíveis efeitos desta droga em janelas

temporais longas são pouco conhecidos.

Objetivo: Avaliar o comportamento locomotor espontâneo de camundongos antes e 2,

24 e 48 após a administração de GBR12909.

Metodologia: Foram utilizados 6 camundongos (C57BL/6) machos, dispostos em 2

grupos: GBR 12909 (3 animais) e controle (3 animais). Uma dose intraperitoneal de

GBR12909 (30 mg/kg – diluído em água destilada à 30 mg/ml) ou de água destilada foi

administrada em cada animal, de acordo com o grupo experimental. Foram realizadas

4 sessões de 10 minutos do teste de campo aberto redondo um dia antes e 2, 24 ou

48 horas após a administração do fármaco (grupo GBR12929) ou água destilada

(grupo controle). Os padrões de locomoção dos animais em cada sessão foram

analisados e comparados. Todos os procedimentos foram aprovados pelo Comitê de

Ética em Uso Animal da Instituição (protocolo 02/2013).

Resultados: Houve um aumento da atividade locomotora 2 horas após a

administração de GBR12909. Nesta sessão também foi observado o aparecimento de

comportamentos estereotipados, como cheirar repetidamente o chão e as paredes do

aparato. Além disso, 24 horas após a administração do fármaco, houve uma redução

Page 14: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

14

da atividade locomotora espontânea. Essas alterações motoras não foram observadas

no grupo controle.

Conclusões: Os resultados indicam que a administração de 30 mg/kg de GBR12909

provoca efeitos aparentemente opostos ao longo do tempo: um aumento inicial (após 2

horas) seguido por uma redução (após 24 horas) da atividade motora espontânea.

Suporte Financeiro: Instituto Santos Dumont, AASDAP, CAPES, FAPERN, CNPq,

FINEP, INCEMAQ (Programa INCTs - CNPq/MCT)

Referências:

D’Aquila, P. S., Peana, a T., Carboni, V., & Serra, G. (2000). Different effect of desipramine on locomotor activity in quinpirole-treated rats after repeated restraint and chronic mild stress. Journal of Psychopharmacology (Oxford, England), 14(4), 347–352. doi:10.1177/026988110001400419

Gould, T. D., & Einat, H. (2007). Animal models of bipolar disorder and mood stabilizer efficacy: A critical need for improvement. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 31(6), 825–831. doi:10.1016/j.neubiorev.2007.05.007

Perry, W., Minassian, A., Paulus, M. P., Young, J. W., Kincaid, M. J., Ferguson, E. J., Geyer, M. A. (2009). A reverse-translational study of dysfunctional exploration in psychiatric disorders: from mice to men. Archives of General Psychiatry, 66(10), 1072–1080. doi:10.1001/archgenpsychiatry.2009.58.

Queiroz, A., L., Araújo M. M., Silva, A. T., Souza G. C., Cavalcante L. M., Jesus S. M., Lucena, D. F., Queveno, J. , Macêdo D. (2015). GBR 12909 administration as an animal model of bopolar mania: time course of behavioral, brain oxidative alterations and effect of mood stabilizing drugs. Metabolic Brain Disease, 30(5):1207-15. doi: 10.1007/s11011-015-9697-6

Young, J. W., Goey, A. K. L., Minassian, A., Perry, W., Paulus, M. P., & Geyer, M. A. (2010). GBR 12909 administration as a mouse model of bipolar disorder mania: mimicking quantitative assessment of manic behavior. Psychopharmacology, 208(3), 443–54. doi:10.1007/s00213-009-1744-8

Page 15: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

15

Condicionamento operante em saguis (Callithrix jacchus) para

discriminação de estímulos auditivos

José Firmino Rodrigues Neto1; Maurício Watanabe Ribeiro1; Fabrício Lima Brasil1;

Mariana Ferreira Pereira de Araújo1. 1Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil.

Introdução: O sagui comum (Callithrix jacchus) é um pequeno primata que possui

grande repertório vocal (EPPLE, 1968; BEZERRA; SOUTO, 2008) e que compartilha

diversas características com o ser humano, como a criação cooperativa da prole

(BURKART et al., 2009. Esta espécie, portanto, é ideal como modelo para o estudo da

evolução e dos correlatos neurais da comunicação vocal.

Objetivos: Treinar 2 saguis em uma tarefa de discriminação auditiva através do

condicionamento operante com o objetivo futuro de verificar o padrão eletrofisiológico

de áreas cerebrais envolvidas no processamento auditivo e na tomada de decisão. Até

o momento, não existem publicações que descrevam tarefas de condicionamento

operante com discriminação de estímulos em saguis.

Metodologia: O primeiro passo do treinamento desta tarefa de discriminação é a

associação de um estímulo a uma ação através de um reforço. Inicialmente, os

animais foram treinados a apertar uma alavanca quando escutavam um som. Sempre

que eles apertavam a alavanca após o som, eles recebiam uma recompensa (vitamina

de banana). Este treinamento foi feito por mais de um mês. Após esse período, as

alavancas foram substituídas por barras sensíveis ao toque.

Resultados: Mesmo após mais de um mês de treinamento com as alavancas, os

animais realizavam poucas tentativas (menos de 20, animal M1 e menos de 40, animal

M2) por sessão de 30 minutos. Este número de tentativas é insuficiente para que

análises estatísticas robustas possam ser feitas. Esses resultados estão de acordo

com relatos previamente publicados de que não é possível condicionar saguis em

tarefas de discriminação de estímulos auditivos ou visuais (REMINGTON et al. 2012),

pois já nas fases iniciais do treinamento o comportamento dos animais não é estável e

eles realizam poucas tentativas por sessão experimental. Esses resultados negativos

devem ser consequência de particularidades anatômicas e comportamentais da

espécie que dificultam o uso do aparato experimental, especialmente das alavancas.

Apenas 1 sessão após a substituição das alavancas por barras sensíveis ao toque, os

animais passaram a realizar mais de 70 tentativas por sessão de 30 minutos.

Conclusões: Estes resultados sugerem que uma pequena alteração no aparato

comportamental foi suficiente para proporcionar as condições iniciais para o

Page 16: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

16

treinamento de saguis em uma tarefa de condicionamento operante envolvendo a

discriminação de estímulos auditivos.

Suporte Financeiro: Instituto Santos Dumont, AASDAP, CAPES, FAPERN, CNPq,

FINEP, INCEMAQ (Programa INCTs - CNPq/MCT)

Referências:

BEZERRA, B. M.; SOUTO, A. Structure and usage of the vocal repertoire of Callithrx jacchus. [S.1.: s.n.], 2008. 671 p. ISSN 0164091. ISBN 0164- 0291.

BURKART, J.M.; HRDY, S.B.; Van Shaik, C. P. Cooperative breeding and human cognitive evolution. Evol. Anthropol., v. 18, p. 175- 186, 2009. ISSN 10601538.

EPPLE, G. Comparative studies on vocalization in marmoset monkeys (Hapalidae). Folia primatol. (Basel)., v. 8, p.1-40, 1968. ISSN 0015- 5713.

REMINGTON, E..; OSMANSKI, M. S.; WANG, X. An operant conditioning method for studyng auditory behaviors in marmoset monkeys. PloS one, v.7, n.10, p. e47895, jan. 2012. ISSN 1932- 6203.

Page 17: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

17

Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-

frontal durante uma tarefa de discriminação tátil em ratos Long-Evans

Maria Izabel da Silva1; Ana Carolina B. Kunicki1; Edgard Morya1. 1Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil.

Introdução: Embora muitas regiões do cérebro contribuam para o reconhecimento e a

integração da informação sensorial, o córtex pré-frontal (PFC) tem um importante

papel uma vez que recebe múltiplas aferências de áreas sensoriais e de associação.

Adicionalmente, recentes estudos em ratos sugerem que a inativação farmacológica

do PFC aumenta a amplitude de respostas evocadas no córtex somatossensorial

primário (S1). Estudos em pacientes com lesões focais do PFC também indicam que a

perda desta região interrompe a modulação inibitória de aferências sensoriais para S1.

Neste sentido, o registro simultâneo da atividade elétrica cerebral entre os córtices S1

e PFC pode trazer bastante informação acerca da dinâmica de interação entre estas

estruturas durante uma tarefa de discriminação tátil ativa.

Objetivos: Caracterizar o padrão eletrofisiológico de neurônios dos córtices

somatossensorial primário e pré-frontal durante uma tarefa de discriminação tátil

utilizando múltiplas vibrissas em ratos Long-Evans.

Metodologia: Foram utilizados 6 ratos Long-Evans machos, provenientes do Centro

de Bioterismo do Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-

ELS) - Instituto Santos Dumont. Todos os procedimentos foram aprovados pelo

Comitê de Ética no Uso de Animais (CEUA) do IIN-ELS sob o protocolo n. 01/2013. Os

animais foram treinados para realizar uma tarefa comportamental de discriminação tátil

ativa como previamente descrito por Krupaet al. (2001). Brevemente, nesta tarefa os

animais precisam aprender a discriminar a largura de diferentes aberturas (72 e 56

mm) para receber uma recompensa. Após o treinamento comportamental, os animais

foram submetidos a cirurgia de implante de matrizes de microeletrodos em S1 e PFC

para posterior registro da atividade multiunitária durante a realização da tarefa de

discriminação tátil. Após o treinamento e registro eletrofisiológico, os animais foram

perfundidos e os cérebros removidos para verificar a localização dos eletrodos por

meio da reação enzimática para citocromo C oxidase.

Resultados: Cada animal realizou 20 sessões de treinamento comportamental antes

da cirurgia de implante. Cada sessão durou, em média, 80 minutos. Os animais foram

treinados até atingir a performance mínima de 75 % das tentativas corretas. Em geral,

os animais realizaram aproximadamente 280 tentativas por sessão. Após a cirurgia de

implante, foram realizadas sessões de registro eletrofisiológico durante o treinamento

Page 18: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

18

comportamental de 132 neurônios em S1 e 98 em PFC. Comparações da taxa média

de disparo antes e após o início da discriminação tátil revelou significante padrões de

modulações excitatórias, inibitórias ou multifásicas em ambas as regiões estudadas ao

longo da tarefa.

Conclusões: Os resultados indicam a presença de diferentes padrões de modulações

em S1 e PFC durante a discriminação tátil. Desta forma, o PFC pode ter um

importante papel na tarefa comportamental uma vez que esta envolve também tomada

de decisão, integração sensóriomotora e memória de trabalho.

Suporte Financeiro: Instituto Santos Dumont, AASDAP, CAPES, FAPERN, CNPq,

FINEP, INCEMAQ (Programa INCTs - CNPq/MCT)

Page 19: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

19

Braço robótico controlado com EEG

Vitor de Carvalho Hazin1. 1Universidade Federal de Pernambuco – UFPE

Introdução: Um bilhão de pessoas no planeta convivem com algum tipo de

deficiência. Felizmente, existe uma imensa gama de próteses para aqueles que

possuem amputações, mas o dia-a-dia de paraplégicos, tetraplégicos, com lesões na

medula espinhal, entre outros, ainda é bem complicada, visto a dificuldade de

encontrar auxílios comerciais para quem não tem o movimento dos braços. Uma

solução encontrada foi o implante de eletrodos diretamente no córtex, onde pacientes

conseguiram controlar braços robóticos apenas com o cérebro. O eletroencefalograma

(EEG) é uma opção que vem em constante evolução e também promete ajudar essas

pessoas, tem a vantagem de ser um método não intrusivo, no entanto possui mais

ruído na captação de sinais, e portanto, menos preciso. Outro fator importante é o

custo. As próteses mioelétricas são as mais avançadas no Brasil e tem um valor de

até 200 mil reais, elas possuem sensores que em contato com o músculo do braço

enviam o comando para fechar, abrir ou girar a mão robótica.

Objetivos: Este projeto visa oferecer um pouco mais de independência àquelas

pessoas sem o movimento dos braços. Para tanto, um eletroencefalograma comanda

um braço robótico com movimentos e estrutura simples. Desenvolver um produto

acessível e de baixo custo é uma prioridade, de forma que uma maior quantidade de

pessoas possam ser beneficiadas com a tecnologia. O protótipo inicial foi construído

de maneira artesanal, com os componentes adquiridos e montados sem um projeto

prévio adequado. Mas um novo braço está sendo modelado para utilizar uma

impressora 3d, tornando um produto melhor projetado mas ainda de baixo custo.

Metodologia: A fim de manter um baixo custo, o EEG utilizado foi o Emotiv Epoc+,

pois tem um valor acessível e é capaz de realizar a interface cérebro-computador [1].

O braço possui 4 servomecanismos, sendo 2 deles de baixo torque responsáveis por

fechar os dedos, e os restantes responsáveis pela articulação do pulso e cotovelo.

Para controlar o braço robótico foram utilizados dois comandos. O primeiro é para

fechar a mão: ao realizar um gesto de concentração, é possível captar este fato

através dos músculos faciais, e então um sinal é enviado para a mão robótica se

fechar, quando este evento ocorre novamente, ela irá se abrir. O segundo comando é

realizado utilizando motor imagery, ou seja, quando imagino a mão direita se fechando

uma área do lado esquerdo do cérebro no córtex frontal responsável pelo pré-

movimento é ativada [2]. Então a mudança de estado é detectada e um sinal enviado

para o braço robótico ir para a esquerda ou direita. Para detectar o gesto de

Page 20: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

20

concentração, foi necessário primeiramente fazer o treino em estado relaxado e

concentrado, utilizando os 14 eletrodos. Os dados foram filtrados e as amplitudes do

Power Spectral Density extraídas e inseridas em uma rede neural artificial para

classificar entre os dois estados. O segundo comando também passou pelo mesmo

processo, com a diferença que foi utilizado apenas os dados do segundo eletrodo,

localizado na região ativada no cérebro.

Resultados: Ao iniciar o programa é necessário uma calibragem manual, que vai de 1

a 20 minutos dependendo das condições externas e de artefatos fisiológicos. O

comando para fechar a mão robótica teve melhor precisão, atingindo classificação da

rede neural de 97 %, com tempo de resposta de aproximadamente 1 segundo nos

testes. O comando para ir para esquerda e direita teve classificação de 79%, com

tempo de resposta em média de 7 segundos. No segundo comando houve uma

redução de Power na banda de frequência µ de aproximadamente 58%,

caracterizando um Event Related Desynchronization, e portanto comprovando a

existência de motor imagery [3].

Conclusões: O projeto obteve um resultado condizente com o esperado com um

custo de prototipagem de apenas 2 mil reais. Apesar de ter um funcionamento

simples, foi possível levar uma taça com água e batata de uma mesa à boca, o que já

poderia fazer alguma diferença na vida das pessoas. No entanto, ainda há muito para

aprimorar. O novo braço vai suportar cargas maiores, e é preciso melhorar a

confiabilidade da interface cérebro-computador, agilizar a calibragem e tempo de

resposta.

Suporte Financeiro: Todo o projeto foi de financiamento próprio, tanto os

componentes do protótipo, quanto aos livros e impressora 3D.

Referências:

1. TEICH, Patrick. Designing a Brain Computer Interface Using an Affordable EEG Headset. Berlin, ALE: 2015.

2. WOLPAW, Jonathan. Brain-Computer Interfaces, Principles and Practice. Oxford, UK: 2012. 3. RAO, Rajesh. Brain-Computer Interfacing, An Introduction. Cambridge, UK: 2013.

Page 21: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

21

Sessão de Pôsteres

Edwillian Bezerra de

Araújo (ISD)

Jhulimar Guilherme

Doerl (ISD)

Samantha Santos

de A. Maranhão

(ISD)

Leila Raulino C.

Cavalcanti (ISD)

Fabrício L. Brasil (ISD)

Caroline Stéphanie

C. Silva (ISD)

Celina A. dos Reis

Paula (ISD) Lilian F. Urbini (ISD)

Johseph Paballo G. de Souza (UNIT)

Page 22: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

22

Sessão de Pôsteres

Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento e

Transmissão de Dados Eletrofisiológicos Utilizando Dispositivos Móveis.

Caroline Stéphanie Cabral Silva1; Cicilia Raquel Maia Leite2; Renan Cipriano Moioli1. 1Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil. 2Departamento de Informática, Universidade do Estado do Rio Grande do Norte (UERN).

Introdução: A interpretação de dados eletrofisiológicos pode fornecer informações

importantes para o tratamento de pacientes com desordens neurológicas. A tecnologia

disponível atualmente para a captação de sinais possibilita uma análise mais

detalhada, trazendo maior especificidade e qualidade dos dados adquiridos. Porém, o

denso volume a ser armazenado e analisado requer uma distribuição de informação

adequada para a transmissão ser realizada de forma eficiente. Propomos o

desenvolvimento de um sistema que favoreça uma manipulação simples desses

sinais, com o intuito de tornar o uso prático e útil para os usuários. A utilização

simultânea do processamento distribuído com dispositivos móveis pode permitir a

portabilidade, flexibilidade e praticidade aos pacientes e profissionais, possibilitando

um acompanhamento direcionado do tratamento de forma remota.

Objetivo: Propor um sistema computacional que permita a aquisição de dados

eletrofisiológicos, a análise desses sinais utilizando processamento distribuído e o

acesso aos mesmos via dispositivos móveis.

Metodologia: Será utilizado o dispositivo EPOC® da Emotiv®, que permitirá a

aquisição dos dados eletrofisiológicos de forma não‐invasiva, através de 14 sensores

que captam sinais de EEG (eletroencefalografia) no couro cabeludo do usuário. O

recebimento desses dados será através do receptor do EPOC® conectado a outro

dispositivo móvel via USB. Posteriormente os dados serão transmitidos ao servidor

através do aplicativo desenvolvido, na qual será armazenado, processado e analisado

baseado nos dados fornecidos.

Resultados e Conclusões: Esse trabalho pode contribuir na agilidade, confiabilidade

e segurança do acesso à informação, permitindo uma manipulação prática e modular

de dados, dando suporte a tratamentos direcionados de desordens neurológicas

específicas. O uso do sistema pode inclusive ser aproveitado para o atendimento

domiciliar, trazendo maior flexibilidade e conforto aos pacientes.

Suporte Financeiro: Instituto Santos Dumont, AASDAP, CAPES, FAPERN, CNPq,

FINEP, INCEMAQ (Programa INCTs - CNPq/MCT).

Page 23: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

23

Referências:

FENG, D. D. Biomedical Information Technology. Series‐Academic Press Series in Biomedical Engineering. Hardcover, Academic Press, 2007. ISBN: 0123735831;

OPPENHEIM, A. V., SCHAFER, R. W. Discrete‐ Time Signal Processing. PrenticeHall, 1989.

ISBN: 0137549202; PRESSMAN, R. S. Engenharia de Software: Uma Abordagem Profissional. 7 ed. Porto Alegre:

Mc Graw Hill, 2011. ISBN: 9788563308337; KANDEL, E. et al. Principles of Neural Science. 5 Ed. Porto Alegre: Mc Graw Hill, 2014. ISBN:

9788580554052; BRESHEARS, C. The Art of Concurrency. O’Reilly Media, 2009. ISBN: 9780586521530; EmotivSystems. Emotiv – Brain Computer Interface Technology. http://emotiv.com; CICILIA, R. M. L., GLAUCIA, R. A. S., ADRIÃO, D. D. N, RICARDO, A. M. V., ANA, M. G. M. A

Fuzzy Model for Processing and Monitoring Vital Signs in ICU Patients. BioMedical Engineering OnLine, 2011.

Page 24: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

24

Análise de sinais em eletroencefalografia e eye-tracking como ferramenta

complementar de avaliação de crianças com Transtorno do Espectro

Autista

Celina Angélia dos Reis Paula1,2, Samantha Santos de Albuquerque Maranhão2,

Hougelle Simplício Gomes Pereira1,2, Edgard Morya1, Fabrício Lima Brasil1 1Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba-RN, Brasil. 2Centro de Educação e Pesquisa em Saúde Anita Garibaldi (CEPS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil.

Introdução: O Transtorno do Espectro Autista (TEA) é uma desordem

neuropsiquiátrica caracterizada por comprometimento na reciprocidade social,

interação/linguagem e do comportamento, apresentando-se com estereotipias e

prejuízo nas funções sensoriais. O diagnóstico é realizado por observação de critérios

clínicos estabelecidos[1] e há uma busca constante pela identificação de exames

complementares com resultado patognomônico. O esclarecimento etiológico e o

detalhamento do perfil fisiopatológico vem sendo uma justificativa para a realização de

vários estudos de investigação neurofisiológica. O eletroencefalograma (EEG) é um

método simples e não invasivo que pode servir, dentro de outras aplicações, como

ferramenta auxiliar para caracterização neurofisiológica e monitorização da atividade

elétrica cerebral do paciente com TEA[2], podendo identificar anormalidades

relacionadas às faixas de frequências, à conectividade e à lateralização de funções

cerebrais[4]. Adicionalmente, estudos com eye-tracking revelam que indivíduos com

TEA apresentam um escaneamento visual diferenciado quando comparado com

indivíduos saudáveis[3].

Objetivos: Os objetivos desta pesquisa são: caracterizar diferenças quantitativas e

qualitativas nos registros de EEG de crianças autistas e não autistas; caracterizar o

perfil de direcionamento do olhar com a utilização do eye-tracking nas crianças com

autismo, identificando possíveis biomarcadores; descrever o perfil neuropsicológico e

realizar a caracterização sócio-econômica de crianças com diagnóstico de TEA da

região metropolitana de Natal/RN.

Metodologia: Trata-se de um estudo de caso-controle onde serão realizadas

avaliações clínicas, neuropsicológicas, eletroencefalográficas e por eye-tracking em

crianças com TEA e em um grupo controle pareado por idade e gênero. O protocolo

para a realização dos experimentos já foi aprovado pelo Conselho de Ética com o

número CAAE 46207015.0.0000.5537.

Resultados: Foram revisados os diagnósticos de 1150 pacientes atendidos no Centro

de Educação e Pesquisa em Saúde de Macaíba e mais de 1800 atendidos em outro

Page 25: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

25

ambulatório de neuropediatria da secretaria municipal de Natal. Foram encontradas,

respectivamente 17 e 33 crianças com suspeita de TEA. As crianças estão sendo

avaliadas pela neurologia infantil e neuropsicologia antes da realização do EEG e do

eye-tracking.

Conclusões: Os achados poderão colaborar para a identificação e caracterização

diagnóstica em uma idade menor, possibilitando a intervenção mais precoce e

consequente melhora no prognóstico, além de poderem servir de parâmetro evolutivo

durante a terapia.

Suporte Financeiro: Instituto Santos Dumont, AASDAP, CAPES, FAPERN, CNPq,

FINEP, INCEMAQ (Programa INCTs - CNPq/MCT)

Referências:

DSM V - Diagnostic and statistical manual of mental disorders (5th ed.). American Psychiatric Association. (2013).

HASHEMIAN,M; POURGHASSEMI,H. Diagnosing Autism Spectrum Disorders Based on EEG Analysis: a Survey, Neurophysiology.2014 April; Vol. 46, No. 2: 183-195

WAGNER,J.B.; HIRCH,S.B.; VOGEL-FARLEY,V.K.; REDCAY,E.; NELSON,C.A. Eye-Tracking, Autonomic, and Electrophysiological Correlates of Emotional Face Processing in Adolescents with Autism Spectrum Disorder, J Autism Dev Disord. 2013 January ; 43(1): 188–199. doi:10.1007/s10803-012-1565-1.

WANG,J.; BARSTEIN, J.; ETHRIDGE,L.E.; MOSCONI,M.W.; TAKARAE,Y.; SWEENEY,J.A. Resting state EEG abnormalities in autismo spectrum disorders. Journal of Neurodevelopmental Disorders 2013, 5:24

Page 26: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

26

Interfaces cérebro máquina baseadas em P300 - um estudo comparativo

de dispositivos

Edwillian Bezerra de Araújo1,2; Renan Cipriano Moioli1; Fabrício Lima Brasil1. 1Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil. 2Departamento de Engenharia Biomédica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brasil.

Introdução: A interface cérebro-máquina/computador (ICM/ICC) foi inicialmente

estudada e desenvolvida com pessoas saudáveis, mas mais profundamente

investigada e conhecida por seu uso potencial de restaurar um caminho de

comunicação para pacientes com grave deficiências motoras, é um sistema complexo

usado como suporte para ser um caminho de comunicação do cérebro com

dispositivos externos, onde comandos são enviados utilizando apenas a análise e

processamento dos sinais cerebrais pela imagética motora, ou seja, pela simulação

mental de movimentos, porém sem a ativação muscular[1]. Existem formas de induzir

e reconhecer alterações nos padrões dos sinais cerebrais, como o registro da

atividade elétrica cerebral por meio de eletrodos geralmente fixados no couro

cabeludo, a eletroencefalografia (EEG). Os padrões cerebrais podem ser utilizados

pela ICM. Um exemplo é o fenômeno P300, que apresenta uma forma de onda

característica no EEG cerca de trezentos (300) milissegundos após a exibição do

estímulo[2]. É um paradigma muito utilizado para comunicação - escrita de textos -

sem atividade muscular. A busca de material atual no idioma português é difícil, já que

a grande maioria dos trabalhos publicados está no idioma inglês.

Objetivos: O projeto tem como objetivo comparar diversos tipos de eletrodos e

fabricantes de EEG disponíveis no ISD ao ser submetidos ao paradigma de P300.

Para isso, realizaremos uma ampla e atual revisão bibliográfica com base em artigos

publicados entre 2012 e 2014 que incluam as palavras P300 e ICM ou ICC, além das

variações destas palavras por extenso. Os resultados da revisão bibliográfica serão

publicados no idioma português, bem como o resultado do estudo comparativo.

Metodologia: Os trabalhos encontrados foram organizados em uma tabela contendo

informações sobre o desenho experimental, softwares, eletrodos, fabricantes,

frequência de amostragem, número de sujeitos, etc. Os experimentos utilizarão o

protocolo padrão para experimentos com P300, onde os sujeitos sentarão diante de

um monitor e serão instruídos a escrever uma mesma frase. Os resultados serão

analisados utilizando Anova no software SPSS.

Resultados: Os artigos foram pesquisados no site do Periódicos Capes (PC) e

Pubmed. Foram encontrados 305 artigos no PC e 167 artigos no Pubmed; Muitos

artigos listados eram duplicados, isso, aliado ao critério de que os artigos teriam que

Page 27: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

27

apresentar no título relações das expressões ICM ou ICC com o paradigma P300,

reduziram os artigos selecionados para 48, desses, 37 já lidos. O software mais

utilizado entre estes trabalhos foi o BCI2000, usado como plataforma ICM para

controlar a apresentação de estímulos e a aquisição de dados, relatado em 17 artigos.

Outros dois trabalhos relataram o uso do software OpenVibe para o mesmo emprego.

Quanto a análise de dados, o MatLab foi o programa mais utilizado, relatado 11 vezes

entre os 13 artigos que citaram softwares com essa finalidade. A maioria dos

experimentos foram realizados com um número entre 5 e 20 de sujeitos, apenas 7 não

utilizaram uma quantidade de sujeitos nessa margem. 28 artigos relataram

experimentos com apenas sujeitos saudáveis. Esse mesmo número de artigos utilizou

uma quantidade entre 5 e 20 canais de eletrodos para registro da atividade cerebral. A

quantidade mínima de canais de eletrodos utilizados foi 4 em um dos trabalhos e a

quantidade mais comum de eletrodos nos artigos foi de 8, encontrado em 15

experimentos.

Conclusões: A revisão bibliográfica encontra-se na fase final e poderemos dar início a

redação do artigo. A realização dos experimentos começará após a aprovação do

experimento pelo conselho de ética.

Suporte financeiro: Instituto Santos Dumont, AASDAP, CAPES, FAPERN, CNPq,

FINEP, INCEMAQ (Programa INCTs - CNPq/MCT).

Referências bibliográficas:

L. Mayaud, M. Congedo, A. Van Laghenhove, D. Orlikowski, et al. A comparison of recording modalities of P300 event-related potentials (ERP) for brain-computer interface (BCI) paradigm. Clinical Neurophysiology (2013)43, 217-227.

Andreas Pinegger, Selina Wriessnegger, Gernot Müller-Putz. Introduction of a universal p300 brain-computer interface communication system. Institute for Knowledge Discovery, Graz University of Technology, Austria. Biomed Tech 2013.

Page 28: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

28

Caracterização morfométrica da microglia após o implante agudo de

microeletrodos de tungstênio no córtex motor de Sagui (Callithrix

Jacchus)

Jhulimar Guilherme Doerl1; Dhayane Úrsula Santos da Fonseca1; Pedro de França

Cavalcanti1; Mariana F. P. Araújo1; Ana Carolina Bione Kunicki1. 1Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil.

Introdução: Um dos grandes desafios para o sucesso da técnica que utiliza próteses

neurais para o reestabelecimento de funções sensório-motoras é a obtenção de um

dispositivo capaz de registrar a atividade de um grande número de neurônios

desencadeando o mínimo de alterações inflamatórias e metabólicas. Visto que estas

alterações podem levar a perda do sinal neural ao longo do tempo, o estudo da reação

microglial pode trazer bastante informação acerca das alterações do sistema imune

cerebral após o implante de microeletrodos.

Objetivo: Analisar o padrão morfométrico da microglia no córtex motor primário de

Sagui (Callithrix Jacchus) após o implante agudo de microeletrodos de tungstênio por

meio da imunoreatividade do marcador Iba1.

Metodologia: Foram usados neste estudo três saguis adultos pesando

aproximadamente 400g no início do experimento. Os animais foram provenientes do

Centro de Bioterismo do Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra,

Instituto Santos Dumont. Todos os procedimentos foram aprovados pela Comissão de

Ética no Uso de Animais da AASDAP (Protocolos nº 11/2011 e 08/2012). Uma matriz

de 32 microeletrodos foi implantada bilateralmente no córtex motor de dois animais.

Um animal foi utilizado como controle e não recebeu implante de microeletrodos. Três

dias após o implante, o animal foi perfundido e o cérebro processado para avaliação

imunohistoquímica (Iba1) microglial. A análise morfométrica foi realizada utilizando o

software Neurolucida (MBF Biosciense Inc., USA) para o cálculo da área do corpo

celular e volume dos prolongamentos.

Resultados e Conclusões: Após o implante agudo da matriz de microeletrodos no

córtex motor verificaram-se células com morfologia globosa e ausência de

prolongamentos, o que caracteriza o perfil de ativação dessas células durante a

resposta inflamatória. O animal controle não apresentou alterações morfológicas da

micróglia, observando-se uma intensa densidade de prolongamentos, característico

deste tipo celular quando em estado fisiológico. Estes resultados indicam que o

implante agudo de microeletrodos de tungstênio induzem uma diferenciação

morfológica da microglia restrita a região do implante.

Page 29: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

29

Suporte Financeiro: Instituto Santos Dumont, AASDAP, FINEP, INCEMAQ

(Programa

INCTs - CNPq/MCT), FAPERN.

Referências:

Lebedev MA, Nicolelis MAL (2006). Brain-machine interfaces: past, present and future. Trends Neurosci. 29: 536-546, 2006.

Freire MAM, Morya E, Faber J et al. (2011). Comprehensive analysis of tissue preservation and recording quality from chronic multielectrode implants.PLoS One 6(11):e27554.

Prasad A, Xue QS, Sankar V et al. (2012). Comprehensive characterization and failure modes of tungsten microwire arrays in chronic neural implants. J Neural Eng. 9(5):056015.

Lind G, Linsmeier CE, Schouenborg J (2013). The density difference between tissue and neural probes is a key factor for glial scarring. Sci Rep. 3: 2942.

Page 30: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

30

Hackeando a aprendizagem: reflexões sobre possibilidades na

neurociência

Johseph Paballo Gomes de Souza¹; André Fernando de Oliveira Fermoseli². 1Curso de Psicologia, Centro Universitário Tiradentes – UNIT.

2Professor do Curso de Psicologia do Centro Universitário Tiradentes – UNIT

Email para contato: [email protected]

Atualmente, o termo hacker refere-se a pessoas que não se contentam com o simples

uso de uma ferramenta, querem ir além, explorando, construindo, e buscando

entender como funciona aquilo com que estão trabalhando. Um vertente dessa cultura

é o Biohacking. Esta defende o emprego de recursos tecnológicos para aprimorar as

capacidades humanas e alterar a forma como interagimos com o ambiente ao nosso

redor (PRETTO, 2010). O objetivo deste trabalho é se utilizar dessa filosofia hacker,

trazendo-a para o meio acadêmico para aplicá-la na área da aprendizagem. Buscando

fazer uma reflexão sobre quais formas seria possível hackear a aprendizagem, e

demonstrar aplicações destas técnicas. O presente trabalho trata-se de uma revisão

bibliográfica sistemática realizada a partir de livros e artigos indexados nas bases de

dados Scielo, PLOS, Pubmed e Science, nos idiomas português e inglês. O período de

publicação dos artigos e livros utilizados foi de 1981 a 2015. As técnicas encontradas

que podem ser utilizadas para hackear a aprendizagem podem ser divididas em dois

grupos: Analise e neuromodulação. As técnicas de análise da atividade cerebral

realizam, por meio de eletrodos, a leitura dos sinais gerados pela atividade sináptica

de regiões especificas do córtex. Dentre as técnicas de analise encontradas estão

Imagem de Ressonância Magnética Funcional (IRMf) e Eletroencefalografia (EEG). Já

as técnicas de neuromodulação realizam a reprodução da ativação/estimulação de

modo similar ao sinal obtido a partir das técnicas de análise. Dentre as técnicas de

neuromodulação encontradas estão Estimulação Magnética Transcraniana (EMT),

“Transcranial sonication of focused ultrasound” (FUS). (ALONSO, 2012; YOO et al,

2013) Diversos trabalhos em neurociência tem demonstrado a aplicabilidade das

técnicas acima citadas, mas alguns trabalhos destacam, mesmo que não

intencionalmente, a efetividade do emprego dessas técnicas para sua aplicação na

área da aprendizagem, são elas: Brain-Brain, Brain-to-Brain, Brain-to-text (Yoo,2013;

PAIS-VIEIRA et al, 2013; HERFF, 2015; STOCCO, 2015). Por fim, conclui-se que as

limitações encontradas na aplicação das técnicas, seja de analise ou neuromodulação,

estão muitas vezes sendo deixadas de lado simplesmente pelo uso de uma

metodologia diferenciada. A utilização de estratégias mais engenhosas como um jogo

de perguntas e um sistema de respostas baseado em Led’s, tem aberto novas portas

para a implementação de outros tipos de abordagens.

Page 31: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

31

Referências:

ALONSO, L. F. N. e GIL J. G. "Brain computer interfaces, a review", Sensors, vol. 12, pp.1211 -1279 2012. Disponível em: http://www.mdpi.com/1424-8220/12/2/1211. Acesso em 04 de fevereiro de 2015

HERFF C, Heger D, de Pesters A, Telaar D, Brunner P, Schalk G, et al. Brain-to-text: decoding spoken phrases from phone representations in the brain. Front Neurosci 2015;9. Disponível em: http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fnins.2015.00217/full. Acesso em: 01 de novembro de 2015.

PAIS-VIEIRA M, LEBEDEV M, KUNICKI C, WANG J, NICOLELIS M.A.L. A brain-tobrain interface for real-time sharing of sensorimotor information. Sci Rep. Nature. Publishing Group; 2013;3: 1319 doi:10.1038/srep01319. Disponivel em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23448946. Acesso em: 25 Jan. 2015.

PRETTO, Nelson. Redes colaborativas, ética hacker e educação. Educ. rev., Belo Horizonte , v. 26, n. 3, p. 305-316, Dec. 2010. Disponível em http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0102-46982010000300015&lng=en&nrm=iso. Acesso em 03 Setembro 2015.

STOCCO, A., PRAT, C. S., LOSEY, D. M., CRONIN, J. A., Wu, J., ABERNETHY, J. A., & Rao, R. P. N, 2015. Playing 20 Questions with the Mind: Collaborative Problem Solving by Humans Using a Brain-to-Brain Interface. PLoS ONE,10(9), e0137303. Disponivel em: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4580467/. Acesso em 1 de novembro de 2015.

YOO, S. S., KIM, H., FILANDRIANOS, E., TAGHADOS, S. J. & Park, S. Noninvasive brain-to-brain interface (BBI): establishing functional links between two brains. PLoS One 8, e60410, 2013. Disponível em: http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0060410. Acesso em 04 de Fevereiro de 2015.

Page 32: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

32

Design de eletrodo para estimulação elétrica de medula espinal na doença

de Parkinson

Leila Raulino Câmara Cavalcanti1; Edgard Morya1; Hougelle Simplício1,2,3. 1Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil. 2Centro de Educação e Pesquisa em Saúde Anita Garibaldi (CEPS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil; 3Faculdade de Ciências da Saúde, Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, Mossoró/RN.

Introdução: A estimulação da medula espinal (EME) foi primeiramente utilizada no

tratamento de dor crônica em 1967 por Shealy et al. [1] e desde então essa técnica

vem ampliando suas aplicações. Fuentes et al. em estudo com roedores e doença de

Parkinson (DP) demonstraram resultados promissores no alívio de sintomas motores

com uso da EME [2]. Apesar de demonstrados os efeitos positivos da EME, os

mecanismos que a tornam eficaz ainda não são totalmente compreendidos, mas a

variação no design do eletrodo, o nível medular e a escolha dos parâmetros da

estimulação são sugeridos como fatores de contribuição para os efeitos alcançados

[3]. Além disso, persistem problemas associados à interação do eletrodo com o tecido

biológico, como deslocamento relativo à medula espinal, limitações anatômicas para

implante do eletrodo, reações inflamatórias aos materiais implantados e quais

parâmetros de estimulação alcançam os melhores resultados.

Objetivos: Desenvolvimento de um eletrodo concebido para reduzir os problemas

associados à EME para a DP. Para tanto, o design deve: minimizar movimentação

relativa no espaço epidural; aliviar tensões mecânicas provocadas no tecido nervoso

diante das limitações espaciais em que é implantado; utilizar materiais biocompatíveis

para reduzir a reação inflamatória e proporcionar possível otimização de parâmetros

da EME na terapia da DP.

Metodologia: Uma nova técnica de ancoramento é proposta com a utilização de ímã e

parafuso de titânio que deve ser posicionado na lâmina das vértebras imediatamente

superior e inferior ao nível medular estimulado. Além de minimizar deslocamentos,

deve também auxiliar no alívio de tensões mecânicas, que contará ainda com a

manufatura do eletrodo em um molde 3D anatômico. As medidas de medulas de ratos

eutanasiados e perfundidos são feitas com auxílio do microscópio Stereo Lumar V12.

A utilização de platina como condutor elétrico e de silicone médico como material de

revestimento permite que o processo de reação inflamatória seja minorado. Para

elencar parâmetros ótimos de estimulação, será feita uma prova de conceito na

experimentação animal em que frequência, amplitude e modo (mono e bipolar) da

estimulação são testados. O modelo parkinsoniano será provocado por meio de lesão

por 6-OHDA em ratos Long-Evans e o teste comportamental, realizado em campo

Page 33: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

33

aberto com fonte de água como recompensa após restrição hídrica. Para análise de

resultados, serão levados em consideração: distância, tempo, velocidade e trajetória

percorrida, além de uma análise histológica do tecido medular para observação de

atividade imunológica e de deformação mecânica.

Resultados: As medições anatômicas foram realizadas em 4 animais entre os níveis

T2 e T5. A média do diâmetro maior (sentido látero-lateral) foi de 3119.9μm, com

desvio padrão de 116.9μm. Para o diâmetro menor (sentido dorso-ventral), a média foi

de 2231.1μm, com desvio padrão de 57.6μm. Com isso, foi fabricado um molde com

raios de 1mm e 1,5mm. Após a eutanásia, uma reabertura do sítio cirúrgico onde o

eletrodo foi ancorado será feita para verificação de sua posição em relação aos

parafusos. Caso haja desvio, o método de ancoramento será considerado falho. A

análise histológica permitirá a visualização da atividade inflamatória provocada pelo

eletrodo e a que nível de deformação mecânica a medula foi submetida. Os resultados

acerca dos parâmetros de estimulação serão analisados com a comparação de

mobilidade dos animais antes da lesão por 6-OHDA, após a lesão e sob efeito da

EME.

Conclusões: Com a concepção de um eletrodo e parâmetros de estimulação que

demonstrem segurança e eficácia do tratamento para os sintomas motores da DP, a

relevância desse estudo alicerça-se no desenvolvimento tecnológico da interface

artificial com o meio biológico, tornando-o duradouro, eficiente e podendo projetar uma

nova terapia para a DP em humanos.

Suporte Financeiro: Instituto Santos Dumont, AASDAP, CAPES, FAPERN, CNPq,

FINEP, INCEMAQ (Programa INCTs - CNPq/MCT).

Referências:

C. N. Shealy, J. T. Mortimer, J. B. Reswick, “Electrical inhibition of pain by stimulation of the dorsal columns: Preliminary clinical report”, Anesthesia analgesia - Current Researches, vol. 46, pp. 489-491, 1967.

R. Fuentes, P. Peterson, W. B. Siesser, M. G. Caron, M. A. L. Nicolelis, “Spinal cord stimulation restores locomotion in animal models of Parkinson’s disease”, Science vol. 323, pp. 1578-1582, 2009.

M. A. L. Nicolelis, R. Fuentes, P. Peterson, W. Thevathasan, P. Brown, “Spinal cord stimulation failed to relieve akinesia or restore locomotion in Parkinson’s disease”, Neurology, vol. 75, pp. 1484-1485, author replay, 2010.

Page 34: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

34

Estudo de interfaces homem-máquina na reabilitação do sujeito com

lesão medular completa

Lilian Fuhrmann Urbini1; Renan C. Moioli1; Edgard Morya1. 1Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil.

Introdução: A lesão medular é ainda considerada, em muitos estudos, como uma das

síndromes mais graves e incapacitantes em todo o mundo, não possuindo, até então,

tratamento definitivo e/ou curativo para as sequelas da lesão.

Objetivos: O objetivo geral deste estudo é verificar os efeitos da interface homem-

máquina na reabilitação do sujeito com lesão medular completa. Investiga-se, com

esse fim, alterações nos dados eletrofisiológicos obtidos através de

eletroencefalografia e eletromiografia durante a realização de atividades diversas

como: movimentação passiva de membros inferiores; movimentação passiva de

membros inferiores associada a imaginação de movimentos de membros inferiores;

movimentação passiva de membros inferiores associada a movimentação ativa de

membros superiores; movimentação passiva de membros inferiores associada a

movimentação ativa de membros superiores e imaginação de movimentos de

membros inferiores.

Metodologia: O estudo toma como metodologia a abordagem observacional, sendo

realizadas medições e análises dos dados eletrofisiológicos coletados dos sujeitos

acometidos por lesão medular nas atividades solicitadas.

Resultados e Conclusões: Como resultados e conclusões preliminares espera-se a

possibilidade de obtenção de padrões eletrofisiológicos durante as atividades a serem

testadas bem como realização de associações entre alterações de tais padrões e a

reabilitação do sujeito com lesão medular.

Suporte financeiro: Instituto Santos Dumont, AASDAP, FINEP, INCEMAQ (Programa

INCTs - CNPq/MCT), FAPERN, CNPq.

Referências:

AMERICAN SPINAL CORD INJURY ASSOCIATION. Padrões Internacionais para a Classificação Neurológica e Funcional de lesões na medula espinal. Chicago, ASIA, 1996.

GREVE, J.M.D’A. et al. Diagnóstico e tratamento da lesão da medula espinal. 1ª ed., São Paulo, Rocca, 2001.

HAMILTON, A.F.C. et al. Imitation and action understanding in autistic spectrum disorders. How valid is the hypotesis of a deficit in the mirror neuron system? Cognitive Brain Research. Elsevier, 2007.

CASALIS, M.E.P. Lesão Medular. In: TEIXEIRA, E. et al. Terapia Ocupacional na reabilitação física. São Paulo, Rocca, 2003.

NICOLELIS, M. Muito além do nosso eu: a nova neurociência que une cérebros e máquinas – e como ela pode mudar nossas vidas. São Paulo, Companhia das letras: 2011.

Page 35: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

35

OBERMAN, L.M. et al. EEG evidence for mirror neuron dysfunction in autism spectrum disorders. Cognitive Brain Research. Elsevier, 2005.

PERSKY, S & MCBRIDE, C.M. Immersive Virtual Environment Technology: A Promising Tool for future social and behavioral genomics research and practice. Health Commun, 2009.

RIZOLLATTI, G.et al. Mirror neurons and their clinical relevance. Nature Clinical Practice, 2009.

Page 36: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

36

Interface cérebro-máquina como ferramenta auxiliar de reabilitação em

pacientes com lesão medular.

Maria Adelia A. de Aratanha1, Solaiman Shokur 2, Ana Rita Cortelli Donati2, Fabrício L. Brasil1 1Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil. 2Associação Alberto Santos Dumont de Apoio à Pesquisa (AASDAP), São Paulo/SP, Brasil.

Introdução: A lesão medular (LM) é um dano à medula espinhal que impede o fluxo

correto de informação entre o sistema nervoso central e periférico, deixando seus

acometidos para ou tetraplégicos. De acordo com a Organização Mundial da Saúde

(WHO, Fact Sheet N°384, novembro 2013) todo ano entre 250 e 500 mil pessoas

sofrem LM no mundo sendo 90% delas provenientes de trauma. A parcela mais

afetada da população é jovem, em sua maioria por quedas de altura, acidentes

automotivos ou ferimento por arma de fogo. Estudos recentes demonstram que é

possível extrair a intenção do movimento (imagética motora) diretamente do córtex

cerebral e traduzir em comando para dispositivos externos, por exemplo, cadeira de

rodas, cursor, próteses e órteses. Esta técnica foi chamada de interface cérebro

máquina (ICM). Como a ICM não necessita de movimentos musculares, é uma

alternativa adequada para, por exemplo, controlar as pernas de pacientes com LM.

Objetivos: Neste estudo, avaliamos a viabilidade de uma ICM controlada pelos sinais

individuais das pernas e analisamos como o uso desta ICM pode auxiliar no processo

de reabilitação sensorial.

Metodologia: Para tal, seis pacientes com LM (5 completos e 1 incompleto, de acordo

com a classificação neurológica ASIA) foram treinados para controlar o caminhar do

avatar visto em primeira pessoa a partir da imaginação do movimento das próprias

pernas. Quando o avatar toca o chão o paciente recebe estímulos vibratórios, através

de mecanovibradores de superfície, nos membros inferiores (patela e crista ilíaca)

fechando o ciclo de controle motor e feedback sensorial. A atividade cortical foi

registrada utilizando um eletroencefalograma (EEG) de 16 canais e os pacientes

observavam o mundo virtual através de um visor comercial (head mounted display) –

Oculus Rift.

Resultados: Os pacientes conseguiram controlar com sucesso a interface cérebro

máquina. Houve uma reorganização cortical em torno da área relacionada as pernas

após 6 sessões de utilização da ICM. Os pacientes demonstraram uma melhora na

habilidade de discriminar entre diferentes posições de vibração nas sessões com

feedback vibratório.

Conclusões: Os resultados indicam que além de ser possível controlar uma ICM

através da imagética motora das pernas, há também melhorias neurológicas

Page 37: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

37

decorrentes do seu uso abrindo um novo caminho para auxiliar nas técnicas de

reabilitação sensorial de pacientes com LM.

Suporte financeiro: AASDAP, FINEP, CAPES, CNPq e Banco Itaú.

Page 38: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

38

Transtorno do Espectro Autista: da avaliação à intervenção

neuropsicológica

Samantha Santos de Albuquerque Maranhão¹; Celina Angélia dos Reis Paula²; Izabel

Augusta Hazin Pires³. 1Centro de Educação e Pesquisa em Saúde Anita Garibaldi (CEPS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil. 2Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil. 3Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).

Introdução: O Transtorno do Espectro Autista (TEA) apresenta uma díade de

comprometimentos qualitativos nos domínios da interação/comunicação social e

padrões comportamentais estabelecidos[1]. Existe uma tendência atual de conceber

nesse grupo clínico alterações na cognição social. Dentre as alterações na cognição

social, destacam-se inabilidades nas funções executivas e percepção social [2]. As

funções executivas constituem um conjunto de processos cognitivos que possibilitam a

autorregulação do comportamento diante das demandas do contexto social. A

percepção social refere-se a processos cognitivos que favorecem a interação social, a

saber, percepção visual da face humana, reconhecimento, entendimento e

compartilhamento de emoções, comunicação não verbal e teoria da mente (habilidade

de entender o próprio estado mental, assim como o dos outros) [3, 4]. Embora existam

critérios que definam o diagnóstico do TEA, há uma grande variabilidade de

apresentações clínicas. A avaliação neuropsicológica e o detalhamento do perfil

fisiopatológico, por meio do eletroencefalograma (EEG) e eye-tracking, por exemplo,

auxiliam um diagnóstico consistente, passível de desencadear tratamentos robustos

implicados com as peculiaridades clínicas da criança inserida no espectro. Assim,

acredita-se que a estruturação de exames complementares com resultado

patognomônico possibilitarão o delineamento de um programa de intervenção

neuropsicológica consistente para o TEA [5, 6]. A intervenção neuropsicológica

proposta neste projeto inaugura uma possibilidade interventiva que procura

compreender as peculiaridades e desvios do desenvolvimento cognitivo da criança

com TEA a partir do desenvolvimento cognitivo típico. Essas peculiaridades envolvem,

primordialmente, uma falha no desenvolvimento dos precursores da cognição social.

Objetivos: desenvolver intervenção neuropsicológica com grupo clínico diagnosticado

com TEA para o aprimoramento da cognição social; verificar a eficácia da modalidade

de intervenção a partir da comparação intra-grupo por meio do perfil neuropsicológico

e análise de sinais em eletroencefalografia e eye-tracking nas etapas pré e pós-

intervenção.

Page 39: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

39

Metodologia: serão desenvolvidas tarefas qualitativas para o modelo interventivo.

Tais tarefas serão descritas, sem perder de vista o objetivo subjacente à proposição.

Ou seja, pretende-se descrever a tarefa com base na estimulação de habilidades

comportamentais associadas à cognição social.

Resultados: a escolha do grupo clínico interventivo será respaldada nos resultados

advindos do projeto de mestrado “Análise de sinais em eletroencefalografia e eye-

tracking como ferramenta complementar de avaliação de crianças com Transtorno do

Espectro Autista”, desenvolvido pelo Instituto Internacional de Neurociências Edmond

e Lily Safra (IIN-ELS). No momento, 17 crianças com suspeita de TEA estão sendo

avaliadas pela neurologia e neuropsicologia.

Conclusões: acredita-se que a presente pesquisa poderá servir de parâmetro de

estimulação da cognição social em crianças com TEA.

Suporte Financeiro: Fundação CAPES

Referências:

American Psychiatric Association. (2013). Manual Diagnóstico e estatístico de transtornos mentais (4a. ed.). Porto Alegre: Artmed.

Sasson, N. J., Nowlin, R. B., & Pinkham, A. E. (2013). Social cognition, social skill, and the broad autism phenotype. Autism : The International Journal of Research and Practice, 17(6), 655–67.

Joseph, R. M., & Flusberg, H. T. (2004). The relationship of theory of mind and executive functions to symptom type and severity in children with autism. Developmental Neuropsychology, 137–155.

Gonçalves, Y. R. (2014, no prelo). Reabilitação da flexibilidade cognitiva em adolescentes com Transtornos do Espectro do Autismo. Dissertação de mestrado, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, Brasil.

Hazin, I., Leitão, S., Garcia, D., Lemos, C., & Gomes, E. (2010). Contribuições da Neuropsicologia de Alexsandr Romanovich Luria para o debate contemporâneo sobre relações mente-cérebro. Mnemosine, 6(1), 88-110.

Luria, A. R. (1981). Fundamentos de Neuropsicologia. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo.

Page 40: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

40

Menção Honrosa – Apresentação Oral

Redes visuais neuronais responsivas a medicação em pacientes

parkinsonianos

Ana Paula Silva de Oliveira1,3; Ubirakitan Maciel Monteiro1,2; Gustavo Henrique

França1; Silvia Laurentino4; Belmira Lara da Silveira Andrade da Costa1,2; Marcelo

Cairrão Araujo Rodrigues1,2,3* 1Grupo de Neurodinâmica, Setor de Neurofisiologia do Departamento de Fisiologia e Farmacologia,

Centro de Ciências Biológicas da Universidade Federal de Pernambuco; 2Programa de Pós-Graduação em Neuropsiquiatria da Universidade Federal de Pernambuco;

3Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica da Universidade Federal de Pernambuco;

4Laboratório de Neurociência Aplicada – NeuroLabBrasil.

Braço robótico controlado com EEG

Vitor de Carvalho Hazin1. 1Universidade Federal de Pernambuco – UFPE

Page 41: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

41

Menção Honrosa – Apresentação de Pôster

Caracterização morfométrica da microglia após o implante agudo de

microeletrodos de tungstênio no córtex motor de Sagui (Callithrix

Jacchus)

Jhulimar Guilherme Doerl1; Dhayane Úrsula Santos da Fonseca1; Pedro de França

Cavalcanti1; Mariana F. P. Araújo1; Ana Carolina Bione Kunicki1. 1Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil.

Design de eletrodo para estimulação elétrica de medula espinal na doença

de Parkinson

Leila Raulino Câmara Cavalcanti1; Edgard Morya1; Hougelle Simplício1,2,3. 1Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil. 2Centro de Educação e Pesquisa em Saúde Anita Garibaldi (CEPS), Instituto Santos Dumont (ISD),

Macaíba/RN, Brasil; 3Faculdade de Ciências da Saúde, Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, Mossoró/RN.

Page 42: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

42

MESTRADO EM NEUROENGENHARIA 2016

A Neuroengenharia é uma área de pesquisa interdisciplinar que integra

métodos de neurociência e de engenharia para estudar o funcionamento do sistema

nervoso e desenvolver soluções para as limitações e disfunções associadas ao

sistema nervoso. Essa emergente área engloba aspectos de pesquisa experimental,

computacional, teórica, clínica e aplicada em níveis moleculares, celulares e

sistemas, em diversas áreas: interface cérebro-máquina; interface neural,

neurotecnologia, neuroelectrônica, neuromodulação, próteses neurais, controle

neural, neuro-reabilitação, neuro-diagnóstico, neuro-terapêutica, sistemas

neuromecânico, neurorobótica, neuroinformática, neuroimagem, circuitos neurais:

artificial e biológica, engenharia neuromorfica, regeneração de tecido neural,

processamento de sinal neural, neurociência teórica e computacional, neurociência

de sistemas, neurociência translacional.O Curso de Mestrado em Neuroengenharia

é composto por duas áreas de concentração: interface cérebro-máquina e

neuromodulação.

Interface-cérebro máquina (ICM) é uma área de pesquisa que visa

estabelecer uma comunicação direta entre o sistema nervoso e artefatos robóticos,

eletrônicos ou computacionais por meio do uso de sinais neurofisiológicos e de

micro-estimulação cerebral. A Neuromodulação consiste no implante de dispositivos

no sistema nervoso, central ou periférico, que liberam um agente químico, biológico

ou físico para promover um efeito de restabelecer, modular, inibir ou aumentar

funções do sistema nervoso.

Page 43: II SIMPÓSIO DE NEUROENGENHARIAƒ³sio... Registro multiunitário dos córtices somatossensorial primário e pré-frontal ... Desenvolvimento de Sistema Computacional para Processamento

43

Solar Ferreiro Torto Macaíba – RN

O Solar Ferreiro Torto foi o segundo engenho de cana-de-açúcar a ser erguido no Rio

Grande do Norte, construído no século XVII em Macaíba.