Sistema de simulação de circuitos neuronais da medula espinhal desenvolvido em arquitetura web.

Cisi, Rogério Rodrigues Lima

doi:10.11606/t.3.2007.tde-31032008-173530

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“…um esforço recente (Cisi;Kohn, 2008) foi feito para desenvolver um sistema neuromuscular capaz de investigar o controle da força gerada por cada um dos músculos do Tríceps Sural e o Tibial Anterior (TA). Os circuitos neuronais que comandam estes músculos são formados por neurônios individuais cujas características dinâmicas foram baseadas nos fenômenos biofísicos elementares já reportados na literatura experimental para gatos anestesiados (Cullheim et al, 1987;Zengel et al, 1985).…”

Section: No Laboratório De Engenharia Biomédica (Leb) Da Universidadeunclassified

“…Embora este modelo tenha representado parte das vias de realimentação necessárias para se estudar a gênese do reflexo H mediante um estímulo elétrico aplicado no nervo periférico (vide (Cisi;Kohn, 2008) e Capítulo II a seguir), ele ainda carece de qualquer representação mais fidedigna das propriedades viscoelásticas dos músculos, bem como uma representação dos receptores sensoriais necessários para se investigar comportamentos motores mais complexos, como por exemplo, o controle da postura ereta quieta ou a gênese de reflexos devidos ao estiramento de um músculo. Mediante esta característica e dos dados expostos acima acerca de estudos prévios sobre modelagem do sistema neuromusculoesquelético, surgem os objetivos da presente tese de doutorado que serão expostos na seção que segue.…”

Section: No Laboratório De Engenharia Biomédica (Leb) Da Universidadeunclassified

“…Uma completa descrição do simulador pode ser encontrada no trabalho que descreve sua primeira versão (Cisi;Kohn, 2008 (a posição é atribuída aleatoriamente para um músculo de seção transversal circular). Isso representa a filtragem espaço-temporal sofrida pelos MUAPs devido ao volume condutor (Mcgill, 2004).…”

Section: Estrutura Geralunclassified

“…Este estudo foi realizado utilizando-se o simulador ReMoto (Cisi;Kohn, 2008) (Cullheim et al, 1987;Fleshman et al, 1981;Fleshman et al, 1988;Zengel et al, 1985). …”

Section: Metodologiaunclassified

“…Um estudo recente reportado por Frigon e colaboradores (2011) (Cisi;Kohn, 2008). Um objetivo foi verificar se os padrões de força extra podem ser gerados pelo simulador em condições similares às experimentalmente utilizadas em seres humanos (Collins et al, 2001;Magalhaes et al, 2013;Kohn, 2010 (Bennett et al, 1998;Hyngstrom et al, 2008;Hyngstrom et al, 2007;Heckman, 2010;Kuo et al, 2003).…”

Section: Introductionunclassified

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Modelagem e simulação do sistema neuromuscular responsável pelo controle do torque gerado na articulação do tornozelo.

Elias¹

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SÃO PAULO 2013Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial deste trabalho, por qualquer meio convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde que citada a fonte. The neurophysiological control of movement has been studied from several standpoints. Human experiments are performed during the execution of a given motor task and, frequently, by applying an external stimulation (electrical, magnetic, or mechanical) to the neuromuscular system. These experiments provide a large amount of data concerning the functioning of the neuronal networks and biomechanical actuators involved in the procedures. Nonetheless, some experimental findings remain puzzling, so that other available resources should be used to clarify what mechanisms are behind these results. In this vein, the mathematical modeling and computer simulations are invaluable tools that may be used to better understand the neurophysiological and biomechanical mechanisms underlying the motor control. The present PhD thesis aimed at providing a biologically plausible neuromusculoskeletal model that was used to study different mechanisms involved in the control of the ankle joint torque. This model was based on a previous neuromuscular model, which did not employ several elements that are fundamental to a comprehensive evaluation of the motor system. The novel proposed model encompasses motor neuron models with active dendrites, muscle proprioceptors responsible for the short-and medium-latency reflex pathways, muscle models with the main viscoelastic features, and a biomechanical model of the human body during upright stance. It was applied to a series of problems frequently related to the functioning of the neuromusculoskeletal system and its main outcomes provided important theoretical bases for a set of experimental findings. Catalogação da Publicação Serviço de Processamento Técnico Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

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Section: No Laboratório De Engenharia Biomédica (Leb) Da Universidadeunclassified

Section: Estrutura Geralunclassified

“…Este estudo foi realizado utilizando-se o simulador ReMoto (Cisi;Kohn, 2008) (Cullheim et al, 1987;Fleshman et al, 1981;Fleshman et al, 1988;Zengel et al, 1985). …”

Section: Metodologiaunclassified

Section: Introductionunclassified

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Modelagem e simulação do sistema neuromuscular responsável pelo controle do torque gerado na articulação do tornozelo.

Elias¹

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Estudo por simulação computacional de modelos de motoneurônios com dendrito ativo em resposta a entradas sinápticas.

Elias¹

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Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial deste trabalho, por qualquer meio convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde que citada a fonte. FICHA CATALOGRÁFICA Elias, Leonardo AbdalaEstudo por simulação computacional de modelos de motoneurônios com dendrito ativo em resposta a entradas sinápticas / L.A. Elias. --São Paulo, 2009. 125 p. Neurociências (Sistemas computacionais) 2. Neurônios motores 3. Matemática (Modelagem) 4. Sistemas dinâmicos I. RESUMOModelos matemáticos de motoneurônios têm sido desenvolvidos para auxiliar na compreensão dos fenômenos que envolvem o sistema neuromuscular. Entretanto, a maioria dos modelos já desenvolvidos baseou-se na premissa de que a árvore dendrítica tem um comportamento passivo, o que ocorre em animais anestesiados, mas pode não ocorrer durante o comportamento motor normal de um animal intacto. Experimentos com animais descerebrados, em que as vias monoaminérgicas encontravam-se ativas, mostraram que os motoneurônios podem apresentar comportamentos mais complexos decorrentes da presença de condutâncias iônicas voltagem-dependentes que se situam nos dendritos e são responsáveis pela gênese de uma corrente de entrada persistente. Nesse sentido, um primeiro objetivo deste trabalho foi o de desenvolver novos modelos matemáticos de motoneurônios de diferentes tipos (i.e. dos tipos S, FR e FF), computacionalmente eficientes e contendo em seus compartimentos dendríticos uma condutância de cálcio do tipo L, de forma que os fenômenos de biestabilidade, potencial platô e amplificação da corrente sináptica efetiva possam ser gerados. Um segundo objetivo foi o de verificar como a presença da condutância iônica ativa no dendrito influencia o comportamento motoneuronal quando o mesmo está sujeito a entradas sinápticas de diferentes tipos. Os novos modelos foram parametrizados baseando-se em dados da literatura experimental para motoneurônios de gatos descerebrados e validados segundo os protocolos experimentais básicos que permitem caracterizar cada tipo de modelo como sendo totalmente ou parcialmente biestável. As entradas sinápticas foram simuladas por processos pontuais de Poisson e os trens de potenciais de ação dos motoneurônios foram analisados. Uma modulação senoidal da intensidade do processo pontual foi usada para estimar as respostas em frequência de cada modelo. Observou-se que, funcionalmente, a presença da condutância iônica dendrítica pode favorecer a ação do motoneurônio durante tarefas posturais, pois, uma vez ativada, a corrente de entrada persistente eleva a excitabilidade motoneuronal tornando os disparos mais regulares, além de prover uma alta sensibilidade dos modelos a entradas sinápticas de baixa frequência, correspondentes às oscilações observadas durante a manutenção da postura ereta quieta. Palavras-chave: Biestabilidade. Canal de cálcio do tipo L. Correntes persistentes. Integração sináptica. Modelos compartimentais. Postura. Potencial platô. ii ABSTRACT Elias, L. A. A computer simulation study of motoneuron models with active den...

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Modelagem de células de Renshaw e sua utilização em simulações do sistema neuromuscular.

Urbizagastegui¹

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Ao Prof. Dr. André, pela excelente orientação e pelos ensinamentos inestimáveis, tanto na vida pessoal quanto profissional. Ao Prof. Dr. Renato, pelo apoio, incentivo e ideias durante todo o mestrado. À minha mãe, meu pai, meu irmão e minhas avós pelo apoio incondicional e por sempre me inspirar. Aos colegas do LEB Felipe, Fernando, Roberto e Ana pelo apoio e amizade. Aos meus amigos Matheus Ferreira, Lucas Severo e Daniel Cunha que, apesar da distância, nunca deixam de estar presentes. Aos meus amigos Felipe Marangoni e Rodrigo Siqueira, pelos conselhos e por ter tornado minha estadia em São Paulo muito mais agradável. Um agradecimento especial à Joice Vieira, pelo apoio, carinho e pela paciência.

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Sistema de simulação de circuitos neuronais da medula espinhal desenvolvido em arquitetura web.

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Modelagem e simulação do sistema neuromuscular responsável pelo controle do torque gerado na articulação do tornozelo.

Modelagem e simulação do sistema neuromuscular responsável pelo controle do torque gerado na articulação do tornozelo.

Estudo por simulação computacional de modelos de motoneurônios com dendrito ativo em resposta a entradas sinápticas.

Modelagem de células de Renshaw e sua utilização em simulações do sistema neuromuscular.

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