Plasticidade Sináptica

LTP/LTD, Metaplasticidade e Modelo BCM

Abstract
Os mecanismos de maior importância para a aprendizagem de sequências causa-efeito e memorização é a plasticidade sináptica, um conceito segundo o qual a aprendizagem está associada ao fortalecimento de sinapses, e a plasticidade da própria plasticidade sináptica, a metaplasticidade.
A eficácia sináptica é regulada pelo LTP e LTD, sendo que o primeiro é responsável pelo reforço das sinapses e o segundo pelo enfraquecimento das mesmas. No entanto são ambos igualmente importantes para o desenvolvimento cognitivo.

Introdução
A plasticidade sináptica, postulada inicialmente por Donald Hebb, constitui uma base celular para aprendizagem e memorização. Pode ser descrita como a alteração de eficácia sináptica8,21 – estima da contribuição sináptica para o potencial pós-sináptico excitatório (PEPS), que determina o momento e a frequência do potencial de acção do neurónio pós-sináptico, depois de ultrapassado o threshold excitatório. O peso da sinapse depende de factores pré-sinápticos e pós-sinápticos.
Desta forma, com alteração de eficiência sináptica podemos modificar a atividade neuronal. A plasticidade sináptica manifesta-se sob a forma de reforço de sinapses entre neurónios activados simultaneamente (Regra de Hebb)25 e/ou supressão na ausência desta encadeação (Regra de Oja), podendo ser de longa ou curta duração27.

Mecanismo de Plasticidade Sináptica
A LTP (long-term potenciation) é desencadeada por estímulos de alta frequência - 40-300Hz - (Mackay; Bliss e Lomo) ao contrário de LTD (long-term depression) que resulta de estimulação de baixa frequência - 1-5Hz 1,11,20.
O mecanismo de LTP baseia-se na libertação de glutamato, na sequência de despolarização do neurónio pré-sináptico e a despolarização do neurónio pós-sináptico: através do desbloqueio de NMDA e a entrada de Ca2+ na célula pós-sináptica por via de complexos VSCC (voltage-sensitive Ca2+ channels) e NMDA (N-metyl-D-aspartate)23 (ver fig.1)13,18,21,27, ativa-se mGluR que irá desencadear uma cadeia de reações metabólicas mediada por uma proteína G. Consequentemente, o retículo sarcoplasmático liberta cálcio, cujo aumento de concentração intracelular conduz à ativação de quinases (CaMKII, PKC, fyn-trosina quinase)21,22,27,35, e à fosforilação das proteínas da membrana. Disto resulta a maximização de correntes dos recetores AMPA e NMDA. (A ativação de CaMKII também leva a exocitose de novos recetores AMPA34,38).
Também é possível a maximização sináptica. O processo depende de CREB (cAMP responsable element building protein), ativado com o aumento da concentração de cálcio no núcleo, e modela a expressão genética e a síntese proteica6,35. Existem dois períodos de fosforilação de CREB e da expressão génica, na altura de estimulação, e 3-6 horas após a estimulação35. Igualmente é possível a síntese de NO, que atua como um transmissor retrogrado no terminal pré-sináptico, aumentando a sua própria libertação35,40.
Estimulação de baixa frequência promove baixa concentração de cálcio intracelular, e ativa, preferencialmente, as fosfotases (calcineurina e PP1). O processo leva à diminuição de eficiência sináptica (LTD) e inverte os efeitos de LTP por desfosforilação de proteína GluR1 nos recetores AMPA, diminuindo a condutância dos canais, o que baixa a amplitude de PEPS40.Quando o nível Ca2+ é baixo, este liga-se a calmodulina e ativa a calcineurina (PP2B). Sequencialmente, aumenta a atividade de PP1 que funciona como inibidor de recetores AMPA e CaMKII, levando à endocitose de recetores AMPA21,22,35.
Evidências experimentais sugerem que é necessário ter em conta a sequência de ativação pré e pós-sináptica. Pois, a ativação pré-sináptica e posterior despolarização do neurónio pós-sináptico levam a grande fluxo de Ca2+ e LTP. Por outro lado, se a ativação pós-sináptica anteceder o potencial de ação pré-sináptico, a entrada de cálcio é reduzida e ocorre LTD. Esta propriedade é conhecida como STDP (spike timing-dependent plasticity)39 e deve-se à necessidade de deteção simultânea de eventos pré-sinápticos (libertação glutamato) e pós-sinápticos (despolarização da célula com consequente libertação de Mg2+ dos NMDAs) para a entrada massiva de Ca2+e indução de LTP38. A assimetria temporal permite uma aprendizagem sequencial e previne modificações absurdas.
Assim, o Ca2+ intracelular é o principal regulador de plasticidade sináptica5, e a indução de LTP/LTD depende de atividade relativa de quinases e fosfotases. As duas formas de modificação de eficácia sináptica
permitem a execução de tarefas complexas como aprendizagem e memorização9,16,17, cooperando para
modificar o estado funcional das redes neuronais no cérebro.

Metaplasticidade e Modelo BCM
O estudo da plasticidade do córtex visual levou a formulação de uma de um novo modelo, teoria BCM
(Bienenstock-Cooper-Munro)10,30,31,37:
 a modificação de threshold (m ) o que irá reforçar ou enfraquecer a sinapse. A modificação
sináptica irá variar com uma função não-linear  que depende da atividade pós-sináptica (c).
Este parâmetro depende de x (atividade pré-sináptica),  é o grau de modificação e w (eficácia
sináptica)8,9,31;
 A modificação do m depende de atividade recente do neurónio pós-sináptico, i.e., depois de
uma estimulação prévia facilitará ou dificultará a indução de LTP21,26;
 A modificação de threshold ocorre em todos as sinapses excitatórias dos neurónios afectados
(plasticidade heterosináptica)2,3,4.

Esta última propriedade sugere que pode ocorrer o fenómeno de metaplasticidade: a alteração do
limiar para a indução de LTP/LTD no modelo BCM2. Esta propriedade corresponde ao priming, isto é,
facilitação ou dificultação prévia de excitação sináptica, condicionando a plasticidade sináptica2. Uma
hipótese para explicação do fenómeno é a modificação de propriedades de recetores de NMDA e ativação de mGluR2,14. Curiosamente, a ativação separada de mGluR conduz à facilitação de LTP, e a de NMDA leva àinibição de LTP. Também são relevantes os fatores modulatórios, como neurotransmissores e hormonas circulantes28,29.
Ilustração 1: LTP na região do hipocampo (CA1 e CA3). (A) - sinapse normal; (B) - Indução de LTP com activação de quinase e mensageiro retrógrado; (C) - LTP por indução de expressão génica e síntese protéica (Adaptado do Kandel)

Conclusão
A LTP foi descoberta no hipocampo. Hoje, já são conhecidos fenómenos de plasticidade sináptica em diversas zonas cerebrais, como é o caso de CA1 e CA3 do hipocampo20,24,38, estriado, amígdala e córtex visual, entre outros.
A plasticidade sináptica e metaplasticidade constituem bases importantes para a aprendizagem, sendo indispensáveis na memória de longo e curto prazo, uma vez que promovem redes neuronais especializadas na identificação de estímulos específicos e respectiva resposta, rápida e eficaz.
Em suma, o fenómeno de plasticidade sináptica, tendo uma complexa base fisiológica influenciada por estímulos externos, expressão génica e modificações endócrinas29,35, é essencial para a adaptação do ser humano às condições do mundo exterior e constitui uma enorme vantagem evolutiva. Pois, a plasticidade sináptica é o mecanismo fundamental de desenvolvimento e funcionamento do cérebro.

Anastasiya Strembitska, Carlos Rafael Lopes, Inês Silva, José Leitão, Sara Cartaxo

Bibliografia
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29. Kim J.J. et Yoon, K.S. (1996), Stress: metaplastic effects in the hippocampus, in Trends Neurosci, 21 (12): 505.509.
30. Kirkwood, A. et alli (1993), Common forms of synaptic plasticity in the hippocampus and neocortex in vitro, in Science, 260 (5113): 1518.1521.
31. Kirkwood, A.; Rioult, M.C. et Bear, M.F. (1996), Experience-dependent modification of synaptic plasticity in visual cortex, in Nature, 381 (6582):526.528.
32. Lee, H.K. et alli (2000), Regulation of distinct AMPA receptor phosphorylation
sites during bidirectional synaptic plasticity, in Nature, 405 (6789): 955.959.
33. Linden, D.J. (1999), The return of the spike: postsynaptic APs and the induction of LTP and LTD, in Neuron, 22 (4): 661.666.
34. Lisman J. (1994), The CaM kinase II hypothesis for the storage of synaptic memory, in Trends Neuroscience, 17:406–412.
35. Mackay, W.A. (2011), Neurofisiologia sem lagrimas, 5ª Edição, Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa.
36. Malinow, R. et Malenka, R.C. (2002), AMPA receptor trafficking and synaptic plasticity, in Annu Rev. Neurosci, 25: 103-26.
37. Philpot, B.D. et alli (2001), Visual experience and deprivation bidirectionally modify the composition and function of NMDA receptors in visual cortex, in Neuron, 29 (1): 157.169.
38. Randall, D.; Burggren, W. et French, K. (2001), Eckert Animal Physiology. Mechanisms and Adaptations, Capítulos 8 e 9, 5ª Edição, W.H. Freeman and Company, New York.
39. Song, S. et Abbott, L.F. (2001), Cortical development and remapping through spike timing-dependent plasticity, in Neuron, 32 (2): 339.350.
40. Tao, H.W. et Poo, M. (2001), Retrograde signaling at central synapses, in Proc Natl Acad Sci USA, 98 (20): 11009.11015.

Plasticidade Sináptica (uma abordagem bioquímica)

Introdução

A plasticidade sináptica, postulada inicialmente por Donald Hebb, constitui uma base celular para aprendizagem e memorização. Pode ser descrita como a alteração de eficácia sináptica ("peso da sinápse" que une os dois neurónios)^8,21 – estima da contribuição sináptica para o potencial pós-sináptico excitatório (PEPS).  O peso da sinapse depende de factores pré-sinápticos e pós-sinápticos, por exemplo, da ocorrência simultânea do potencial de acção e da frequência com que esta sincronização ocorre. (Neste processo, o momento e a frequência do potencial de acção que ocorre no neurónio pós-sináptico são determinantes.)

Desta forma, com alteração de eficiência sináptica podemos modificar a atividade neuronal. A plasticidade sináptica manifesta-se sob a forma de reforço de sinapses entre neurónios activados simultaneamente (Regra de Hebb)²⁵ e/ou supressão na ausência desta encadeação (Regra de Oja), podendo ser de longa ou curta duração²⁷.

Mecanismo de Plasticidade Sináptica

A LTP (long-term potenciation) é desencadeada por estímulos de alta frequência - 40-300Hz - (Mackay; Bliss e Lomo) ao contrário de LTD (long-term depression) que resulta de estimulação de baixa frequência - 1-5Hz ^1,11,20.

O mecanismo de LTP baseia-se na libertação de glutamato, na sequência de despolarização do neurónio pré-sináptico e a despolarização do neurónio pós-sináptico: através do desbloqueio de NMDA e a entrada de Ca²⁺ na célula pós-sináptica por via de complexos VSCC (voltage-sensitive Ca²⁺ channels) e NMDA (N-metyl-D-aspartate)²³ (ver fig.1)^13,18,21,27, ativa-se mGluR que irá desencadear uma cadeia de reações metabólicas mediada por uma proteína G. Consequentemente, o retículo sarcoplasmático liberta cálcio, cujo aumento de concentração intracelular conduz à ativação de quinases (CaMKII, PKC, fyn-trosina quinase)^21,22,27,35, e à fosforilação das proteínas da membrana. Disto resulta a maximização de correntes dos recetores AMPA e NMDA. (A ativação de CaMKII também leva a exocitose de novos recetores AMPA^34,38).

Também é possível a maximização sináptica. O processo depende de CREB (cAMP responsable element building protein), ativado com o aumento da concentração de cálcio no núcleo, e modela a expressão genética e a síntese proteica^6,35. Existem dois períodos de fosforilação de CREB e da expressão génica, na altura de estimulação, e 3-6 horas após a estimulação³⁵. Igualmente é possível a síntese de NO, que atua como um transmissor retrogrado no terminal pré-sináptico, aumentando a sua própria libertação^35,40.

Estimulação de baixa frequência promove baixa concentração de cálcio intracelular, e ativa, preferencialmente, as fosfotases (calcineurina e PP1). O processo leva à diminuição de eficiência sináptica (LTD) e inverte os efeitos de LTP por desfosforilação de proteína GluR1 nos recetores AMPA, diminuindo a condutância dos canais, com consequente diminuição da amplitude de PEPS⁴⁰.Quando o nível Ca²⁺ é baixo, este liga-se a calmodulina e ativa a calcineurina (PP2B). Sequencialmente, aumenta a atividade de PP1 que funciona como inibidor de recetores AMPA e CaMKII, levando à endocitose de recetores AMPA^21,22,35.

Evidências experimentais sugerem que é necessário ter em conta a sequência de ativação pré e pós-sináptica. Pois, a ativação pré-sináptica e posterior despolarização do neurónio pós-sináptico levam a grande fluxo de Ca²⁺ e LTP. Por outro lado, se a ativação pós-sináptica anteceder o potencial de ação pré-sináptico, a entrada de cálcio é reduzida e ocorre LTD. Esta propriedade é conhecida como STDP (spike timing-dependent plasticity)³⁹ e deve-se à necessidade de deteção simultânea de eventos pré-sinápticos (libertação glutamato) e pós-sinápticos (despolarização da célula com consequente libertação de Mg²⁺ dos NMDAs) para a entrada massiva de Ca²⁺e indução de LTP³⁸. A assimetria temporal permite uma aprendizagem sequencial e previne modificações absurdas.

Assim, o Ca²⁺ intracelular é o principal regulador de plasticidade sináptica, e a indução de LTP/LTD depende de atividade relativa de quinases e fosfotases. As duas formas de modificação de eficácia sináptica permitem a execução de tarefas complexas como aprendizagem e memorização^9,16,1, cooperando para modificar o estado funcional das redes neuronais no cérebro.

Anastasiya Strembitska, Inês Silva,  Rafeel Lopes, José Leitão, Sara Cartaxo

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Ondas electromagnéticas afectam mecanismo neurológico das formigas

Na experiência, insectos perderam 50 por cento das suas capacidades de orientação e memorização


 As ondas emitidas pelos telemóveis prejudicam gravemente as capacidades neurológicas das formigas. Num estudo levado a cabo pela Universidade Livre de Bruxelas, revela-se que o olfacto, a visão, a orientação ficam afectados quando expostos às ondas electromagnéticas.
 Dirigido pela investigadora Marie-Claire Cammaerts, o estudo foi publicado na revista «Electromagnetic Biology and Medicine». Apesar de não ser claro que as conclusões se possam aplicar ao ser humano, o estudo demonstra que pode haver relação entre as ondas e certos efeitos negativos no mecanismo neurológico.
 As formigas que foram submetidas a uma exposição de ondas semelhantes às dos telemóveis perderem mais de 50 por cento das suas capacidades de orientação e memorização, duas características essenciais para a organização dos formigueiros.
 Os efeitos não são, no entanto, irreversíveis. Passadas 30 horas da exposição, as formigas recuperaram parte das suas capacidades, não a 100 por cento.
 A experiência consistiu em atrair um grupo de formigas para um lugar com comida. Utilizaram feromonas, que servem para estes insectos se orientarem através do olfacto.
 Normalmente, as formigas são capazes de seguir o rasto de volta ao formigueiro e repetir o percurso as vezes que forem necessárias. Mas submetidas à exposição de uma frequência de 900 Megahertz e uma potência de 2 Watt, muito inferior a de uma antena de telemóvel normal, as formigas perderam o caminho e foram incapazes de orientar-se, apesar de já conhecerem o trajecto.
 As ondas “afectam a membrana celular, o que tem consequências graves sobre o sistema nervoso”. No caso dos insectos, pode afectar directamente o desenvolvimento de larvas e as neurosecreções.
 “O mundo já não pode viver sem os dispositivos que funcionam com ondas magnéticas. No entanto, devem aumentar-se as precauções”, afirma a Marie-Claire Cammaerts.

2012-07-12
Fonte: Ciência Viva

Novas moléculas capazes de tratar diferentes tipos de cancro

 Faltam ainda vários anos de testes antes que possam ser comercializadas

Modelo do composto MRT, antagónico do Smoothened. (Imagem: F. Manetti)

Uma equipa de investigadores franceses e italianos, do Centro Nacional de Investigação Científica (CNRS) e do Inserm, descobriu uma nova família de compostos que poderão permitir tratar inúmeros tipos de cancro, tais como os cerebrais e de pele. O estudo veio publicado no «Journal of Medicinal Chemistry».

 As moléculas patenteadas pelo CNRS estão a bloquear o canal de sinalização Hedgehog, uma cadeia de reacções moleculares e cuja ruptura estará implicada em vários tipos de cancros, mormente alguns tumores agressivos em crianças. Já nos adultos tem um papel chave na manutenção das células estaminais no cérebro.

Os compostos poderiam, a longo prazo, levar a novos medicamentos, mas entretanto constituem um precioso mecanismo para compreender o papel da via de Hedgehog no desenvolvimento de novos cancros e a resistência a tratamentos.

 Na origem das disfunções que afectam a via de sinalização Hedgehog, encontraram-se diferentes mutações do receptor Smoothened – essencial para permitir a activação desta via. Já vários laboratórios farmacêuticos desenvolveram moléculas capazes de bloquear o referido receptor.

 Para descobrir novos compostos antagónicos, a equipa coordenada por Martial Ruat, adoptou uma estratégia original: monitorizar um banco de moléculas informatizado. Agora, entre as 500 mil moléculas, procuraram as que seriam mais susceptíveis de produzir o mesmo efeito do que as capazes de bloquear o receptor Smoothened. Em 20, os cientistas foram capazes de seleccionar uma, que após ligeiramente modificada, com o propósito de a optimizar, lhes permitiu descobrir uma família de compostos, os MRT.

 De seguida, o grupo de trabalho testou a actividade biológica destes compostos, em cultura de células e o resultado mostrou que os MRT bloqueavam a proliferação de células suspeitas de serem, na sua origem, tumores cerebrais.

 Contudo, os investigadores avançam que faltam ainda vários anos de testes antes que estas prometedoras moléculas possam ser comercializadas sob forma de fármacos, mas por enquanto já ajuda a entender determinadas resistências de alguns tumores.

2012-02-29

Fonte: cienciahoje.pt

Células da Glia - as guardiãs silenciosas do cérebro

Baseado no artigo The Hidden Brain de R.Douglas Fields

Em 1999, no National Institutes of Health, R. Douglas Fields e Beth Stevens realizaram uma experiência com cultura de células do tecido nervoso, e verificaram que, para além dos neurónios, as células de Schwann, um dos tipos de células de glia, também interagiam com os neurónios e estavam envolvidos na transmissão de informação por via não eléctrica.

Desde o século XIX até recentemente, o estudo da actividade cerebral e distúrbios de ordem neurológica baseavam-se na chamada neuron doctrine, isto é, a ideia de que o neurónio era a unidade básica funcional do sistema nervoso, transmitindo toda a informação através de impulsos electroquímicos. Porém, os neurónios constituem apenas 15% das células do cérebro, enquanto as células de neuroglia são uma maioria absoluta, 85%.

As células da glia que fazem parte do tecido nervoso desempenham inúmeras funções. Os astrócitos são célula de glia que transportam neurotransmissores, e as suas projecções citoplasmáticas envolvem os vasos sanguíneos no cérebro, formando uma barreira hematoencefálica selectiva, através da qual passam os nutrientes para os neurónios e são removidos os resíduos do metabolismo celular. Também regulam o fluxo sanguíneo conforme as necessidades do tecido nervoso. Os oligodendrócitos são responsáveis pela produção de mielina, o isolante eléctrico de natureza lipídica que se deposita e envolve os axónios, acelerando a transmissão do impulso nervoso, que assim se torna até 50 vezes mais rápido. Enquanto estas células se localizam no Sistema Nervoso Central, envolvendo vários axónios neuronais com os seus prolongamentos celulares, no Sistema Nervoso Periférico a mielinização dos axónios é feita pelas células de Schwann, que se localizam à volta do axónio mielinizado. Por sua vez, as células de microglia estão envolvidas na resposta inflamatória e reparação de danos celulares, removendo as células mortas de tecido. De um modo geral, a neuroglia executa funções de housekeeping – manutenção do tecido nervoso num estado funcional e saudável.

Para além destas funções, foi também descoberta a capacidade das células de glia de participarem em processos de transmissão de informação no cérebro. Assim, os astrócitos comunicam com os neurónios quimicamente por meio de neurotransmissores e são também responsáveis pela comunicação entre regiões distantes do cérebro, participando ainda nos processos cognitivos complexos, como a memorização e a aprendizagem. Os astrócitos conseguem aumentar a intensidade dos impulsos eléctricos nos axónios libertando neurotransmissores. Por exemplo, a comunicação química entres as sinapses na área do hipocampo é essencial para o bom funcionamento da memória e, consequentemente, torna-se crucial para a capacidade de aprendizagem de qualquer ser humano.

Visto que estas células são a garantia do bom funcionamento do sistema nervoso, muitos distúrbios e doenças neurológicas e até algumas patologias psicológicas tem origem ou estão relacionadas com a neuroglia. Por exemplo, a degeneração de microglia pode estar relacionada com a demência na doença de Alzheimer – quando a microglia deixa de exercer as suas funções, o tecido nervoso começa a acumular substâncias tóxicas que levam à sua degradação. Outro caso é o das lesões na medula espinhal que levam a paralisias. Através do bloqueio de algumas proteínas associadas à mielina produzida pelos oligodendrócitos pode-se induzir a recuperação deste tipo de lesões. Também se sabe que os oligodendrócitos e os astrócitos podem ser os responsáveis por alguns casos de esquizofrenia e depressão.

  Em suma, as células de glia não só são cruciais para a manutenção da homeostasia no sistema nervoso, mas participam activamente nos processos cognitivos complexos, e o seu estudo pode revelar os mecanismos de muitas doenças e patologias associadas ao tecido nervoso. Neste novo paradigma os neurónios e as células de glia funcionam de forma diferente, mas a sua cooperação proporciona ao cérebro as suas espantosas capacidades.

Belerofonte (pseudónimo)  e o seu grupo de  MEBiom do IST

Ondas cerebrais agora descobertas envolvidas na formação da memória (Grupo de investigação brasileiro publica estudo na «Cerebral Cortex»)

Ondas recém-descobertas estão ligadas à consolidação da memória durante o sono

 Uma investigação da Universidade Federal do Rio Grande do Norte e do Instituto Internacional de Neurociências de Natal Edmond e Lily Safra (Brasil), publicada na revista científica «Cerebral Cortex», dá conta da existência de uma onda cerebral até agora desconhecida. Esta propaga-se pelas camadas superficiais de uma área do cérebro envolvida na formação de memórias.

 As medições que levaram e esta descoberta foram realizadas em ratos de laboratório, mas os cientistas acreditam que outros mamíferos, incluindo os seres humanos, também apresentam este tipo de ondas. As ondas cerebrais surgem quando os neurónios são atravessados por impulsos eléctricos de forma sincronizada.

 As ondas interagem com outras já conhecidas e serão importantes para a construção e consolidação das memórias no cérebro. Apesar de este estudo estar ainda no início, Adriano Tort professor do Instituto do Cérebro da UFRN e coordenador da investigação, adianta que as ondas aparecem durante a fase do sono REM (rapid eye movement, movimento rápido dos olhos), em que se dão os sonhos e que joga um papel importante no processamento da memória.

 A onda ocorre no hipocampo, uma região que os cientistas definem como um ‘GPS do cérebro’. As oscilações acontecem em frequências específicas, sendo que o novo tipo detectado tem o seu pico de actividade em 140 Hz. A onda aparece ligada outra mais lenta, com a qual interage.

 A próxima fase do trabalho será perceber quais os grupo de neurónios que estão em actividade para gerar esse resultado.

2011-12-26
Fonte: cienciahoje.pt
Original: http://cercor.oxfordjournals.org/content/early/2011/11/10/cercor.bhr319.abstract?sid=cb7eeaab-94b6-4c94-bdff-8481a7262243

Ensaios clínicos podem permitir avanços na Doença de Machado (Manuela Lima, especialista em Genética Humana, falava à margem das XXXVII Jornadas Médicas das Ilhas Atlânticas)

Testes para atrasar a progressão dos sintomas
Os ensaios clínicos em curso a nível internacional para testar na doença de Machado-Joseph fármacos já usados noutras patologias semelhantes podem permitir minimizar ou retardar a progressão desta doença degenerativa, que afecta 90 pessoas nos Açores.

“Existe um conjunto de ensaios clínicos, devidamente registados nas bases de dados internacionais, que estão a usar fármacos que já foram testados noutras doenças para perceber se funcionam na doença de Machado-Joseph, tentando atrasar a progressão dos sintomas, nomeadamente os mais incapacitantes e que põe mais em causa o bem-estar e a qualidade de vida do doente”, afirmou hoje a investigadora Manuela Lima, da Universidade dos Açores.

Manuela Lima, especialista em Genética Humana, falava à margem das XXXVII Jornadas Médicas das Ilhas Atlânticas, que estão a decorrer em Ponta Delgada, onde proferiu uma conferência sobre a doença de Machado-Joseph nos Açores, uma patologia que provoca a perda de coordenação motora, não existindo actualmente um tratamento que permita bloquear a sua progressão.

 A investigadora salientou que existem no arquipélago "cerca de 90 doentes" com esta patologia, principalmente em S. Miguel e nas Flores, frisando que "a percepção é que a prevalência da doença não tem aumentado".

 Manuela Lima sublinhou ser preciso "desmistificar que se trata de uma doença com origem nos Açores", alegando que "a região tem é uma prevalência elevada", o que faz com que "seja preciso investir na gestão dos doentes, proporcionando-lhes os cuidados de saúde adequados, e investigar com base no conjunto de doentes que o arquipélago tem".

“A nossa ideia antiga de que era uma doença açoriana é uma ideia cientificamente errada, porque existem imensos casos no mundo que não têm ligação, nem com os Açores nem com o continente”, frisou.

 Para Manuela Lima, tendo em conta que a cura "não está a ser posta neste momento como uma possibilidade imediata", várias acções podem ser feitas "para melhorar a qualidade de vida dos doentes", nomeadamente o seu enquadramento numa associação como a que existe em S. Miguel.

"É uma doença que se manifesta em doentes de maneiras um pouco diferentes, daí a importância do trabalho de investigação e de intervenção médica", acrescentou, destacando a existência nos Açores da uma equipa multidisciplinar, envolvendo biólogos, neurologistas, especialistas em psicologia e geneticistas.

 Manuela Lima recordou ainda que a Universidade dos Açores colabora, numa base semanal, no programa de aconselhamento genético que existe nos Açores desde 1995 e que permite disponibilizar um teste genético aos doentes e às famílias.

2011-10-14

Por Lusa

Fonte: cienciahoje.pt 

Premiado dispositivo com maior impacto futuro no campo clínico (Equipa de Aveiro e do Hospital de São Sebastião galardoados)

Equipa de investigadores da Universidade de Aveiro e do Hospital de São Sebastião em Santa Maria da Feira conquistaram o prémio «Highest Impact Demonstration in Wearable Technology», na 33ª Conferência Internacional da sociedade IEEE de Engenharia em Medicina e Biologia, a maior na área de Engenharia Biomédica, com a apresentação intitulada «The SWORD ambulatory rehabilitation system», realizada em Boston. 

 O sistema resulta do trabalho de doutoramento (em curso) de Virgílio Bento, e insere-se no projecto de investigação: «SWORD - Stroke Wearable Operative Rehabilitation Devices, Desenvolvimento e validação clínica de um dispositivo vibratório inteligente de uso ambulatório na reabilitação de doentes com AVC», co-financiado por fundos europeus (através do programa COMPETE) e pela Fundação para a Ciência e Tecnologia.

O dispositivo foi desenvolvido no Instituto de Engenharia Electrónica e Telemática de Aveiro (IEETA), mas testado e optimizado no Hospital de São Sebastião, por Virgílio Bento, Márcio Colunas e David Ribeiro, orientados por João Paulo Cunha, em estreita colaboração com o Vítor Cruz, pertencente ao Departamento de Neurologia do hospital.

 O trabalho de investigação visa o desenvolvimento de novos aparelhos de reabilitação médica que permitam uma mais eficaz recuperação motora do paciente após dano neurológico. Casos particulares de aplicação são, por exemplo, a reabilitação de pacientes que sofreram um acidente vascular cerebral (AVC). O sistema é uma plataforma de reabilitação que permite o treino físico em ambulatório mantendo a mesma qualidade comparativamente a um ambiente clínico.

 Ainda a partir de um método de quantificação de movimento, é pedido ao paciente que treine em casa um conjunto de tarefas motoras. Cada execução é quantificada pelo sistema sendo dado directo feedback ao paciente através de uma aplicação de software instalada no seu computador pessoal. O feedback, em forma auditiva e visual, permite verificar se o movimento foi efectuado correctamente e caso não tenha sido, mostra fazê-lo correctamente.

Dispositivo pode ajudar pacientes que tenham sofrido um AVC.

No fim de cada sessão de treino, os dados relativos ao número de movimentos correctamente e incorrectamente executados, tempo de treino, nível de dificuldade atingido (entre outros parâmetros), são enviados remotamente para a consola clínica do paciente, onde o médico responsável pode verificar a evolução da recuperação.

Vantagens

 Portanto, o sistema apresente inúmeras vantagens, como uma eficaz gestão dos recursos humanos do hospital (menor custos); maior intensidade na reabilitação do paciente; a recuperação pode ser no conforto da sua casa; eficaz preparação do plano de reabilitação do paciente e uma contínua e não subjectiva avaliação da evolução do paciente.

 A trigésima terceira conferência da sociedade IEEE de Engenharia em Medicina e Biologia, que ocorreu dos dias 30 de Agosto a 2 de Setembro em Boston, é a mais importante na área da Engenharia Biomédica, contando com a presença de várias celebridades científicas como por exemplo Craig Venter ou Dean Kamen. Na competição participaram 12 equipas provenientes dos mais variados locais, como o M.I.T, Universidade da Califórnia, Universidade da UTAH, Instituto de Reabilitação de Chicago, entre outros.

 Segundo Virgílio Bento, agora é necessário fazer uma optimização das várias componentes que integram o sistema e proceder a uma validação clínica extensiva que permita que este se torne num dispositivo de reabilitação médica global capaz de ser aplicado a milhões de pacientes que sofreram um AVC e conseguir assim uma maior e mais eficaz reabilitação funcional e motora.

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/

Actividade do córtex parahipocampal afecta a memória

Descoberta ajuda a entender porque é que nos lembramos melhor de certas coisas

Uma equipa de cientistas do Massachusetts Institute of Technology (MIT), EUA, demonstrou que a actividade numa parte específica do cérebro, conhecida como córtex parahipocampal (PHC, na sigla inglesa), prevê quão bem as pessoas poderão recordar uma informação visual.

O estudo, publicado na revista NeuroImage, revela que a nossa memória funciona melhor quando o cérebro está preparado para absorver novas informações.

Os investigadores verificaram que quando o PHC de voluntários era activado antes de lhes ser exibida uma determinada imagem tornavam-se menos propensos a recordá-la mais tarde.

Segundo John Gabrieli, investigador principal do estudo, “quando a área está ocupada, por alguma razão ou outra, o cérebro está menos preparado para aprender algo novo”.

O PHC, que foi previamente ligado à lembrança de informações visuais, envolve o hipocampo, uma parte do cérebro fundamental para a formação da memória. No entanto, este estudo é o primeiro a investigar como a actividade do PHC, antes de uma imagem apresentada, afecta a forma como a imagem foi lembrada.

Para realizar o estudo, inicialmente foram mostradas 250 fotografias coloridas de interiores e exteriores a voluntários que estavam a ser monitorizados por ressonância magnética funcional (fMRI). Em seguida foram apresentadas 500 imagens, incluindo as 250 que já tinham visto, como um teste de memória. Os exames de ressonância magnética revelaram que as imagens foram mais lembradas quando houve menor actividade no PHC antes de os participantes visualizarem a imagem pela primeira vez.

Numa segunda experiência, os investigadores usaram a ressonância magnética em tempo real para determinar quando o cérebro estava “preparado” ou “não preparado” para recordar imagens. As imagens apresentadas quando o cérebro estava num estado “preparado” eram as mais memorizadas.

Até agora, os cientistas acreditavam que a memória era baseada na memorização inerente de informações específicas com acontecimentos mais prováveis de serem recordados. Mas, recentemente, neurocientistas cognitivos descobriram que o cérebro é capaz de consolidar, armazenar e recuperar informações importantes.

De acordo com Nicholas Turk-Browne, professor de psicologia da Universidade de Princeton, a descoberta ajuda a entender porque é que nos lembramos de certas coisas melhor do que outras.

2011-08-25

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=50602&op=all

Investigador português faz avanços em regeneração óssea Estudo desenvolvido no Japão

Vítor Espírito Santo está no Japão há um ano. O investigador Vítor Espírito Santo, da Universidade do Minho, está no Japão a desenvolver biomateriais para a regeneração de ossos e de cartilagens afectados. O actual trabalho tem grande impacto na sociedade, nomeadamente na população idosa, face ao desaparecimento progressivo destes tecidos. O processo é feito pela estimulação das células estaminais e os biomateriais usados desaparecem aos poucos, deixando o tecido regenerado. Esta área de investigação vai mais além e abrange órgãos complexos, como o cérebro ou o músculo cardíaco. Os avanços científicos vão permitir, por exemplo, a total regeneração de defeitos ósseos e de cartilagem incapazes de se auto-regenerar e, a longo prazo, deverão ser uma alternativa/complemento às próteses metálicas, que têm uma duração limitada e em certos casos são incompatíveis. O estudo centra-se no design de sistemas de libertação controlada de fármacos à escala nanométrica, com posterior desenvolvimento progressivo de biomateriais organizados na forma de sistemas hierárquicos e o principal objectivo é a simulação da estrutura e morfologia dos tecidos naturais, osso e cartilagem, sobre os quais se pretende actuar. Os materiais poliméricos usados têm essencialmente origem natural. Vítor Espírito Santo está a testar concentrados de plaquetas do sangue enquanto agente bioactivo para incluir nos biomateriais desenvolvidos, de modo a promover a estimulação da proliferação e diferenciação das células estaminais. “É uma fonte de proteínas muito rica e pode ser isolada facilmente a partir do próprio paciente, evitando o uso de agentes sintéticos ou recombinantes. Além das vantagens ao nível da compatibilidade e resposta imunológica, é também favorável numa perspectiva financeira”, referiu. Estudo prosseguirá em modelos animais. A parceria com a Universidade de Quioto na equipa do professor Yasuhiko Tabata, um dos maiores nomes mundiais na área, permitiu ao aluno da UMinho atingir uma nova etapa, especialmente no teste dos materiais em modelos animais, como os ratos. O estudo prosseguirá em modelos animais de maior porte até, eventualmente em caso de sucesso, se chegar a estudos clínicos com humanos. Para Vítor Espírito Santo, a mobilidade científica é imperativa para um investigador. “No Grupo 3B’s tenho tecnologia de ponta e condições excelentes para a prática científica. No Japão não tive tantas condições mas conheci novos raciocínios, novas técnicas experimentais e novas abordagens”, sublinhou. “Nesta colaboração ficam todos a ganhar e é mais um reconhecimento do Grupo 3B’s, que tem tradição em trabalhar com os melhores grupos de investigação mundiais e está na vanguarda em Engenharia de Tecidos e Medicina Regenerativa”, concluiu.

2011-08-08

 Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=50414&op=all

Stress urbano afecta o cérebro (Citadinos estão mais sujeitos a desordens de ansiedade e transtornos de personalidade)

Quem vive em grandes cidades tem mais probabilidade de desenvolver desordens de ansiedade e transtornos de personalidade do que quem vive em sítios rurais. Isto não é propriamente uma novidade. Agora, um estudo realizado por uma equipa alemã e canadiana sobre os processos biológicos que determinam estes factores faz a capa do mais recente número da revista «Nature».

Os cientistas descrevem como os citadinos sofrem alterações em regiões cerebrais que regulam a emoção e o stress. Esta investigação pode ser um primeiro passo para que no futuro se criem estratégias para melhorar a qualidade de vida.

Sabia-se já, por estudos anteriores, que o risco de desordens de ansiedade era maior em 21 por cento em habitantes das cidades e que nos transtornos de personalidade o risco era maior em 39 por cento. A incidência da esquizofrenia é o dobro nas pessoas que nasceram e cresceram em cidades.

Jens Pruessner, co-autor do artigo e investigador do Douglas Mental Health University Institute (Montreal, Canadá), e investigadores do Instituto Central de Saúde Mental de Mannheim (Alemanha) observaram a actividade cerebral de voluntários saudáveis provenientes de zonas rurais e urbanas.

Através de um conjunto de experiências de ressonância magnética funcional, os investigadores comprovaram que a vida citadina está associada a respostas de maior stress na amígdala cerebelosa , zona do cérebro envolvida na regulação do afecto e do stress.

As experiências sugerem que as diferentes regiões do cérebro são sensíveis à experiência de viver num meio urbano. Futuros estudos podem tornar mais clara a relação entre as desordens mentais e a experiência de viver em cidades.

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=49804&op=all

 Dados adicionais:  http://www.nature.com/nature/journal/v474/n7352/full/nature10190.html#/affil-auth

Parkinson e Alzheimer ‘dificultam a vida’ aos investigadores (Doenças requerem marcadores preditivos eficazes)

Ainda não existe nada que seja eficaz em travar a progressão da doença de Parkinson ou o aparecimento de Alzheimer. No entanto, nos próximos anos, espera-se que os resultados de estudos a decorrer possam permitir um diagnóstico precoce ou mesmo uma cura para estas doenças que afectam cada vez mais pessoas.

No segundo dia da Reunião da Sociedade Portuguesa de Neurociências, que decorreu entre quinta-feira e sábado, em Lisboa, Joaquim Ferreira e Alexandre de Mendonça abordaram a questão da «Progressão da doença de Parkinson» e a importância de «Identificar precocemente a doença de Alzheimer».

Em entrevista ao Ciência Hoje (CH), Joaquim Ferreira afirmou que actualmente, “aquilo que os médicos e que os investigadores procuram” fazer em relação ao Parkinson, “é interferir na progressão da doença”. Para o investigador da Faculdade de Medicina de Lisboa (FML) e do Instituto de Medicina Molecular (IMM), “mais do que tratar os sintomas, procura-se idealmente curar a doença”. Mas, “assumindo que é difícil”, tenta-se “pelo menos modulá-la fazendo com que aconteça mais tarde coisas que geram incapacidades para os doentes”, explica. E acrescenta: “o objectivo último de tudo o que se faz em termos de investigação é conseguir atrasar a progressão ou idealmente curar. Muitas vezes, concentramo-nos em curar os sintomas porque não temos boas armas para interferir verdadeiramente na doença”.

Existem “vários problemas que estão relacionados com a doença, que não nos facilita a vida, e com a metodologia, para a qual ainda não temos solução”, afirma Joaquim Ferreira. “Um dos problemas metodológicos é não termos marcadores que permitam, com menos doentes e num mais curto espaço de tempo, tirar conclusões que sejam indiscutíveis”, explica.

O mais importante em termos de investigação nesta área é, de acordo com o cientista, existirem “marcadores que fossem resultado de um estudo de imagem, de um estudo neurofisiológico, de um parâmetro clínico, que permitisse num grupo pequeno de doentes ter uma boa pista de que determinado composto interfere na doença”. Mas, em “40 anos de investigação” à doença de Parkinson “ainda não houve nenhuma pista” que permitisse encontrar esses marcadores. Por isso, “o envelhecimento natural continua a ser o melhor factor que permite predizer o aparecimento da doença”.

Neste momento, Joaquim Ferreira e equipa do IMM estão a avaliar parâmetros clínicos, isto é, “escalas clínicas ou desenho dos estudos, que permitam tirar estas conclusões”. Outra das áreas de investigação “tem a ver com o rever todos os dados disponíveis no sentido de dizer quais é que são as intervenções terapêuticas eficazes, quais é que são aquelas para as quais não existem dados que suportem o seu benefício”.

Diagnóstico precoce

“As estimativas” apontam para que existam “cerca de 70 mil pessoas com doença de Alzheimer em Portugal”, afirma Alexandre de Mendonça ao CH. No entanto, o investigador da FML e do IMM sublinha que “quando indicamos estes valores, não estamos a incluir outras formas de demência frequentes, nem os pacientes em que os defeitos cognitivos não atingem uma gravidade compatível com demência”. Estas são pessoas “que também têm um risco de progredir para demência e que manifestam queixas e dificuldades na vida diária em consequência dos esquecimentos e alterações cognitivas”.

A queixa inicial que poderá identificar o início de um problema “são os esquecimentos”, explica Alexandre de Mendonça. E, “muitas vezes, os próprios familiares a certa altura acham que esses esquecimentos são exagerados e estranhos para a idade e levam a pessoa ao médico”. Segundo o investigador, “em geral, quando os doentes e familiares vão ao médico por esse problema, quase sempre existe alguma coisa que deve ser vista porque é preocupante”.

A razão pelo qual é difícil diagnosticar precocemente a doença de Alzheimer prende-se com o facto de “todos nós termos alguns esquecimentos e isso pode não ser, só por si, muito valorizado”. Daí a importância de identificar “marcas da doença” que permitam “puder dizer que, embora seja uma fase muito precoce, a doença já está presente”.

Alexandre de Mendonça sublinha que para “diagnosticar, num futuro muito cedo, a doença, vamos ter de recorrer a biomarcadores”. Estes biomarcadores já existem, apesar de ainda não se saber “qual a melhor combinação dos biomarcadores em termos preditivos”.

A “vantagem do diagnóstico precoce é os doentes poderem entrar em ensaios clínicos destinados a atrasar a progressão da doença”. Segundo o cientista, “vários centros em Portugal já têm ensaios clínicos nesta área, sendo talvez o mais importante realizado com um anti-corpo monoclonal dirigido contra o beta-amilóide”, no qual o próprio participa. Mas existem também “outros ensaios, alguns a decorrer, outros a começar, com outras moléculas”, o que demonstra “um grande esforço dos investigadores no nosso país”.

2011-05-31

Por Susana Lage