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

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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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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

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

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

Biologia sintética: Tem potencial na saúde, indústria e energia (Peritos internacionais em Braga para discutir área de investigação recente)

Biologia sintética com aplicações relevantes.

Peritos internacionais reúnem-se hoje na Universidade do Minho, em Braga, para discutir biologia sintética, área de investigação com grande potencial de aplicação na saúde, indústria e energia.

“É um domínio muito recente, com cinco anos, mais ou menos, mas tem possíveis aplicações muito relevantes, principalmente na saúde, química industrial e bioenergia”, disse Manuel Mota, professor da UMinho actualmente a fazer investigação em biologia sintética no Massachusetts Institute of Technology (MIT), nos Estados Unidos.

Esta é uma área de investigação emergente da biologia molecular, que se dedica a desenhar e construir componentes e sistemas biológicos que não existem na natureza, assim como redesenhar os já existentes para que desempenhem novas funções.

Este novo domínio está associado à biologia de sistemas, que, recorrendo a ferramentas informáticas, analisa o provável comportamento de organismos vivos caso sejam alvo de modificações introduzidas artificialmente.

“O seu objectivo é criar formas de vida profundamente modificadas a partir de ADN artificial, utilizando massivamente todas as ferramentas provenientes da engenharia genética”, explica a Universidade do Minho (UMinho), na apresentação do ‘workshop’, organizado no âmbito do Programa MIT-Portugal.

Devido às questões éticas que a biologia sintética suscita, um dos oradores convidados é o norte-americano Kenneth Oye, “um dos mais destacados peritos mundiais na área”, salientou Manuel Mota.

Bruce Tidor, especialista na análise de sistemas biológicos complexos a nível molecular, e Vítor Santos, professor português radicado na Holanda, são outros participantes confirmados, a par de especialistas oriundos da Dinamarca, Suécia, Suíça e França.

Manuel Mota realçou que já está em “fase de quase aplicação” um novo método de produção, através de biologia sintética, de uma substância química presente no medicamento mais eficaz contra a tuberculose.

Produção com microrganismos

“É um medicamento extremamente caro”, afirmou, salientando que, com o novo método, será possível torná-lo bastante mais barato e acessível a populações de regiões pobres do Mundo. Manuel Mota sublinhou que, neste caso, “a substância química já foi testada e aprovada”, tendo mudado apenas a forma de a fazer, pelo que não é necessário repetir todas as fases de testes de um novo fármaco.

A produção de bioenergia por meio de microrganismos é outra das potencialidades da biologia sintética, pela importância que poderá ter como substituto dos combustíveis fósseis, realçou o professor da UMinho. Na química industrial, poderá vir a ser possível, por exemplo, produzir bioplásticos, solventes e tintas por meios microbiológicos, acrescentou.

2011-06-06

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=49443&op=all

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

Depressão mascarada com dores físicas

Sintomas físicos associados a maior severidade da doença.

Dores nas costas, tonturas e mal-estar gástrico podem ser sinais mascarados de uma depressão ou ansiedade crónica. Este quadro clínico nem sempre é lido à primeira e tende a confundir os especialistas, atrasando o diagnóstico correcto.

Sendo assim, os sintomas físicos são associados a uma maior severidade desta patologia. Estima-se que 35 por cento destes casos não sejam diagnosticados e os mais comuns padecidos pelos pacientes falta de apetite sexual (incapacidade de sentir prazer) e fadiga (impossibilidade de realizar tarefas) e ambos são determinantes na altura de diagnosticar o transtorno depressivo, entre outros como palpitações e tonturas.

A dor pode variar de num dia para o outro. Entre os factores que indicam uma possível depressão estão o facto de nenhum analgésico funcionar e a sensação de tristeza pode durar mais de duas semanas.

Não é fácil para o médico perceber de imediato de que se trata realmente. A presença conjunta de ansiedade, depressão e sintomas somáticos tornaram-se mais norma do que excepção, segundo o especialista Luis Caballero disse ao diário espanhol «EL País».

2011-05-30

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=49326&op=all 

Questionário simples pode acelerar diagnóstico do autismo (Teste foi realizado com crianças de um ano e permitiu a antecipação do tratamento)

Estudo envolveu dez mil bebés

Fazer um pré-diagnóstico do autismo até aos 12 meses de idade pode estar ao alcance de um questionário simples de 24 perguntas sobre gestos, compreensão e comunicação. Demora apenas cinco minutos a ser respondido e revelou-se um bom instrumento para identificar os primeiros sinais do distúrbio em crianças, de acordo com um estudo publicado no “Journal of Pediatrics".

Este trabalho americano foi o primeiro a demonstrar que uma simples ferramenta de triagem pode ser usada para detectar o autismo, sendo que a sua principal vantagem consiste em poder-se iniciar o tratamento muito mais cedo do que o habitual, sublinhou Karen Pierce, investigadora do Centro de Autismo da Universidade da Califórnia, nos EUA, e primeira autora do estudo.

Normalmente, o autismo é diagnosticado mais tarde, quando os primeiros sintomas são notados pelos pais, pelo que o seu tratamento começa, em média, aos seis anos. Contudo, quanto mais cedo for detectado e o tratamento iniciado, melhor pode ser o desenvolvimento e a aprendizagem da criança.

Neste estudo, a equipa de Karen Pierce reuniu um grupo de 137 pediatras em San Diego, que, ao longo de um ano, fizeram o questionário aos pais de todos os bebés que os consultavam. Foram colocadas perguntas como “Quando o seu filho brinca, procura saber se está a olhar para ele?” ou “ O seu filho sorri a olhar para si?”.

Dos mais de dez mil bebés envolvidos no estudo, 184 “reprovaram” nos testes e, quando as respostas sugeriam sintomas de autismo, as crianças eram sujeitas a exames mais complexos, realizados semestralmente até aos três anos.

Foi assim verificado que do grupo que demonstrou alguns sintomas, 75 por cento dos elementos tinham, efectivamente, algum problema. O diagnóstico de autismo foi feito em 32 crianças; 56 apresentaram atrasos na fala; nove tinham atrasos comportamentais e 36 foram classificados com outros problemas.

Depois desta triagem, os bebés diagnosticados com autismo ou algum atraso no desenvolvimento e 89 por cento das que tinham atrasos na linguagem foram encaminhados para terapias adequadas, em média, aos 17 meses, começando a ser tratadas aos 19 meses, muito antes da idade em que tal começa a acontecer.

A eficácia deste teste no diagnóstico do distúrbio levou a que 96 por cento dos pediatras envolvidos no estudo continuassem a usá-lo como ferramenta de triagem.

2011-04-29

Fonte:  http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=48761&op=all

3D é mais eficaz no tratamento de fobias (Utilização desta tecnologia permite resultados mais rápidos e intensos)

Imagens 3D provocam maior activação dos dados fisiológicos

 Imagens em formato 3D provocam “emoções com maior intensidade” do que as tradicionais fotografias a 2D e tornam-se mais eficazes no tratamento de fobias ou situações de stress pós-traumático, conclui um estudo hoje divulgado.

 Desenvolvida nos últimos dois anos e já em fase de conclusão, a investigação é liderada por Luís Monteiro, docente da Cooperativa de Ensino Superior Politécnico e Universitário (CESPU) e encontra-se inserida numa “bolsa da Fundação Bial, no valor de 25 mil euros”.
Uma vez que no tratamento de fobias os pacientes são expostos e confrontados aos “estímulos fóbicos”, muitas vezes com imagens fotográficas, este estudo indica que, “através da realidade virtual, os resultados são mais rápidos, mais intensos e o método mais fácil de realizar, porque é possível recriar os mais diversos cenários” através de computador, declarou o investigador.

 Este estudo envolveu uma amostra de 214 pessoas que foram sujeitas a recolhas de informação de resposta fisiológica, através da actividade eléctrica da pele e observação do ritmo cardíaco. “Houve uma maior activação [dos dados fisiológicos] quando confrontados com as imagens 3D do que com fotografias”, sublinhou Luís Monteiro, acrescentando que foram ainda efectuados testes ao nível da actividade cerebral.

 Para o investigador, através da realidade virtual “é possível reduzir os tempos de recuperação”, uma vez que se consegue sessões com maior intensidade. O relatório final deste trabalho, do qual sairão quatro artigos científicos, será entregue à Bial em Setembro.

Luís Monteiro referiu que, para submeter as pessoas aos testes, foram usados três cenários gráficos em 3D, com o objectivo de estimular diferentes reacções emocionais, designadamente um cenário positivo ou favorável, um neutro e outro negativo ou desfavorável. Este tipo de equipamento utilizado, que implica o uso de óculos 3D, salientou, é "tecnologia ainda cara", mas há já capacetes a partir dos dois mil euros.

2011-05-19

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=49117&op=all

Perna robótica interpreta sinais do cérebro

Empresa japonesa vai aplicar o mesmo processo tecnológico para fabricar braços artificiais

Uma empresa japonesa criou uma perna artificial capaz de interpretar os sinais do cérebro e mover-se em funções das suas ordens, o que permite ao utilizador caminhar de forma fluida, segundo informaram fontes da empresa. HAL, o robô inventado pela mesma empresa japonesa.

O objecto, desenvolvimento pela Cyberdyne, segue a mesma linha tecnológica utilizada em 2008 no revolucionário robô baptizado de HAL, uma espécie de armadura cibernética que permite facilitar os movimentos de pessoas idosas e deficientes motores.

“O princípio robótico é o mesmo, O sistema da perna tem sensores que podem ler os sinais enviados pelo cérebro”, explicou um dos porta-vozes da empresa, Mitsuhiro Sakamoto.

Quando os sensores detectam que o cérebro envia a ordem de movimento à perna, os pequenos motores instalados na extremidade artificial movem de forma automática os mecanismos do joelho e tornozelo.

Segundo a mesma empresa, esta perna ortopédica permite aos pacientes caminhar de forma natural sem a ajuda de muletas.

Espera-se que o aparelho passe à fase de comercialização dentro de quatro anos.

Além disto, a empresa tem previsto aplicar os mesmos princípios robóticos no fabrico de braços e pernas artificiais com fins ortopédicos.

2010-03-11 

 Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=40551&op=all 

Arte e paixão despertam as mesmas áreas cerebrais (Outros estudos preliminares também já demonstraram que as obras de arte podem reduzir o sofrimento de doentes internados)

"O Nascimento de Vénus", de Botticelli, foi uma das obras utilizadas no estudo

Resultados preliminares de um estudo realizado no Reino Unido indicam que contemplar obras de arte como "O Nascimento de Vénus", do pintor Botticelli (1445-1510) e estar apaixonado estimulam as mesmas zonas do cérebro.

Este estudo, que tem como autor principal Semir Zeki, neurobiólogo da University College de Londres, envolveu vários voluntários que tiveram a oportunidade de admirar 28 quadros de pintores de renome.

Com um scanner cerebral, Zeki conseguiu identificar um aumento de sangue nas áreas de produção do neurotransmissor dopamina e na região do córtex orbitofrontal, que estão associados à sensação de prazer e de afecto. Este é o mesmo processo que decorre quando se está apaixonado.

Outros estudos preliminares também já demonstraram que as obras de arte podem reduzir o sofrimento de doentes internados e ajudar na recuperação de algumas doenças.

Este trabalho de Semir Zeki ainda está a ser revisto, mas o autor prevê que seja divulgado numa publicação especializada ainda este ano.

2011-05-12

Fonte:  http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=49019&op=all

Cientistas querem simular cérebro num super computador

Cérebro humano é estudado há mais de 200 anos mas ainda não há uma visão geral sobre ele, dizem os cientistas.   Objectivo do «Human Brain Project» é investigar doenças como Parkinson ou Alzheimer.  

Um grupo internacional de investigadores está a levar a cargo um programa que pretende simular de forma realista o funcionamento do cérebro humano num super computador. Os objectivos deste Projecto Cérebro Humano (HBP – Human Brain Project) são perceber como se relacionam os nossos neurónios, testar tratamentos contra doenças como o Alzheimer, Parkinson, depressão e criar novas próteses para pessoas incapacitadas.

O projecto está a ser desenvolvido por 13 universidades e instituições de nove países europeus e poderá estar pronto em 2023, isto de conseguir apoio financeiro da Comissão Europeia; apoio esse que seria de 100 milhões de euros durante dez anos. Só para o ano se saberá se há ou não o dinheiro.

Para os cientistas esta ferramenta seria de grande utilidade pois permitiria testar novos fármacos e tratamentos sem necessidade de se recorrer a experiências com animais ou prolongados ensaios clínicos com humanos. Cinco anos antes de 2023, estaria pronto o primeiro protótipo, feito pela IBM.

Henry Markram, investigador da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, que está à frente do projecto, acredita que esta tecnologia é uma “verdadeira revolução”. O cérebro “é estudado há mais de 200 anos e o número de artigos científicos sobre o mesmo são 10 milhões, no entanto ainda não temos uma visão geral desse órgão”, explica.

Serão criadas oito novas infra-estruturas tecnológicas de alto nível. A primeira, que realizará as simulações, estará situada na Suíça e será semelhante ao centro de controlo de missões da NASA. A secção dedicada à neuro-informática vai parar a Estocolmo.

Este tipo de investigação sobre o cérebro é cada vez mais importante, até porque um terço da população sofrerá de problemas a esse nível. No entanto, considera Markram, tem sido posto de parte pelas farmacêuticas, pois implica alto custo e a complexidade: “Provar a eficácia de um medicamento pode demorar uns 15 anos, havendo sacrifício de animais e testes em humanos”.

O super computador poderá realizar simulações de uma forma mais rápida. E testar milhares de drogas em vez de apenas uma, o que facilitará o aparecimento de novos tratamentos.

2011-05-12 

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=49021&op=all