28 de Agosto de 2015     Por Redação WebContent

O médico recebe os resultados dos exames de ressonância magnética que havia pedido para um paciente de epilepsia. Ele abre o conjunto de dezenas de imagens em seu computador e olha uma por uma, tentando achar uma lesão ou alguma anormalidade. Em um dos cortes axiais, ele nota uma diferença sutil, quase imperceptível. Será que aquele pequeno ponto um pouco mais escuro é responsável pelas crises epilépticas? Impossível ter certeza. Fazer um diagnóstico como esse é tarefa difícil mesmo para médicos especializados. Um erro, além de não ajudar o paciente, pode submetê-lo a uma cirurgia extremamente invasiva, arriscada e desnecessária.

É com o intuito de ajudar profissionais de medicina e pacientes de doenças neurológicas que a pesquisadora da Faculdade de Engenharia Elétrica e Computação (FEEC) da Unicamp Wu ShinTing, integrante do BRAINN, cria programas de computador que permitem visualizações inovadoras de exames de ressonância magnética e PET (tomografia por emissão de pósitrons). Com a ferramenta computacional desenvolvida por ela e seu grupo, os médicos têm acesso a uma quantidade muito maior de informações para que possam tomar decisões mais precisas e embasadas.

A pesquisadora Wu ShinTing, no estande do BRAINN durante o congresso SBPC 2015: pesquisas de ponta e educação sobre o cérebro humano.

INTERAÇÃO PARA SUPERAR DESAFIOS

A parceria entre Ting e a área médica começou antes da criação do BRAINN. Cerca de dez anos atrás, Ting apresentou seus trabalhos ao pesquisador Fernando Cendes, hoje responsável pelo CEPID BRAINN. Cendes vislumbrou a possibilidade de visualizar imagens tridimensionais do cérebro de maneira diferente – em vez das tradicionais camadas retas, ele gostaria de investigá-las em camadas curvilíneas. Interessada no desafio, Ting começou os trabalhos para a implementação de um novo algoritmo.

Depois de muitas pesquisas, estudos e aprimoramentos, uma primeira versão da ferramenta computacional ficou pronta em 2010. O programa tinha a capacidade de organizar todos os dados e imagens provenientes de um exame de ressonância magnética e fornecer ao usuário diversas visualizações do cérebro, retas ou curvilíneas, tanto em 2D como em 3D.

“Percebemos que, dependendo do ângulo de visualização, certas estruturas ficavam mais evidentes”, diz Ting. “Então, para facilitar o diagnóstico médico, nosso aplicativo oferecia cortes multiplanares e curvilíneos. Apesar de já existirem outras ferramentas comerciais similares, a nossa forma de interação é diferente”.

“Nós apostamos na interatividade – o pesquisador pode mover a superfície de corte como quiser, tanto verticalmente e horizontalmente como diagonalmente, e observar as estruturas do cérebro do ângulo que considera o melhor a fim de certificar suas suspeitas”.

O programa de computador em ação, combinando imagens de ressonância magnética e PET-SCAN. Clique na imagem para assistir a um vídeo sobre seu funcionamento.

NO BRAINN, A INOVAÇÃO NUNCA TERMINA

Quatro anos depois, uma nova versão do programa, ainda mais inovadora, foi desenvolvida pelo grupo de Ting. Agora, a ferramenta inclui também a visualização de imagens de exames PET de forma alinhada aos exames de ressonância. Desse modo, o pesquisador pode mesclar as imagens anatômicas obtidas pela ressonância magnética com as imagens metabólicas obtidas pelo PET.

Análises cerebrais mais precisas aprimoram diagnóstico e têm potencial para aumentar a qualidade de vida de quem convive com doenças neurológicas.

“Além de integrar o PET com a ressonância magnética, nossa segunda versão oferece mais ângulos e maior área de visualização, propiciando uma análise comparativa entre os dois hemisférios cerebrais”, afirma Ting. “Nós também o tornamos disponível para usuários de Windows, Linux e Mac”.

O programa, até o momento, foi utilizado principalmente em pacientes de epilepsia. Entretanto, ele tem potencial para ajudar na detecção de tumores cerebrais e outras doenças neurológicas. Ting conta que o próximo passo é integrar novas modalidades de exames na ferramenta, para fornecer maiores quantidades de informação e tornar o diagnóstico médico o mais preciso possível.

“As demandas médicas por ferramentas computacionais que corroboram suas conjeturas constituem nosso problema de pesquisa. Sempre atentos às novas propostas de investigação das áreas suspeitas, gostaríamos de agregar exames como o SPECT (tomografia computadorizada por emissão de fóton único), DWI (ressonância magnética de difusão) e até mesmo EEG (eletroencefalograma)”, diz Ting. “Alguns desses projetos já foram iniciados e estão em andamento, mas ainda não temos uma previsão de quando uma nova versão do programa ficará pronta.”

Quem quiser saber mais sobre a história do projeto, e ver mais imagens e vídeos que mostram o funcionamento do software, pode acessar o seguinte site :

15 de Julho de 2015     Por Redação WebContent

Sondas neurais são atualmente bastante utilizadas em pesquisas de neurociência e possuem diversas aplicações. Essas pequenas agulhas, quando inseridas no cérebro, permitem estimular regiões específicas ou registrar a atividade elétrica de neurônios. Entretanto, ainda não são produzidas no Brasil. Com isso em mente, um dos projetos do CEPID BRAINN busca desenvolver sondas neurais no país pela primeira vez.

Sonda neural produzida por pesquisadores do BRAINN, já integrada a chip que facilita o manuseio e permite aplicações científicas: alta tecnologia brasileira a serviço da Ciência.

“Em 2010, o pesquisador Hércules Neves me convidou para fazer parte da continuação de um projeto europeu do qual era coordenador, chamado Neuroprobes”, conta Roberto Panepucci, um dos pesquisadores do projeto de sondas neurais do BRAINN. “No ano seguinte conheci o BRAINN, e percebemos que desenvolver sondas neurais aqui seria um projeto bastante interessante”.

As atividades começaram em 2012 com dois projetos de mestrado, orientados por Panepucci. Os alunos André Malavazi e Jesus Arbey desenvolveram protótipos das sondas no Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer (CTI), que foram testados com resultados promissores.

SONDAS MADE IN BRAZIL

Microscopia eletrônica da ponta de inserção da sonda.

“Em um teste de registro de atividade elétrica na presença de pulsos de luz em animais vivos, nossas sondas se mostraram melhores do que as já comercializadas”, diz Panepucci. “O silício, usado nas sondas neurais encontradas no mercado, absorve a luz e gera uma interferência elétrica no sinal neural.  As nossas sondas são feitas de polímeros e apresentaram um efeito muito reduzido, causado apenas pela interação com o metal”.

Além disso, sondas neurais produzidas dentro do país trariam vantagens também em termos econômicos e de facilidade de obtenção.

“Atualmente os pesquisadores que trabalham com sondas neurais precisam importá-las”, diz Roberto Covolan, um dos coordenadores do projeto. “Produzindo esses dispositivos no país, são evitadas burocracias relacionadas aos processos de importação. O custo das sondas também seria reduzido”.

INOVAÇÃO TECNOLÓGICA E PERSONALIZAÇÃO

Um dos desafios relacionados às sondas neurais está na transferência de dados. Como elas possuem muitos eletrodos, precisam ser conectadas a uma grande quantidade de fios. Isso poderia dificultar a realização de experimentos e limitar o tamanho mínimo das sondas. “Por esses motivos, estamos trabalhando agora na elaboração de sondas que possam transmitir a informação de modo wireless”, diz Covolan.

Entre os próximos passos do projeto também está a disponibilização das sondas neurais para diversos grupos de pesquisa que já demonstraram interesse no equipamento.

(esq.) Sonda produzida pelo BRAINN finalizada. (dir.) Exemplo de flexibilidade do equipamento.

“Uma das principais vantagens de desenvolvermos as sondas aqui é a possibilidade de personalização”, diz Panepucci. “Criamos um software que permite desenhar facilmente as sondas e construir um protótipo a partir disso. Dessa maneira, a sonda é feita de acordo com a demanda do pesquisador”.

Um dos interessados nas sondas neurais é o pós-doutorando André Vieira, da FCM/Unicamp. Vieira trabalha com mecanismos moleculares da epilepsia, e parte de seu trabalho envolve a estimulação e registro da atividade cerebral de animais, principalmente na região do hipocampo.

O pesquisador já realizou testes de natureza mecânica com o equipamento e verificou, por exemplo, que para usá-las é necessário remover a dura-máter, a meninge mais externa que envolve o cérebro. Segundo ele, esse procedimento pode ser até mesmo vantajoso, pois a sonda ficaria mais bem fixada no cérebro e diminuiria as chances de lesão ao tecido. E as vantagens das sondas não param por aí.

“Com as sondas neurais também é possível registrar atividade em diversas regiões do hipocampo simultaneamente, o que não é possível com um eletrodo”, diz ele. “Além disso, podemos isolar a atividade de neurônios individuais”.

O próximo passo do projeto de Vieira é realizar testes de registro de atividade elétrica. Para isso ele usará uma sonda personalizada, que terá um comprimento maior para chegar ao hipocampo. “Pretendemos realizar esses testes nos próximos meses”, diz Vieira.

09 de Novembro de 2015     Por Redação WebContent

O paciente está internado há alguns dias no Hospital das Clínicas da Unicamp. Ele sofreu um Acidente Vascular Cerebral, ou AVC, popularmente conhecido como “derrame”. Os médicos, depois de realizaram os tratamentos iniciais, estão agora acompanhando seu progresso. Será que o AVC afetou o cérebro do homem? Será que as funções cognitivas estão intactas? Para descobrir, a equipe médica aplica questionários e faz diversos testes –  como por exemplo pedir para que o homem mexa os braços e as pernas.

Apesar de eficientes, todas as tentativas de entender as consequências do AVC são indiretas. Os médicos ainda não conseguem acompanhar diretamente o que está acontecendo na região mais importante do corpo quando o assunto é acidente vascular cerebral – o cérebro.

“Até hoje, medir o fluxo sanguíneo em pacientes de AVC é um problema não resolvido”, diz Rickson Mesquita, pesquisador do Grupo de Neurofísica (GNF) da Unicamp e membro do BRAINN. Ele e seu grupo de pesquisa buscam uma resposta para esse problema; uma resposta que já está sendo elaborada com um dispositivo único no Brasil e que pode chegar à fase de testes clínicos ainda esse ano.

EQUIPAMENTO PERMITE “VER” O QUE ACONTECE NO CÉREBRO, MESMO DO LADO DE FORA

Para ajudar a diagnosticas pacientes que sofreram um AVC, Mesquita desenvolve tecnologias baseadas em luz no infravermelho próximo. De maneira simplificada, a luz no infravermelho próximo consegue atravessar a pele e o crânio e interage com as moléculas de hemoglobina no nosso sangue. Isto é importante, pois a hemoglobina é a responsável por levar oxigênio para todo o nosso corpo. Portanto, onde há hemoglobina, há oxigênio.

Sabendo disto, a ideia de Mesquita foi desenvolver um pequeno aparelho com lasers de luz infravermelha e detectores, a fim de utilizá-lo na prática médica.

Funciona assim: a luz é emitida pelo aparelho, entra em nosso corpo, interage com a hemoglobina e volta para o detector. Entretanto, a intensidade da luz que volta é diferente da intensidade da luz original – a intensidade depende da quantidade de hemoglobina com a qual interagiu. Olhando para a diferença entre luz emitida e luz detectada, portanto, é possível inferir a presença de hemoglobina – e, consequentemente, de oxigênio – na região em análise.

“O dispositivo que desenvolvemos é o primeiro no Brasil capaz de medir o fluxo de sangue na microvasculatura cerebral”, afirma Mesquita. “A grande vantagem dele em relação ao acompanhamento feito atualmente em leitos médicos é que podemos enxergar, em tempo real, o que está acontecendo no cérebro de pacientes que sofreram um AVC”.

“Podemos ver, por exemplo, se o cérebro de pacientes de AVCs isquêmicos estão recebendo sangue e oxigênio corretamente”, explica o pesquisador. “Além disso, é possível individualizar os tratamentos de acordo com as características específicas de cada paciente que estamos observando”.

O projeto, que começou em 2013, teve seus primeiros resultados no final de 2014. Os testes foram feitos em voluntários saudáveis e confirmaram a precisão do equipamento. Agora, o próximo passo é levar a ideia para os hospitais e acompanhar pacientes de AVC.

“Nossa expectativa é começar estudos clínicos ainda este ano”, diz Mesquita.

A luz que enxergamos é apenas parte do espectro eletromagnético. Note, na imagem acima, a faixa do infravermelho.

TECNOLOGIA PARA ESTUDAR CÉREBROS SAUDÁVEIS   

O dispositivo desenvolvido por Mesquita e seu grupo pode ser utilizado também para estudar cérebros saudáveis. Exemplo disso é sua aplicação nas pesquisas de redes cerebrais, nas quais o objetivo é entender como as diferentes regiões do cérebro estão conectadas. A função do dispositivo é ajudar na visualização de quais estruturas do cérebro ficam ativas com determinadas atividades e estímulos, pois elas têm maior fluxo sanguíneo e consomem mais oxigênio em relação às regiões não envolvidas nos processos.

“A utilização de dispositivos ópticos para estudos de redes cerebrais cresceu nos últimos cinco anos”, explica Mesquita. “Eles possuem vantagens sobre a ressonância magnética, que também pode ser utilizada com essa finalidade. Dispositivos ópticos são mais práticos, portáteis e permitem a realização de exames com pacientes em pé e em situações mais naturais”.