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Estudo descobre os neurônios específicos que podem restaurar a capacidade de andar após paralisia

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Estimular neurônios1 específicos ajuda as pessoas a andar novamente após lesão2 na coluna, de acordo com um estudo publicado na revista Nature.

Nove pessoas com paralisia3 da parte inferior do corpo melhoraram sua capacidade de andar após receber estimulação elétrica na coluna, com os pesquisadores mapeando os neurônios1 que pareciam ter promovido essa recuperação.

A estimulação elétrica da medula espinhal4 é frequentemente usada para aliviar a dor em pessoas com lesões5 na medula espinhal4. Na última descoberta, a estimulação elétrica também acelerou a recuperação da caminhada entre pessoas com lesões5 na medula espinhal4 que tinham neurônios1 funcionais suficientes na área afetada.

“Imitamos a maneira como a medula espinhal4 é normalmente ativada por sinais6 elétricos do cérebro7 quando você caminha, estimulando eletricamente o ponto certo da medula espinhal4 no momento certo para mover os músculos8 das pernas”, diz Jocelyne Bloch, da Universidade de Lausanne, Suíça.

A equipe implantou dispositivos elétricos na medula espinhal4 de nove pessoas que tiveram lesões5 em uma área semelhante da medula espinhal4. Seis dos participantes tinham alguma sensação nas pernas, mas pouca ou nenhuma capacidade de movê-las, enquanto os três restantes não conseguiam sentir ou mover as pernas.

A estimulação elétrica foi aplicada na medula espinhal4 dos participantes, sendo o padrão e a localização desses pulsos personalizados por meio de uma inteligência artificial. Os participantes foram então solicitados a caminhar o mais longe possível em 6 minutos.

Com o apoio de uma estrutura, a estimulação elétrica permitiu que eles caminhassem cerca de 25 metros, em média.

Nos cinco meses seguintes, eles continuaram a receber essa estimulação elétrica, juntamente com sessões de fisioterapia9 guiadas, até cinco vezes por semana. Ao final do período de estudo, eles poderiam caminhar cerca de 50 metros em 6 minutos, em média.

Quatro dos participantes podiam até andar sem qualquer estimulação elétrica, sugerindo que a terapia induziu a religação sustentada dos neurônios1 da medula espinhal4.

Leia sobre "Paraplegia10", "Lesões5 da medula espinhal4" e "Neuromodulação".

Para entender melhor como isso ocorreu, os pesquisadores induziram lesões5 na medula espinhal4 em camundongos, paralisando suas patas traseiras. Eles então implantaram um dispositivo que transmitia pulsos elétricos às espinhas dos animais. Sua capacidade de andar melhorou posteriormente.

Em seguida, os pesquisadores mapearam a atividade gênica dos neurônios1 no local da lesão2 na coluna vertebral11 dos camundongos, o que revelou que um certo tipo de neurônio se tornou mais ativo após a estimulação elétrica.

Eles então usaram uma ferramenta genética, que pode ser controlada pela luz, para silenciar e reativar os neurônios1 ligados à recuperação da caminhada. Os ratos reabilitados só podiam andar quando os neurônios1 eram ligados.

“Depois de uma lesão2 na medula espinhal4, você tem muita atividade caótica em que muitos neurônios1 estão tentando funcionar”, diz Bloch. “A reabilitação elétrica organiza a rede de células12 e você realmente aumenta a atividade de um tipo específico de célula13, enquanto todas as outras células12 não são ativadas.”

Os pesquisadores também descobriram que silenciar esses neurônios1 em camundongos que não foram paralisados teve muito pouco efeito em sua capacidade de caminhar.

“Essas células12 são importantes para a recuperação da marcha em camundongos feridos, mas quando as desativamos em camundongos saudáveis sem lesões5, isso dificilmente afetou sua capacidade de andar”, diz Bloch.

“A identificação de um tipo de célula13 organizadora de recuperação é um grande passo em nossa compreensão dos mecanismos subjacentes à reabilitação com estimulação elétrica”, escreveram Kee Wui Huang e Eiman Azim, do Salk Institute for Biological Studies, na Califórnia, em um artigo de opinião que acompanha o estudo.

No futuro, a manipulação desses neurônios1 pode revelar novas maneiras de melhorar a capacidade de caminhar após a paralisia3, escreveram Huang e Azim.

No estudo, os pesquisadores contextualizam que uma lesão2 na medula espinhal4 interrompe os caminhos do cérebro7 e do tronco cerebral14 que se projetam para a medula espinhal4 lombar, levando à paralisia3.

Nesta pesquisa, mostrou-se que a estimulação elétrica epidural15 (EEE) espaço-temporal da medula espinhal4 lombar aplicada durante a neurorreabilitação (EEE-REHAB) restaurou a marcha em nove indivíduos com lesão2 medular crônica. Essa recuperação envolveu uma redução na atividade neuronal na medula espinhal4 lombar de humanos durante a caminhada.

A hipótese é que essa redução inesperada reflete a seleção dependente da atividade de subpopulações neuronais específicas que se tornam essenciais para um paciente andar após uma lesão2 na medula espinhal4.

Para identificar esses neurônios1 putativos, modelou-se os recursos tecnológicos e terapêuticos subjacentes à EEE-REHAB em camundongos. Aplicou-se sequenciamento de RNA de núcleo único e transcriptômica espacial às medulas espinhais desses camundongos para mapear um atlas16 molecular espacialmente resolvido de recuperação da paralisia3. Em seguida, empregou-se tipo de célula13 e priorização espacial para identificar os neurônios1 envolvidos na recuperação da caminhada.

Emergiu uma única população de interneurônios17 excitatórios aninhados em lâminas intermediárias. Embora esses neurônios1 não sejam necessários para andar antes da lesão2 da medula espinhal4, demonstrou-se que eles são essenciais para a recuperação da marcha com EEE após lesão2 da medula espinhal4.

Aumentar a atividade desses neurônios1 fenocopiou a recuperação da caminhada possibilitada pela EEE-REHAB, enquanto a ablação18 deles impediu a recuperação da caminhada que ocorre espontaneamente após lesão2 medular moderada.

Assim, identificou-se uma subpopulação neuronal organizadora da recuperação que é necessária e suficiente para recuperar a marcha após a paralisia3. Além disso, essa metodologia estabelece uma estrutura para usar a cartografia molecular para identificar os neurônios1 que produzem comportamentos complexos.

Veja também sobre "Neurociência - o que ela estuda" e "Reabilitação funcional".

 

Fontes:
Nature, publicação em 09 de novembro de 2022.
New Scientist, notícia publicada em 09 de novembro de 2022.

 

Créditos da imagem: NeuroRestore - Jimmy Ravier

 

NEWS.MED.BR, 2022. Estudo descobre os neurônios específicos que podem restaurar a capacidade de andar após paralisia. Disponível em: <https://www.news.med.br/p/medical-journal/1429580/estudo-descobre-os-neuronios-especificos-que-podem-restaurar-a-capacidade-de-andar-apos-paralisia.htm>. Acesso em: 5 fev. 2023.

Complementos

1 Neurônios: Unidades celulares básicas do tecido nervoso. Cada neurônio é formado por corpo, axônio e dendritos. Sua função é receber, conduzir e transmitir impulsos no SISTEMA NERVOSO. Sinônimos: Células Nervosas
2 Lesão: 1. Ato ou efeito de lesar (-se). 2. Em medicina, ferimento ou traumatismo. 3. Em patologia, qualquer alteração patológica ou traumática de um tecido, especialmente quando acarreta perda de função de uma parte do corpo. Ou também, um dos pontos de manifestação de uma doença sistêmica. 4. Em termos jurídicos, prejuízo sofrido por uma das partes contratantes que dá mais do que recebe, em virtude de erros de apreciação ou devido a elementos circunstanciais. Ou também, em direito penal, ofensa, dano à integridade física de alguém.
3 Paralisia: Perda total da força muscular que produz incapacidade para realizar movimentos nos setores afetados. Pode ser produzida por doença neurológica, muscular, tóxica, metabólica ou ser uma combinação das mesmas.
4 Medula Espinhal:
5 Lesões: 1. Ato ou efeito de lesar (-se). 2. Em medicina, ferimento ou traumatismo. 3. Em patologia, qualquer alteração patológica ou traumática de um tecido, especialmente quando acarreta perda de função de uma parte do corpo. Ou também, um dos pontos de manifestação de uma doença sistêmica. 4. Em termos jurídicos, prejuízo sofrido por uma das partes contratantes que dá mais do que recebe, em virtude de erros de apreciação ou devido a elementos circunstanciais. Ou também, em direito penal, ofensa, dano à integridade física de alguém.
6 Sinais: São alterações percebidas ou medidas por outra pessoa, geralmente um profissional de saúde, sem o relato ou comunicação do paciente. Por exemplo, uma ferida.
7 Cérebro: Derivado do TELENCÉFALO, o cérebro é composto dos hemisférios direito e esquerdo. Cada hemisfério contém um córtex cerebral exterior e gânglios basais subcorticais. O cérebro inclui todas as partes dentro do crânio exceto MEDULA OBLONGA, PONTE e CEREBELO. As funções cerebrais incluem as atividades sensório-motora, emocional e intelectual.
8 Músculos: Tecidos contráteis que produzem movimentos nos animais.
9 Fisioterapia: Especialidade paramédica que emprega agentes físicos (água doce ou salgada, sol, calor, eletricidade, etc.), massagens e exercícios no tratamento de doenças.
10 Paraplegia: Perda transitória ou definitiva da capacidade de realizar movimentos devido à ausência de força muscular de ambos os membros inferiores. A causa mais freqüente é a lesão medular por traumatismos.
11 Coluna vertebral:
12 Células: Unidades (ou subunidades) funcionais e estruturais fundamentais dos organismos vivos. São compostas de CITOPLASMA (com várias ORGANELAS) e limitadas por uma MEMBRANA CELULAR.
13 Célula: Unidade funcional básica de todo tecido, capaz de se duplicar (porém algumas células muito especializadas, como os neurônios, não conseguem se duplicar), trocar substâncias com o meio externo à célula, etc. Possui subestruturas (organelas) distintas como núcleo, parede celular, membrana celular, mitocôndrias, etc. que são as responsáveis pela sobrevivência da mesma.
14 Tronco Cerebral: Parte do encéfalo que conecta os hemisférios cerebrais à medula espinhal. É formado por MESENCÉFALO, PONTE e MEDULA OBLONGA.
15 Epidural: Mesmo que peridural. Localizado entre a dura-máter e a vértebra (diz-se do espaço do canal raquidiano). Na anatomia geral e na anestesiologia, é o que se localiza ou que se faz em torno da dura-máter.
16 Atlas:
17 Interneurônios: Geralmente qualquer neurônio não motor ou sensitivo. Os interneurônios podem também se referir aos neurônios cujos axônios permanecem em uma particular região do cérebro em contraste aos neurônios de projeção que apresentam axônios que projetam para outras regiões cerebrais.
18 Ablação: Extirpação de qualquer órgão do corpo.
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