Tecnologia Científica

Nova tecnologia não invasiva pode detectar sinais precoces de distúrbios motores em bebês
Cientistas do Imperial College London criaram a primeira maneira não invasiva do mundo de mapear como os movimentos do bebê são gerados em um nível neuronal.
Por Caroline Brogan - 23/11/2020


Os bebês sincronizam seus nervos espinhais para um chute forte

A pesquisa, realizada com um manguito vestível, fornece um novo método para monitorar os movimentos em bebês e novos insights sobre como os reflexos dos bebês - como chutar - se desenvolvem. Esses insights e a braçadeira também podem ser usados ​​para detectar os primeiros sinais de distúrbios motores, como paralisia cerebral.

A pesquisa, publicada hoje na Science Advances , foi feita em colaboração com a Fundação Santa Lucia e o Hospital Casilino de Roma.

Esta é uma descoberta fundamental de como os fetos e bebês se desenvolvem.

Professor Dario Farina
Departamento de Bioengenharia

Os bebês começam a chutar como fetos no útero e continuam a chutar instintivamente até os quatro meses de idade. Os chutes envolvem principalmente os neurônios espinhais, assim como os reflexos protetores encontrados em adultos, como remover rapidamente a mão do calor. No entanto, não se sabe muito sobre como o movimento é gerado em um nível neuronal porque uma análise detalhada de células nervosas individuais não era possível sem cirurgia.

Agora, os pesquisadores da Imperial e da Santa Lucia Foundation desenvolveram um manguito não invasivo que desliza sobre as pernas de bebês que chutam livremente para monitorar a atividade neuronal sem a necessidade de cirurgia. O sistema decodifica os potenciais de campo elétrico na superfície do corpo e reverte matematicamente seu processo de geração, identificando assim a atividade neural da medula espinhal.

Diagrama mostrando os neurônios da medula espinhal, como a braçadeira se conecta
ao bebê e a sincronização dos neurônios durante o chute
Neurônios da medula espinhal, como a braçadeira se conecta ao bebê e a sincronização
dos neurônios durante o chute

Usando a braçadeira, os pesquisadores descobriram que, ao contrário dos movimentos rápidos das pernas em adultos, os chutes dos bebês são gerados pelos neurônios na medula espinhal disparando exatamente ao mesmo tempo. Essa 'sincronização extrema', dizem os pesquisadores, aumenta a força gerada pelos músculos ligados aos nervos - o que explica por que os chutes dos bebês podem ser relativamente fortes e rápidos, embora seus músculos ainda sejam fracos e lentos.

Esta é uma conquista emocionante que pode nos ajudar a monitorar bebês em busca de sinais de problemas motores para que possamos diagnosticar e tratá-los precocemente.

Professor Francesco Lacquaniti
Fundação Santa Lucia

Os pesquisadores afirmam que esses resultados, publicados hoje na Science Advances, são de importância crucial para nossa compreensão do desenvolvimento das redes neurais espinhais.

O autor principal, Professor Dario Farina, do Departamento de Bioengenharia do Imperial, disse: “Esta é uma descoberta fundamental de como os fetos e bebês se desenvolvem. As descobertas, e a nova tecnologia que nos ajudou a fazer a descoberta, podem ajudar a monitorar o desenvolvimento de bebês e detectar sinais de distúrbios motores como paralisia cerebral desde o início. ”

O coautor sênior, Professor Francesco Lacquaniti, da Universidade de Roma Tor Vergata e da Santa Lucia Foundation acrescentou: “O novo manguito de monitoramento é uma conquista tecnológica empolgante que pode nos ajudar a monitorar bebês em busca de sinais de problemas motores para que possamos diagnosticá-los e tratá-los precocemente . ”

Descoberta fundamental

O manguito se conecta à parte inferior da perna e contém uma interface neuromuscular que registra os sinais elétricos na pele. Em seguida, ele decodifica esses sinais e seus tempos para descobrir quais neurônios da medula espinhal estão disparando e com que rapidez.

Eles testaram a braçadeira em quatro bebês saudáveis ​​de dois a 14 dias que chutavam livremente e em doze homens adultos fazendo vários movimentos.

Eles descobriram que, em bebês, todos os neurônios disparam próximos a tempo de gerar um chute, ao passo que houve significativamente menos sincronização nos indivíduos adultos.

O professor Farina disse: “Gerar movimentos rápidos é vital para a sobrevivência e saúde humana. Os bebês já podem chutar muito rápido poucos dias após o nascimento, e agora sabemos que eles fazem isso usando todos os nervos espinhais ao mesmo tempo. ”

Vantagem evolutiva?

Talvez os bebês tenham desenvolvido chutes fortes durante a evolução para evitar perigos potenciais, como predadores.

Dr. Alessandro Del Vecchio
Departamento de Bioengenharia

Acredita-se que os chutes do bebê fortaleçam os músculos das pernas e preparem o bebê para rolar e, eventualmente, aprender a andar. No entanto, os pesquisadores dizem que suas descobertas podem sugerir outra vantagem.

O primeiro autor, Dr. Alessandro Del Vecchio, do grupo de pesquisa do Professor Farina no Departamento de Bioengenharia disse: “A força e a velocidade do chute, bem como a sincronização da atividade nervosa, podem sugerir que o chute tem uma vantagem protetora mais imediata para os bebês. Talvez os bebês tenham desenvolvido chutes fortes durante a evolução para evitar perigos potenciais como predadores. ”

Os pesquisadores agora estão estudando o monitoramento de neurônios espinhais em bebês com distúrbios motores, como paralisia cerebral. Eles esperam que sua pesquisa possa ajudar a desenvolver novos marcadores clínicos para o diagnóstico precoce desses tipos de distúrbios.

Este trabalho foi financiado pelo Conselho Europeu de Pesquisa .

“Motoneurônios espinhais do recém-nascido humano são altamente sincronizados durante os movimentos das pernas” por Alessandro Del Vecchio, Francesco Lacquaniti, Dario Farina, publicado em 20 de novembro de 2020 na Science Advances .