Simulação numérica de depósito de alfa-sinucleína e o aumento da oscilação beta relacionado à alteração na comunicação efática na evolução da doença de Parkinson

Recent studies suggest that beta oscillatory activity (15-30 Hz) in different cortical regions is increased during neurodegenerations. For example, the degree of neuronal beta oscillatory activity is related to the magnitude of the response of the basal nuclei to dopaminergic agents in Parkinson...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Galvão, Vinícius de Oliveira
Outros Autores: Lima, Gustavo Zampier dos Santos
Formato: bachelorThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Parkinson
Autômato celular
Oscilação Beta
Parkinson's
neuronal model
Beta Oscillation
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOFISICA
CNPQ::OUTROS::CIENCIAS
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/56100
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Galvão, Vinícius de Oliveira
Simulação numérica de depósito de alfa-sinucleína e o aumento da oscilação beta relacionado à alteração na comunicação efática na evolução da doença de Parkinson
description Recent studies suggest that beta oscillatory activity (15-30 Hz) in different cortical regions is increased during neurodegenerations. For example, the degree of neuronal beta oscillatory activity is related to the magnitude of the response of the basal nuclei to dopaminergic agents in Parkinson's disease (PD). Thus, LFP beta oscillatory activity can produce synchronous oscillatory activity in the local neuronal population, which leads to a deterioration in neuronal communications. This study investigated the relationship between altered neuronal efferent communication and increased beta oscillation due to degenerative processes using numerical simulation. To this end, a degeneration model was proposed based on the proportion of damage to both ion channels and phospholipid membrane capacitance. The model in this study was described using a cellular automaton, in which initially two types of cellular components are presented (phospholipid membrane and ion channels), which over time are degenerated by processes of deposition or inactivation, such as those observed in the case of Parkinson's disease, through the dysfunctional protein alpha-synuclein. Thus, with the progression of degeneration, ephatic communication can be mimicked via the Quadratic Integra-and-Dispara Ephatic (QIF-E) hybrid neuronal model, as in other studies found in the literature. These studies show a strong relationship between the increase in beta band oscillation and the anomalous increase in the electrical resistance of the cell membrane (impaired ion flow). Finally, with this study, it is possible to assess the rate of degeneration of channels and the neuronal membrane, and to draw a parallel with the impact of degeneration on ephatic communication in Parkinson's Disease. This finding enables a new dynamic understanding of such diseases and may have an impact on the research and development of new drugs.
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For example, the degree of neuronal beta oscillatory activity is related to the magnitude of the response of the basal nuclei to dopaminergic agents in Parkinson's disease (PD). Thus, LFP beta oscillatory activity can produce synchronous oscillatory activity in the local neuronal population, which leads to a deterioration in neuronal communications. This study investigated the relationship between altered neuronal efferent communication and increased beta oscillation due to degenerative processes using numerical simulation. To this end, a degeneration model was proposed based on the proportion of damage to both ion channels and phospholipid membrane capacitance. The model in this study was described using a cellular automaton, in which initially two types of cellular components are presented (phospholipid membrane and ion channels), which over time are degenerated by processes of deposition or inactivation, such as those observed in the case of Parkinson's disease, through the dysfunctional protein alpha-synuclein. Thus, with the progression of degeneration, ephatic communication can be mimicked via the Quadratic Integra-and-Dispara Ephatic (QIF-E) hybrid neuronal model, as in other studies found in the literature. These studies show a strong relationship between the increase in beta band oscillation and the anomalous increase in the electrical resistance of the cell membrane (impaired ion flow). Finally, with this study, it is possible to assess the rate of degeneration of channels and the neuronal membrane, and to draw a parallel with the impact of degeneration on ephatic communication in Parkinson's Disease. This finding enables a new dynamic understanding of such diseases and may have an impact on the research and development of new drugs. Estudos recentes sugerem que a atividade oscilatória beta (15-30 Hz) em diferentes regiões corticais é aumentada ao longo de neurodegenerações. Por exemplo, o grau de atividade oscilatória beta neuronal está relacionado à magnitude da resposta dos núcleos da base aos agentes dopaminérgicos na doença de Parkinson (DP). Assim, a atividade oscilatória LFP beta pode produzir atividade oscilatória síncrona da população neuronal local, o que leva a um agravo nas comunicações neuronais. Neste trabalho foi investigado, por simulação numérica, a relação entre a alteração na comunicação efática neuronal e o aumento da oscilação beta, por processos degenerativos. Com esta finalidade, foi proposto um modelo de degeneração baseado na proporção dos prejuízos, tanto dos canais iônicos, quanto da capacitância da membrana fosfolipídica. O modelo do presente trabalho foi descrito por meio de um autômato celular, em que inicialmente se apresentam dois tipos de componentes celulares (membrana fosfolipídica e canais iônicos), que ao longo do tempo são degenerados por processos de deposição ou inativação, tais como os observados no caso da Doença de Parkinson, através da proteína disfuncional alfa-sinucleína. Assim, com a progressão da degeneração, a comunicação efática pode ser mimetizada via modelo neuronal híbrido Integra-e-Dispara Quadrático Efático (QIF-E), como em outros trabalhos encontrados na literatura. Estes estudos mostram uma forte relação entre o aumento da oscilação da banda beta com o aumento anômalo da resistência elétrica da membrana celular (prejuízo de fluxo iônico). Finalmente, com este estudo, é possível avaliar a taxa de degeneração de canais e da membrana neuronal, e traçar um paralelo com o impacto da degeneração na comunicação efática na Doença de Parkinson. Este achado possibilita um novo entendimento dinâmico de tais doenças e pode impactar na pesquisa e desenvolvimento de novos medicamentos. 2023-12-19T11:40:03Z 2023-12-19T11:40:03Z 2023-12-12 bachelorThesis GALVÃO, Vinicius de Oliveira. Simulação numérica de depósito de alfa-sinucleína e o aumento da oscilação beta relacionado à alteração na comunicação efática na evolução da doença de Parkinson. 2023. 49 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Ciências e Tecnologia) - Escola de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/56100 pt_BR Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN Bacharelado em Ciências e Tecnologia Escola de Ciências e Tecnologia

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