Perspectivas da Engenharia Biomédica no
Estudo do Controle do Movimento Humano
O ser humano interage com o ambiente que o cerca por meio do movimento. Andar,
falar, pegar algum objeto ou o simples fato de permanecer em pé são exemplos de
tarefas motoras que requerem a ação integrada de um grande número de elementos
dos sistemas nervoso, muscular e esquelético. Uma abordagem possível para se
entender como estes sistemas atuam no controle do movimento é por meio de
experimentos realizados em seres humanos durante a realização de alguma tarefa
motora. Diferentes técnicas de processamento são aplicadas aos sinais adquiridos
durante os experimentos para tentar elucidar quais são os possíveis mecanismos
biomecânicos e/ou neurofisiológicos responsáveis pela execução da tarefa que está
sendo investigada. Outra abordagem que tem ganhado força nas pesquisas em
controle motor é a modelagem matemática e a simulação computacional. Nesta
abordagem, as características fundamentais do sistema neuromusculoesquelético são
representadas
matematicamente
com
base
nos
conhecimentos
fisiológicos,
anatômicos e biomecânicos de cada elemento constituinte. Em seguida, os modelos
são implementados e simulados em um computador com o intuito de entender a
contribuição relativa de cada elemento para o controle motor. Nesta palestra o
objetivo inicial é familiarizar a audiência com os elementos fundamentais do sistema
neuromusculoesquelético responsável por uma parte das tarefas motoras executadas
por seres humanos. O foco principal será no sistema responsável pelo controle do
torque gerado na articulação do tornozelo, que é uma importante articulação tanto
para a manutenção da postura ereta quanto para a locomoção humana. Em seguida,
será mostrado diferentes formas de se modelar matematicamente o sistema motor
humano. Nesta parte, será mostrado um recente modelo multi-escala e
biologicamente plausível do sistema neuromusculoesquelético que tem sido utilizado
para se estudar os mecanismos de diferentes tarefas motoras por meio de simulações
computacionais.
Por
fim,
será
mostrado
como
algumas
ferramentas
de
processamento de sinais têm sido utilizadas para se estudar experimentalmente o
controle de tarefas motoras que requerem a ação da articulação do tornozelo.
Pretende-se com esta palestra fornecer uma visão dos potenciais campos de atuação
do Engenheiro Biomédico no entendimento do funcionamento do sistema
neuromuscular humano e as possíveis aplicações no desenvolvimento e/ou
aprimoramento de tecnologias aplicadas à reabilitação neuromotora.
Breve Currículo
Leonardo A. Elias é pesquisador recém-doutor (pós-doutorando) no Laboratório de
Engenharia Biomédica, Escola Politécnica, Universidade de São Paulo (São Paulo,
Brasil). Nos próximos meses, assumirá a posição de Professor Doutor junto ao
Departamento de Engenharia Biomédica da Faculdade de Engenharia Elétrica e de
Computação da Universidade Estadual de Campinas. Sua pesquisa está focada em
Neurociência
Computacional,
Neuroengenharia,
Neurofisiologia
da
Medula
Espinhal, Biomecânica e Processamento de Sinais Biológicos. Seu interesse é
compreender
os
mecanismos
neurofisiológicos
envolvidos
no
controle
do
movimento de seres humanos. Além disso, de uma perspectiva translacional, ele está
interessado em desenvolver/aprimorar técnicas que podem ser usadas em
procedimentos de neurorreabilitação. Dr. Elias recebeu o título de Engenheiro
Eletricista pela Universidade Federal de Goiás (Goiânia, Brasil) em 2008 e os títulos
de Mestre e Doutor em Engenharia Biomédica ambos pela Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo (São Paulo, Brasil) em 2010 e 2013, respectivamente. É
membro do IEEE, IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, Society for
Neuroscience e Sociedade Brasileira de Engenharia Biomédica.