PESQUISA SOBRE PARALISIA CEREBRAL

Perspectivas e possibilidades das Biociências e da Inteligência Artificial no prognóstico e Tratamento da Paralisia Cerebral Diego N.Vilela1, Paula von Randow Cardoso2 , Hélio Ribeiro3 * 1 Centro Universitário Barão de Mauá, Ribeirão Preto, Brazil 2Fundação Ezequiel Dias, Belo Horizonte, Brazil. 3 Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil Palavras chaves: Biotecnologia, nanomedicina, inteligência artificial, nanomateriais de carbono, paralisia cerebral. Abstract Diante da complexidade socioeconômica desencadeada pela paralisia cerebral (CP) infantil, esse problema, assim como de outras enfermidades precisam ser melhor discutidos e entendidos concomitantemente aos avanços científicos e tecnológicos. Neste contexto, este trabalho propõe-se a mostrar algumas novas linhas de pesquisas aplicadas a CP sob a ótica de diferentes áreas do conhecimento. A bionanotecnologia, bioinformática e a inteligência artificial podem indubitavelmente contribuir de maneira precisa na elucidação de problemas e questões ainda não bem entendidas em medicina. Assim, um estudo sobre as possíveis contribuições dessas áreas pode gerar novos conhecimentos e tecnologias que irão revolucionar a prevenção, o diagnóstico e o tratamento de inúmeras enfermidades. A elucidação dos problemas como os observados pela CP correlacionados a essas novas áreas pode gerar diferentes tomadas de decisões, por parte de especialistas da saúde com vista na prevenção, recuperação e da melhoria da qualidade de vida dos pacientes. Review A paralisia cerebral (CP) pode ser definida como um grupo de desordens heterogêneas permanentes e não progressivas no desenvolvimento do movimento e postura corporal, que podem ser acompanhadas ou não de distúrbios sensoriais, musculares, cognitivos, comportamentais, falhas na comunicação e problemas epiléticos [1,2]. Além de ser a causa mais comum das deficiências infantis, apresenta uma prevalência estimada em média em 2 a 2,5 casos a cada 1000 nascimentos [2,3], e tal proporção tem se mantido estável por mais de 50 anos [4]. Dentre suas possíveis causas, algumas são comumente associadas: asfixia no nascimento, hemorragias intraventriculares, encefalopatia hipóxico-isquêmica, leucomalácia periventricular, infecções intrauterinas, restrições ao crescimento do feto e prematuridade [4,5]. Devido sua etiologia, o uso do Sistema de Classificação da Função Motora Grossa (GMFCS) e também do Sistema de Classificação de Função da Comunicação (CFCS), são utilizados para categorizar, através de níveis, as habilidades casuais autônomas como andar e sentar, assim como a capacidade de transmitir informações com familiares e terceiros consecutivamente, ambos variando do primeiro ao quinto nível em função do grau de dependência e comunicação, sendo o primeiro mais brando e o quinto mais severo [6,7]. Outras formas de classificação incluem, a clínica (espástica, discinética, atáxica), pelos membros afetados (hemiparesia, diplegia, quadriplegia) e pela distribuição anatômica, sendo unilateral (monoparético, hemiparético) e bilateral (disparética, triparética, quadriparética) [7]. Independente do diagnóstico e pelo fato de ser permanente, o impacto na vida da criança e das pessoas que a cercam é crítico, principalmente o da mãe, pois normalmente passa a dedicar sua vida aos cuidados do filho, implicando em problemas socioeconômicos, comprometimento da saúde física e mental da criança, e não obstante, o isolamento social devido o preconceito, com tendência a piora com o passar do tempo devido seu crescimento e ganho de consciência. [2,3,8,9].Em adição aos cuidados permanentes, tratamentos e assistências especiais são necessárias para que haja manutenção na qualidade de vida da criança e de seu cuidador, que por muitas vezes são as únicas fontes de otimismo e esperança [2], porém, normalmente são atrelados a um alto custo econômico [7, 9]. A tecnologia e a informação caminham rumo a exponencialidade, em termos de aquisição, armazenamento e processamento, com crescente aumento de velocidade, variedade e disponibilidade, definindo como Big Data [10]. Entretanto, toda massa bruta de informações necessita ser lapidada. A inteligência artificial (AI) tem sido considerada uma excelente ferramenta aliada a medicina, processando dados interligados em diversas fontes através de complexos algoritmos com grande precisão e técnicas estatísticas avançadas, extraindo desta maneira o que há de mais relevante em termos de informação e conhecimento, com a capacidade de se adequar ao problema de forma supervisionada ou não e evoluir, gerando assim, modelos preditivos e padrões de classificação para reconhecimento de fala, objetos, movimentos, o que hoje já não causam mais espanto ao se dizer que máquinas são capazes de realizar tarefas pseudo-autônomas, com precisão e sensibilidade elevada na obtenção de resultados [11]. Dentro desse contexto, a AI alcança uma nova perspectiva sobre a CP, na prevenção dos fatores de risco, mapeamento de movimentos, resolução de dados empíricos ou teóricos, trazendo novas perspectivas do ponto de vista de enfermidades ainda consideradas intratáveis [12]. No que diz respeito ao movimento corporal, suas recentes aplicações na coleta de dados gerados por sensores adaptados em crianças que apresentam o movimento clássico da CP “andar agachado”, em que modelos biomecânicos gerados por algoritmos de aprendizado de máquina, prometem melhores e mais precisos resultados em cirurgias de correção [13]. Também provam ser eficientes na classificação de movimentos através de uma abordagem probabilística com alto grau de precisão, criando vantagem nas decisões médicas [14]. Com técnica semelhante, outra aplicação demonstra ser útil no monitoramento e prevenção no risco de hemorragia intraventricular por meio da análise de batimentos e pressão cardíaca em bebês [15], assim como o apoio a decisão na escolha de cesariana, caso exista risco no parto normal [16]. Modelos preditivos, além de dar certo poder sobre o desconhecido, geram informações relevantes quanto aos principais fatores associados a certos eventos, como no caso da escoliose severa, apontando variáveis importantes que contribuem num alto ganho de informação, assim como a diminuição da incerteza associada as inferências de interesse [17]. Através de recursos providos pela bioinformática, o processamento e compreensão do DNA possibilitam a comparação ou busca de padrões genéticos ou epigenéticos para determinadas anomalias, associando algumas mutações que podem causar CP, mais especificamente no gene ZC4H2 [4], assim como mutações pontuais não herdadas (de novo) nos genes KCNC3, ITPR1 e SPTBN2, que correlacionam-se com o avanço da idade dos pais, a forma atáxica da CP [18], dentre outras enfermidades. Uma outra possibilidade que pode nos fornecer argumentos hereditários é a mutação no gene AP4M1, descrita como paralisia cerebral congênita, em que mimetiza as lesões na substância branca, normalmente adquiridas perinatalmente [19]. O uso de biomarcadores chaves sob a ótica da biotecnologia indica situações onde a sepse neonatal possa ocorrer [20] e também na disfunção dos transportadores de aminoácidos excitatórios 2 (EAAT2) como consequência da utilização ineficiente do glutamato, implicando em problemas no desenvolvimento neuronal [21]. Além disso, as aplicações, como a da toxina botulínica tipo A, que em conjunto ao método convencional da terapia ocupacional, reduz de forma relevante o tônus muscular e a melhora na funcionalidade dos membros afetados [22].A nanotecnologia tem criado de forma surpreendente e inesperada diversas formas de ultrapassar as barreiras dos desafios impostos pela biologia com sua aplicação no campo da medicina, como biosensores, biomarcadores, transporte de fármacos, entre outros [23]. Nanopartículas, de diversas naturezas, tais como os dendrímeros, tem sido utilizadas para entrega sistêmica e terapêutica, como no caso da N-actil-L-cisteina, antes utilizada em grande quantidade e com efeitos colaterais em casos de inflamações intrauterinas, reduzindo significantemente a taxa de nascimento prematuro [24]. Estudos recentes sugerem que a terapia aplicada a todo o processo de gestação pode, além de prevenir a resposta inflamatória ao feto, também possibilitar a regeneração e reparo das áreas danificadas, diminuindo o impacto no evento patológico [25]. Em termos de nanomateriais, pode-se citar os nanotubos de grafeno e seus derivados devido suas propriedades físico-químicas excepcionais, como, por exemplo, óxido de grafeno reduzido (rGO), que possui a capacidade de momentaneamente causar a permeabilidade da barreira hemato-encefálica (BHE), viabilizando o transporte de substâncias ao sistema nervoso central (CNS) diretamente, procedimento até então incapaz de ser realizado pelos métodos convencionais [26], e, a partir deste ponto, inferir o grau de evolução no tratamento não só da CP, mas de todas as outras patologias que afetam o CNS de alguma maneira. Paralelamente, o óxido de grafeno (GO) oferece, além da baixa toxicidade, ótima compatibilidade biológica e fisiológica, eficiência como nano carreador de fármacos e genes em tratamento de câncer e terapia gênica [27]. Outras enfermidades que afetam o CNS, como Doença de Parkinson, esclerose múltipla, epilepsias e derrames, mostram bons resultados quanto a proteção e diminuição dos impactos em suas áreas afetadas [28]. Conclusão O salto dado pela ciência nos últimos anos devido avanços tecnológicos colaboram de maneira sinérgica à busca de soluções desafiadoras das enfermidades que acometem o sistema nervoso central, criando novos caminhos e perspectivas sobre a qualidade de vida e dignidade de pessoas que sofrem de tal condição e aos que estão ao seu redor. Claramente, a prevenção deve ser abordada de maneira incisiva, já que a hipótese de cura ainda é inexistente. Referências 1. Parisi L, Ruberto M, Precenzano F, Di Filippo T, Russotto C, et al. 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