Dispositivos neuromórficos capazes de imitar sinapses neuronais

Publicado em por

Por Keli Fabiana Seidel – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR 

A computação neuromórfica refere-se ao desenvolvimento de hardwares e algoritmos projetados para imitar a eficiência do processamento de dados do cérebro humano, funcionando de maneira semelhante às redes neurais. Ainda dentro do uso desse termo neuromórfico, é possível relacioná-lo ao desenvolvimento de circuitos ou dispositivos capazes de replicar comportamentos similares às sinapses dos neurônios. O cérebro humano é uma máquina de processamento altamente eficiente, operando com um consumo de energia extremamente baixo. Esse desempenho inspirador tem sido o foco de diversas pesquisas, buscando recriar essa capacidade em sistemas eletrônicos. Um exemplo promissor de dispositivo com comportamento neuromórfico é o transistor de porta eletrolítica, ao qual vamos nos referir aqui neste texto apenas como transistor neuromórfico.

O transistor é o componente eletrônico fundamental presente em computadores, celulares e inúmeros outros equipamentos eletrônicos. Esses equipamentos podem conter bilhões de transistores, cuja função principal é realizar operações de chaveamento e amplificação de sinais, viabilizando o processamento de informações. Os transistores tradicionais, baseados na eletrônica de silício, são dispositivos que operam em modo binário tradicional (liga/desliga), que baseia-se na lógica digital de 0 ou 1. Em contraste, os transistores neuromórficos vão além da operação binária, sendo capazes de funcionar de forma analógica e multiestados, imitando as sinapses neuronais do cérebro humano. Essa característica permite-os integrar memória e processamento no próprio dispositivo, graças à sua plasticidade sináptica, como ocorre no aprendizado e na memória em sistemas biológicos.

Continuar lendo →

Reposicionamento de fámacos: como um medicamento para outra finalidade pode ser tornar um tratamento para gordura no fígado?

Publicado em por

Por Alessandra Melo de Aguiar – Instituto Carlos Chagas, Fiocruz Curitiba – Paraná

Imagine a seguinte situação: você combinou de levar sua receita especial de torta de limão para uma confraternização no trabalho. Ao preparar a receita, você não acha o espremedor de limão, sem demora você olha os utensílios disponíveis no escorredor de louça e vê o pegador de macarrão, você então improvisa e utiliza o pegador de macarrão para espremer o limão, e dá tudo certo com o preparo da receita. O pegador de macarrão não foi feito para espremer limões, mas ele funcionou muito bem para isso. Essa pequena história de nosso cotidiano pode explicar como alguns cientistas pesquisam novos medicamentos. Você sabia que vários dos medicamentos utilizados hoje em dia foram desenvolvidos inicialmente para o tratamento de algo totalmente diferente? Esse processo é chamado de reposicionamento de fármacos e é como dar um novo uso a remédios usados para tratar outra doença. Assim como você encontraria novos usos para utensílios de cozinha, os cientistas estudam novos usos para remédios já existentes. 

Por exemplo, a semaglutida, medicamento inicialmente desenvolvimento para o tratamento do diabetes tipo 2, em pesquisas posteriores se mostrou promissor para a perda de peso e já existem hoje remédios aprovados para o tratamento da obesidade. Outro exemplo, é o Sildenafil, que foi desenvolvido inicialmente para tratamento de pressão alta, porém mostrou um efeito adverso curioso, e atualmente é utilizado no tratamento de disfunção erétil. Estes casos mostram como os cientistas podem descobrir que medicamentos já conhecidos podem ser estudados para novos tratamentos de problemas de saúde completamente diferentes. 

Continuar lendo →

Cordyceps no controle: quando a natureza se torna aliada 

Publicado em por
Cordyceps no controle: quando a natureza se torna aliada 

Por Camila Santos-Souza e Ricardo Garcez – Departamento de Biologia Celular, Embriologia e Genética – Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) 

Imagine um organismo tão surpreendente que é capaz de infectar e assumir o controle de outro ser vivo, o transformando em um verdadeiro “zumbi”. Parece ficção, mas isso realmente acontece na natureza! Foi essa característica assustadora e fascinante de alguns fungos que inspirou o universo do jogo The Last of Us, onde uma mutação de um fungo Cordyceps desencadeia um apocalipse. A propósito, este mesmo tipo de fungo já foi encontrado aqui no Brasil, por pesquisadores da Universidade Federal de Santa Catarina – Veja AQUI o post.

Cordyceps é na verdade um gênero com mais de 260 espécies de fungos, das quais a maioria é capaz de infectar insetos (somente insetos, fique tranquilo). O mecanismo de infecção foi representado de forma interessante em The Last of Us, mas na vida real, uma espécie deste famoso gênero, o Cordyceps militaris, é estudada não por causar pandemias, mas por seus potenciais benefícios à saúde. O C. militaris é um fungo encontrado no hemisfério norte, e é utilizado há milênios na medicina tradicional chinesa. Seus compostos bioativos, amplamente estudados pela ciência moderna, demonstram efeitos farmacológicos significativos — incluindo ação antioxidante, modulação do sistema imunológico e mecanismos antitumorais¹,².

Figura 1 – A: Estalador do jogo The last of Us. O corpo de frutificação do fungo se projeta da cabeça do infectado. Fonte: Divulgação / Sony. B: Inseto infectado por um fungo Cordyceps, com vários corpos de frutificação pelo corpo. Fonte: Alex Hyde / Nature Picture Library.
Continuar lendo →

Como uma bactéria pode ajudar a curar feridas difíceis

Publicado em por

Por Fabienne Ferreira – Departamento de Microbiologia – Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)

Feridas crônicas são aquelas que demoram muito tempo para cicatrizar ou que não cicatrizam completamente. Ao contrário de cortes ou arranhões comuns, que costumam sarar em poucas semanas, as feridas crônicas podem persistir por meses ou até anos. Elas geralmente ocorrem em pessoas com condições de saúde como diabetes, onde a circulação sanguínea é comprometida, dificultando o processo natural de cura. Estas feridas são um grande desafio para a saúde, pois podem levar a problemas graves e até a morte. Só nos Estados Unidos, elas afetam cerca de 6 milhões de pessoas por ano. Por isso, cientistas estão sempre buscando novas e melhores maneiras de tratá-las. 

Figura 1 – Placa de cultivo de bactérias

Recentemente, eles descobriram algo interessante sobre bactérias que vivem nas feridas crônicas, usando como exemplo as úlceras nos pés de diabéticos: há algumas espécies que quase sempre estão associadas a infecções das feridas, como Staphylococcus aureus. No entanto, há espécies, como Alcaligenes faecalis, que estão frequentemente presentes em feridas crônicas, mas raramente causam infecções. A partir desta observação, os cientistas resolveram testar se essa bactéria poderia ajudar a curar feridas. 

Continuar lendo →

Drogados até debaixo d’água? “Cocaine Sharks”

Publicado em por

Por Paulo César Simões-Lopes – Departamento de Ecologia e Zoologia – Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)

Se você pensava que o tubarão bico-fino era um sujeito de classe, gente boa ou isentão, sente-se e beba um copo d’água. Viver longe da sociedade de consumo nem sempre irá salvá-lo de ser “contaminado”, digamos assim, por algo que você não desejava. 

Arquivos tubarão-bico-fino-brasileiro - Perfil Brasil
Figura 1 – Tubarão bico-fino

Todos sabem que a cocaína é uma droga potente, um estimulante do sistema nervoso central. Também sabem que parte do composto vem de uma planta, posteriormente misturada a outros produtos químicos. Alguns sabem que a cocaína é a segunda droga ilegal mais consumida no mundo e que seu consumo cresce exponencialmente. Vinte e dois por cento dos consumidores dessa droga residem na América do Sul e o Brasil é o segundo maior consumidor da região1, mas justo aí os tratamentos médicos alcançam índices de apenas 50% dos necessitados. No entanto, bem poucos sabem até onde o tráfico conseguiu chegar. 

Pois bem, os Cientistas Descobriram Que tubarões bico-fino, Rhizoprionodon lalandii, andaram ingerindo cocaína2. Eram tubarões que habitavam o entorno da Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Ok, voltemos só um pouquinho atrás. A contaminação ambiental por cocaína já vinha sendo acompanhada, e havia se mostrado tóxica em moluscos, pequenos crustáceos e peixes ósseos, interferindo no metabolismo dos lipídeos e na organização celular desses organismos aquáticos. Mais ainda, esse composto pode “bioacumular” devido à ingestão de presas contaminadas.

Continuar lendo →

A evolução da terapia com RNA mensageiro: tecnologia avançada para o rejuvenescimento da pele

Publicado em por
A evolução da terapia com RNA mensageiro: tecnologia avançada para o rejuvenescimento da pele

Por Marco Augusto Stimamiglio – Instituto Carlos Chagas, Fiocruz Curitiba – Paraná 

O desenvolvimento de terapias baseadas em RNA mensageiro (mRNA) tem se destacado cada vez mais na medicina moderna. Recentemente, as vacinas contra a COVID-19 marcaram o primeiro uso generalizado desta terapia. O uso do mRNA na terapia é interessante porque esta molécula atua como intermediária no processo de tradução da informação do DNA até as proteínas, as quais desempenham uma variedade de funções no nosso organismo. Porém, sua eficácia depende de sistemas de entrega do mRNA que garantam a tradução segura, eficaz e estável deste em proteínas funcionais nos tecidos. Atualmente, as formulações dos sistemas de entrega tradicionais utilizam pequenas partículas lipídicas (LNPs, do inglês, Lipid Nanoparticles) para assegurar uma distribuição bem-sucedida do mRNA. Entretanto, a tradução clínica das terapias de mRNA ainda é limitada devido aos eventos adversos associados a componentes das LNPs, que causam irritação e inflamação. Além disso, as LNPs são difíceis de direcionar para o tecido específico cuja intervenção é desejada.

Vesículas extracelulares carregando conteúdo sendo liberadas por célula
© ISTOCK.COM, Meletios Verras

Recentemente, um estudo inovador, publicado na renomada revista científica Nature Biomedical Engineering, trouxe avanços significativos ao utilizar vesículas extracelulares (VEs) para entregar o mRNA codificante da proteína colágeno tipo I (COL1A1) em tecidos dérmicos, oferecendo novas perspectivas para o rejuvenescimento da pele. As VEs são partículas liberadas por células cuja função é a comunicação celular. Elas são capazes de transportar moléculas, como o mRNA, de forma eficaz e estável, assim como possuem sinais de direcionamento bastante efetivos. Contudo, o uso clínico das VEs também apresenta limitações.

Continuar lendo →

Times de espermatozoides

Publicado em por

Por Virgínia Meneghini Lazzari – Departamento de Biologia Celular, Embriologia e Genética – Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)

Figura 1 – Ilustração da competição pela fertilização

Caro leitor, você certamente já ouviu falar sobre o espermatozoide “vencedor” e sobre como ele consegue sozinho ser mais capaz que os demais espermatozoides, chegar até o gameta feminino e fazer a fecundação, mas talvez o que você não saiba é que esse espermatozoide pode ter sido ajudado por um time de companheiros de jornada para chegar até lá. Isso mesmo, cientistas descobriram que espermatozoides humanos nadam mais rápido quando estão em times!

A literatura sobre o tema já havia demonstrado que os espermatozoides humanos podiam nadar lado a lado, sincronizando suas caudas de forma hidrodinâmica, mas a natação cooperativa em que os espermatozoides se ligam uns aos outros fisicamente pela cabeça havia sido refutada até então. A natação cooperativa requer que o espermatozoide seja fisicamente anexado, seguido de migração como um grupo com flagelos não ligados. A fixação é impulsionada por componentes de membrana, e não pela hidrodinâmica do meio migratório. Esse tipo de natação já havia sido relatado em outras espécies animais, mas nunca em humanos.

Continuar lendo →