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Neurônios espelho são ativados tanto durante a execução de uma ação como durante a observação desta mesma ação desempenhada por outra pessoa. Como parecem integrar observação e ação, os neurônios espelho têm sido foco de estudos sobre como o ser humano entende o próximo e em que extensão é capaz de compartilhar experiências. Esta integração inclui uma \"representação interna\" que envolve as mesmas estruturas nervosas envolvidas na execução da ação observada e tem sido sugerida como parte fundamental da facilitação do aprendizado por imitação. Este trabalho teve como objetivo, além de investigar o papel do sistema de neurônios-espelho no comportamento imitativo, investigar como ações motoras desconhecidas passam a ser reconhecidas e incorporadas ao repertório motor no contexto atual de neurônios espelho. Para isso, 20 voluntários foram treinados a executar acordes musicais em tarefas envolvendo imitação. Nossos resultados mostram que o sistema de neurônios-espelho possui um crítico papel durante a observação de uma ação com o intuito de imitá-la. Além disso, a ativação do sistema de neurônios-espelho pode ser alterada dependendo do contexto em que a ação está inserida / Mirror neurons are activated both during action execution and during observation of this same action performed by another person. As they seem to integrate observation and action, mirror neurons have been the focus of studies on how humans understand the other and to what extent is able to share experiences. This integration includes an \"internal representation\" that involves the same neural structures involved in the execution of an observed action and has been suggested as a fundamental part of the facilitation of learning by imitation. This study aimed, besides investigating the role of the mirror neuron system in imitative behavior, investigating how unknown motor actions are recognized and incorporated into the repertoire after practice in the current context of motor mirror neurons. For this, 20 volunteers were trained to perform tasks involving musical chords in imitation context. Our results show that the mirror neuron system has a critical role during the observation of an action in order to imitate it. Moreover, activation of mirror neuron system may be altered depending on the context in which the action is inserted

Objetivos A estimulação magnética transcraniana (TMS, do inglês: Transcranial Magnetic Stimulation) e as imagens funcionais por ressonância magnética (fMRI, do inglês: functinal Magnetic Resonance Imaging) são duas técnicas não invasivas de investigação de atividade do sistema nervoso central. Porém essas duas técnicas utilizam estratégias diferentes para mensurar a atividade cerebral, sendo que a TMS avalia a resposta elétrica enquanto que a fMRI a resposta hemodinâmica. Nosso intuito nesse trabalho foi criar ferramentas para a comparação dessas duas técnicas no mapeamento do córtex motor, bem como utilizando as ferramentas desenvolvidas, fazer uma comparação dos mapas motores de pacientes com AVC com sujeitos assintomáticos, e nesses dois grupos, também realizar uma avaliação nos efeitos no córtex motor da eletroestimulação sensorial (SES, do inglês: Sensory Electric Stimulation) pelas técnicas de TMS e fMRI. Métodos Paro o mapeamento vetorial do campo magnético produzido pela bobina de TMS utilizamos fantomas que simulavam o tecido cerebral e realizamos medidas de imagens de ressonância magnética (MRI, do inglês: Magnetic Resonance Imaging) de fase em três direções para a construção do mapa vetorial. Uma vez dominada a técnica de mapeamento por imagens de fase, a utilizamos para auxiliar na construção de bobinas para estimulação periférica e pequenos animais. Para realização do mapeamento do córtex motor com TMS desenvolvemos um sistema de neuronavegação (Neuronavegador InVesalius) e um programa para análise dos sinais de eletromiografia (MEPHunter), bem como um segundo programa para fazer o corregistro dos mapas de produzidos pela TMS com os mapas de fMRI (TMSProjection). Em posse dessas ferramentas, pudemos realizar o mapeamento do córtex motor de pacientes com AVCi crônicos. Para tanto estimulamos uma área quadrada de 25cm2 do escalpo sobre o córtex motor e coletamos o potencial evocado nos músculos abdutor curto do polegar ipsi e contralateral à TMS, e nos músculos flexor e extensor radial do carpo, contralaterais à TMS. Para a realização das fMRIs realizamos um paradigma evento-relacionada com um protocolo de abrir e fechar a mão. Por fim avaliamos os efeitos da SES à 3Hz com um única sessão de 30 minutos, realizando medidas de potencial evocado e fMRI imediatamente antes e imediatamente após à SES. Resultados O sistema de neuronavegação juntamente com o conjunto de programas computacionais possibilitou a realização dos estudos clínicos. Nossos dados mostraram uma correlação maior entre os mapas de MEP e os mapas de fMRI nos sujeitos normais do que nos pacientes com AVC, principalmente no hemisfério afetado. Nossos resultados também sugerem que a SES pode provocar modulação na excitabilidade cortical, causando redução da excitabilidade cortical das regiões motoras, quando aplicados na frequência e duração utilizadas nesse estudo. Conclusão O mapeamento de campo magnético por MRI é uma boa alternativa para medir campos complexos e pode ser utilizado no desenvolvimento de novas bobinas de estimulação magética. O neuronavegador Invesalius, o MEPHunter e o TMSProjection são ferramentas poderosas para estudos em neuroimagens podendo ser ampliado seu uso para outras áreas como neurologia e fisioterapia. Quanto aos estudos clínicos acreditamos que o fator que mais colabora para a pior correlação dos mapas dos pacientes é a redução de fibras corticoespinhais e a plasticidade, e que a SES aplicada a 3Hz em uma única sessão tem um efeito agudo de redução da excitabilidade do córtex motor. / Background and Purpose - Transcranial magnetic stimulation (TMS) and functional magnetic resonance images (fMRI) are two noninvasive techniques to investigate the central nervous system activity. These two techniques use different strategies to measure brain activity, once the TMS evaluates the electrical response while the fMRI studies hemodynamic response. Our purpose in this study was to create tools for the comparison of these two techniques for mapping the motor cortex. Latter, using these tools, we compared the motor maps of stroke patients and healthy subjects. Furthermore, we evaluated the effects of electrical stimulation in the sensory motor cortex (SES) by TMS and fMRI techniques. Methods - In order to map the magnetic field vector produced by the TMS coil, we used phantoms that simulated brain tissue and performed measurements of magnetic resonance phase images in three directions, in this way, composing the vector map. Then, we used this technique for helping to build small coils for peripheral and small animals stimulation. For the TMS mapping, we developed a neuronavigation system (InVesalius neuronavigator) and a program to analyze the electromyogram responses (MEPHunter). Secondly, a program to co-register the TMS and fMRI maps (TMSProjection) was created. Using these tools, we mapped the motor cortex of the chronic ischemic stroke patients. For this, we stimulated a square scalp area of 25cm2 over the motor cortex and collected the motor evoked potential (MEP) in the abductor pollicis brevis, ipsilateral and contralateral to TMS, and the flexor and extensor carpi radialis, contralateral to TMS. FMRI was also acquired using an event-related paradigm where the volunteers were asked to open and close their hand. Finally, we evaluated the effects of 3Hz SES in a single 30-minute session, performing measurements of TMS and fMRI before and immediately after the SES. Results - The neuronavigation system and the developed softwares made possible clinical studies. We also found a higher correlation between the MEP and fMRI maps in normal subjects than in stroke patients, especially in the affected hemisphere. Additionally, Our results suggested that SES may cause reduction in cortical excitability of motor regions, when applied with the frequency and duration used in this study. Conclusion - The magnetic field MRI mapping is an efficient alternative for complex fields measuring and can be utilized in the development of new TMS coils geometry. The neuronavigator InVesalius, MEPHunter and TMSProjection are powerful tools for neuroimaging studies and other areas as neurology and physiotherapy. We believe that the most important factor that contributes to the correlation decrease between the MEP and fMRI maps of the patients is the reduction of functional corticospinal fibers and the plasticity of motor areas. In this sense, the 3 Hz SES showed to be a potential technique as therapy in spastic patients.

Os estímulos evento-relacionados (event-related functional magnetic resonance imaging - ER-fMRI) têm se tornado mais popular nos últimos anos. A maioria das análises das séries temporais geradas nesses exames é baseada em um modelo específico da função resposta hemodinâmica, hemodinamic response function (HRF). Contudo, a considerável variabilidade da HRF e a baixa relação sinal ruído das imagens, tem dificultado sua caracterização e localização. Neste sentido, recentemente foi proposto um método baseado na computação da entropia de Shannon, que não faz suposição sobre a forma da resposta. Desse modo, no presente trabalho, buscou-se, em um primeiro momento, avaliar alguns parâmetros do método proposto a fim de aumentar sua sensibilidade. Além disso, generalizou-se o método com a entropia de Tsallis, que introduz um novo parâmetro, q. Foi proposto, também, um novo método baseado no cálculo da distância de Kullback-Leibler (KL). Todos os métodos foram aplicados a dados simulados e dados reais. Curvas ROC (Receiver Operating Characteristic) foram usadas para estudar a dependência dos valores de corte e os diferentes parâmetros dos métodos em relação à sensibilidade e especificidade. A entropia de Tsallis apresentou maior poder de detecção nos intervalos de -1 < q < 1 (q diferente de 0) com dois níveis. O método de KL mostrou uma melhora significativa da sensibilidade em dados simulados e apresentou a habilidade em discriminar regiões funcionais ativas e em repouso, para um estímulo motor. Por fim, foi proposta uma primeira tentativa de identificar simultaneamente duas regiões cerebrais não correlacionadas no tempo e no espaço com os métodos de Tsallis e KL-fMRI em um experimento de estímulo duplo (visual e motor). Além disso, um novo método mostrou-se eficiente, ainda que de forma preliminar, para detectar o atraso temporal de duas HRFs. / Event-related functional magnetic resonance imaging (ER-fMRI) has become more popular in the last years. Most of analysis applied to such exams is based on a specific model of the hemodynamic response function (HRF). However, the variability of HRF and the low signal-to-noise ratio of such exams have imposed interesting challenges to both characterization and localization of the HRF. Recently, it was proposed a method based on computation of Shannon entropy, which makes no assumption about the shape of the response. We herein evaluated some parameters of the previous method in order to increase its sensibility. Moreover, this method was generalized with Tsallis entropy, which introduces a new parameter, q. Besides, a new method was proposed based on a distance of Kullback- Leibler (KL) measurement. Every method was applied to simulated and real data. Receiver Operating Characteristic curves were used to study the threshold dependence and the different methods parameters related to sensitivity and specificity. Tsallis entropy showed high detection power in the intervals -1 < q < 1 (q different from 0) with two bins. The KL method allowed significant improvement of sensibility in simulated data and reviewed the ability to discriminate regions of functional activity and rest in a motor stimulus. Finally, it was proposed a new technique to identify two brain regions without correlation in time and space through Tsallis and KL-fMRI methods, in a experiment of double stimuli (visual and motor). Furthermore, in a preliminary study, we developed a strategy to detect temporal delay between two HRFs.

O lobo temporal mesial (LTM) é essencial para tarefas de memória e possui muitas conexões com diferentes áreas do cérebro. Pacientes com epilepsia do LTM, refratários ao tratamento medicamentoso, são candidatos à cirurgia para remoção do foco das crises. Portanto, antes da cirurgia, é essencial avaliar eventuais riscos de declínio das funções de memória, por meio de uma série de testes clínicos. Recentemente, abriu-se a possibilidade de estudar certos aspectos do funcionamento cerebral, de modo não invasivo, utilizando Imagens funcionais por Ressonância Magnética (fMRI). O objetivo deste trabalho foi desenvolver métodos que possibilitem a aplicação de protocolos de memória em estudos de fMRI, com vistas a pacientes com epilepsia. Para a manutenção da atenção durante os estudos de fMRI foi confeccionado um dispositivo infravermelho para registrar as respostas obtidas. Além disso, foi desenvolvido um programa (VOI Analyser) para a otimização das análises dos exames de fMRI. Tanto o dispositivo infravermelho como o programa foram amplamente utilizados em vários projetos de pesquisa permitindo o estudo de tarefas complexas. Neste estudo, a tarefa visava identificar as redes funcionais que participam do processo de codificação e recuperação de memória episódica utilizando tarefas visuais de identificação de cenas complexas. Foram estudados nesse estudo 12 voluntários assintomáticos e 7 pacientes com epilepsia do LTM. O estudo de grupo evidenciou o envolvimento de estruturas do LTM. A tarefa demonstrou ter um nível de dificuldade alta, em especial para pacientes, baseando-se na avaliação do tempo de resposta e nível de acertos. Além do estudo dos grupos, foi realizada uma análise por região de interesse (ROI), com ênfase no complexo amídala-hipocampo. Em seguida, o foco do estudo foi voltado para a assimetria hemisférica funcional, por meio do cálculo do índice de lateralização (IL). Além de rever os resultados obtidos pelo IL convencional, resultados preliminares levaram à proposta de um segundo índice corrigido, considerando a quantidade de voxels e a assimetria das ROI. A utilização do índice corrigido tornou a análise mais estável por diminuir a dependência do limiar estatístico considerado. A seguir, foi realizada uma subdivisão do hipocampo em porção anterior, central e posterior a qual indicou uma maior participação da região posterior na tarefa de codificação e da anterior na tarefa de recuperação, tanto entre os voluntários como em pacientes. / Medial temporal lobe (MTL) is essential for memory tasks and has many connections with different areas of the brain. Patients with MTL epilepsy refractory to medical treatment are candidates for surgery to remove the epileptiform tissue. Therefore, before surgery, it is essential to assess the risk of memory function decrease caused by the procedure, through a series of clinical trials. Recently, there is the possibility of studying certain aspects of brain functioning by using a non-invasive technique: functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). The aim of this work was to implement memory protocols in fMRI studies of epilepsy patients. For attention maintenance during the fMRI study an infrared device was built, in order to record the response times. In addition, a software was developed (VOI Analyser) to optimize the analysis of the fMRI examinations. Both have been widely used in several research projects enabling the study of complex tasks. In this study, the task was intended to identify the functional networks involved in the process of encoding and retrieving of episodic memory using a visual task involving complex scenes. 19 subjects were studied: 12 controls and 7 patients with refractory epilepsy. Group study showed the involvement of structures in MTL. The task has demonstrated a high level of difficulty, especially for patients, based on the analysis of response times and correct hits. In addition to the study of groups, an individual analysis was performed by region of interest (ROI), with emphasis on amigdala-hippocampus complex. Then, functional hemispheric asymmetry was studied, by means of the lateralization index (LI). In addition to the computation of conventional LI, an alternative LI was proposed, which considers voxels occupancy and ROI asymmetry. The use of such modified index tuned the analysis more stable by decreasing the dependence on considered statistical threshold. Moreover, LI was also computed on 3 portions of the hippocampus: anterior, middle and posterior. The results indicated a greater involvement of the posterior portion on the encoding task and anterior one in the recovery task, both for volunteers and patients.

O lobo temporal mesial (LTM) é essencial para tarefas de memória e possui muitas conexões com diferentes áreas do cérebro. Pacientes com epilepsia do LTM, refratários ao tratamento medicamentoso, são candidatos à cirurgia para remoção do foco das crises. Portanto, antes da cirurgia, é essencial avaliar eventuais riscos de declínio das funções de memória, por meio de uma série de testes clínicos. Recentemente, abriu-se a possibilidade de estudar certos aspectos do funcionamento cerebral, de modo não invasivo, utilizando Imagens funcionais por Ressonância Magnética (fMRI). O objetivo deste trabalho foi desenvolver métodos que possibilitem a aplicação de protocolos de memória em estudos de fMRI, com vistas a pacientes com epilepsia. Para a manutenção da atenção durante os estudos de fMRI foi confeccionado um dispositivo infravermelho para registrar as respostas obtidas. Além disso, foi desenvolvido um programa (VOI Analyser) para a otimização das análises dos exames de fMRI. Tanto o dispositivo infravermelho como o programa foram amplamente utilizados em vários projetos de pesquisa permitindo o estudo de tarefas complexas. Neste estudo, a tarefa visava identificar as redes funcionais que participam do processo de codificação e recuperação de memória episódica utilizando tarefas visuais de identificação de cenas complexas. Foram estudados nesse estudo 12 voluntários assintomáticos e 7 pacientes com epilepsia do LTM. O estudo de grupo evidenciou o envolvimento de estruturas do LTM. A tarefa demonstrou ter um nível de dificuldade alta, em especial para pacientes, baseando-se na avaliação do tempo de resposta e nível de acertos. Além do estudo dos grupos, foi realizada uma análise por região de interesse (ROI), com ênfase no complexo amídala-hipocampo. Em seguida, o foco do estudo foi voltado para a assimetria hemisférica funcional, por meio do cálculo do índice de lateralização (IL). Além de rever os resultados obtidos pelo IL convencional, resultados preliminares levaram à proposta de um segundo índice corrigido, considerando a quantidade de voxels e a assimetria das ROI. A utilização do índice corrigido tornou a análise mais estável por diminuir a dependência do limiar estatístico considerado. A seguir, foi realizada uma subdivisão do hipocampo em porção anterior, central e posterior a qual indicou uma maior participação da região posterior na tarefa de codificação e da anterior na tarefa de recuperação, tanto entre os voluntários como em pacientes. / Medial temporal lobe (MTL) is essential for memory tasks and has many connections with different areas of the brain. Patients with MTL epilepsy refractory to medical treatment are candidates for surgery to remove the epileptiform tissue. Therefore, before surgery, it is essential to assess the risk of memory function decrease caused by the procedure, through a series of clinical trials. Recently, there is the possibility of studying certain aspects of brain functioning by using a non-invasive technique: functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). The aim of this work was to implement memory protocols in fMRI studies of epilepsy patients. For attention maintenance during the fMRI study an infrared device was built, in order to record the response times. In addition, a software was developed (VOI Analyser) to optimize the analysis of the fMRI examinations. Both have been widely used in several research projects enabling the study of complex tasks. In this study, the task was intended to identify the functional networks involved in the process of encoding and retrieving of episodic memory using a visual task involving complex scenes. 19 subjects were studied: 12 controls and 7 patients with refractory epilepsy. Group study showed the involvement of structures in MTL. The task has demonstrated a high level of difficulty, especially for patients, based on the analysis of response times and correct hits. In addition to the study of groups, an individual analysis was performed by region of interest (ROI), with emphasis on amigdala-hippocampus complex. Then, functional hemispheric asymmetry was studied, by means of the lateralization index (LI). In addition to the computation of conventional LI, an alternative LI was proposed, which considers voxels occupancy and ROI asymmetry. The use of such modified index tuned the analysis more stable by decreasing the dependence on considered statistical threshold. Moreover, LI was also computed on 3 portions of the hippocampus: anterior, middle and posterior. The results indicated a greater involvement of the posterior portion on the encoding task and anterior one in the recovery task, both for volunteers and patients.

Os estímulos evento-relacionados (event-related functional magnetic resonance imaging - ER-fMRI) têm se tornado mais popular nos últimos anos. A maioria das análises das séries temporais geradas nesses exames é baseada em um modelo específico da função resposta hemodinâmica, hemodinamic response function (HRF). Contudo, a considerável variabilidade da HRF e a baixa relação sinal ruído das imagens, tem dificultado sua caracterização e localização. Neste sentido, recentemente foi proposto um método baseado na computação da entropia de Shannon, que não faz suposição sobre a forma da resposta. Desse modo, no presente trabalho, buscou-se, em um primeiro momento, avaliar alguns parâmetros do método proposto a fim de aumentar sua sensibilidade. Além disso, generalizou-se o método com a entropia de Tsallis, que introduz um novo parâmetro, q. Foi proposto, também, um novo método baseado no cálculo da distância de Kullback-Leibler (KL). Todos os métodos foram aplicados a dados simulados e dados reais. Curvas ROC (Receiver Operating Characteristic) foram usadas para estudar a dependência dos valores de corte e os diferentes parâmetros dos métodos em relação à sensibilidade e especificidade. A entropia de Tsallis apresentou maior poder de detecção nos intervalos de -1 < q < 1 (q diferente de 0) com dois níveis. O método de KL mostrou uma melhora significativa da sensibilidade em dados simulados e apresentou a habilidade em discriminar regiões funcionais ativas e em repouso, para um estímulo motor. Por fim, foi proposta uma primeira tentativa de identificar simultaneamente duas regiões cerebrais não correlacionadas no tempo e no espaço com os métodos de Tsallis e KL-fMRI em um experimento de estímulo duplo (visual e motor). Além disso, um novo método mostrou-se eficiente, ainda que de forma preliminar, para detectar o atraso temporal de duas HRFs. / Event-related functional magnetic resonance imaging (ER-fMRI) has become more popular in the last years. Most of analysis applied to such exams is based on a specific model of the hemodynamic response function (HRF). However, the variability of HRF and the low signal-to-noise ratio of such exams have imposed interesting challenges to both characterization and localization of the HRF. Recently, it was proposed a method based on computation of Shannon entropy, which makes no assumption about the shape of the response. We herein evaluated some parameters of the previous method in order to increase its sensibility. Moreover, this method was generalized with Tsallis entropy, which introduces a new parameter, q. Besides, a new method was proposed based on a distance of Kullback- Leibler (KL) measurement. Every method was applied to simulated and real data. Receiver Operating Characteristic curves were used to study the threshold dependence and the different methods parameters related to sensitivity and specificity. Tsallis entropy showed high detection power in the intervals -1 < q < 1 (q different from 0) with two bins. The KL method allowed significant improvement of sensibility in simulated data and reviewed the ability to discriminate regions of functional activity and rest in a motor stimulus. Finally, it was proposed a new technique to identify two brain regions without correlation in time and space through Tsallis and KL-fMRI methods, in a experiment of double stimuli (visual and motor). Furthermore, in a preliminary study, we developed a strategy to detect temporal delay between two HRFs.

Objetivos A estimulação magnética transcraniana (TMS, do inglês: Transcranial Magnetic Stimulation) e as imagens funcionais por ressonância magnética (fMRI, do inglês: functinal Magnetic Resonance Imaging) são duas técnicas não invasivas de investigação de atividade do sistema nervoso central. Porém essas duas técnicas utilizam estratégias diferentes para mensurar a atividade cerebral, sendo que a TMS avalia a resposta elétrica enquanto que a fMRI a resposta hemodinâmica. Nosso intuito nesse trabalho foi criar ferramentas para a comparação dessas duas técnicas no mapeamento do córtex motor, bem como utilizando as ferramentas desenvolvidas, fazer uma comparação dos mapas motores de pacientes com AVC com sujeitos assintomáticos, e nesses dois grupos, também realizar uma avaliação nos efeitos no córtex motor da eletroestimulação sensorial (SES, do inglês: Sensory Electric Stimulation) pelas técnicas de TMS e fMRI. Métodos Paro o mapeamento vetorial do campo magnético produzido pela bobina de TMS utilizamos fantomas que simulavam o tecido cerebral e realizamos medidas de imagens de ressonância magnética (MRI, do inglês: Magnetic Resonance Imaging) de fase em três direções para a construção do mapa vetorial. Uma vez dominada a técnica de mapeamento por imagens de fase, a utilizamos para auxiliar na construção de bobinas para estimulação periférica e pequenos animais. Para realização do mapeamento do córtex motor com TMS desenvolvemos um sistema de neuronavegação (Neuronavegador InVesalius) e um programa para análise dos sinais de eletromiografia (MEPHunter), bem como um segundo programa para fazer o corregistro dos mapas de produzidos pela TMS com os mapas de fMRI (TMSProjection). Em posse dessas ferramentas, pudemos realizar o mapeamento do córtex motor de pacientes com AVCi crônicos. Para tanto estimulamos uma área quadrada de 25cm2 do escalpo sobre o córtex motor e coletamos o potencial evocado nos músculos abdutor curto do polegar ipsi e contralateral à TMS, e nos músculos flexor e extensor radial do carpo, contralaterais à TMS. Para a realização das fMRIs realizamos um paradigma evento-relacionada com um protocolo de abrir e fechar a mão. Por fim avaliamos os efeitos da SES à 3Hz com um única sessão de 30 minutos, realizando medidas de potencial evocado e fMRI imediatamente antes e imediatamente após à SES. Resultados O sistema de neuronavegação juntamente com o conjunto de programas computacionais possibilitou a realização dos estudos clínicos. Nossos dados mostraram uma correlação maior entre os mapas de MEP e os mapas de fMRI nos sujeitos normais do que nos pacientes com AVC, principalmente no hemisfério afetado. Nossos resultados também sugerem que a SES pode provocar modulação na excitabilidade cortical, causando redução da excitabilidade cortical das regiões motoras, quando aplicados na frequência e duração utilizadas nesse estudo. Conclusão O mapeamento de campo magnético por MRI é uma boa alternativa para medir campos complexos e pode ser utilizado no desenvolvimento de novas bobinas de estimulação magética. O neuronavegador Invesalius, o MEPHunter e o TMSProjection são ferramentas poderosas para estudos em neuroimagens podendo ser ampliado seu uso para outras áreas como neurologia e fisioterapia. Quanto aos estudos clínicos acreditamos que o fator que mais colabora para a pior correlação dos mapas dos pacientes é a redução de fibras corticoespinhais e a plasticidade, e que a SES aplicada a 3Hz em uma única sessão tem um efeito agudo de redução da excitabilidade do córtex motor. / Background and Purpose - Transcranial magnetic stimulation (TMS) and functional magnetic resonance images (fMRI) are two noninvasive techniques to investigate the central nervous system activity. These two techniques use different strategies to measure brain activity, once the TMS evaluates the electrical response while the fMRI studies hemodynamic response. Our purpose in this study was to create tools for the comparison of these two techniques for mapping the motor cortex. Latter, using these tools, we compared the motor maps of stroke patients and healthy subjects. Furthermore, we evaluated the effects of electrical stimulation in the sensory motor cortex (SES) by TMS and fMRI techniques. Methods - In order to map the magnetic field vector produced by the TMS coil, we used phantoms that simulated brain tissue and performed measurements of magnetic resonance phase images in three directions, in this way, composing the vector map. Then, we used this technique for helping to build small coils for peripheral and small animals stimulation. For the TMS mapping, we developed a neuronavigation system (InVesalius neuronavigator) and a program to analyze the electromyogram responses (MEPHunter). Secondly, a program to co-register the TMS and fMRI maps (TMSProjection) was created. Using these tools, we mapped the motor cortex of the chronic ischemic stroke patients. For this, we stimulated a square scalp area of 25cm2 over the motor cortex and collected the motor evoked potential (MEP) in the abductor pollicis brevis, ipsilateral and contralateral to TMS, and the flexor and extensor carpi radialis, contralateral to TMS. FMRI was also acquired using an event-related paradigm where the volunteers were asked to open and close their hand. Finally, we evaluated the effects of 3Hz SES in a single 30-minute session, performing measurements of TMS and fMRI before and immediately after the SES. Results - The neuronavigation system and the developed softwares made possible clinical studies. We also found a higher correlation between the MEP and fMRI maps in normal subjects than in stroke patients, especially in the affected hemisphere. Additionally, Our results suggested that SES may cause reduction in cortical excitability of motor regions, when applied with the frequency and duration used in this study. Conclusion - The magnetic field MRI mapping is an efficient alternative for complex fields measuring and can be utilized in the development of new TMS coils geometry. The neuronavigator InVesalius, MEPHunter and TMSProjection are powerful tools for neuroimaging studies and other areas as neurology and physiotherapy. We believe that the most important factor that contributes to the correlation decrease between the MEP and fMRI maps of the patients is the reduction of functional corticospinal fibers and the plasticity of motor areas. In this sense, the 3 Hz SES showed to be a potential technique as therapy in spastic patients.

Neurônios espelho são ativados tanto durante a execução de uma ação como durante a observação desta mesma ação desempenhada por outra pessoa. Como parecem integrar observação e ação, os neurônios espelho têm sido foco de estudos sobre como o ser humano entende o próximo e em que extensão é capaz de compartilhar experiências. Esta integração inclui uma \"representação interna\" que envolve as mesmas estruturas nervosas envolvidas na execução da ação observada e tem sido sugerida como parte fundamental da facilitação do aprendizado por imitação. Este trabalho teve como objetivo, além de investigar o papel do sistema de neurônios-espelho no comportamento imitativo, investigar como ações motoras desconhecidas passam a ser reconhecidas e incorporadas ao repertório motor no contexto atual de neurônios espelho. Para isso, 20 voluntários foram treinados a executar acordes musicais em tarefas envolvendo imitação. Nossos resultados mostram que o sistema de neurônios-espelho possui um crítico papel durante a observação de uma ação com o intuito de imitá-la. Além disso, a ativação do sistema de neurônios-espelho pode ser alterada dependendo do contexto em que a ação está inserida / Mirror neurons are activated both during action execution and during observation of this same action performed by another person. As they seem to integrate observation and action, mirror neurons have been the focus of studies on how humans understand the other and to what extent is able to share experiences. This integration includes an \"internal representation\" that involves the same neural structures involved in the execution of an observed action and has been suggested as a fundamental part of the facilitation of learning by imitation. This study aimed, besides investigating the role of the mirror neuron system in imitative behavior, investigating how unknown motor actions are recognized and incorporated into the repertoire after practice in the current context of motor mirror neurons. For this, 20 volunteers were trained to perform tasks involving musical chords in imitation context. Our results show that the mirror neuron system has a critical role during the observation of an action in order to imitate it. Moreover, activation of mirror neuron system may be altered depending on the context in which the action is inserted

BACKGROUND: The ability to recognize and respond appropriately to threat is critical to survival, and the neural substrates subserving attention to threat may be probed using depictions of media violence. Whether neural responses to potential threat differ in Down syndrome is not known. METHODS: We performed functional MRI scans of 15 adolescent and adult Down syndrome and 14 typically developing individuals, group matched by age and gender, during 50 min of passive cartoon viewing. Brain activation to auditory and visual features, violence, and presence of the protagonist and antagonist were compared across cartoon segments. fMRI signal from the brain's dorsal attention network was compared to thematic and violent events within the cartoons between Down syndrome and control samples. RESULTS: We found that in typical development, the brain's dorsal attention network was most active during violent scenes in the cartoons and that this was significantly and specifically reduced in Down syndrome. When the antagonist was on screen, there was significantly less activation in the left medial temporal lobe of individuals with Down syndrome. As scenes represented greater relative threat, the disparity between attentional brain activation in Down syndrome and control individuals increased. There was a reduction in the temporal autocorrelation of the dorsal attention network, consistent with a shortened attention span in Down syndrome. Individuals with Down syndrome exhibited significantly reduced activation in primary sensory cortices, and such perceptual impairments may constrain their ability to respond to more complex social cues such as violence. CONCLUSIONS: These findings may indicate a relative deficit in emotive perception of violence in Down syndrome, possibly mediated by impaired sensory perception and hypoactivation of medial temporal structures in response to threats, with relative preservation of activity in pro-social brain regions. These findings indicate that specific genetic differences associated with Down syndrome can modulate the brain's response to violence and other complex emotive ideas.