https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/19115
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
alexsandropattielerosaguimaraes.pdf | PDF/A | 10.19 MB | Adobe PDF | View/Open |
Type: | Dissertação |
Title: | Modelagem computacional do crescimento cerebral utilizando a teoria do crescimento finito |
Author: | Guimarães, Alexsandro Pattiele Rosa |
First Advisor: | Rocha, Bernardo Martins |
Co-Advisor: | Bastos, Flávia de Souza |
Referee Member: | Campos, Joventino de Oliveira |
Referee Member: | Casas, Estevam Barbosa de Las |
Resumo: | Os padrões observados no cérebro de mamíferos estão diretamente relacionados às suas funções básicas, de modo que falhas no processo de dobramento cortical podem resultar em distúrbios neurológicos. Esse processo não se restringe a fatores citológicos durante o desenvolvimento embrionário, destacando-se também o papel crucial de aspectos mecânicos. Ademais, desafios clínicos contemporâneos reforçam a relevância dessa investigação, como exemplificado pela microcefalia, uma grave consequência da síndrome congênita associada ao vírus Zika. Neste contexto, este estudo, fundamentado em pesquisas que buscam elucidar o processo de girificação por meio de modelos biomecânicos, investiga os efeitos de diferentes aspectos mecânicos no dobramento cortical. Busca-se compreender como parâmetros físicos, como a espessura cortical inicial, a rigidez dos tecidos e as taxas diferenciais de crescimento, influenciam a formação dos sulcos e giros cerebrais. Para isso, desenvolveu-se um modelo computacional, implementado e resolvido numericamente em um ambiente de elementos finitos, baseado na mecânica do contínuo e na teoria do crescimento finito. Essa formulação permite simular os processos de deformação associados ao desenvolvimento cerebral, oferecendo uma ferramenta para a análise de sua morfogênese. Os resultados obtidos encontram-se em consonância com a literatura, confirmando a influência dos parâmetros mecânicos avaliados na morfogênese cortical. Além disso, o modelo conseguiu reproduzir, de forma qualitativa, os efeitos associados à infecção pelo vírus Zika durante o desenvolvimento fetal. |
Abstract: | The patterns observed in the mammalian brain are directly related to its basic functions, such that failures in the cortical folding process can result in neurological disorders. This process is not exclusively restricted to cytological factors during embryonic development, mechanical aspects also play a crucial role. Furthermore, contemporary clinical challenges reinforce the relevance of this investigation, as exemplified by microcephaly, a severe consequence of the congenital syndrome associated with the Zika virus. In this context, this study, grounded in research aimed at elucidating the gyrification process through biomechanical models, investigates the effects of different mechanical aspects on cortical folding. The objective is to understand how physical parameters, such as initial cortical thickness, tissue stiffness, and differential growth rates, influence the formation of brain sulci and gyri. To this end, a computational model was developed, implemented, and numerically solved in a finite element environment, based on continuum mechanics and finite growth theory. This formulation enables the simulation of deformation processes associated with brain development, providing a tool for analyzing its morphogenesis. The results obtained are consistent with the literature, confirming the influence of the evaluated mechanical parameters on cortical morphogenesis. Additionally, the model was able to qualitatively reproduce the effects associated with Zika virus infection during fetal development. |
Keywords: | Dobramento cortical Vírus Zika Modelo computacional Mecânica do contínuo Elementos finitos Crescimento finito Cortical folding Zika virus Computational model Continuum mechanics Finite elements Finite growth |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
Institution Initials: | UFJF |
Department: | ICE – Instituto de Ciências Exatas |
Program: | Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional |
Access Type: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
Creative Commons License: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/19115 |
Issue Date: | 27-Jun-2025 |
Appears in Collections: | Mestrado em Modelagem Computacional (Dissertações) |
This item is licensed under a Creative Commons License