Dissertações/Teses

Clique aqui para acessar os arquivos diretamente da Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRN

2019
Dissertações
1
  • JOÃO HENRIQUE NASCIMENTO PATRIOTA
  • Seletividade de orientação no córtex visual primário de gato e cutia refletida nas taxas de disparo, nas oscilações gama do LFP e em relações de fase

  • Orientador : KERSTIN ERIKA SCHMIDT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • RALF ALBERT WERNER GALUSKE
  • KERSTIN ERIKA SCHMIDT
  • Data: 28/02/2019

  • Mostrar Resumo
  • Embora várias ordens de mamíferos tenham neurônios seletivos por orientação, esses neurônios podem ser organizados em diferentes arranjos corticais. Um exemplo proeminente é o mapa de preferência de orientação colunar encontrado em carnívoros (gatos, furões, musaranhos de árvores) e todos os primatas (por exemplo, humanos, macacos, lêmures de rato) estudados até agora, em oposição aos arranjos aparentemente aleatórios comumente referidos como configurações de sal e pimenta, observados em roedores. A seletividade da orientação é geralmente deduzida da atividade de disparos neuronais induzida por estímulos. No entanto, também tem sido observado em oscilações do potencial de campo local (LFP), especialmente na banda Gama. Em várias das espécies que expressam um mapa colunar, a orientação preferencial da atividade de disparos e a potência gama são semelhantes. Isto é compatível com a interpretação de que a atividade das amostras de LFP são provenientes de áreas corticais contíguas que respondem à mesma orientação. Os disparos podem ser fortemente fixados a certas fases das oscilações do LFP, e pensa-se que estas últimas não só estabelecem janelas temporais que coordenam a atividade de disparos das populações neuronais locais, mas também permitem a comunicação entre populações neuronais distantes. Assim, colocamos a hipótese de que um arranjo funcional colunar/não-colunar também pode ser refletido em interações disparo-campo.

     

    Na presente dissertação, examinamos disparos e oscilações do LFP na banda gama baixa (low-γ) de +/-30-50 Hz obtidos de múltiplas gravações paralelas no córtex visual durante a estimulação de grade em dois representantes de ordem mamífera com tamanho V1 semelhante, mas com diferentes layouts funcionais - o gato doméstico para carnívoros e o agouti amazônico para roedores. Anteriormente, observamos que embora os agoutis possuam neurônios seletivos a orientação, eles não expressam colunas como os gatos. Correlacionamos a preferencia de orientação dos disparos com a potência do low-γ do mesmo eletrodo. Essa análise revelou que as unidades que exibem tanto a seletividade de orientação em disparos quanto a potência do low-γ (OSI > 0,1) apresentam preferência semelhante nos gatos (n = 95, correlação circular = 0,56, p = 1,44e-12), mas muito menos em agouti (n = 39, correlação circular = 0,40, p = 0,0067). Além disso, avaliamos se a atividade de pico de unidade única é coordenada com o LFP na faixa gama registrada do eletrodo como refletida em eventos de fase bloqueada. Em gatos, os eventos fixados em fase freqüentemente ocorriam de forma seletiva de orientação e com orientação semelhante à da atividade de disparos (n = 33, correlação circular = 0.57, p = 0,0035). Em contraste, agouti apresentou poucos eventos fixados por fases e estes não estavam correlacionados com a seletividade da orientação por pico (n = 6, coeficiente de correlação circular = 0.11, p = 0.79).

     

    Nossos resultados suportam a noção de que a coordenação dos disparos e a potência em gama no LFP em gatos pode estar relacionada ao seu layout colunar ordenado. Na mesma linha de argumentação, propomos que a menor semelhança entre o spiking e a preferência em gama e a falta de eventos seletivos fixados em fases em agouti refletem uma menor ou ausente organização da preferência de orientação em um layout colunar contíguo nesta espécie.

     


  • Mostrar Abstract
  • Even though several mammalian orders have orientation-selective neurons, these neurons can be organized in different functional cortical layouts. A prominent example is the columnar orientation preference map found in carnivores (cats, ferrets, tree shrews) and all primates (e.g. human, macaque, mouse lemur) studied so far, as opposed to the seemingly random arrangements commonly referred to as salt-and-pepper configurations, observed in rodents. Orientation selectivity is generally deduced from stimulus-driven spiking activity. However, it has also been observed in oscillations of the local field potential (LFP), especially in the gamma band. In several of the species expressing a columnar map, preference orientation of spiking activity and gamma power are similar. This is compatible with the interpretation that the LFP samples activity from contiguous cortical patches responding to the same orientation. Spikes can be strongly locked to certain phases of LFP oscillations, and the latter are thought to not only establish temporal windows coordinating spiking activity of local neuronal populations but to also enable communication between distant neuronal populations. We thus hypothesized that a columnar/non-columnar functional layout might also be reflected in spike-field interactions.

     

    In the present thesis, we examined spikes and LFP oscillations in the low gamma (low-γ) band of +/-30-50 Hz obtained from multiple parallel recordings in visual cortex during grating stimulation in two representatives of different mammalian order and similar V1 size but different functional layouts – the domestic cat for carnivores, and the Amazonian agouti for rodents. Previously, we observed that although agoutis possess orientation selective neurons they do not express columns as cats do. We correlated the orientation tuning of spikes with that of the low-γ power of the same electrode. This analysis revealed that units exhibiting both orientation selectivity in spikes and LG power (OSI > 0.1) exhibit similar preference in cats (n = 95, circular correlation = 0.56, p = 1.44e-12), but much less in agouti (n = 39, circular correlation = 0.40, p = 0.0067). Further, we evaluated if single unit spiking activity is coordinated with the LFP in the Gamma range recorded from the electrode as reflected in phase-locked events. In cats,  phase-locked events frequently occurred in an orientation- selective manner and with similar orientation preference as the spiking activity (n = 33, circular correlation = 0.57, p = 0.0035). In contrast, agouti showed only very few phase-locked events and those were not correlated with spike orientation selectivity (n = 6, circular correlation coefficient = 0.11, p = 0.79).

     

    Our results support the notion that the coordination of spiking and LFP gamma power in cats could be related to their orderly columnar layout. Along the same line of argumentation, we propose that the lower similarity of spike and gamma tuning and the lack of selective phase-locked events in agouti reflects a lesser or absent organization of orientation preference in a contiguous columnar layout in this species.

Teses
1
  • GUSTAVO BALBINOT
  • Estudo da remodelação dos mapas motores corticais após o acidente vascular encefálico isquêmico: efeito da reabilitação combinada baseada no enriquecimento ambiental e (re)aprendizagem motora.

  • Orientador : MARTIN PABLO CAMMAROTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA
  • ALINE DE SOUZA PAGNUSSAT
  • CLAUDIO DA CUNHA
  • DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • MARTIN PABLO CAMMAROTA
  • Data: 22/02/2019

  • Mostrar Resumo
  • A população brasileira com mais de 60 anos de idade tem aumentado, assim como as doenças crônicas relacionadas ao envelhecimento. Dentre elas, o acidente vascular encefálico (AVE), uma das principais causas de internações e mortalidade; causando na maioria dos pacientes algum tipo de deficiência para a execução das atividades de vida diária. Entender como o processo de reabilitação ocorre, como por exemplo a remodelação dos mapas e vias motoras, é de extrema importância. O estudo deste fenômeno pode levar a otimização do processo de reabilitação e ao melhor entendimento da ação de fármacos para restaurar a função cerebral após o AVE. Além disto, o tipo e a gravidade da lesão parecem ser determinantes para o nível de acometimento motor após o AVE. Resultados preliminares obtidos pelo grupo de pesquisa do PhD Numa Dancause e PhD Dale Corbett indicaram que quando a lesão atinge o estriado a representação motora é extremamente prejudicada. Então, nós hipotetizamos que o estriado dorsal tenha um papel determinante na constituição e possível remodelação dos mapas corticais durante o (re)aprendizado motor. Além disto, que estruturas subcorticais podem estar aumentando a sua atividade e assumindo um papel mais ativo na expressão do comportamento motor. Nesta tese nós desenvolvemos uma nova metodologia para quantificar e melhor entender as alterações de movimento após o AVE em roedores (ratos: Artigo 1; camundongos: Artigo 2). Revisamos as principais vias e mecanismos envolvidos no (re)aprendizado motor compensatório (Artigo 3). Finalmente, o artigo principal da presente tese demonstra como a reabilitação intensiva promove a remodelação dos mapas motores (Artigo 4). A reabilitação intensiva induziu a expansão da representação motora relacionada aos movimentos do membro parético; e o aumento da atividade uso-dependente em regiões encefálicas compensatórias, como por exemplo o córtex contralesional e o núcleo rúbro. Propomos um mecanismo entrelaçado para a recuperação após o AVC severo, envolvendo interações bilaterais e bi-hemisféricas. Em suma, esta tese corrobora que a reabilitação promove a expansão das representações motoras corticais; e avança o conhecimento sobre a recuperação compensatória após o AVE severo.


  • Mostrar Abstract
  • Over the past decades, Brazilian population over 60 years of age has increased, as well as chronic diseases related to aging. Among these, stroke, one of the main causes of hospitalizations and mortality in Brazil; causing some type of disability to perform activities of daily living to the majority of patients. Understanding how the rehabilitation process occurs, such as the remodeling of motor maps and motor pathways is of utmost importance. The study of this phenomenon can lead to optimization of rehabilitation and to a better understanding of how drugs can act to restore brain function following stroke. In addition, lesion location and severity are determinant for the level of motor impairment following the insult. Preliminary results obtained by PhD Numa Dancause and PhD Dale Corbett research teams indicated that when the lesion encompass the dorsal striatum, motor representations are extremely impaired. Therefore, it was hypothesized that the dorsal striatum has a determining role in the constitution and possible remodeling of the cortical maps during motor relearning. In addition, subcortical structures may increase activity and assume a more active role in the expression of motor behavior. In this thesis we develop a new methodology to quantify and better understand changes of upper limb movement following stroke in rodents (rats: Article 1; mice: Article 2). Next, we review the main pathways and mechanisms involved in motor relearning following stroke (Article 3). Finally, the main article of this thesis demonstrates how intensive rehabilitation promotes cortical motor map plasticity (Article 4). Intensive rehabilitation led to motor map expansion, increased kinematic movement of the paretic limb, and increased use-dependent activity of compensatory brain regions, such as the contralesional cortex and red nucleus. Here, we propose an intertwined mechanism for severe stroke recovery, which involves bilateral and bi-hemispheric interactions. In short, this thesis corroborates that rehabilitation promotes expansion of cortical motor representations; and advances the knowledge about compensatory recovery following severe stroke in rats.

2
  • DANIEL GOMES DE ALMEIDA FILHO
  • Corticalização de memória hipocampo-dependente durante o sono REM – Investigando diferentes janelas temporais após o aprendizado

  • Orientador : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MÁRCIO FLÁVIO DUTRA MORAES
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • KOICHI SAMESHIMA
  • SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • Data: 25/02/2019

  • Mostrar Resumo
  • Sono e memória são dois aspectos essenciais na vida da maioria dos seres vivos. Durante o sono, descansamos nossos músculos e nossos órgãos internos, reduzimos o gasto de energia, recuperamos nosso sistema imunológico e limpamos nossos cérebros de metabólitos; todas atividades necessárias na preparação do nosso corpo para o próximo dia de experiências. Simultaneamente, a memória é uma função cognitiva que nos permite caracterizar padrões, armazená-los, construir e desenvolver ideias e definir quem somos. Curiosamente, as últimas décadas de pesquisa levaram à noção de que esses dois importantes processos fisiológicos podem andar de mãos dadas; ou seja, que a função do sono na memória não é meramente limpar informações desnecessárias e ajudar passivamente aumentando a relação sinal-ruído. As novas evidências sugerem um protagonismo do sono em trabalhar ativamente no processamento de memória. Além do abundante conjunto de evidências implicando uma fase específica do sono chamada de sono não-REM (movimento ocular rápido, do inglês rapid eye movement – REM) na consolidação da memória, o presente trabalho se concentra no entendimento do mecanismo pelo qual o sono REM beneficia o processamento de memória dependente do hipocampo. Fizemos uma extensa revisão da literatura, colaborações, projetamos, realizamos e analisamos experimentos visando avançar na compreensão do papel do sono REM no processo de fazer memórias dependentes do hipocampo persistirem e dependerem gradualmente de estruturas neocorticais (corticalização) ao longo do tempo. Nossos resultados indicam que existem janelas temporais especiais relacionadas ao sono REM que auxiliam na promoção da plasticidade e corticalização do traço de memória após o aprendizado, com atenção especial para uma janela precoce 3 a 4 horas após o treinamento, e uma tardia cerca de 12 horas depois. Mostramos evidências de uma interação entre o hipocampo e o córtex retrosplenial (duas regiões intimamente relacionadas ao processamento de memória) durante o sono REM, e que essa interação durante a janela precoce está correlacionada com a expressão da memória. Nós também exibimos evidências de que o aumento da expressão de genes relacionados à plasticidade sináptica durante o período tardio, que tem sido consistentemente implicados na persistência da memória, pode depender do sono REM. Ao todo, os resultados relatados no presente trabalho suportam a noção de que as janelas de sono REM após o treinamento são importantes 9 para o processamento de memória offline e para a corticalização. Eles também sugerem que os mecanismos da ação do sono REM compreendem a interação entre regiões corticais e subcorticais relacionadas à memória, e promover a expressão gênica induzida pelo aprendizado necessária para a remodelação otimizada de redes corticais, a fim de introduzir novas experiências no cabedal de conhecimento preexistente


  • Mostrar Abstract
  • Sleep and memory are two essential aspects of the life of most living beings. During sleep we rest our muscles and our internal organs, reduce energy expenditure, recover our immune system, and clean our brains from metabolites; everything necessary to prepare our body for the next day of experiences. Simultaneously, memory is a cognitive function that allows us to characterize patterns, store them, build and develop ideas, and define who we are. Interestingly, the last decades of research had led to the notion that these two important physiological processes may keep holding hands, i.e., that the sleep function on memory is not merely by cleaning unnecessary information and passively helping by increasing the signal-to-noise ratio. The new evidence suggest a protagonism of sleep in actively working on memory processing. Besides the plentiful evidence implicating a specific phase of sleep called non-rapid eye movement (NREM) in memory consolidation, the present work focus on understanding the mechanism by which REM sleep benefits hippocampal-dependent memory processing. We have gone into an extensive review of the literature, collaborations, designing, performing, and analyzing experiments aiming at step forward in the understanding the role of REM sleep in the process of making hippocampal-dependent memories persist and gradually depend on neocortical structures (corticalization) over time. Our results indicate that there are special time windows for REM sleep-dependent plasticity and memory corticalization after learning, with particular attention to an early window 3 – 4h after training and a late one about 12h after. We show evidence of an interplay between the hippocampus and the retrosplenial cortex (two regions closely related to memory processing) during REM sleep, and that this interplay in the early window is correlated with memory expression. We also exhibit evidence that the upregulation of genes related to synaptic plasticity during the late time window, which have been consistently implicated in memory persistence, may depend on REM sleep. Altogether, the results reported in the present work support the notion that windows of REM sleep after training are important for offline memory processing and corticalization. They also suggest that the mechanisms of REM sleep action comprise the cross-talk between memory-related cortical and subcortical regions, and to provide training-induced gene expression necessary for the optimized remodeling of cortical networks for the introduction of new information into preexisting knowledge

3
  • MARINA PÁDUA REIS
  • Estudo do envolvimento do córtex perirrinal na reconsolidação da memória de reconhecimento de objetos

  • Orientador : MARTIN PABLO CAMMAROTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARTIN PABLO CAMMAROTA
  • FLAVIO FREITAS BARBOSA
  • CYNTHIA LORENA KATCHE
  • ANA CAROLINA LUCHIARI
  • DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • Data: 14/03/2019

  • Mostrar Resumo
  • Memórias reativadas podem se tornar lábeis e, para persistir, necessitam passar por um processo de reestabilização dependente de síntese proteica chamado reconsolidação. A ocorrência da reconsolidação é restrita a determinadas condições, que não são totalmente conhecidas e variam entre os tipos de memória. O córtex perirrinal, uma estrutura do lobo temporal que recebe diversas aferências sensoriais e possui conexões recíprocas com o hipocampo, tem sido relacionado à reconsolidação da memória de reconhecimento de objetos (MRO). No entanto, sua função nesse processo é ainda controversa. Usando uma tarefa de reconhecimento de objetos, neste trabalho nós investigamos o envolvimento do córtex perirrinal na reconsolidação da MRO. Infusões do inibidor de síntese proteica anisomicina diretamente no córtex perirrinal causaram déficit na MRO quando administradas após sua reativação na presença de um único objeto familiar, mas não na presença de dois objetos familiares ou um objeto familiar acompanhado de um novo. Análises de imunofluorescencia revelaram um aumento proeminente na expressão perirrinal de ZIF268 somente após a reativação da MRO pela apresentação de um único objeto familiar. Nós também encontramos que o bloqueio de NMDAr pelo antagonista AP5 e o nocaute da expressão de ZIF268 por oligonucleotídeos anti-senso,  no cPER, prejudicam a reconsolidação da MRO. Juntos, esses resultados revelam uma condição limitante para a reconsolidação da MRO que envolve (1) o córtex perirrinal, (2) a percepção parcial ou incompleta de dicas de reconhecimento durante a reativação, e (3) a expresssão de Zif-268 e a atividade de receptores NMDA.

     


  • Mostrar Abstract
  • Consolidated memories can become labile when reactivated and, to persist, must undergo a protein synthesis-dependent restabilization process called reconsolidation. The perirhinal cortex (PER) regulates the flow of information between different brain areas and although it has been implicated in object recognition memory (ORM) reconsolidation, the actual role of PER in this process remains controversial. Using the novel object recognition task we investigated the conditions that constrain PER involvement in ORM reconsolidation. We found that bilateral intra-PER infusions of the protein synthesis inhibitor anisomycin caused amnesia when administered immediately after ORM reactivation in the presence of a familiar object but not when memory was reactivated in the presence of a new object, two familiar objects, or a new object alongside a familiar one. Immunofluorescence analyses revealed a prominent increase in PER ZIF268 expression only after ORM reactivation in the presence of a single familiar object. We also found that PER NMDAr blockade with the selective NMDAr antagonist AP5 and ZIF268 expression knockdown with antisense oligonucleotides hindered ORM reconsolidation. Our results indicate that partial perception of recognition cues during memory reactivation is a boundary condition for the participation of PER in ORM reconsolidation, and suggest that this process involves NMDAr activation and ZIF268 expression in that cortex.

2018
Dissertações
1
  • RAFAEL HUGO DE ANDRADE PEDROSA
  • IMPLANTAÇÃO DA TÉCNICA DE REGISTRO DE CÉLULAS DE LUGAR UTILIZANDO MICRODRIVES DE TETRODOS MÓVEIS EM RATOS 

  • Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HINDIAEL AERAF BELCHIOR
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • CLEITON LOPES AGUIAR
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • Data: 09/04/2018

  • Mostrar Resumo
  • A formação de mapas espaciais depende do hipocampo e de estruturas associadas. A atividade eletrofisiológica na região CA1 do hipocampo codifica representações espaciais através de aumentos da taxa de disparos de neurônios piramidais, conhecidos por células de lugar. O presente trabalho visou a implementação da técnica de registro eletrofisiológico hipocampal através da utilização de microdrives de múltiplos tetrodos móveis. Para isso, desenvolvemos um protótipo de microdrive e fizemos cirurgias estereotáxicas em ratos para o implante crônico bilateral. O novo protótipo de microdrive conteve 16 tetrodos móveis e permitiu o posicionamento progressivo individual dos tetrodos na camada piramidal da região CA1 do hipocampo dorsal. Após a recuperação cirúrgica dos animais, realizamos o registro da atividade eletrofisiológica extracelular da região CA1 enquanto ratos buscavam por recompensa de água nas extremidades de um labirinto linear. As formas de onda dos potenciais de ação registrados foram classificadas como unidades neuronais individuais por algoritmos de classificação semi-automáticos. Cada disparo de um dado neurônio foi então associado à posição instantânea do rato no labirinto linear, e assim detectamos campos receptivos das células de lugar. Dessa forma, pudemos validar o protótipo de microdrive desenvolvido e, com isso, fornecer uma base metodológica importante para futuros estudos almejando entender a codificação espacial do ambiente e a formação de memórias espaciais.


  • Mostrar Abstract
  • The formation of spatial maps depends on the hippocampus and associated structures. Electrophysiological activity in the CA1 region of the hippocampus encodes spatial representations through increases in the firing rate of pyramidal neurons, known as place cells. The present work aimed the implementation of hippocampal electrophysiological recording technique through the use of microdrives of multiple movable tetrodes. For this, we developed a microdrive prototype and performed stereotaxic surgeries in rats for bilateral chronic implant. The new prototype microdrive contained 16 movable tetrodes and allowed the individual progressive positioning of the tetrodes in the pyramidal layer of CA1 region of the dorsal hippocampus. After the surgical recovery of the animals, we recorded the extracellular electrophysiological activity of the CA1 region while rats searched for water reward at the ends of a linear track. The waveforms of recorded action potentials were then classified as individual neural units by semi-automatic classification algorithms. Each firing of a given neuron was then associated with the instantaneous position of the rat on the linear track, which allowed for detecting place fields of the place cells. We have thus validated the microdrive prototype we developed and, thereby, provided an important methodological basis for future studies aiming to understand the spatial encoding of the environment and the formation of spatial memories.

2
  • GÊNEDY KARIELLY DA SILVA APOLINÁRIO
  • Acerca da participação PKMζ na reconsolidação da memória de reconhecimento de objetos

  • Orientador : MARTIN PABLO CAMMAROTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • FLAVIO FREITAS BARBOSA
  • MARTIN PABLO CAMMAROTA
  • Data: 18/07/2018

  • Mostrar Resumo
  • Recordar fatos e eventos necessita da memória de reconhecimento de objetos
    (MRO). O processo de reconsolidação integra nova informação na MRO
    mediante um mecanismo que envolve mudanças na eficácia sináptica
    hipocampal e na sinalização mediada pelo fator neurotrófico derivado do
    cérebro (BDNF). Por sua vez, o BDNF modula positivamente a indução e a
    manutenção da potenciação de longa duração (LTP) através de um processo
    que requer a ativação de uma isoforma de PKC atípica denominada proteína
    quinase M zeta (PKMζ) a qual, acredita-se, é capaz de preservar as memórias
    ao controlar a funcionalidade dos receptores AMPA (AMPAR). No entanto, e
    apesar desses antecedentes, a possível participação da PKMζ na
    reconsolidação da MRO ainda não tem sido estudada. Utilizando ratos Wistar
    machos, nós encontramos que a inibição da PKMζ hipocampal com o peptídeo
    inibitório zeta (ZIP) ou com oligonucleotídeos antisentido, mas não o bloqueio
    da PKCι/λ com ICAP, impediu a retenção da MRO, mas só apenas quando esta
    foi reativada na presença de um objeto desconhecido. Consistente com esses
    resultados, a reativação da MRO aumentou os níveis de expressão da PKMζ
    hipocampal unicamente quando esta ocorreu em presença de um objeto não
    familiar. Também encontramos que a coinfusão de BDNF recombinante
    reverteu à amnésia induzida pela inibição da síntese proteica hipocampal após
    a reativação da MRO, mas não aquela provocada pelo ZIP, o qual não afetou a

    atividade oscilatória espontânea. Mais ainda, observamos que o bloqueio da
    inserção dos AMPAR na membrana neuronal prejudicou a retenção da MRO
    enquanto que a inibição farmacológica da endocitose destes receptores
    aumentou os níveis de GluA1 e GluA2 associados às PSDs hipocampais e
    reverteu o efeito amnésico do ZIP. Sabe-se que a consolidação da MRO, mas
    não sua reconsolidação, requer a indução de síntese de proteínas no córtex
    entorrinal (CE). Nós encontramos que aqueles animais que se tornaram
    amnésicos pela administração de ZIP após a reativação da MRO readquiriram
    esta quando retreinados, mas a inibição da síntese proteica no CE impediu
    esse reaprendizado, como se a memória em questão tivesse tido que ser
    consolidada novamente. Nossos resultados demonstram que a PKMζ
    hipocampal atua downstream o BDNF para regular a reciclagem dos AMPAR
    durante a reconsolidação, e indicam que a inibição da PKMζ durante esse
    processo apaga a MRO.


  • Mostrar Abstract
  • Remembering facts and events requires object recognition memory (MRO). Reconsolidation integrates new information into MRO through bidirectional changes in hippocampal synaptic efficacy and BDNF signaling. In turn, BDNF enhances long term potentiation (LTP) through protein kinase Mζ (PKMζ), which might preserve memory by controlling AMPAR function. However, the possible involvement of PKMζ in ORM reconsolidation has not yet been studied. In rats, we found that hippocampal PKMζ inhibition with zeta-inhibitory peptide (ZIP) or antisense oligonucleotides, but not PKCι/λ inhibition with ICAP, hindered retention provided MRO was reactivated simultaneously with the introduction of a novel object. Similarly, ORM reactivation increased hippocampal PKMζ only when it happened in the presence of an unfamiliar object. BDNF co-infusion reversed the amnesia induced by post-reactivation hippocampal protein synthesis inhibition but not that triggered by ZIP, which did not affect spontaneous oscillatory activity. Moreover, reduction of hippocampal AMPAR surface expression after MRO reactivation hampered retention, whereas blockade of AMPAR endocytosis increased PSD GluA1/GluA2 and reversed the amnesic effect of ZIP. MRO consolidation, but not reconsolidation, requires protein synthesis in entorhinal cortex (CE). We found that animals rendered amnesic by intra-CA1 ZIP reacquired MRO upon retraining, but inhibition of CE protein synthesis impaired relearning as if MRO had to be consolidated anew. Our results show that hippocampal PKMζ acts downstream BDNF to regulate AMPAR recycling at the time of reconsolidation and indicate that PKMζ inhibition during this process deletes MRO.

     

3
  • RODRIGO MARQUES DE MELO SANTIAGO
  • Reconsolidação e Extinção de Memórias: Uma Abordagem Computacional
  • Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • JANINE INEZ ROSSATO
  • OLAVO BOHRER AMARAL
  • Data: 20/08/2018

  • Mostrar Resumo
  • A reconsolidação e a extinção de memórias aversivas e suas condições limitantes têm sido estudadas exaustivamente a fim de se traçar melhores estratégias para o tratamento de desordens relacionadas ao medo e à ansiedade. Em 2011, Osan et al. desenvolveram um modelo computacional para a exploração de tais fenômenos baseado na dinâmica de atratores, na plasticidade hebbiana e na degradação sináptica induzida por erro de predição. Este modelo foi capaz de explicar em um formalismo único diversos achados experimentais relativos ao comportamento de congelamento (freezing) de roedores sujeitos a paradigmas de consolidação, reconsolidação e extinção de memórias de medo ao contexto. Em 2017, Radiske et al., a partir de experimentos em ratos submetidos a tarefa de esquiva inibitória, descobriram que o conhecimento prévio do atual contexto aversivo como não-aversivo é uma condição de contorno para a reconsolidação da memória do choque experienciado no contexto. No presente trabalho, visamos investigar se o formalismo introduzido por Osan et al. (2011) é suficientemente geral para explicar os resultados comportamentais descritos por Radiske et al. (2017). Para tanto, primeiro implementamos o modelo de Osan et al. (2011) em uma linguagem de programação aberta (Python) e o validamos através da replicação dos principais resultados reportados na publicação original referentes ao condicionamento de medo ao contexto. Em seguida, adaptamos o modelo para simular protocolos experimentais na tarefa de esquiva inibitória empregados por Radiske et al. (2017). Os resultados mostram que a condição limitante encontrada por Radiske et al. (2017) é compatível com a dinâmica de uma rede de atratores que suporta um sistema de labilização sináptica comum à reconsolidação e extinção. Por fim, através da varredura de parâmetros do modelo – como os níveis de síntese e degradação proteica –, fornecemos previsões comportamentais na tarefa de esquiva inibitória passíveis de serem testadas experimentalmente.


  • Mostrar Abstract
  • he reconsolidation and extinction of aversive memories and their boundary conditions have been extensively studied in order to outline better strategies for the treatment of fear and anxiety related disorders. In 2011, Osan et al. developed a computational model for exploring such phenomena based on attractors dynamics, Hebbian plasticity and synaptic degradation induced by prediction error. This model was able to explain in a single formalism several experimental findings regarding the freezing behavior of rodents submitted to paradigms of contextual fear memory consolidation, reconsolidation and extinction. In 2017, Radiske et al., based on experiments in rats subjected to the inhibitory avoidance task, found that the previous knowledge of the current aversive context as non-aversive is a boundary condition for the reconsolidation of the shock memory experienced in that context. In the present work, we aimed to investigate whether the formalism introduced by Osan et al. (2011) is sufficiently general to explain the behavioral results described by Radiske et al. (2017). To do so, we first implemented the Osan et al.'s (2011) model in an open programming language (Python) and validated it through the replication of the main results reported in the original publication regarding contextual fear conditioning. Then, we adapted the model to simulate experimental protocols in the inhibitory avoidance task employed by Radiske et al. (2017). The results show that the boundary condition found by Radiske et al. (2017) is compatible with the dynamics of an attractor network that supports a synaptic labilization system common to reconsolidation and extinction. Finally, by scanning some model parameters – such as the levels of protein synthesis and degradation –, we provide behavioral predictions in the inhibitory avoidance task that can be tested experimentally.

4
  • CAROLINE PEREIRA DE ARAÚJO
  • ALTERAÇÕES  COMPORTAMENTAIS  INDUZIDAS  PELA  ADMINISTRAÇÃO  INTRAHIPOCAMPAL DE PILOCARPINA: RELEVÂNCIA PARA O ESTUDO DAS  COMORBIDADES EM MODELOS ANIMAIS DE EPILEPSIA DO LOBO TEMPORAL

  • Orientador : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BEATRIZ DE OLIVEIRA MONTEIRO
  • CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • MARTIN PABLO CAMMAROTA
  • Data: 31/08/2018

  • Mostrar Resumo
  • A epilepsia do lobo temporal (ELT) é a forma mais comum de epilepsia focal. Modelos animais reproduzem a condição humana por meio da administração sistêmica de pilocarpina (PILO) ou ácido caínico (KA). Experimentalmente, esses modelos envolvem um insulto inicial (status epilepticus - SE), que resulta em morte neuronal, reorganização estrutural e crises espontâneas e recorrentes, além de prejuízos de performance em
    diversas tarefas comportamentais. As estruturas neurais associadas aos  prejuízos cognitivos desses modelos não são inteiramente conhecidas, e provavelmente a existência de múltiplos focos epilépticos contribui para a variabilidade experimental frequentemente observada. Como forma de reduzir o aparecimento de múltiplos focos epilépticos, propomos um protocolo no qual os agentes convulsivantes são administrados localmente (i.e., diretamente em um hipocampo ao invés da via intraperitoneal, i.p.). Apesar de estudos com KA em camundongos já terem sido realizados, nenhum trabalho avaliou os efeitos da administração intra-hipocampal (ihpc) de PILO em camundongos. Assim, neste trabalho é apresentado os efeitos comportamentais agudos e crônicos da aplicação ihpc de 4 doses de PILO (70, 245, 400 e 700 µg, diluídas em 1 µL) em camundongo anestesiados com isoflurano. Animais tratados com KA (20 mM, 50 nL) e cloreto de sódio (0,9%) foram usadas como tratamentos controle. Observamos uma correlação entre a severidade do SE (quantificado agudamente por escalas e de maneira indireta, por meio da evolução ponderal) e a concentração de PILO administrada. Ao contrário do observado quando dada
    sistemicamente, o tratamento ihpc (n = 63) não resulta em crises tônicas, contribuindo para a baixa mortalidade do modelo (ihpc: 4/62; ip: 10/11). No período crônico (1 mês após o SE), camundongos tratados com altas doses de PILO apresentaram crises espontâneas, assim como os animais tratados com KA. Testes comportamentais revelaram que animais epilépticos (independente do agente convulsivante) apresentam maior ambulação estereotipada (campo aberto) que animais do grupo controle. Em testes de memória dependentes do hipocampo, o tratamento com PILO, especialmente em altas doses, prejudicou o desempenho na tarefa de reconhecimento de objetos, mas não no labirinto de Barnes. Animais do grupo KA apresentaram desempenho inferior em todos os
    testes, quando comparado ao grupo PILO (alta dose). Em conjunto, nossos resultados demonstram que a administração ihpc de PILO em camundongos resulta em crises espontâneas e recorrentes, além de prejuízos cognitivos moderados (compatíveis com as comorbidades observadas em seres humanos com ELT), além de baixa mortalidade. Acreditamos que o presente modelo apresenta validade de face para ELT, podendo servir como alternativa aos modelos do KA (cujo custo é alto) e à via de administração (cuja mortalidade é alta quando a PILO é administrada sistemicamente).


  • Mostrar Abstract
  • Temporal Lobe Epilepsy (TLE) is the most common form of focal epilepsy. The human condition can be modeled in animals by the systemic administration of pilocarpine (PILO) or kainic acid (KA). The experimental approach involves an initial insult (status epilepticus - SE) resulting in wide-spread cell death, structural reorganization, chronic spontaneous seizures and, impaired performance in memory tasks and anhedonia. The identification of the anatomical substrates related to the cognitive impairments in those models is not entirely known, since systemic administration may lead to multiple epileptic foci. To minimize the impact of spatially distributed, numerous epileptic foci, on cognitive performance, we present a protocol in which the convulsant agent is administered directly in the target structure of interest (i.e., straight into the hippocampus). This approach has been used for KA in mice, but no systematic study has evaluated the effects of intrahippocampal administration of PILO. Here, we described the acute and chronic behavioral effects of the intrahippocampal administration of PILO (4 doses: 70, 245, 400 e 700 µg, in 1 µL) in mice during isoflurane anesthesia. KA (20 mM, 50 nL) and saline (0.9 %) were used as positive and negative controls, respectively. The results show a correlation between the severity of the SE and
    the dose of PILO given (measured acutely by behavioral scores and indirectly through the evolution of weight). Interestingly, intrahippocampal PILO injection (N=62) did not elicit tonic seizures, as commonly observed after systemic administration which contributed to the low mortality rate of the model (4 out of 63 and 10 out of 11, respectively). In the chronic phase (1 month after SE), mice treated with high doses of PILO and KA presented spontaneous seizures. Behavioral tests revealed that epileptic animals (independent of the convulsive drug used) present higher stereotyped ambulation (in the open-field) than animals from the control group. In hippocampal-dependent memory tests, PILO treatment, especially at high doses, impaired performance in the object
    recognition task, but not in the Barnes maze. Animals from the KA group presented impaired performance in all memory tests compared with the PILO group (high dose). Taken together, our results demonstrate that ihpc
    administration of PILO in mice results in spontaneous and recurrent seizures, as well as moderate cognitive impairment (compatible with comorbidities observed in humans with TLE), and low mortality rate. We believe that the present model has face validity for human TLE, and may serve as an alternative to KA models (which are expensive) and to the route of administration (high mortality when PILO is administered systemically).

5
  • BRUNA SANTOS DE CARVALHO
  • INFLUÊNCIA DA ATIVIDADE ELÉTRICA SOBRE ESPECIFICAÇÃO DE PROGENITORES NEURAIS DA ZONA SUBVENTRICULAR DO ADULTO


  • Orientador : EDUARDO BOUTH SEQUERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO BOUTH SEQUERRA
  • CECILIA HEDIN PEREIRA
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • Data: 31/08/2018

  • Mostrar Resumo
  • A zona subventricular (ZS) é o sítio de geração de novos neurônios da neurogênese adulta para o bulbo olfatório (BO). Os progenitores  da ZS geram principalmente dois tipos de interneurônios que se integram ao OB: granulares e periglomerulares (PG). Estas células também podem ser subdivididas com base na expressão das proteínas Calbindina, Calretinina ou Tirosina Hidroxilase. Os mecanismos que levam à especificação desses tipos neuronais são desconhecidos. Na neurogênese da medula espinhal, a identidade de neurotransmissor é especificada de acordo com a atividade elétrica espontânea inicial nas células progenitoras e precursoras. Este padrão de atividade elétrica leva à expressão de fatores de trancrição e diferenciação em um subtipo particular de neurônio. A manipulação da atividade elétrica pode alterar o destino dos progenitores e neurônios derivados. Nossa hipótese é que a especificação dos interneurônios do sistema ZS-BO também poderia ser influenciada pela atividade elétrica. Para testar essa hipótese, dois experimentos foram projetados para manipular a eletricidade da célula de forma aguda ou crônica. No primeiro, camundongos DCX-Cre-ER2 / lox-GFP foram injetados com Ácido Caínico (AC) ou PBS na Via Migratória Rostral (VMR), onde neuroblastos migram da ZS para o OB. Tamoxifeno foi injetado 4 dias após a injeção de AC para a marcação de neuroblastos imaturos afetados pelo cainato. A perfusão foi realizada 45 dias após a injeção de KA. Em um segundo conjunto de experimentos, camundongos do tipo selvagem foram injetados com um retrovírus contendo o RNA para a expressão de NaChBac, um canal bacteriano de sódio que aumenta a atividade elétrica da célula. Este canal é fundido com o GFP que identifica as células infectadas.  Para controle, foi utilizada uma versão mutada e não funcional do canal chamada EtoK. A identidade celular foi analisada 45 dias após a injeção. Nossos resultados preliminares sugerem que os neuroblastos estimulados pela abordagem aguda se diferenciam em neurônios TH + PG à custa do fenótipo Calbindina + PG.

     


  • Mostrar Abstract
  • The Subventricular zone (SVZ) is the site of adult neurogenesis to the olfactory bulb (OB). SVZ progenitors generate mainly two types of interneurons that integrate in the OB: granular and periglomerular (PG) neurons. These cells can also be further subdivided based on the expression of the proteins calbindin, calretinin or tyrosine hydroxylase. The mechanisms that lead to the specification into these neuronal types are unknown. In the spinal cord neurogenesis, neurotransmitter identity is specified according to early spontaneous electrical activity in progenitor and precursor cells. This electrical pattern guide master transcription factors expression and the differentiation in a particular subtype. Manipulation of electrical activity can change de fate of progenitors and derived neurons.  We hypothesize that the specification of SVZ-OB interneurons could also be influenced by electrical activity.  To test this hypothesis, two experiments were designed to manipulate the cell electricity either acutely or chronicly. First, DCX-Cre-ER2/lox-GFP mice were injected with Kainic Acid (KA) or PBS in the neuroblasts migratory route to the bulb. Tamoxifen was injected 4 days after to label immature neuroblasts affected by KA and perfusion was performed 45 days after KA injection.  In a second set of experiments, wild type mice were injected with a retrovirus containing the RNA for the expression of NaChBac, a bacterial sodium channel that increases electric activity. This channel is fused with the GFP that labels the infected cells. To control this experiment, a mutated non-functional version of the NaChBac channel was used. Cell identity was analyzed 45 days after injection. Our preliminary results suggest that the neuroblasts stimulated by the acute approach differentiate into TH+ PG neurons at the expense of Calbindin+ PG phenotype

6
  • ANA RAQUEL MELO DE FARIAS
  • REPROGRAMAÇÃO DE CÉLULAS ASTROGLIAIS EM NEURÔNIOS UTILIZANDO COQUETEL DE PEQUENAS MOLÉCULAS

  • Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CECILIA HEDIN PEREIRA
  • MARCOS ROMUALDO COSTA
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • Data: 28/11/2018

  • Mostrar Resumo
  • A reprogramação de diferentes tipos celulares especializados em outros tem sido um campo amplamente estudado nos últimos anos. Mais especificamente, a geração de neurônios induzidos (iNs) é ultilizada com o objetivo de aplicar estas células no estudo de modelos patológicos e em terapia celular, com foco no tratamento de pacientes com doenças neurodegenerativas ou  lesões agudas no sistema nervoso central. Diversas metodologias têm sido utilizadas para essa abordagem, incluindo a reprogramação de células de outras linhagens em neurônios, de forma direta ou indireta. Entretanto, a maioria dos protocolos de reprogramação celular depende da superexpressão de genes ectópicos, o que pode ocasionar outras alterações transitórias não almejadas nas células reprogramadas. A fim de trasnpor esses possíveis efeitos colaterais, investigou-se neste trabalho a possibilidade de reprogramação de astrócitos de camundongos pós-natais em neurônios, através da exposição transitória das células a um coquetel de pequenas moléculas adicionado ao meio de cultivo celular. O referido coquetel inclui moléculas que atuam em diferentes vias celulares, dentre as quais a regulação da expressão gênica, a modulação da neurogênese e o controle do ciclo celular, tendo sido previamente utilizado na reprogramação de fibroblastos em neurônios. Para demonstrar o fenótipo das células após o tratamento com o coquetel, foram avaliados aspectos como expressão de proteínas tipicamente neuronais e astrocitárias, morfologia, sobrevivência, proliferação e expressão gênica, através das técnicas de imunocitoquímica, vídeo-microscopia de tempo intervalado e RT-qPCR. Com base nos dados obtidos observou-se que o coquetel de drogas utilizado induziu nos astrócitos tratados um aumento da expressão de genes relacionados ao perfil neuronal e uma mudança significativa em sua morfologia, embora esta não seja tipicamente de neurônios. Indicando assim, que a combinação de pequenas moléculas utilizada não é suficiente para reprogramar de forma eficaz células astrocitárias em neurônios induzidos.


  • Mostrar Abstract
  • The reprogramming of different specialized cell types in others has been a field widely studied in recent years. More specifically, the generation of induced neurons (iNs) is used with the objective of applying these cells in the study of pathological models and in cellular therapy, focusing on the treatment of patients with neurodegenerative diseases or acute lesions in the central nervous system. Several methodologies have been used for this approach, including the reprogramming of cells from other lineages into neurons, either directly or indirectly. However, most of the cellular reprogramming protocols depend on the overexpression of ectopic genes, which may lead to other transient changes not desired in reprogrammed cells. In order to overcome these possible side effects, we investigated the possibility of reprogramming astrocytes from postnatal mice into neurons through the transient exposure of the cells to a cocktail of small molecules added to the cell culture medium. This cocktail includes molecules that act in different cellular pathways, among which the regulation of gene expression, the modulation of neurogenesis and the control of the cell cycle, previously been used in the reprogramming of fibroblasts into neurons. To demonstrate the phenotype of the cells after treatment with the cocktail, aspects such as the expression of typically neuronal and astrocytic proteins, morphology, survival, proliferation and gene expression were evaluated through the techniques of immunocytochemistry, time-lapse video-microscopy and RT-qPCR. Based on the data obtained it was observed that the drug cocktail used induced in the treated astrocytes an increase in the expression of genes related to the neuronal profile and a significant change in its morphology, although this is not typical of neurons. Thus indicating that the combination of small molecules used is not sufficient to effectively reprogram astrocyte cells into induced neurons.

7
  • LUANA DANTAS DA SILVA
  • DECAIMENTO DA  FREQUÊNCIA GAMMA: COMPARAÇÕES ENTRE A RETINA, NÚCLEO GENICULADO LATERAL E CÓRTEX VISUAL

  • Orientador : SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON
  • KERSTIN ERIKA SCHMIDT
  • SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
  • Data: 14/12/2018

  • Mostrar Resumo
  • Oscilações gamma (30 a 90 Hz) tem sido implicadas em processos cognitivos, como a ligação perceptual (Singer, 1999; Uhlhaas et al., 2009), a atenção (Fries, 2001; Gregoriou et al., 2015), a memória (Pesaran et al., 2002; Montgomery e Buzsáki, 2007) e a expectativa temporal (Lima et al., 2011). No sistema visual, padrões de atividade gama aparecem nos diferentes níveis do processamento. A atividade gamma tem sido apontada como um importante mecanismo para codificação sensorial e para o controle do fluxo de informação nos sistemas cortico-corticais, como sugerido originalmente por Pascal Fries (Fries, 2005; Fries, 2009; Fries, 2015), na sua hipótese de "comunicação através da coerência" (comunication through coherence - (CTC) hipótese). Recentemente, trabalhos experimentais em macacos sugerem que o controle da frequência pode ser crucial para a comunicação neural, por exemplo entre as áreas corticais V1 e V4 (Bosman et al, 2012). Além disto, foi demonstrado que diferentes frequências podem ser usadas como canais distintos para transmissão de informação, como por exemplo entre o FEF e V4, um mecanismo também descrito no hipocampo (Colgin et al., 2009). Desta forma, é possível que a frequência seja um parâmetro fundamental de controle das oscilações gamma. De fato, alguns trabalhos indicam que a frequência pode variar em função da carga de atenção (Bosman et al, 2012). O presente estudo realiza comparações entre a gamma gerada por mecanismos bem distintos: 1) o sistema retino-geniculado do gato anestesiado e 2) o córtex visual primário de capuchinhos acordados.  Observamos um forte decaimento ao longo das respostas nestes dois sistemas. Participaram deste estudo 3 macacos adultos (capuchinhos Sapajus libidinosos e Sapajus nigritus, machos e fêmeas) e 4 gatos adultos. Nossos dados mostra que o decaimento da frequência gamma no córtex visual primário (macaco acordado) é surpreendentemente similar ao observado no sistema retina-geniculado (gato anestesiado).

     


  • Mostrar Abstract
  • In addition, the presence of gamma oscillations (30 to 90 Hz) has been implicated in cognitive processes such as perceptual attachment (Singer, 1999; Uhlhaas et al., 2009), attention (Fries, 2001; Gregoriou et al. Pesaran et al., 2002; Montgomery and Buzsáki, 2007) and the temporal expectation (Lima et al., 2011). In the visual system, gamma activity patterns appear at different levels of processing. Gamma activity has been identified as an important mechanism for sensory coding and for controlling the flow of information in cortical-cortical systems, as originally suggested by Pascal Fries (Fries, 2005, Fries, 2009), in his hypothesis of "communication through coherence" (CTC) hypothesis). Recently, experimental work on monkeys has suggested that frequency control may be crucial for neural communication, for example between cortical areas V1 and V4 (Bosman et al, 2012). Furthermore, it has been demonstrated that different frequencies can be used as distinct channels for information transmission, such as between FEF and V4, a mechanism also described in the hippocampus (Colgin et al., 2009). In this way, it is possible that the frequency is a fundamental parameter for the control of gamma oscillations. In fact, some studies indicate that frequency may vary according to the attention load (Bosman et al, 2012). The present study makes comparisons between the gamma generated by very different mechanisms: 1) the retinogeniculate system of the anesthetized cat and 2) the primary visual cortex of the capuchins agreed. We observed a strong decay along the responses in these two systems. Three adult monkeys (Capuchinhos sapajus libidinosus and Sapajus nigritus, male and female) and 4 adult cats participated in this study. Our data shows that the decay of gamma frequency in the primary visual cortex (awake monkey) is surprisingly similar to that observed in the retinogeniculate system (anesthetized cat).

Teses
1
  • PRISCILA TAVARES MACÊDO
  • INVESTIGAÇÃO DOS SINTOMAS INICIAIS DA DOENÇA DE ALZHEIMER EM RATOS WISTAR SUBMETIDOS À INFUSÃO INTRACEREBRAL DE PEPTÍDEOS AMILÓIDES E DO POTENCIAL NEUROPROTETOR DO EXTRATO DE ERYTHRINA VELUTINA POR MEIO DO LABIRINTO DE BARNES

  • Orientador : REGINA HELENA DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • VANESSA COSTHEK ABILIO
  • FLAVIO FREITAS BARBOSA
  • MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA
  • REGINA HELENA DA SILVA
  • Data: 30/01/2018

  • Mostrar Resumo
  • A doença de Alzheimer (DA) afeta cerca de 25 milhões de pessoas no mundo, e é caracterizada pelo declínio progressivo da função cognitiva, em especial da memória episódica. É multifatorial, e o acúmulo de peptídeos β-amiloides (Aβ) é considerado o principal mecanismo da neurodegeneração subjacente à doença. Os Aβ são os principais componentes das placas amióides, um dos marcos fisiopatológicos no encéfalo dos pacientes. A infusão intracerebral de Aβ em ratos é um modelo animal de DA muito utilizado, produzindo seu acúmulo em regiões cerebrais afetadas, como o hipocampo e o neocórtex, e déficits cognitivos compatíveis com os sintomas, como déficits na memória espacial. Porém, a maioria dos estudos evidencia déficits equivalentes aos estágios moderado e avançado da DA após a infusão prolongada de Aβ, sem avaliar déficits mais sutis de estágios iniciais. Isso seria relevante para compreensão dos mecanismos fisiopatológicos e para o teste de possíveis tratamentos neuroprotetores. Uma tarefa utilizada para avaliar déficits relacionados à disfunção hipocampal em ratos é o labirinto de Barnes. Os animais são expostos a uma plataforma circular, com buracos ao redor, sendo apenas um deles conectado a um esconderijo. Nessa tarefa, os animais guiam-se por pistas distais para encontrar o local seguro. O desempenho dos animais nas nos treinos (exposições repetidas com o esconderijo sempre no mesmo local) e teste (reexposição a intervalos variáveis sem o esconderijo) é utilizado para avaliação do aprendizado e memória (evocação) da tarefa, respectivamente. Tal avaliação é feita por parâmetros gerais de desempenho, como latência e distância até o alvo, número de visitas a buracos errados, dentre outros, e por uma análise específica de estratégias de busca usadas para atingir o alvo. O animal pode se localizar pelas pistas distais (dispostas ao redor do labirinto), utilizando informação espacial (estratégia direta) ou outros tipos de busca, visitando de maneira aleatória ou seriada buracos do aparato (estratégias não diretas). Essa avaliação permite a detecção de alterações no modo de solução da tarefa, mesmo que uma manipulação experimental não modifique os parâmetros gerais de desempenho. No presente trabalho, objetivamos investigar possíveis sinais cognitivos iniciais da DA em ratos Wistar submetidos à infusão intracerebral de Aβ, e os efeitos de um potencial tratamento neuroprotetor, por meio da avaliação da memória espacial no labirinto de Barnes. Utilizamos o extrato alcalóide de Erythrina velutina (“mulungu”), cujos componentes mostram ações ansiolíticas, anti-inflamatórias, antioxidantes e pró-colinérgicas. Na 1ª etapa, padronizamos a tarefa de Barnes para as nossas condições experimentais, e verificamos se há influência da repetição de exposições ao labirinto (importante para verificação de progressão de sinais cognitivos) ou da implantação das cânulas intracerebrais no desempenho dos animais. Animais que passaram ou não pela cirurgia para implantação de cânulas (bilateralmente na sub-região hipocampal CA1 e no ventrículo lateral) passaram por 5 sequências de exposição ao labirinto de Barnes (4 treinos com 4 trials cada, um teste após 24h e um teste após 10 dias). Os resultados mostraram que houve aprendizado da tarefa (diminuição da latência e distância para o alvo, diminuição de erros e aumento da exploração do quadrante alvo) ao longo dos trials em todas as sequências. Ambos os grupos mostraram evocação da tarefa nos testes, havendo um desempenho ligeiramente melhor do grupo implantado, o que pode ser decorrente de diferenças basais entre os animais discriminados em grupos. Concluímos que a tarefa pode ser realizada repetidamente, e em animais com implantes cerebrais de cânulas, sem prejuízo de desempenho. Na segunda etapa, investigamos o uso de diferentes estratégias no labirinto de Barnes na presença ou ausência de pistas distais. Ratos foram expostos aos treinos no labirinto de Barnes, e no teste (24h após) parte dos animais foi exposta ao labirinto na presença de pistas distais (condição ‘espacial’) e a outra parte passou pelo teste com uma cortina preta em volta do labirinto (condição ‘não-espacial’). Ambos os grupos aprenderam e evocaram a tarefa, entretanto os animais expostos às pistas distais preferiram o uso de estratégia direta, enquanto o grupo não-espacial preferiu outras estratégias. Concluímos que a retirada de pistas distais não impede que os animais encontrem o alvo, e para isso utilizam estratégias de busca alternativas ao uso de informação espacial. Na terceira etapa (2 experimentos) verificamos os efeitos da infusão intracerebral de peptídeos Aβ sobre o aprendizado e a memória no labirinto de Barnes. No experimento 1, ratos receberam 15 infusões diárias de salina ou Aβ (30, 100 ou 300 pmol) i.c.v., sendo que no 1º dia de tratamento houve infusões em CA1. Foram submetidos a 3 sequências de exposição ao Barnes (treinos, teste 24h e reteste 10 dias). A sequência I foi realizada antes da cirurgia (na qual ocorreu o aprendizado para todos os animais), a II a partir da 11ª infusão, e a III 10 dias depois. Nas sequências II e III, houve grande variação do comportamento dos animais Aβ, de modo que não foram observadas diferenças entre os grupos. Houve uma alta mortalidade dos animais. Ao fim dos experimentos comportamentais, os animais foram eutanasiados e submetidos à imunohistoquímica para Aβ, cuja análise por densitometria ótica relativa mostrou aumento de sua marcação no hipocampo e neocórtex. Concluímos que, houve deposição de peptídeos Aβ, o tratamento não promoveu déficits na tarefa. No 2º experimento verificamos os efeitos da infusão de Aβ sobre o desempenho geral e estratégias de busca no labirinto de Barnes. Os animais (salina ou Aβ 30 pmol) foram submetidos a uma sequência de exposição ao Barnes com 4 treinos de 2 trials cada e um teste realizado 3 dias depois. As modificações no protocolo visaram dificultar a tarefa. Não houve diferenças entre os grupos no aprendizado. No teste, embora os animais Aβ mostrassem alguma evocação, estes utilizaram preferencialmente estratégias aleatória e seriada, enquanto os salinas preferiram a estratégia direta. Concluímos que a infusão de Aβ promoveu alterações sutis na memória espacial compatíveis com a manifestação inicial da DA, indicando relevância para investigações mecanicísticas e terapêuticas em estágios precoces da doença. Na última etapa, animais submetidos ao mesmo tratamento de infusão com Aβ (30 pmol) foram tratados concomitantemente com 200 mg/kg do extrato de mulungu por via oral. Os grupos (salina, Ab, mulungu e Ab + mulungu) foram submetidos a 2 sequências de Barnes (a partir da 11ª infusão e dez dias depois). De forma geral, não foram observadas diferenças entre os grupos nos parâmetros referentes ao aprendizado ou à evocação da tarefa. Sendo assim, concluímos que o protocolo utilizado não foi capaz de detectar um efeito benéfico do extrato de mulungu no modelo de DA por infusão de peptídeos Aβ.

     


  • Mostrar Abstract
  •  

    Alzheimer’s disease (AD) is present in 25 million people in the world, and is characterized by the progressive decline of cognition, mainly episodic memory. AD is multifactorial, and the accumulation of amyloid peptides (Aβ) is the main proposed mechanism underlying neurodegeneration. Aβ are the main components of the amyloid plaques in the brain, that are physiopathological hallmarks of the disease. Intracerebral infusion of Aβ in rats is usually used as an animal model of DA and generates the accumulation of these peptides in the brain together with spatial memory impairment. However, most studies show moderate to severe deficits after chronic Aβ infusion, without evaluation of possible subtle initial deficits. The study of the initial stages of AD is relevant for mechanicistic and therapeutic investigations. The Barnes maze has been used for investigating deficits in the hippocampal function in rats. The animals are exposed to a circular apparatus with holes in its periphery. One of the holes is connected to a safe place. In this task, rats navigate guided by distal cues to find this safe compartment. The performance of the animals in the training phase (repeated exposures to the apparatus with the safe box placed in the same position) and test probe (reexposure after variable intervals without the safe box) is used to the evaluation of acquisition and retrieval of the spatial task, respectively. The evaluation is conduct by parameters of general performance (latency and distance to reach target, number of errors, among others) and by a specific analysis of search strategies. In this way, the animal use spatial information and move directly towards the target (direct strategy), visit sequential holes until reach the target (serial strategy) or visit holes in a non-systematic fashion until reach the target (aleatory search). The analysis of strategies allows the detection of alterations in the mode of solution of the task, even if a given experimental approach does not modify the general performance parameters. In the present study, we aimed to investigate possible initial cognitive signs of AD in Wistar rats submitted to intracerebral infusions of Aβ, as well as the effects of a potentially neuroprotective treatment, by the evaluation of spatial memory in the Barnes maze. We used the alkaloid extract of Erythrina velutina (“mulungu”), which was previously studied for anxiolytic, anti-inflammatory, antioxidant and cholinergic actions. First, we standardized the task to our experimental conditions, and verified a possible influence of repeated expositions to the apparatus (for future long-term protocols) or of the implantation of the cannulas in the brain. Rats went through (or not) to implantation of cannulas (bilaterally in the hippocampal CA1 and in the lateral ventricle) and were exposed to 5 sequences of exposition to the Barnes maze (4 trainning sessions with 4 trials each, a 24h test and a 10-day retest sessions). Results showed that rats learned the task, showing diminished latency and distance to target, decreased erros and increased target quadrant exploration across the trials of all sequences. Both groups showed task retrieval, and there was a slightly improved performance in the implanted group. We concluded that the task can be held repeatedly, and in implanted animals, without altering the performance. In the second phase, we investigated the use of different strategies in the Barnes maze by rats submitted to the presence of absence of distal cues. Rats were exposed to the training phase, and in the probe session (24 h later) half the animals were exposed to the maze in the presence of the same distal cues used in training (spatial group), while the other rats went through the probe test without those cues (a black curtain was placed around the maze – non-spatial group). Both groups learned the task, but the spatial group preferred the used of direct strategies, while the non-spatial group preferred other strategies. We concluded that the removal of distal cues does not hinder the execution of the task, and the animals use alternative search modes under this condition. In the third phase (two experiments) we verified the effects of the intracerebral infusion of Aβ on the acquisition and retrieval of Barnes task. In experiment 1, rats received 15 daily i.c.v. infusions of saline or Aβ (30, 100 ou 300 pmol) plus bilateral CA1 infusions in the first day, and were exposed to 3 sequences of Barnes task (training, 24h test and 10-day retest in each sequence). Sequence I was held before surgery (all the animals learned the task), II started at 11th infusion and III started 10 days after II. The behavior of the Aβ-treated animals varied greatly at sequences II and III, and hence no differences were observed. There was high mortality due to treatment. At the end of the behavioral sessions, saline and Aβ 30pmol groups were euthanized for Aβ immunohistochemistry. The analysis by relative optical density showed increased Aβ staining in the hippocampus and neocortex. We concluded that, although there was Aβ deposition, the treatment did not induce performance deficits. In experiment 2 we investigated the effects of Aβ (30 pmol) infusion on the search strategies in the Barnes maze. Animals went through one sequence of Barnes task (4 trainings with 2 trials each and a 3-day test, in order to increase difficulty). In the probe test, although Aβ animals showed some retrieval, they showed preference for non-spatial strategies, opposed to saline-treated rats. We concluded that Aβ infusion induced subtle alterations in spatial memory, compatible with the initial stages of AD, which is relevant for investigations of potential neuroprotective approaches. In the last stage, animals submitted to the same infusion protocol described above were concomitantly treated orally with 200 mg/kg of mulungu extract and went through 2 Barnes task sequences. In general, no differences were observed among the groups in acquisition or retrieval. Thus, we concluded that the protocol used here was not able to detect a beneficial effect of mulungu extract in the Aβ infusion AD model. 

2
  • KELLY SOARES FARIAS
  • USO DE TRANSPLANTE DE ASTRÓCITOS NA REDUÇÃO DA EPILEPSIA EXPERIMENTAL

  • Orientador : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • OLAGIDE WAGNER DE CASTRO
  • CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • EDUARDO BOUTH SEQUERRA
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • BEATRIZ DE OLIVEIRA MONTEIRO
  • Data: 28/02/2018

  • Mostrar Resumo
  • Os astrócitos, células especializadas da glia, estão envolvidos na homeostase extracelular por tamponar íons de potássio (K+), metabolizar neurotransmissores, controlar o disparo e a sincronização neuronal e contribuir para a formação da barreira hematoencefálica. Em condições patológicas, os astrócitos podem alterar a sua morfologia (hipertrofia de seus processos celulares) e bioquímica (aumento da expressão da proteína ácida fibrilar glial, GFAP), sendo conhecidos por astrócitos reativos (a.k.a., gliose reativa). Apesar de serem frequentemente observados em regiões cerebrais associadas à geração e propagação de crises epilépticas, a participação dos astrócitos reativos na sincronização anormal é pouco conhecida. Enquanto os astrócitos modificam o metabolismo do potássio e do glutamato, a sua reativação, por períodos prolongados, pode levar à disfunção da atividade neuronal. A epilepsia do lobo temporal (ELT), uma das formas mais comuns de epilepsia e frequentemente associada à refratariedade ao tratamento farmacológico, é caracterizada por morte neuronal em regiões temporais (esclerose do hipocampo), reorganização sináptica (brotamento aberrante de fibras musgosas) e gliose reativa. Nessa tese testamos a hipótese de que o transplante de astrócitos imaturos no hipocampo de animais cronicamente epiléticos reduzirá a atividade epileptiforme, incluindo a ocorrência de crises espontâneas eletrográficas e comportamentais. Para isso, os animais foram feitos epilépticos pela injeção sistêmica da pilocarpina (que induziu o estado epiléptico, SE) e foram transplantados unilateralmente no hilo do giro denteado (GD) com astrócitos que expressavam a proteína fluorescente verde (GFP+) 30 dias após o SE. A alocação dos animais epilépticos nos grupos controle (SE-controle) e experimental (SE-astro GD) foi feita de acordo com a severidade comportamental do SE. Atividades epileptiformes espontâneas (espículas interictais, oscilações de alta frequência e crises recorrentes) foram registradas em ambos os hipocampos (tratado e não tratado) usando eletrodos cronicamente implantados. A sobrevivência dos astrócitos foi de 1 %. Astrócitos GFP+ foram encontrados em diversas sub-regiões hipocampais por até sete meses após o transplante, sendo que algumas células migraram aproximadamente até 1500 µm no polo anteroposterior. Essas células foram localizadas principalmente no hilo, na camada granular do giro dentado e na camada molecular do hipocampo, e em alguns animais, no córtex, tálamo e fímbria. Células ou grupos de tecidos indicativos de tumor não foram identificados. A atividade epileptiforme eletrográfica foi registrada em 80% dos animais controle (SE-controle, N = 8/10), em 80% dos animais experimentais com astrócitos GFP+ localizados no córtex (SE-Astro Córtex, N = 4/5) e em 60% dos animais com astrócitos GFP+ no hipocampo (SE-Astro GD, N=2/5). A frequência de crises espontâneas foi variável entre os animais (21 vs 12 vs 1 crises espontâneas registradas nos grupos SE-control, SE-Astro Córtex e SE- Astro GD, respectivamente) e não houve diferença na frequência de crises entre os grupos (crises/hora: 0,05 ± 0,01 vs 0,03 ± 0,003 vs 0,02, para SE-controle e SE-Astro Córtex e SE-Astro GD, respectivamente). O transplante dos astrócitos não alterou a duração das crises (67,5 ± 3,6 s vs 74,2 ± 3,9 s vs 65,3, para SE-controle e SE-Astro Córtex e SE-Astro GD, respectivamente). Além disso, não observamos diferenças quanto à morfologia, periodicidade ou frequência das espículas interictais do hipocampo entre os grupos experimentais e/ou entre os hemisférios tratados. Interessantemente, o transplante de astrócitos reduziu significativamente a severidade das crises comportamentais nos animais que receberam astrócitos no córtex (Escala livre: 5,0 ± 0,6 vs 4,0 ± 0,4, SE-controle e SE-Astro Córtex, respectivamente, p=0,02, teste de Mann-Whitney). O grupo SE-Astro GD apresentou apenas uma crise epiléptica e, portanto, não candidato a estatística. Nossos resultados enfatizam o uso da terapia celular para o tratamento das epilepsias e reforçam a importância do sítio do transplante para a redução da atividade epileptiforme.


  • Mostrar Abstract
  • Astrocytes are specialized glial cells involved in the extracellular homeostasis by buffering potassium cation (K+) concentration, metabolizing neurotransmitters, controlling neuronal firing and synchronization and contributing to the blood-brain barrier. Under pathological conditions, astrocytes may change their morphology in order to compensate abnormal function, being referred to as activated astrocytes (reactive gliosis). This phenomenon is commonly observed in brain regions associated with seizure generation and spread, although its role in abnormal synchronization is unknown. While astrocytes can enhance potassium and glutamate-related metabolism, sustained long-term reactivation can lead to neuronal dysfunction. Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common form of epilepsy and is usually associated to refractoriness. TLE is characterized by extensive cell death (hippocampal sclerosis), synaptic reorganization (mossy fiber sprouting) and reactive gliosis. Here, we hypothesize that transplantation of immature astrocytes in chronically epileptic hippocampus would reduce epileptiform activity, including the occurrence of electrographic and behavioral seizures. To test this hypothesis, animals made epileptic by the systemic injection of pilocarpine (which induced status epilepticus, SE) were unilaterally transplanted with green fluorescent protein-positive (GFP) astrocytes into the hippocampus 30 days after the SE. Group assignment (SE-Saline e SE-Astro GD) was made according to SE behavioral severity and spontaneous epileptiform activities (interictal spikes, high-frequency oscillations, seizures) were recorded in both (treated and untreated) hippocampi using chronically implanted multi-electrodes. Astrocytes had migrated approximately 1500µm injection site, and survival rate was 1%. Astrocytes were found in the host hippocampus seven months after transplantation and were mainly localized at the hilus, at the granular layer of the dentate gyrus, at molecular layer of hippocampus. Cells or tissue clusters indicative of tumor were not identified. In a second group, astrocytes were found in the cortex and constituted the SE-Astro Cortex group. No difference was found in epileptiform activity recorded between groups. Epileptiform electrographic activity was recorded in 80% of control animals (SE-Saline, N= 8/10, in 80% of SE-Astro Cortex group (SE-Astro Córtex, N=4/5) and in 60% of animals that received astrocytes into the hippocampus (SE-Astro GD, N=2/5). Spontaneous seizure occurrence was variable between animals (21 vs 12 vs 1 recorded seizures in SE-Saline and SE-Astro Cortex and SE-Astro GD groups, respectively), however, no difference was observed in seizure frequency between groups (seizures/hour: 0.05±0.01 vs 0.03±0.003 vs 0.02, SE-Saline, SE-Astro Cortex and SE-Astro GD, respectively). Astrocytes grafting did not change seizure duration (67.5 ± 3.6 s vs 74.2 ± 3.9 s vs 65.3 s for SE-Saline, SE-Astro Cortex and SE-Astro GD groups, respectively). Also, we did not observe any difference in the morphology, periodicity or frequency of hippocampal interictal spikes between experimental groups and/or treated hemisphere. Additionally, however, the animals of SE-Astro Cortex group showed reduced behavioral seizure severity (scores: 5 ± 0.1 vs 4 ± 0.4; for SE-Saline and SE-Astro Cortex, respectively; p =0.02, Mann-Whitney test). SE-Astro GD group animals showed only one spontaneous seizure, and therefore not a candidate for statistics. Even thought the small sample size, our results present the cell therapy relevance for the treatment of epilepsies and reinforce importance of transplantation site for epileptiform activity reduction.

3
  • DARDO NAHUEL FERREIRO
  • Propriedades funcionais e disposição espacial de neurônios no córtex visual primário: comparação eletrofisiológica entre a cutia amazônica e o gato doméstico.


  • Orientador : KERSTIN ERIKA SCHMIDT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KERSTIN ERIKA SCHMIDT
  • CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • CRISTOVAM WANDERLEY PICANÇO DINIZ
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON
  • Data: 27/03/2018

  • Mostrar Resumo
  • Até o momento, não há evidências de um mapa de preferências de orientação em colunas no córtex visual primário de roedores, como geralmente observado em carnívoros e primatas. No entanto, neurônios seletivos de orientação foram encontrados em todas as espécies de roedores investigadas, embora intercaladas. Isso abre a questão de saber se a conectividade subjacente ao surgimento de propriedades de resposta cortical seletiva em animais com organização intercalada em comparação com mapas colunares segue um plano de conexões diferente. Os dados dos roedores até agora disponíveis são principalmente para espécies com hábitos noturnos ou crepusculares e tamanho pequeno do cérebro, dois fatores que também poderiam contribuir para desenvolver uma arquitetura funcional diferente.


    Portanto, nos propusemos comparar a arquitetura funcional do córtex visual primário dos carnívoros com a de um grande roedor com hábitos diurnos e um tamanho de V1 comparável aos gatos e primatas pequenos. Para este fim, realizamos registros eletrofisiológicos multi-sitio usando matrizes espaciais no córtex visual de gatos (Felis catus) e agoutis (Dasyprocta aguti) anestesiados. Os estímulos visuais consistiram em grades orientadas, de várias frequências espaciais e temporais.


    Em geral, os agoutis apresentaram índices de seletividade de orientação muito menores (mediana de OSI = 0,10) do que os gatos (mediana de OSI = 0,19). Para descrever a arquitetura funcional baseada nos dados eletrofisiológicos, quantificamos a diferença de preferência de orientação entre neurônios de acordo com a distância cortical entre eles. Como esperado, esta análise revelou uma característica diminuição lenta na similaridade de preferência de orientação neuronal para gatos. Nenhuma modularidade "clássica" foi encontrada para agoutis, mas um agrupamento de neurônios com preferência de orientação semelhante foi observado para distâncias curtas (< 250 um).


    Em geral, nossos resultados são consistentes com as "mini-colunas" de preferência de orientação reportadas na literatura recente em camundongos e, portanto, reforçam as provas de que os mapas intercalados dos roedores não são aleatórios, como anteriormente assumido. Não podemos confirmar, no entanto, literatura teórica recente sugerindo que os agoutis podem ter mapas de preferências de orientação colunar "clássicos". A pesquisa futura deve se concentrar em compreender os circuitos, que levam a pequenos campos receptivos seletivos em agoutis e excelente desempenho visual, mesmo adotando uma arquitetura funcional diferente.


  • Mostrar Abstract
  • So far, there is no evidence of a columnar orientation preference map in rodent primary visual cortex, such as commonly observed in carnivores and primates. At the same time, orientation selective neurons have been found in all rodent species investigated, though interspersed. This opens up the question whether the connectivity underlying the emergence of selective cortical response properties in animals with interspersed as compared to columnar maps follows a different blueprint. Rodent data are so far mainly available for species with nocturnal or crepuscular habits and small brain size, two factors that could also contribute to develop a different functional architecture.


    Therefore, we set out to compare the functional architecture of the primary visual cortex of carnivores with that of a big rodent with diurnal habits, and a V1 size comparable to cats and small primates. To this end, we performed multi-site electrophysiological recordings using spatial arrays from both anesthetized cats’ (Felis catus) and agoutis’ (Dasyprocta aguti) visual cortex. Visual stimuli consisted of oriented gratings of several spatial and temporal frequencies.


    Agoutis presented much smaller orientation selectivity indices (median OSI = 0.10) than cats (median OSI = 0.19). In order to describe the functional architecture based on the electrophysiological data, we quantified the orientation preference difference between neurons according to the cortical distance between them. As expected, this analysis revealed a characteristic slow decrease in neuronal orientation preference similarity for cats. No such “classical” modularity was found for agoutis, but a clustering of neurons with similar orientation preferences was observed for short ranges (< 250um).


    Overall, our results are consistent with recent literature reporting ‘mini-columns’ of orientation preference in mice, and therefore further prove that the rodents’ interspersed maps are not random, as previously assumed. We cannot confirm, however, recent theoretical literature suggesting that agoutis might have “classical” columnar orientation preference maps. Future research should focus to understand the circuits, which lead to small selective receptive fields in agoutis and great visual performance while adopting a different functional architecture.

4
  • JULIANA ALVES BRANDAO MEDEIROS DE SOUSA
  • Herança epigenética do comportamento social e organização de circuitos neuronais do córtex pré-frontal em um modelo animal de autismo


  • Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCOS ROMUALDO COSTA
  • CECILIA HEDIN PEREIRA
  • CLEITON LOPES AGUIAR
  • EDUARDO BOUTH SEQUERRA
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • Data: 10/08/2018

  • Mostrar Resumo
  • O autismo compreende um grupo heterogêneo de desordens caracterizado por déficits sensoriais, motores, de linguagem e principalmente sociais, percebidos logo no início da infância. Fatores genéticos e epigenéticos, assim como fatores ambientais, estão fortemente envolvidos na predisposição ao autismo. Estudos em modelos animais da doença sugerem que estes mesmos fatores podem alterar o desenvolvimento do sistema nervoso central, modificando padrões de diferenciação e maturação neuronal e gerando uma circuitaria cerebral disfuncional. Logo, identificar as alterações neurais no cérebro em desenvolvimento pode fornecer pistas sobre as causas e possíveis tratamentos do autismo. O modelo animal induzido através de administração de VPA em ratas grávidas foi previamente caracterizado pelo nosso grupo. Nós demonstramos que animais expostos ao VPA durante a gestação (F1VPA) apresentam comportamentos “tipo-autista” na vida pós-natal, tais como hiperlocomoção, estereotipia prolongada e redução da interação social. Histologicamente, detectamos uma redução no número de interneurônios parvalbumina (PV)+ no córtex pré-frontal medial (CPFm) destes animais em comparação aos controles. Considerando os efeitos do VPA sobre a estrutura da cromatina e metilação do DNA, levantamos a hipótese de que alterações comportamentais e histológicas observadas em animais F1VPA seriam transmissíveis para a geração seguinte, independente de novas exposições ao VPA. Neste trabalho, analisamos o  comportamento e a histologia do CPFm na progênie dos animais F1VPA, doravante denominados F2. Observamos que estes animais apresentam significante redução na interação social e na frequência de levantamentos exploratórios quando comparados aos animais controle. Esta redução na preferência social, no entanto, foi intermediária entre aquela apresentada por animais controle e animais F1VPA, sendo que nestes últimos os prejuízos no comportamento social foram mais intensos. Por outro lado, não observamos hiperlocomoção, nem alterações na ambulação exploratória ou no padrão de estereotipias em animais F2 quando comparados aos controles. Locomoção, exploração e estereotipias tiveram seus perfis normalizados com relação aos animais  F1VPA. A fim de testar se os prejuízos comportamentais na F2 advinham de diferenças nos cuidados parentais de mães VPA e mães controle sobre seus filhotes, realizamos experimentos de adoção cruzada. Nós observamos que animais F2 cuidados por mães controle apresentam baixos índices de sociabilidade quando comparados a animais controle cuidados por mães controle, o que corrobora a interpretação de que as alterações observadas nestes animais são herdadas epigeneticamente. A avaliação histológica do tecido cortical revelou um aumento no número de neurônios PV+ no CPFm em animais F2, sugerindo um desbalanço excitatório/inibitório na circuitaria fronto-cortical, também observado em animais da F1VPA, porém em direção oposta. Portanto, os dados apresentados indicam que a exposição pré-natal ao VPA induz alterações epigenéticas em ratos que podem ser transmitidas aos seus descendentes. Este modelo poderá contribuir no futuro para a identificação de assinaturas genéticas associadas com as alterações comportamentais e histológicas observadas no autismo.


  • Mostrar Abstract
  • Autism comprises a heterogeneous group of disorders characterized by sensory, motor, language and mainly social deficits perceived early in childhood. Genetic and epigenetic factors, as well as environmental factors, are strongly involved in the predisposition to autism. Studies in animal models of the disease suggest that these same factors can alter the development of the central nervous system, modifying patterns of differentiation and neuronal maturation and generating a dysfunctional brain circuitry. Therefore, identifying the neural changes in the developing brain can provide clues about the causes and possible treatments of autism. Our group previously characterized the animal model induced by administration of VPA in pregnant rats. We demonstrated that VPA-exposed animals during pregnancy (F1VPA) exhibit "autistic" behaviors in postnatal life, such as hyper locomotion, prolonged stereotypy, and reduced social interaction. Histologically, we detected a reduction in the number of parvalbumin (PV)+ interneurons in the medial prefrontal cortex (mPFC) of these animals compared to controls. Considering the effects of VPA on chromatin structure and DNA methylation, we hypothesized that behavioral and histological changes observed in F1VPA animals would be transmissible for the next generation, independent of new VPA exposures. In this work, we analyzed the behavior and histology of mPFC in F1VPA progeny, hereafter referred to as F2. We observed that these animals present a significant reduction in social interaction and in the frequency of exploratory surveys when compared to control animals. This reduction in social preference, however, was intermediate between that presented by control animals and F1VPAanimals, with the latter showing the most severe deficit in social behavior. On the other hand, we observe neither hyper locomotion, nor alterations in the exploratory ambulation or stereotyped behaviors in F2 animals when compared to the controls. Locomotion, exploration and stereotypies had their profiles normalized with respect to F1VPA animals. In order to test whether behavioral impairments in F2 stemmed from differences in parental care of VPA mothers and control mothers on their offspring, we performed cross-fostering experiments. We observed that F2 animals cared for by control mothers presented low rates of sociability when compared to control animals cared for by control mothers, which corroborates the interpretation that the observed changes in F2 animals are epigenetically inherited. The histological evaluation of cortical tissue revealed an increase in the number of PV+ neurons in the mPFC in F2 animals, suggesting an excitatory/inhibitory imbalance in the fronto-cortical circuitry, also observed in F1VPA animals, but in the opposite direction. Therefore, the data presented indicate that prenatal exposure to VPA induces epigenetic changes in rats that can be transmitted to their offspring. This model may contribute in the future to the identification of genetic signatures associated with the behavioral and histological changes observed in autism.

5
  • BRYAN DA COSTA SOUZA
  • Estudos eletrofisiológicos no hipocampo – desenvolvendo novas técnicas de análise e investigando a codificação neural

  • Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELO BUSSOTTI REYES
  • SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • NIVALDO ANTONIO PORTELA DE VASCONCELOS
  • CESAR RENNO COSTA
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • Data: 07/12/2018

  • Mostrar Resumo
  • Eletrofisiologia extracelular é uma das principais ferramentas para o estudo da atividade neural em modelos animais. Além de possuir alta resolução temporal, essa técnica é estável o suficiente para permitir o registro dos animais em livre comportamento. Dentre as áreas estudadas pela eletrofisiologia, as regiões da formação hipocampal receberam destaque notável nas últimas décadas devido a sua relação com memória e navegação espacial, funções cognitivas essenciais na vida humana. Nesse sentido, vários correlatos neurais da codificação do espaço têm sido estudados para entender as bases do processamento neural. Entre eles, destacam-se as células de lugar, que aumentam sua taxa de disparo quando o animal se encontra em determinados locais. Nesta tese, exploramos a eletrofisiologia hipocampal em diversos níveis que abarcam o objetivo final de entender os diferentes mecanismos de codificação usados pelo cérebro através de três trabalhos. No primeiro trabalho abordamos o problema de classificação de disparos, que consiste em distinguir a identidade neuronal das formas de ondas detectadas pelo eletrodo extracelular. Investigamos o uso de misturas gaussianas para extração de características e clusterização das formas de onda. Após avaliar as melhores estratégias usando dados reais e simulados, comparamos a performance do nosso algoritmo com outros dois métodos de classificação de disparos. Nosso algoritmo, que combina as duas principais técnicas de extração de características com um novo método de redução de dimensionalidade, obteve resultados similares ou melhores aos outros dois métodos comparados. No segundo trabalho, analisamos métricas atuais utilizadas para encontrar células cujos disparos possuem informação relativa à navegação espacial, tais quais células de lugar, de velocidade, de direção da cabeça, entre outros. Usando dados simulados e reais, comparamos como a informação estimada por cada métrica se correlaciona com a informação empírica estimada por um classificador bayesiano. Nossos resultados revelaram que as duas principais métricas falham em detectar a informação presente em células com altas taxa de disparo basal, enviesando o universo de correlatos neurais encontrados. Por fim, no terceiro trabalho, exploramos as diferenças entre os dois mecanismos de codificação propostos para as células de lugar: codificação por taxa de disparo e por tempo de disparo. Analisamos a dinâmica de acoplamento das células de lugar às oscilações teta, comparando-a com a dinâmica do aumento da taxa de disparo. Nossos resultados revelaram uma assimetria entre os dois mecanismos, com o acoplamento às oscilações teta precedendo as mudanças mais significativas na taxa de disparo, o que corrobora a hipótese de que ambas codificações são independentes. Além disso, encontramos que as posições futuras do animal são mais extensamente representadas pela codificação temporal do que as posições passadas, indicando um possível papel desse mecanismo no planejamento da trajetória. Em suma, os resultados desta tese contribuem para o entendimento da codificação neural bem como para o desenvolvimento de novas metodologias no campo da eletrofisiologia hipocampal.


  • Mostrar Abstract
  • Extracellular electrophysiology is among the main tools used for studying neural activity. In addition to having a high temporal resolution, this technique is stable enough to allow for recording freely-moving animals. In the last decades, the electrophysiology of the hippocampal formation has received particular attention due to the discovery of its relationship with memory and spatial navigation. Specifically, many spatial correlates have been investigated to understand the basis of neural encoding, such as place cells, which increase their firing rate when the animal is at particular locations of the environment. In this thesis, we present three studies exploring hippocampal electrophysiology through different levels of analysis, which aim at better understanding the different coding mechanisms used by the brain. In the first work, we focus on the problem of spike sorting, which consists in the classification of the waveforms detected by the extracellular recording. We investigated the use of Gaussian mixture models to perform feature extraction and clusterization of the waveforms. After using real and simulated data to evaluate the best strategies of our algorithm, we compared our spike sorting to two other known methods. Our algorithm, which combines two main feature extraction techniques with a new method of dimensionality reduction, showed better, or similar, results compared to the two other spike sorters. In the second work, we analyzed the current metrics used to find neurons presenting some spatial correlate, or information, such as place cells, head-direction cells, and speed cells. Using real and simulated data, we evaluated how the spatial information estimated by each metric correlated to the empirical information obtained using a Naive-Bayes classifier. Our results showed that the two main current metrics fail to detect the information content of neurons with high basal firing rate, and thus bias the universe of spatial correlates to low-firing cells. Finally, in the third work, we explored the differences in the proposed mechanisms underlying place cell firing: rate coding and temporal coding. We analyzed the dynamics of coupling between place cells and theta oscillations, comparing it to the firing rate dynamics. Our results revealed an asymmetry between the two mechanisms, with the theta coupling place cells preceding its major changes in firing rate, which corroborate the hypothesis that temporal and rate coding are independent mechanisms. Beyond that, we found that temporal coding represents more extensively the future positions of the animal than the past ones, suggesting its involvement in trajectory planning. In summary, the results of this thesis contribute to both the understanding of neuronal encoding and the development of new techniques in the field of hippocampal electrophysiology

6
  • ANDRE LUIZ VIEIRA LOCKMANN
  • Oscilações neurais sincronizando circuitos olfatórios e hipocampais

  • Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • MÁRCIO FLÁVIO DUTRA MORAES
  • PABLO DANIEL TORTEROLO MINETTI
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • Data: 13/12/2018

  • Mostrar Resumo
  • Os potenciais de campo local do cérebro de roedores exibem oscilações proeminentes que, em teoria, coordenam o fluxo de informação nos circuitos neuronais. Esta tese investigou oscilações que emergem simultaneamente nos sistemas olfatório e hipocampal de ratos e que supostamente medeiam a comunicação entre estas áreas. Apresentamos os principais resultados em 4 publicações – dois artigos de opinião (1 e 4) e dois experimentais (2 e 3). O artigo 1 discute a origem controversa das oscilações lentas (~ 1 Hz) dos potenciais de campo local que surgem no hipocampo de roedores durante sono e anestesia. Seriam estas oscilações geradas por processamento interno com o neocórtex, ou se acoplariam com inputs externos da respiração nasal rítmica? Abordamos experimentalmente esta questão no artigo 2. Através de registros simultâneos de respiração nasal e de potenciais de campo local em ratos anestesiados com uretano, mostramos que o hipocampo exibe duas oscilações lentas independentes: uma que segue as flutuações up-and-down do neocórtex e outra que que segue o ritmo neural acoplado à respiração presente no bulbo olfatório – e, por extensão, a respiração propriamente dita. O artigo 3 mostra que o bulbo olfatório também impõe oscilações beta (10-20 Hz) no hipocampo. Conjuntamente, os artigos 2 e 3 indicam que mecanismos relacionados geram oscilações acopladas à respiração e oscilações beta: ambos ritmos chegam ao hipocampo por meio de aferências do córtex entorrinal ao giro denteado; além disso, a fase do ritmo respiratório modula a amplitude das oscilações beta. Com base em nossos resultados e em publicações de outros grupos, no artigo 4 defendemos que a oscilação delta que sincroniza o córtex pré-frontal e o hipocampo na verdade é um ritmo acoplado à respiração. Em suma, esta tese corrobora que oscilações acopladas à respiração e oscilações beta medeiam a comunicação olfato-hipocampal.


  • Mostrar Abstract
  • Local field potentials (LFPs) in the rodent brain exhibit prominent oscillations, which have been suggested to oordinate information flow across neuronal circuits. This thesis investigated oscillations that simultaneously emerge in the rat olfactory and hippocampal systems and supposedly mediate their communication. The main results and insights are presented in four publications – two commentary (1 and 4) and two experimental (2 and 3) papers. Paper 1 discusses the controversial origin of low-frequency LFP oscillations (~ 1 Hz) that appear in the rodent hippocampus during sleep and anesthesia. Do these oscillations reflect internal processing with the neocortex or do they couple to external inputs from rhythmic nasal respiration? This question is experimentally addressed in paper 2. By simultaneously recording nasal respiration and LFPs from urethane-anesthetized rats, we show that the hippocampus exhibits two independent low-frequency oscillations: one that entrains to neocortical “up-and-down” state transitions and another that entrains to the olfactory bulb respiration-coupled rhythm (RR) – and to respiration itself. Paper 3 further shows that the olfactory bulb also drives beta oscillations (10-20 Hz) in the hippocampus. Together, papers 2 and 3 indicate that related network mechanisms generate hippocampal beta and RR: both rhythms are relayed to the hippocampus by entorhinal cortex inputs to the dentate gyrus and, additionally, the phase of RR modulates beta amplitude. Based on our own results and on publications from other groups, in paper 4 we defend that the recently described delta-band oscillations coupling prefrontal cortex and hippocampus correspond to RR. In all, this thesis supports that respiration-coupled and beta oscillations mediate olfacto-hippocampal communication.

7
  • GEISSY LAINNY DE LIMA ARAÚJO
  • Efeitos psicofisiológicos de uma breve intervenção baseada em mindfulness em adultos jovens saudáveis

  • Orientador : MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • TIAGO ARRUDA SANCHEZ
  • MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA
  • MARIO ANDRE LEOCADIO MIGUEL
  • BRUNO LOBAO SOARES
  • IVANI BRYS
  • Data: 18/12/2018

  • Mostrar Resumo
  • O treinamento baseado em mindfulness vem sendo utilizado com intuito de facilitar mecanismos adaptativos que mediam a redução de sintomas de ansiedade, depressão e estresse por meio do aumento da habilidade atencional, regulação emocional e, numa perspectiva mais ampla, o alcance de uma boa qualidade de vida. O presente estudo analisa as variáveis relacionadas aos perfis de atenção sustentada, interocepção, ansiedade, afeto e marcadores da resposta ao estresse agudo em adultos jovens submetidos a um treinamento baseado em mindfulness durante 30 minutos, em três dias consecutivo. Os dados eletrofisiológicos, hormonais e comportamentais foram coletados nas situações pré e pós intervenção em um grupo controle ativo (n=20) e um grupo experimental (n=20). Os resultados evidenciaram diferenças entre grupos relacionadas a interocepção, mindfulness e atenção sustentada após o treinamento, a partir de medidas psicológicas e análises de potenciais evocados. Além disso, análises intragrupo indicaram redução de ansiedade, aumento de sensibilidade interoceptiva e de estado de mindfulness após a intervenção no grupo experimental, além de redução no afeto negativo e estresse percebido em ambos os grupos. Nesse sentido, sugere-se que a intervenção breve baseada em mindfulness impacta positivamente no desempenho cognitivo e emocional dos indivíduos e estes resultados são consistentes com outros estudos da literatura que apresentam intervenções mais longas utilizando o treinamento mindfulness em diferentes populações e contextos.


  • Mostrar Abstract
  • Mindfulness-based training have been used to facilitate more adaptative mechanisms aimed to reduce anxiety, depression, stress, and improve attention regulation, emotions and enhance quality of life. The present study integrates variables related to sustained attention, interoception, affect and stress response in young adults submitted to a three-day training using a mindfulness-based training. The aim of this study is to understand the mechanism by which the mindfulness meditation practice acts acutely regarding to the variables approached.  Electrophysiological, hormonal and behavioral data were collected in two moments, pre and post intervention, in an active control group (n= 20) and an experimental group (n= 20) Our results suggest a difference between groups related to interoception, mindfulness and sustained attention after training. These results are represented through psychological measures and analysis of event-related potentials in one well validated attention task. In addition, intragroup analyzes suggest reduction of anxiety, increased interoceptive sensitivity and state of mindfulness after intervention in the experimental group. Moreover, the data shows lower negative affect and perceived stress in both groups after intervention. In this sense, it is suggested that the brief mindfulness-based intervention impacts on the cognitive performance regarding to an attentional test, with decrease of latency and increase of amplitude of the P300 component. Besides that, increased state of mindfulness, interoception and decrease in the levels of negative affect and perceived stress are also important results consistent with previous findings related to more traditional interventions using mindfulness meditation in a variety of populations

2017
Dissertações
1
  • LUÃ CARLOS DE SOUZA
  • PROCESSAMENTO DE FREQUÊNCIAS ESPACIAIS PELO CORPO CALOSO DURANTE A ESTIMULAÇÃO MONOCULAR E BINOCULAR

  • Orientador : KERSTIN ERIKA SCHMIDT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON
  • KERSTIN ERIKA SCHMIDT
  • SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
  • Data: 28/04/2017

  • Mostrar Resumo
  • Neurônios no córtex visual primário de gatos (área 17 e área 18) respondem seletivamente para certas características de um estímulo. Contraste, contornos de uma mesma orientação e direção de movimento são algumas dessas características. Além disso, o tipo de frequência espacial (FE) também é um parâmetro de seletividade. Diferenças na preferência de FEs nas áreas 17 e 18 são pensadas para emergirem de uma distribuição distinta de aferentes X e Y. A zona de transição (ZT), entre as duas áreas, tem preferência por FEs intermediárias, além de aferências retino-geniculado-corticais, essa região também recebe densas conexões visuais do corpo caloso. Sabemos que as conexões inter-hemisféricas são mais frequentes entre os neurônios visuais com preferência de orientação análoga e com preferência de direção similar, no entanto, dados referentes a seletividade de FEs nessas conexões ainda são escassos. O objetivo do presente trabalho é investigar a contribuição funcional das conexões visuais inter-hemisféricas nas respostas evocadas por diferentes FEs na ZT. Através da estimulação monocular e binocular com gratings, investigamos a taxa média de disparo neuronal em gatos anestesiados. Observamos que, em geral, durante a desativação térmica reversível do córtex visual contralateral a taxa diminuiu, em particular, durante a estimulação monocular do olho ipsilateral. Além disso, nessa condição, as respostas para a FE mais baixa, de 0.15 ciclos/grau e para neurônios que preferem contornos horizontais foram mais afetadas. Em contraste, durante a  estimulação contralateral as respostas para a FE mais alta, de 0.6 ciclos/grau e para neurônios que preferem contornos verticais é que foram mais acometidas. Esses resultados indicam que as conexões visuais inter-hemisféricas são seletivas para FEs e que as fibras que conduzem informações do olho ipsilateral pelo corpo caloso originam-se predominantemente de neurônios dominados por células Y. Já aquelas que medeiam informações do olho contralateral originam-se de neurônios que recebem aferências das células X ou de uma mistura de células X e Y através da via retino-geniculado-cortical. Os diferentes circuitos para FEs baixas e altas podem estar envolvidos num processo de interação binocular, onde as respostas do olho ipsilateral e do olho contralateral se complementam. 


  • Mostrar Abstract
  • Neurons in cat primary visual cortex (area 17 and 18) respond selectively to certain stimulus parameters. Such parameters are, for example, contrast, contours of the same orientation and direction of movement, but also the spatial frequency (SF). Differences in SF preference in areas 17 e 18 are thought to emerge from a different distribution of X and Y afferents. The transition zone (TZ), between the two areas has preferences for intermediate SFs. Apart from retino-geniculo-cortical afferents this region also receives dense visual connections through the corpus callosum. It is known that interhemispheric connections are more frequent between visual neurons with a preference for similar orientation and direction. However, data referring to SF selectivity of these connections are still scarce. The objective of the present study is to investigate the functional contribution of interhemispheric visual connections to responses evoked by different SFs in the TZ. While stimulating either monocularly or binocularly with gratings, we investigated the mean rate of neuronal firing in the TZ of anesthetized cats. We observed that, in general, during reversible thermal deactivation of the contralateral visual cortex mean firing rates decreased, but in particular during monocular stimulation of the ipsilateral eye. Moreover, in this condition, responses to the low spatial frequency of 0.15 cycles/degree and to neurons that prefer horizontal contours were more affected. In contrast, with contralateral stimulation, responses to the highest SF of 0.6 cycles/degree and to neurons that prefer vertical contours predominantly decreased their rates. These results indicate that interhemsipheric connections act SF selective. They also suggest that fibers conducting signals driven by the ipsilateral eye through the corpus callosum originate mainly from neurons dominated by Y cells. On the other hand, fibers mediating information from the contralateral eye seem to originate from neurons receiving input from X cells or a mixture of X and Y cells via the retino-geniculate-cortical pathway. The different circuits for low and high spatial frequencies may be involved in a process of binocular interaction, where responses of the ipsilateral eye and the contralateral eye complement each other.

     

2
  • JÉSSICA DE ANDRADE PESSOA
  • MARCADORES ESPECTRAIS DE ELETROENCEFALOGRAFIA OBSERVADOS DURANTE OS EFEITOS AGUDOS DA AYAHUASCA E SUA RELAÇÃO COM A EXPERIÊNCIA PSICODÉLICA

  • Orientador : DRAULIO BARROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARIO ANDRE LEOCADIO MIGUEL
  • LUIS FERNANDO FARAH DE TOFOLI
  • DRAULIO BARROS DE ARAUJO
  • Data: 27/07/2017

  • Mostrar Resumo
  • A ayahuasca é uma bebida com propriedades psicodélicas amplamente utilizada por populações indígenas da região amazônica. Esse preparo contém a triptamina psicodélica N,N-dimetiltriptamina (DMT), e inibidores da monoamina oxidase (iMAO), como harmina e harmalina. A ayahuasca é considerada um psicodélico serotonérgico, e que pode levar a um estado alterado de consciência com semelhanças a uma experiência onírica, com intensas alterações na percepção, pensamentos, humor, emoção, e experiências tidas como místicas. Correlatos neurais dos efeitos agudos da ayahuasca têm sido investigados por diferentes técnicas de neuroimagem funcional, incluindo a eletroencefalografia (EEG). Neste trabalho exploramos mudanças espectrais de EEG em 50 voluntários saudáveis, utilizando desenho randomizado duplo-cego placebo-controlado. Metade recebeu uma sessão com a ayahuasca, a outra metade com placebo. Após a administração da substância, os voluntários foram monitorados durante 4 horas por um equipamento de EEG. A fim de melhorar a qualidade dos dados, os voluntários foram solicitados a realizar 2 tarefas simples em três instantes específicos: antes da ingestão, 2h e 4 horas após a ingestão. Na primeira tarefa, deveriam tentar permanecer acordados, e intercalar períodos de 20 segundos de olhos abertos, e 40 segundos de olhos fechados, durante 5 minutos. Na segunda tarefa, eles deveriam permanecer de olhos fechados, tentando se manter acordados, por outros 5 minutos. A análise espectral (2h) revelou que a potência de alfa é significativamente menor no grupo ayahuasca que no placebo nas regiões occipital e temporoparietal à direita. Encontramos, ainda, aumento significativo em 2h na potência de teta na região temporoparietal à direita. A análise de correlação revelou correspondências entre a potência de alfa (2h) e a pontuação obtida em duas escalas sensíveis aos efeitos de psicodélicos – a Hallucinogen Rating Scale (HRS) e o Mystical Experience Questionnaire (MEQ). Apresentamos, ainda, achados de traçados curiosos, encontrados na inspeção visual dos traçados de EEG. De modo geral, nossos resultados sugerem que a inibição das oscilações alfa em regiões posteriores do cérebro desempenha papel importante na experiência psicodélica, talvez compartilhando mecanismos presentes durante a experiência onírica. 


  • Mostrar Abstract
  • The ayahuasca is a drink with psychedelic properties largely used by indigenous populations from the Amazon basin. It contains the psychedelic tryptamine N,N-dimethyltriptamine (DMT), and monoamine oxidase inhibitors (iMAO), such as harmine and harmaline. The ayahuasca is considered to be a serotonergic psychedelic, capable of inducing an altered state of consciousness with similarities to an oneiric experience, with intense alterations in perception, though, humor, emotion, and mystical-type experiences. The neural correlates of its acute effects have been investigated by different neuroimaging techniques, including electroencephalography (EEG). In this study, we explored EEG spectral changes in 50 healthy volunteers, using a randomized double-blind placebo-controlled experimental design. Half of the volunteers received ayahuasca, while the other half received placebo. After dosing, the volunteers were monitored by an EEG equipment for approximately 4-hours. Aiming to improve data quality, the volunteers were asked to perform 2 simple tasks in three specific moments: before intake, 2h and 4h after intake. For the first task, they should try to stay awake, and alternate moments of eyes open (20 seconds) and eyes closed (40 seconds) for 5 minutes. For the second task, they should keep their eyes closed, trying to stay awake, for another 5 minutes. The spectral analysis (2h) found the alpha power to be significantly lower for the ayahuasca group when compared to placebo in occipital and right temporoparietal regions. Moreover, we found a significant increase in theta power on the right temporoparietal region, also 2h after the intake. Correlation analysis revealed correspondences between the alpha power (2h) and individual scores on two scales used to measure psychedelic effects – the Hallucinogen Rating Scale (HRS) and the Mystical Experience Questionnaire (MEQ). Additionally, we also present curious events found during visual inspection of EEG tracings. Overall, our results suggest that the inhibition of alpha oscillations in posterior brain regions play an important role on the psychedelic experience, maybe sharing mechanisms present during the oneiric experience. 

3
  • BARBARA CIRALLI BOERNER
  • O PAPEL DAS VOCALIZAÇÕES ULTRASSÔNICAS DOS RATOS NO COMPORTAMENTO LOCOMOTOR SOCIAL

  • Orientador : DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • FLAVIO FREITAS BARBOSA
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • Data: 18/08/2017

  • Mostrar Resumo
  • VOCALIZAÇÕES ULTRASSÔNICAS DE RATOS DE FREQÜÊNCIA FUNDAMENTAL NA FAIXA DE 30-90KHZ, CONHECIDAS COMO USVS DE '50 KHZ', ESTÃO RELACIONADAS A CONTEXTOS APETITIVOS, COMO INTERAÇÕES SOCIAIS, RECOMPENSA E ACASALAMENTO. NO ENTANTO, AINDA NÃO ESTÁ ESTABELECIDO COMO ESSAS VOCALIZAÇÕES CONTRIBUEM PARA O COMPORTAMENTO SOCIAL DO RATO. DADOS ANTERIORES DO NOSSO GRUPO MOSTRAM QUE ESSAS USVS ESTÃO BEM SINCRONIZADAS COM A LOCOMOÇÃO DO RATO EMISSOR, AUMENTANDO A POSSIBILIDADE DE QUE AS VOCALIZAÇÕES POSSAM AJUDAR OS RATOS A SE RASTREAREM NO ESCURO. NÓS TESTAMOS ESSA HIPÓTESE AO AVALIAR COMO A DESVOCALIZAÇÃO DE UM OU DOIS RATOS EM PARES DE MACHO E FÊMEA AFETARAM SUAS INTERAÇÕES ESPACIAIS DURANTE O COMPORTAMENTO DE ACASALAMENTO. AS MEDIDAS DE CORRELAÇÃO ESPACIAL, COMO DISTÂNCIA MÉDIA ENTRE OS DOIS ANIMAIS E NÚMERO E DURAÇÃO DAS PERSEGUIÇÕES, FORAM ANALISADAS PARA CADA REGISTRO. RESULTADOS PRELIMINARES SUGEREM QUE, EMBORA A DESVOCALIZAÇÃO NÃO INFLUENCIE O SUCESSO DO ACASALAMENTO, ELA POSSA INTERFERIR ESPECIFICAMENTE NAS RÁPIDAS INTERAÇÕES ESPACIAIS.


  • Mostrar Abstract
  • RAT ULTRASONIC VOCALIZATIONS OF FUNDAMENTAL FREQUENCY IN THE 30-90KHZ RANGE KNOWN AS '50 KHZ' USVS, ARE RELATED TO APPETITIVE CONTEXTS SUCH AS SOCIAL INTERACTIONS, REWARD AND MATING. HOWEVER, HOW THESE VOCALIZATIONS CONTRIBUTE TO RAT SOCIAL BEHAVIOUR IS NOT COMPLETELY UNDERSTOOD. PREVIOUS DATA FROM OUR LAB SHOWS THAT THESE USVS ARE TIGHTLY SYNCHRONIZED WITH THE LOCOMOTION OF THE EMITTING RAT, THUS RAISING THE POSSIBILITY THAT VOCALIZATIONS COULD HELP RATS TRACK EACH OTHER IN THE DARK. WE HERE TESTED THIS HYPOTHESIS BY ASSESSING HOW DEVOCALIZING ONE OR BOTH RATS IN A MALE-FEMALE PAIR AFFECTED THEIR SPATIAL INTERACTIONS DURING MATING BEHAVIOR. METRICS OF SPATIAL CORRELATION, SUCH AS AVERAGE DISTANCE BETWEEN THE TWO ANIMALS AND NUMBER AND DURATION OF CHASES WERE ANALYZED FOR EACH RECORD. PRELIMINARY RESULTS SUGGEST THAT, ALTHOUGH DEVOCALIZATION DOES NOT INFLUENCE SUCCESS OF MATING, IT MAY SPECIFICALLY INTERFERE WITH FAST SPATIAL INTERACTIONS.

4
  • RENZO ALVES DANTAS TORRECUSO
  • PROCESSAMENTO DE SINTAXE EM MÚSICA: UM ESTUDO DE EEG

  • Orientador : DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PETER MAURICE ERNA CLAESSENS
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • Data: 28/08/2017

  • Mostrar Resumo
  •                Para atribuir sentido a uma seqüência de sons de uma música, nosso cérebro precisa encaixar e recombinar eventos acústicos em um fluxo continuo dentro de uma hierarquia sintática. Embora essas unidades de informação sejam ouvidas em seqüências com conexões locais (uma após a outra), assume-se que dependências de longo prazo são estabelecidas contando com traços de memória para sustentar a recursividade no tempo. Apesar disso ser um consenso teórico e empírico, ainda não existe uma evidência fisiológica clara da dimensão temporal das relações sintáticas na música.

                  Nós investigamos se há atividade neural quantificável da existência de uma representação mental para regras fundamentais de sintaxe músical, como os acordes tônica-dominante-tônica. Para tal, utilizamos eletroencefalografia (EEG) comparamos a atividade elétrica do cérebro em 24 indivíduos (12 músicos, 12 não músicos) produzida por versões originais e harmonicamente modificadas de corais de J. S. Bach. Os corais eram compostos por duas frases: a primeira iniciada por um acorde de tônica e chegando a um acorde dominante dois compassos depois (primeira frase), e a segunda concluiu em um acorde de tônica três compassos após a dominante. As versões modificadas foram criadas elevando ou diminuindo as notas da primeira, mantendo assim a segunda frase intacta. Comparamos a resposta elétrica do cérebro para o último acorde em ambas as versões.


  • Mostrar Abstract
  • In order to make sense out of a sequence of sounds in music, our brain must meaningfully fit and recombine acoustic events into a hierarchic online stream. Although these information units are auditively  delivered in sequences with local connections (one after the other), it is assumed that long term dependencies are established counting on memory traces to sustain recursiveness  in time. Despite theoretical and empirical consensus, there is yet no clear physiological evidence of the temporal dimension of syntactic relations in music.

    We investigated whether there is quantifiable neural activity suggesting the existence of a mental representation for fundamental music syntax rules like tonic-dominant-tonic chords. For such, we compared brain electric activity in 24 subjects (12 musicians, 12 non-musicians) aroused by original and harmonically modified versions of J.S. Bach chorales, using electroencephalography (EEG). Chorales were built by two phrases: initiated by a tonic and arriving in a dominant chord two bars away (first phrase), and concluded in a tonic chord three bars after the dominant (second phrase). Modified versions were created either by elevating or lowering the first, therefore keeping the second phrase intact. We compared the brain electric response for the last chord in both versions.  

5
  • CAROLINA ARAUJO SOUSA
  • MIELINIZAÇÃO CEREBRAL PÓS-NATAL EM UM MODELO DE AUTISMO INDUZIDO POR EXPOSIÇÃO PRÉ-NATAL AO ÁCIDO VALPRÓICO

  • Orientador : RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • OLAGIDE WAGNER DE CASTRO
  • TARCISO ANDRE FERREIRA VELHO
  • Data: 31/08/2017

  • Mostrar Resumo
  • A formação de circuitos neurais durante o desenvolvimento se dá através de uma complexa interação entre fatores genéticos e ambientais, que influenciam múltiplos eventos como a neurogênese, a sinaptogênese e a mielinização. Em transtornos do desenvolvimento, como o transtorno do espectro autista (TEA), intercorrências nesse processo levam à má-formação da circuitaria neural e, consequentemente, a déficits de interação social, interesses restritos e movimentos estereotipados, entre outros. Recentemente, realizamos em nosso laboratório a análise do transcriptoma do córtex frontal no modelo animal de autismo induzido por exposição a ácido valpróico (VPA) in utero. Observamos que ratos com 15 dias de idade (P15) apresentam aumento da expressão de genes relacionados à estabilidade sináptica e redução de genes relacionados à mielina, sugerindo possíveis mecanismos moleculares para as variações comportamentais previamente observadas nestes animais. Portanto, o objetivo desta dissertação foi aprofundar este estudo investigando o padrão de mielinização no encéfalo de animais tratados com VPA em diferentes idades pós-natais (infantil: P15 e adulta: P60). Para tanto, os grupos experimental e controle foram gerados, respectivamente, através da injeção de VPA (500 mg/kg i.p.) ou salina em fêmeas grávidas durante o dia embrionário 12.5 (E12.5). A análise da integridade da mielina foi realizada por duas abordagens: (1) análise da expressão de genes relacionados à mielina (Mobp, Plp1, Mag e Klhl1), por PCR quantitativo, no córtex frontal de animais em P15; e (2) quantificação histológica da distribuição de mielina em cinco sub-regiões do córtex frontal e corpo caloso de animais P15 e P60. Dos quatro genes avaliados, observamos significativa diminuição na expressão de Mobp e Mag em animais VPA em P15. A análise histológica de mielina mostrou redução significativa na intensidade de marcação no córtex cingulado anterior em animais VPA em P60, porém não detectou diferença na intensidade de marcação em animais VPA em P15 quando comparados aos controles. Concluímos assim que animais VPA neonatos tem reduzida expressão de genes relacionados à compactação da mielina, porém sem alterações no conteúdo lipídico da mielina nas áreas analisadas. Animais adultos, por sua vez, apresentaram alterações no conteúdo lipídico da mielina no córtex cingulado anterior. Em conjunto, estes resultados sugerem que distúrbios na comunicação entre circuitos frontais neste modelo de autismo podem ocorrer inicialmente devido alterações na organização da mielina, levando a reduções de mielina no adulto.


  • Mostrar Abstract
  • The formation of brain circuits during neural development occurs through the interaction between timely regulated genetic and environmental signals, which influence multiple events such as neurogenesis, synaptogenesis, and myelination. In developmental disorders, such as autism spectrum disorders (ASD), deficits in these processes may lead to neural circuitry malformations and, in consequence, to social interaction deficits, restricted interests, and stereotyped movements, among others. Recently, we performed a transcriptome analysis of the frontal cortex of an animal model of autism induced by valproic acid (VPA) in utero in our lab. We observed that VPA animals at the postnatal age 15 (P15) show an increased expression of genes related to synaptic stability and a decrease in the expression of myelin-related genes, suggesting possible molecular mechanisms for the behavioral deficits previously observed in these animals. Therefore, the aim of this Master’s thesis was to further investigate the myelination pattern in the forebrain of VPA-treated rats at different postnatal ages (infant: P15 and adult: P60). For that, experimental and control groups were generated by injecting pregnant dams with 500 mg/Kg i.p. VPA or saline, respectively, on embryonic day 12.5 (E12.5). Analysis of myelin integrity was conducted by two different approaches: (1) gene expression analysis of myelin-related genes (Mobp, Plp1, Mag, and Klhl1) in dissected samples of the frontal cortex of P15 rats by quantitative real-time PCR; and (2) histological quantification of myelin distribution in five sub-regions of the frontal cortex and corpus callosum of P15 and P60 animals. Of all genes analyzed, we observed a significant decrease in Mobp and Mag expression in P15 VPA animals. Myelin analysis showed a significant reduction in myelin staining in the anterior cingulate cortex of VPA animals at P60, but no differences were observed at P15. In conclusion, infant VPA rats showed reduced expression of genes related to myelin assembly, without alterations in the lipid content of myelin in the areas analyzed. Adult animals, in contrast, showed a decrease in lipid content of myelin in the anterior cingulate cortex. Together, these results suggest that communication abnormalities in frontal circuits in this animal model of autism may occur initially due to alterations in myelin organization, leading to myelin reduction in adulthood.

6
  • KÁTIA SIMONE DE ARAÚJO NÓBREGA ROCHA
  • COMO ESTÍMULOS VISUAIS SIMPLIFICADOS INFLUENCIAM NOSSOS CONCEITOS SOBRE A SINCRONIZAÇÃO CORTICAL GAMA: UM ESTUDO EM V1 DE MACACOS-CAPUCHINHOS

  • Orientador : SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON
  • KERSTIN ERIKA SCHMIDT
  • SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
  • Data: 31/08/2017

  • Mostrar Resumo
  • As oscilações corticais gama (30 - 90 Hz) têm sido implicadas em vários processos cognitivos, como a ligação perceptual e a atenção. Até agora, a maioria das evidências que servem de suporte para esta hipótese está baseada em estudos a partir do uso de estímulos simples e artificiais, como grades e barras luminosas. Recentemente, no entanto, estudos experimentais utilizando imagens naturais levaram a conclusões conflitantes. Em um paradigma em humanos que requeria fixação mantida, sinais eletrocorticográficos (ECoG) mostraram gama para grades, mas não para imagens estáticas ou ruído rosa (Hermes et al., 2015). Contrariamente, a análise dos sinais ECoG no córtex visual de macacos-reso revelou fortes componentes gama para livre observação de cenas naturais (Brunet et al., 2015). Neste estudo, temos por objetivo esclarecer essas discrepâncias utilizando-se de um paradigma que permitiu comparações diretas entre uma condição de fixação versus uma condição de observação livre, tanto para estímulos simplificados (grades móveis e estáticas) quanto para cenas naturais (imagens estáticas e em movimento). Registros de potenciais de ação e de potenciais de campo locais (LFPs) foram obtidos para a representação central e periférica de V1. Nossos resultados demonstram que em macacos-capuchinhos (N = 3 macacos), como descrito anteriormente em macacos-resos e em humanos, gama é caracteristicamente forte quando parâmetros do estímulo, como tamanho, orientação e velocidade, são definidos para a ativação ótima das células. Comparações entre condições de fixação e de livre observação e grades versus estímulos naturais revelaram que a gama é sempre forte para estímulos de grade de orientação ótima, independentemente da condição de visualização (N = 93 sítios de registro, 2 macacos). Entretanto, a gama está surpreendentemente ausente durante a livre visualização de imagens e filmes naturais. Achados negativos semelhantes também foram obtidos quando os macacos foram expostos a cenas do mundo real, como objetos e outros animais no laboratório. Os presentes resultados sugerem que, no córtex visual, respostas fortes e restritas na faixa gama são principalmente associadas à ativação seletiva das populações celulares que compartilham propriedades de resposta similares. Portanto, a gama pode ser vista como um fenômeno de ressonância da conectividade cortical subjacente. Em geral, nossos resultados minimizam a importância da gama como um mecanismo cortical chave para a visão.


  • Mostrar Abstract
  • Cortical gamma oscillations (30 - 90 Hz) have been implicated in various cognitive processes, such as visual binding and attention. So far, most evidence in support of this hypothesis are based on studies that used artificial and simplified stimuli, such as moving gratings and bars. Recently, experimental work using natural images led to conflicting conclusions. In a paradigm that required human subjects to maintain fixation, electrocorticogram signals (ECoG) showed gamma for grating stimuli but not for static images or pink noise (Hermes et al., 2015). On the contrary, analysis of ECoG in the early visual cortex of macaque monkeys revealed strong gamma components for free viewing of natural scenes (Brunet et al., 2015). Here, we aim to clarify these discrepancies using a paradigm that allowed direct comparisons between fixation vs. free viewing conditions, for both simplified stimuli (moving and static gratings) and natural scenes (static and moving images). Recordings of spiking activity and local field potentials (LFPs) were obtained from the central and the peripheral representations of V1. Our results show that in capuchins (N= 3 monkeys), as previously described in macaques and in humans, gamma is characteristically strong when stimulus parameters, such as size, orientation and speed are set at to optimal values. Comparisons between fixation vs. free viewing conditions and gratings vs. natural stimuli revealed that gamma is always strong for optimal grating stimuli, regardless of viewing condition (N= 93 recording sites, 2 monkeys). However, gamma is surprisingly absent during free viewing of natural images and movies. Similar negative findings were also obtained when the monkeys were exposed to real-world scenes, such as objects and other animals in the laboratory. The present results suggest that strong, narrow-band, gamma responses in V1 is primarily associated with the selective activation of cell populations sharing similar response properties. Therefore, gamma may be seen as a resonance phenomenon of the underlying cortical connectivity. Overall, our results belittle the importance of gamma as a key cortical mechanism for vision.

7
  • SUZYANNE XAVIER MACIEL
  • Padrões oscilatórios espontâneos no córtex somatossensorial em modelo de autismo

  • Orientador : RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO BOUTH SEQUERRA
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • CLEITON LOPES AGUIAR
  • Data: 31/08/2017

  • Mostrar Resumo
  • A sincronização rítmica da excitabilidade neuronal em todas as populações neurais é um mecanismo crucial nos processos de integração de informações entre redes neurais. Nos transtornos do espectro autista (TEA) acredita-se que haja um déficit na capacidade de acoplar eficientemente redes neurais funcionais usando esse mecanismo conhecido coletivamente como oscilações. Além disso, distúrbios sensoriais são um dos mais prevalentes sintomas do autismo, que podem ser caracterizados como hiper-responsividade ou hipo-responsividade, se estendendo a múltiplos sistemas sensoriais, como também na integração sensório-motora. No modelo animal de autismo induzido por exposição pré-natal a ácido valpróico (VPA) foram observadas alterações comportamentais e celulares semelhantes às observadas em pacientes com autismo. Entretanto ainda são poucos os estudos avaliando os padrões eletrofisiológicos corticais com ênfase nessas oscilações. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar a atividade eletrofisiológica oscilatória espontânea no córtex somatossensorial em ratos modelo de autismo (ratos VPA) e ratos controle. Os grupos experimental (n=04) e controle (n=04) foram gerado através da administração de VPA (500 mg/Kg; i.p.) ou salina em ratas grávidas em E12.5, respectivamente e quando adultos, os animais foram anestesiados com uretano e registros de potenciais de campo local foram realizados no córtex somatossensorial utilizando matrizes de eletrodos. A análise de dados avaliou a densidade de potências espectrais, a ocorrência de eventos discrepantes na atividade neuronal e a dinâmica oscilatória global. Nossos achados mostram que ratos VPA apresentam maior variabilidade de estados eletrofisiológicos quando avaliados através de “mapas de estado” derivados de características espectrais de LFPs em diferentes estados comportamentais de roedores. Esta variabilidade é influenciada principalmente por frequências acima de 20 Hz (20-55 Hz). Entretanto, não observamos mudanças significativas na análise global de potência em bandas espectrais delta (0,5-4Hz), teta (4-12Hz), beta (12-30Hz) e gama (30-100Hz) entre ratos VPA e controle. Por fim, todos os ratos VPA que analisamos apresentaram atividade do tipo epileptiforme no córtex somatossensorial.


  • Mostrar Abstract
  • The rhythmic synchronization of neuronal excitability in neural populations is a crucial mechanism to integrate information between neural networks. In autism spectrum disorders (ASD), it is believed that there is a deficit in the ability to efficiently couple functional neural networks using this mechanism, collectively known as oscillations. In addition, sensory disturbances are one of the most prevalent symptoms in autism, which can be characterized as hyper-responsiveness or hypo-responsiveness, extending to multiple sensory systems, as well as sensorimotor integration. In the animal model of autism induced by prenatal exposure to valproic acid (VPA), it is observed behavioral and cellular alterations similar to those observed in patients with autism. However, there are still few studies evaluating cortical electrophysiological patterns with an emphasis on these oscillations. Therefore, the aim of this study was to evaluate the spontaneous oscillatory activity in local field potentials (LFP) recorded from the somatosensory cortex of rats exposed to VPA and controls. Experimental (n=04) and control (n=04) groups were generated by administration of VPA (500 mg / kg, i.p.) or saline in pregnant rats at E12.5 respectively. When adults, these were anesthetized with urethane and LFP recordings were obtained in the somatosensory cortex using arrays of microelectrodes. Data analysis evaluated the density of spectral power, the occurrence of discrepant events in neuronal activity and the global oscillatory dynamics. Our findings showed that VPA rats have a higher variability of electrophysiological states when evaluated by state-maps derived from spectral characteristics of LFPs in distinct behavioral states. Such variability is mainly influenced by frequencies above 20 Hz (20-55Hz). However, we did not find significant changes in the global analysis of power spectrum bands delta (0.5-4Hz), theta (4-12Hz), beta (12-30Hz) and gamma (30-100Hz). Finally, all VPA animals showed some form of epileptiform activity in the somatosensory cortex in contrast to controls.


Teses
1
  • RAPHAEL BENDER CHAGAS LEITE
  • Aspectos Comportamentais e Eletrofisiológicos da Percepção de Alturas Sonoras: Um Estudo Sobre o “Ouvido Absoluto”

  • Orientador : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PATRÍCIA MARIA VANZELLA
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • ELIENE SILVA ARAUJO
  • CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • WILFREDO BLANCO FIGUEROLA
  • Data: 23/02/2017

  • Mostrar Resumo
  • Nos seres humanos, o processamento da informação sonora possibilitou o aparecimento da linguagem e da música. A altura sonora (do inglês, pitch), que permite a construção da melodia de uma música e da prosódia no discurso falado, é um desses atributos. A percepção da altura é uma habilidade universal, contudo alguns indivíduos se destacam por serem capazes de identificar ou produzir um tom em uma altura particular sem o uso de uma referência externa. Essa habilidade é popularmente conhecida por “Ouvido Absoluto” (em inglês, absolute pitch ou perfect pitch). No entanto, os mecanismos neurais responsáveis por tal habilidade ainda não são totalmente conhecidos. O presente trabalho tem o objetivo de contribuir para o entendimento dos processos neurais envolvidos na percepção de alturas em indivíduos com a habilidade de Ouvido Absoluto (OA). No nosso primeiro estudo, avaliamos a prevalência do OA em uma população local de músicos (Escola de Música, UFRN). Para isso, utilizamos de ferramentas psicofísicas e um questionário. Nesse trabalho inicial, observamos que a habilidade do OA não se apresenta como um processo do tipo "tudo-ou-nada", mas sim com diferentes níveis de desempenho: desde as pessoas que acertam abaixo do acaso, aumentando gradativamente a performance até chegar aos 100%. Enquanto limiares tradicionais (~85%) mostraram uma prevalência de OA similar àquela observada em músicos da Europa e Estados Unidos, a aplicação de um limiar estatístico resultou em uma prevalência similar àquela descrita em populações de conservatórios de música. Além disso, mostramos que indivíduos com OA tem maior preferência de acerto para as chamadas notas naturais (aquelas relacionadas às teclas brancas no piano) em comparação com as ditas acidentadas (relacionadas às teclas pretas, que são as notas sustenidas ou bemóis). Econtramos também que indivíduos com OA apresentam início mais precoce do treinamento musical. Finalmente, mostramos que quanto maior a proficiência musical, maior a prevalência dessa habilidade. Num segundo estudo, utilizamos potenciais evocados auditivos do tronco encefálico (PEATE) para quantificar a ativação de núcleos do tronco encefálico no processamento de alturas de indivíduos com OA. Nesse trabalho, mostramos a presença de respostas sustentadas (mas não transientes) com maior energia em indivíduos com OA do que em músicos sem essa habilidade. Observamos também que a amplitude dessa resposta sustentada correlaciona-se com o tempo de reação em um teste de nomeação de alturas. Esses resultados sugerem que indivíduos com OA possuem maior refinamento no processamento da informação acústica nos primeiros estágios do processamento auditivo, contribuindo assim para uma maior automatização da identificação de alturas. Acreditamos que esses resultados, como um todo, poderão facilitar entendimento das relações entre o desenvolvimento do sistema nervoso e o aprendizado musical, contribuindo assim para a elaboração de novas técnicas de ensino de música e programas de treinamento.


  • Mostrar Abstract
  • In humans, the processing of sound information allowed the appearance of language and music. The pitch - which allows the melody of a song and prosody in spoken discourse - is one of these attributes. Pitch perception is a universal skill, however, just a few individuals are able to identify or produce a tone at a particular pitch without an external tonal reference, an ability known as the Absolute Pitch (AP). However, the neural mechanisms responsible for such ability are not yet fully understood. The present work has the objective to contribute to the understanding of the neural processes involved in the perception of pitch in AP possessors. In the first study, we evaluated AP prevalence in a local population of musicians (School of Music, UFRN). For this, we used psychophysical tools and a questionnaire. This first work showed that AP is not an "all-or-nothing" process, but rather that it has different levels of performance: from people that perform below chance, until it increases gradually to 100% of correct answers. While traditional thresholds (~85%) showed a prevalence of AP similar to that observed in musicians in Europe and the United States, the application of a statistical threshold resulted in prevalence similar to that described in populations of music conservatories. In addition, we showed that AP possessors hit more the natural notes (those with the white-keys of the piano) than those that are accidental (flat or sharp, i.e. the black keys of the piano). We also observed that AP possessors present an earlier onset of musical training. Finally, we showed that AP was more prevalent in a high proficiency group in comparison to the average proficiency group. In a second study, we used the auditory brainstem evoked potentials (ABR) to quantify the activation of brainstem nuclei in the processing of heights of individuals with OA. In this work, we showed that sustained responses (but not the transient ones) present a higher energy in individuals with AP than in control musicians. We also found that the amplitude of this sustained response correlates with the reaction time in a pitch naming test. These results suggest that individuals with AP have an increased refinement in the processing of acoustic information in the early stages of auditory processing, which would thus contribute to a greater automation of pitch identification. We believe that this thesis will contribute to the understanding of the relationship between nervous system development and musical learning, thus contributing to the development of new music teaching techniques and training programs.

2
  • BRUNA SOARES LANDEIRA
  • ELIMINAÇÃO DE NEURÔNIOS INFRAGRANULARES AFETA A ESPECIFICAÇÃO DE NEURÔNIOS GRANULARES E SUPRAGRANULARES DO CÓRTEX CEREBRAL EM DESENVOLVIMENTO

  • Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCOS ROMUALDO COSTA
  • MARIANA SOUZA DA SILVEIRA
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • JOÃO RICARDO LACERDA DE MENEZES
  • Data: 11/04/2017

  • Mostrar Resumo
  • O córtex cerebral de mamíferos é histologicamente organizado em diferentes camadas de neurônios excitatórios que possuem diversos padrões de conexão com alvos corticais e subcorticais. Durante o desenvolvimento, essas camadas corticais se estabelecem sequencialmente através de uma intrincada combinação de especificação neuronal e migração em um padrão radial conhecida como “de dentro para fora”: neurônios infragranulares são gerados primeiro do que os neurônios granulares e supragranulares.  Nas últimas décadas, diversos genes codificando fatores de transcrição envolvidos na especificação de neurônios destinados a diferentes camadas corticais foram identificados. Todavia, a influência dos neurônios infragranulares sobre a especificação das coortes neuronais subsequentes permanece pouco entendida. Para investigar os possíveis efeitos da ablação de neurônios infragranulares sobre a especificação de neurônios supragranulares, nós induzimos a morte seletiva de neurônios corticais das camadas V e VI antes da geração dos neurônios destinados às camadas II-IV. Nossos dados revela que um dia após a ablação, progenitores continuaram a gerar neurônios destinados a camada VI que expressam o fator de transcrição TBR1, enquanto praticamente nenhum neurônio expressando TBR1 foi gerado na mesma etapa do desenvolvimento em controles com a mesma idade. Curiosamente, alguns neurônios TBR1-positivos gerados após a ablação de neurônios infragranulares se estabeleceram em camadas corticais superficiais, como esperado para neurônios supragranulares gerados neste estágio, sugerindo que a migração de neurônios corticais pode ser controlada independentemente da sua especificação molecular. Além disso, nós observamos um aumento em neurônios de camada V que expressam CTIP2 e neurônios calosos que expressam SATB2 à custa da diminuição neurônios de camada IV em animais P0. Quando estes animais se tornam adultos jovens (P30) o aumento de neurônios SATB2 e CTIP2 não existe mais, todavia encontramos esses neurônios distribuídos de forma diferente na área somatossensorial dos animais que sofreram ablação. Experimentos in vitro revelaram que a organização citoarquitetônica laminar do córtex é necessária para gerar novamente os neurônios TBR1+ que foram eliminados anteriormente. Além disso, experimentos in vitro  indicam que em condição de baixa densidade celular os neurônios tem seu fenótipo alterado, expressando vários fatores de transcrição ao mesmo tempo. Em conjunto, nossos dados indicam a existência de um mecanismo regulatório entre neurônios infragranulares e progenitores envolvidos na geração de neurônios supragranulares e/ou entre neurônios infragranulares e neurônios pós-mitóticos gerados em seguida. Este mecanismo poderia ajudar a controlar o número de neurônios em diferentes camadas e contribuir para o estabelecimento de diferentes áreas corticais.


  • Mostrar Abstract
  • The cerebral cortex of mammals is histologically organized into in different layers of excitatory neurons that have distinct patterns of connections with cortical or subcortical targets. During development, these cortical layers are sequentially established through an intricate combination of neuronal specification and migration in a radial pattern known as "inside-out":  deep-layer neurons are generated prior to upper-layer neurons.  In the last few decades, several genes encoding transcription factors involved in the specification of neurons destined to different cortical layers have been identified. However, the influence of early-generated neurons in to the specification of subsequent neuronal cohorts remains unclear. To investigate the possible effects early born neurons ablation on the specification of late born neurons, we induced the selective death of cortical neurons from layers V and VI neurons before the generation of neurons destined to layers II, III and IV. Our data shows that one-day after ablation, progenitors resumed generation of layer VI neurons expressing the transcription factor TBR1, whereas virtually no TBR1-expressing neuron was generated at the same developmental stage in age-matched controls. Interestingly, many TBR1-positive neurons generated after deep-layer ablation settled within superficial cortical layers, as expected for upper-layer neurons generated at that stage, suggesting that migration post-mitotic neurons is independent of fate-specification. Furthermore, we observed an increase in  layer V neurons  expressing  CTIP2  and cortico-cortical neurons expressing SATB2 at the expense of layer IV neurons in P0 animals. When these animals became young adults (P30) the increase os SATB2 and CTIP2 neurons is no longer observed, however these neurons are distributed in a different way in somatosensory areas from ablated animals. In vitro experiments show that the laminar cytoarchitectural organization of the cortex is necessary to regenerate the previously deleted TBR1 + neurons. In addition, in vitro experiments indicate that in a condition of low cell density the neurons phnotype is altered, they express several transcription factors at the same time. Together, our data indicate the existence of feedback mechanism either from early-generated neurons to progenitors involved in the generation of upper-layer neurons or from deep-layer neurons to postmitotic neurons generated subsequently. This mechanism could help to control the number of neurons in different layers and contribute to the establishment of different cortical areas.

3
  • NATALIA BEZERRA MOTA
  • MAPEAMENTO MENTAL ATRAVÉS DA ANÁLISE COMPUTACIONAL DO DISCURSO

  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MAURO COPELLI
  • CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • CLAUDIA DOMINGUES VARGAS
  • SILVIA ALICE BURGE
  • Data: 11/07/2017

  • Mostrar Resumo
  • Entender comportamentos humanos complexos como a linguagem e suas variações em diferentes situações é um importante objeto de estudo há muitos anos. Uma abordagem naturalística e quantitativa para medir precisamente variações de linguagem do ponto de vista estrutural e semântico apontam para um avanço nessa área, possibilitanto-nos medir variações manifestadas em discurso livre que refletem declínio cognitivo em situções patológicas, como nas psicoses, ou no desenvolvimento cognitivo em crianças em aprendizado, e até mesmo durante o processamento de memórias em estados fisiológicos alterados de consciência, como o que ocorre durante os sonhos. Nesse trabalho iniciaremos discutindo a elaboração de ferramentas para ánalise de estrutura da fala inspiradas nas descrições psicopatológicas de doenças mentais, sua aplicação para diagnóstico diferencial de psicose e demências, assim como a aplicação de ferramentas semânticas para predição de episódios psicóticos. Seguiremos
    ampliando esse olhar para fora do patológico, observando como variam essas medidas de estrutura da linguagem com o desenvolvimento cognitivo saudável e sua relação com a educação, vendo em uma população ampla com grande variação de idades como se dá o desenvolvimento dessas medidas ao longo do desenvolvimento educacional e seus correlatos com o desenvolvimento da literatura. Finalizaremos aplicando ferramentas de similaridade semântica como estratégia para medir reverberação de memórias durante os sonhos e seus correlatos eletrofisiológicos em um experimento de transição entre vigília e sono. Podemos concluir a partir dos dados gerados que essas ferramentas apresentam grande potencial para melhorar a precisão na medida de comportamentos humanos complexos expressos na fala, de maneira naturalística, possibilitando investigações intrigantes sobre
    cognição e a consciência humana.


  • Mostrar Abstract
  • The understanding of complex human behaviors such as language and its variations in different conditions and contexts has been an important research aim for many decades. Naturalistic and quantitative approaches to precisely measure language variations from the structural and semantic points of view have recently emerged, allowing the measurement of variations manifested in free speech that reflect atypical cognitive decline in pathological situations such as psychoses, or typical cognitive development in healthy children during alphabetization, and even the processing of memories in different states of consciousness, such as waking and dreaming. In this work we will start discussing 1) the construction of tools for the analysis of speech structure inspired by the psychopathological descriptions of mental illnesses, 2) their application to the differential diagnosis of psychosis and
    dementias, and 3) the application of semantic tools to predict psychotic episodes. We will proceed by widening this view away from pathology, so as to determine 4) how graph-theoretical measures of language structure vary across healthy cognitive development, and 5) how they relate to indices of academic achievement. Next we will investigate 6) how speech structure varies within a large sample of healthy and psychotic subjects with large age and educational variation (N=200, ages 2-58, kindergarten to PhD), to 7) evaluate the impact of years of education and 8) compare with the development of literature across 5,000 years (N=448 texts; Syro-Mesopotamian (N=62), Egyptian (N=49), Hinduist (N=37), Persian (N=19), Judeo-Christian (N=76), Greek-Roman (N=134), Medieval (n=20), Modern (n=20) and Contemporary (n=31)). We will conclude by applying tools of semantic similarity as a strategy to 9) measure memory reverberation during dreams and their electrophysiological correlates in a sleep
    transition experiment. The results indicate that the structural and semantic tools used in this work can greatly improve the precision of naturalistic measurements of the complex human behaviors expressed in speech.

4
  • MORGANA MENEZES NOVAES
  • IMPACTO DO TREINAMENTO RESPIRATÓRIO DO YOGA (PRANAYAMA) SOBRE MARCADORES DE ANSIEDADE, AFETO, DO DISCURSO E IMAGEM FUNCIONAL POR RESSONÂNCIA MAGNÉTICA

  • Orientador : DRAULIO BARROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DRAULIO BARROS DE ARAUJO
  • MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA
  • ELISA HARUMI KOZASA
  • TIAGO ARRUDA SANCHEZ
  • BRUNO LOBAO SOARES
  • Data: 25/07/2017

  • Mostrar Resumo
  • A sistematização do Yoga proposta por Patañjali nos Yoga sutras propõe divisão em 8 conjuntos de práticas, que ficou conhecida como Ashtanga Yoga (ashta=oito, anga=membro). Dentre elas estão as práticas respiratórias, conhecidas como Pranayama, que têm sido associadas a efeitos positivos sobre quadros de estresse e ansiedade. Esta tese tem por objetivo avaliar o impacto da prática do Bhastrika Pranayama, sobre marcadores de ansiedade, afeto, discurso e imagem funcional por ressonância magnética (fMRI, Functional Magnetic Resonance Imaging). Trinta adultos jovens saudáveis, e sem experiência com o Yoga, foram recrutados e avaliados por meio do inventário de ansiedade traço-estado (IDATE), da escala de afeto positivo e negativo (PANAS), da análise do discurso e da fMRI (tarefa de regulação emocional, e resting state-fMRI), antes e após 4 semanas de prática do Bhastrika Pranayama ou de atividades controle. O estudo seguiu desenho controlado, randomizado de braços paralelos. Os resultados sugerem redução significativa dos níveis de ansiedade e de afeto negativo, aumento na atividade da ínsula anterior bilateral, cíngulo anterior direito, amígdala direita, e córtex pré-frontal ventromedial (vmPFC) esquerdo. O aumento de afeto positivo está correlacionado ao aumento da atividade na ínsula anterior direita e vmPFC. Encontramos ainda correlação positiva entre o aumento da atividade no vmPFC esquerdo e a redução de ansiedade e de afeto negativo. Resultados de rs-fMRI sugerem redução significativa de conectividade funcional da ínsula anterior direita e do córtex pré-frontal ventrolateral direito com diversas regiões que participam do processo de regulação emocional. Essa diminuição se apresenta correlacionada à redução no estado de ansiedade, e de afeto negativo, e aumento de afeto positivo. Mudanças observadas na análise do discurso ficaram restritas a mudanças em características semânticas quando as palavras “ansiedade”, “negativa” e “positiva” foram utilizadas como sementes. Essas mudanças se mostraram correlacionadas às mudanças observadas nos níveis de ansiedade e de afeto. De forma geral, nossos resultados sugerem que a prática do Bhastrika Pranayama leva a mudanças significativas de ansiedade e de afeto, que se mostraram acompanhadas por mudanças na atividade e conectividade de estruturas cerebrais que participam de processos de regulação emocional.


  • Mostrar Abstract
  • The systematization of Yoga presented in the Yoga Sutras of Patañjali, written around 400 CE, proposes an eight limb yoga system, also known as Ashtanga Yoga (ashta=eight, anga=limb), consisting of eight set of practices. Among them, the breathing practices, known as Pranayama, has been associated with positive effects on stress and anxiety. This thesis explores the impact of Bhastrika Pranayama training on markers of anxiety, affect, speech, and functional magnetic resonance imaging (fMRI). Thirty young healthy adults, naïve to Yoga practices, were recruited and evaluated by the State-Trait Anxiety Inventory (STAI), the Positive and Negative Affect Schedule (PANAS), Speech Analysis and fMRI (emotional regulation task, and resting state-fMRI), before and after 4 weeks of training Bhastrika Pranayama or control activities. This study is designed as a randomized controlled trial of two parallel arms. The results suggest decreased in both anxiety and negative affect, increased activity in the bilateral anterior insula, right anterior cingulate cortex, right amygdala, and left ventromedial prefrontal cortex (vmPFC). Increased positive affect was correlated with increased activity in right anterior insula and left vmPFC. We also found a positive correlation between increased activity in the left vmPFC and decreased anxiety and negative affect. rs-fMRI results suggest significant decreased functional connectivity in the right anterior insula and right ventrolateral prefrontal cortex (vlPFC) with multiple brain regions known to be involved in emotional processes. Overall, decreased connectivity involving these regions were correlated with decreased anxiety and negative affect, and increased positive affect. Changes in speech analysis were restricted to semantic properties when the words “anxiety”, “negative” and “positive” were used as seeds. These changes correlated with changes in anxiety and affect. In general, our results suggest that the practice of Bhastrika Pranayama leads to changes in anxiety and affect, which was accompanied by changes in the activity and connectivity of brain structures that participate in processes of emotional regulation.


5
  • FERNANDA PALHANO XAVIER DE FONTES
  • Os efeitos antidepressivos da ayahuasca, suas bases neurais e relação com a experiência psicodélica.

  • Orientador : DRAULIO BARROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • EDUARDO BOUTH SEQUERRA
  • ANDERSON MARCELO WINKLER
  • JOSE NEANDER SILVA ABREU
  • DRAULIO BARROS DE ARAUJO
  • Data: 28/07/2017

  • Mostrar Resumo
  •  Recentes ensaios clínicos abertos têm sugerido o potencial antidepressivo de psicodélicos serotonérgicos, como é o caso da ayahuasca e psilocibina. A ayahuasca é uma substância utilizada há centenas de anos por povos indígenas da bacia amazônica. Essa bebida é geralmente preparada a partir de duas plantas, uma contendo a triptamina psicodélica N,N-dimetiltriptamina, um agonista de receptores serotonérgicos e sigma-1. A outra planta contém potentes inibidores reversíveis da monoamina oxidase A, como a harmina, harmalina e tetrahidroharmina. Em um ensaio clínico recente, 17 pacientes com depressão resistente ao tratamento foram submetidos a uma única sessão com a ayahuasca, e a severidade dos sintomas avaliados por escalas clínicas para a depressão, nesse caso a Escala de Avaliação de Depressão de Montgomery-Åsberg (MADRS) e a escala de Hamilton (HAM-D). Os resultados sugerem melhora significativa já nas primeiras horas após a ingestão, efeito esse mantido por 21 dias. Apesar de promissor, esse estudo não controlou o efeito placebo, que é alto, chegando a alcançar 40%, em ensaios clínicos para depressão. Esta tese faz parte de um ensaio clínico duplo-cego randomizado placebo-controlado em 35 pacientes com depressão unipolar resistente ao tratamento. Um grupo de voluntários controles saudáveis também foi avaliado. Os pacientes receberam uma única dose de ayahuasca ou placebo. Um dia antes e um dia depois da administração da substância, os pacientes participaram de uma série de testes e avaliações, incluindo escalas psicométricas e imagem por ressonância magnética funcional (fMRI), realizados no decurso de uma sessão experimental de quatro dias. A severidade da depressão foi aferida por duas escalas clínicas: MADRS e HAM-D. As avaliações foram realizadas um dia antes (linha de base), e um, dois e sete dias após a sessão de tratamento. Observamos efeitos antidepressivos significativos da ayahuasca quando comparados ao placebo em todos os instantes de tempo avaliados (D1, D2 e D7). Os escores da MADRS foram significativamente menores no grupo da ayahuasca, em comparação com o placebo. Da mesma forma, as pontuações da HAM-D foram significativamente diferentes entre os grupos no D7. Os tamanhos do efeito entre os grupos aumentaram de D1 para D7. As taxas de resposta (redução de 50% nos sintomas) foram elevadas para ambos os grupos nos dias D1 e D2. Já sete dias após a sessão, a taxa de resposta foi significativamente maior no grupo ayahuasca que no placebo (64% ayahuasca x 27% placebo). Nesse mesmo ponto de avaliação, a taxa de remissão foi marginalmente maior no grupo ayahuasca que no placebo (p<0.056, 36% ayahuasca x 7% placebo). Além disso, investigamos a relação entre os efeitos antidepressivos e os efeitos psicodélicos agudos da ayahuasca, avaliados pela Escala de Avaliação Alucinógena (HRS, Hallucinogenic Rating Scale) e o Questionário de Experiência Mística (MEQ30, Mystical Experience Questionnaire). Os resultados sugerem que efeitos psicodélicos mais intensos, estão correlacionados a taxas de resposta maiores no D7. Por fim, para investigar as bases neurais dos efeitos antidepressivos da ayahuasca, utilizamos dados de fMRI adquiridos durante a realização de um protocolo de regulação emocional e durante o estado de repouso (resting state), um dia antes e um dia após a sessão de tratamento. Observamos mudanças na amígdala, ínsula, e na porção subgenual do giro do cíngulo. Este é o primeiro ensaio clínico, duplo-cego, controlado, a testar o uso de uma substância psicodélica para a depressão resistente ao tratamento. Em conjunto, nossos resultados trazem novas evidências que apoiam a segurança e o valor terapêutico da ayahuasca, administrada dentro de um cenário apropriado, para ajudar a tratar a depressão.

     


  • Mostrar Abstract
  • Recent open label trials show that psychedelics hold promise as fast-onset antidepressants in treatment resistant depression. In Brazil, a psychedelic substance worth mentioning is the ayahuasca. This brew composed by the psychedelic N,N-dimethyltryptamine (DMT), a serotonin and sigma-1 receptors agonist, and reversible monoamine oxidase A inhibitors, such as harmine, harmaline, and tetrahydroharmine, causes changes in perception, emotion and cognition. Preliminary results from our group suggest its antidepressant potential, in addition to demonstrating its safety and tolerability. Although promising, none of these studies have controlled for the placebo effect, which is high in clinical trials for depression. To address this issue, we conducted a parallel-arm, double-blind randomized placebo-controlled trial in 35 patients with treatment-resistant depression. A healthy control group of 50 volunteers was also examined. Patients received a single dose of either ayahuasca or placebo. One day before dosing, and one day after dosing patients were enrolled in a series of tests and assessments, including psychometric scales and fMRI, conducted in the course of a four-day experimental session, to assess changes in different markers of depression. Two clinical scales for depression assessed changes in depression severity: the Montgomery–Åsberg Depression Rating Scale (MADRS) and the Hamilton Depression Rating scale (HAM-D). Assessments were made at baseline, and at 1, 2 and 7 days after dosing. We observed significant antidepressant effects of ayahuasca when compared to placebo at all endpoints. MADRS scores were significantly lower in the ayahuasca group, compared to placebo. Likewise, HAM-D scores were significantly different at D7. Between-group effect sizes increased from D1 to D7. Response rates were high for both groups at D1 and D2, and were significantly higher in the ayahuasca group at D7. Remission rate was marginally significant at D7. In addition, we examined the relationship between the antidepressant and acute psychedelic effects of ayahuasca. The psychedelic effects were assessed using the Hallucinogen Rating Scale (HRS) and the Mystical Experience Questionnaire (MEQ30) after the dosing session. We found that higher psychedelic effects measured by both HRS and MEQ30 correlated with improvements in clinical outcome at D7. Finally, to investigate the neural bases of the antidepressant effects of ayahuasca, we used fMRI data through an emotional and resting state protocols at baseline, and one day after dosing. We observed changes in key limbic regions, such as subgenual cingulate cortex, amygdala and insula in ayahuasca group when compared to placebo. To our knowledge this is the first controlled trial to test a psychedelic substance in treatment resistant depression. Overall, this study brings new evidence supporting the safety and therapeutic value of ayahuasca, dosed within an appropriate setting, to help treat depression.

6
  • DANIELA MARIA DE SOUSA MOURA
  • Alterações na linhagem celular e organização neuronal do giro denteado adulto em dois modelos animais de epilepsia

  • Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCOS ROMUALDO COSTA
  • CECILIA HEDIN PEREIRA
  • DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • GABRIEL MAISONNAVE ARISI
  • Data: 30/08/2017

  • Mostrar Resumo
  • As células granulares do hipocampo são um dos poucos tipos de neurônios gerados no sistema nervoso central de mamíferos adultos. O modelo atual de neurogênese no hipocampo adulto assume que células tronco neurais (CTN) geram progenitores com potencial restrito à geração de neurônios ou astrócitos. Estímulos ambientais e condições patológicas podem alterar a progressão da linhagem, modulando a proliferação, diferenciação, sobrevivência e integração sináptica dos neurônios gerados. Por exemplo, a Epilepsia do Lobo Temporal mesial (ELTm), a forma mais comum de epilepsia em adultos, está associada a alterações na taxa de neurogênese hipocampal adulta. Neste trabalho, nós utilizamos dois modelos experimentais de ELTm para avaliar os efeitos de um insulto epileptogênico (i.e., status epilepticus, SE) sobre a linhagem e amadurecimento celular no giro denteado adulto. Através da técnica de fate-mapping utilizando animais Dcx-CreERT2/CAG-CAT-GFP, nós acompanhamos o destino de células que apresentavam o promotor do gene doublecortin (DCX) ativado antes ou depois da injeção intrahipocampal dos agentes convulsivantes ácido caínico ou pilocarpina. Desta forma, pudemos avaliar o efeito destas drogas sobre progenitores e neurônios imaturos DCX+ gerados antes ou após o tratamento. Em ambos os modelos, foram observados um aumento de neurogênese e alterações no posicionamento e morfologia de células granulares, conforme descrições prévias na literatura. Alterações neuronais, tais como localização ectópica e presença de dendritos basais, foram observadas tanto em células geradas antes quanto após a indução do SE, embora com frequências distintas. No entanto, apenas no hipocampo ipsilateral à injeção de ácido caínico nós observamos dispersão da camada granular e morte neuronal em CA1 e CA3, apesar da atividade paroxística epiléptica ocorrer em ambos os hipocampos. Surpreendentemente, o aumento da neurogênese em animais que receberam ácido caínico foi restrito ao hipocampo contralateral, enquanto no lado ipsilateral foi observado um significativo aumento na geração de astrócitos a partir dos progenitores DCX+. Além disso, também observamos neste modelo a presença de células com morfologia e marcadores de CTNs, sugerindo que progenitores DCX+ poderiam regredir para estados mais primitivos na linhagem celular do hipocampo adulto. O aumento da astrogliogênese no lado ipsilateral à injeção de ácido caínico foi associada a uma degeneração de interneurônios parvalbumina (PV)+ no hipocampo, sugerindo que a atividade GABAérgica poderia estar contribuindo para o redirecionamento da linhagem celular. Em conjunto, nossos dados indicam que a linhagem celular no giro denteado não é unidirecional e irreversível, e que o aumento da atividade elétrica neuronal induzida por ácido caínico e pilocarpina têm efeitos diferentes sobre a diferenciação celular e destino fenotípico dos progenitores e neurônios nessa região. Esses resultados impõe a necessidade de revermos o modelo atual de neurogênese hipocampal adulta e também indicam que diferentes modelos animais de epilepsia produzem alterações celulares distintas no hipocampo adulto e, portanto, poderiam representar diferentes graus/estágios da patologia.

     


  • Mostrar Abstract
  • The granular cells of the hippocampus are one of the few types of neurons generated in the central nervous system of adult mammals. The current model of neurogenesis in the adult hippocampus assumes that neural stem cells (NSCs) give rise to progenitors restricted to the generation of neurons or astrocytes. Environmental stimuli and pathological conditions can alter the lineage progression, modulating cell proliferation, differentiation, survival and synaptic integration of newly generated neurons. For example, mesial Temporal Lobe Epilepsy (mTLE), the most common form of epilepsy in adults, is associated with changes in the rate of adult hippocampal neurogenesis. In this work, we used two experimental mTLE models to evaluate the effects of an epileptogenic insult (i.e., status epilepticus, SE) on the cell lineage and neuronal maturation in the adult dentate gyrus. Using Dcx-CreERT2 / CAG-CAT-GFP animals, we fate mapped the fate of cells expressing the doublecortin gene (DCX) either before or after intrahippocampal injection of the convulsive agents kainic acid or pilocarpine. In this way, we could evaluate the effect of these drugs on DCX+ progenitors and immature neurons generated before or after treatment. In both models, we observed an increase of neurogenesis and changes in the positioning and morphology of granular cells, according to previous descriptions in the literature. Neuronal aberrations, such as ectopic localization and presence of basal dendrites, were observed both in cells generated before and after induction of ES, albeit at different frequencies. However, only in the hippocampus ipsilateral to the injection of kainic acid we observed granule cell dispersion and neuronal death in CA1 and CA3, although the paroxysmal epileptic activity occurred in both hippocampi. Surprisingly, the increase of neurogenesis in animals that received kainic acid was restricted to the contralateral hippocampus, whereas on the ipsilateral side a significant increase in astrocyte generation was observed within the DCX+ progenitor lineage. In addition, we also observed the presence of cells with NSC hallmarks, suggesting that DCX+ progenitors could regress to more primitive states in the adult hippocampal cell lineage. The increased astrogliogenesis on the ipsilateral side to the injection of kainic acid was associated with a degeneration of parvalbumin (PV)+ interneurons in the hippocampus, suggesting that GABAergic activity could be contributing to the rerouting of the DCX+ progenitor cell lineage. Taken together, our data indicate that the cell lineage in the dentate gyrus is neither unidirectional nor irreversible, and that the increased neuronal electrical activity induced by kainic acid and pilocarpine have different effects on cell differentiation and the fate of progenitors and neurons in that region. These results highlight the need to review the current model of adult hippocampal neurogenesis and also indicate that different animal models of epilepsy produce distinct cellular alterations in the adult hippocampus and could therefore represent different degrees / stages of the pathology.

2016
Dissertações
1
  • RAFAELA FAUSTINO LACERDA DE SOUZA
  • Influência da postura da mão na identificação da lateralidade: uma análise eletrofisiológica

  • Orientador : ANTONIO PEREIRA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DRAULIO BARROS DE ARAUJO
  • ALLAN PABLO DO NASCIMENTO LIMEIRA
  • ANTONIO PEREIRA JUNIOR
  • Data: 28/04/2016

  • Mostrar Resumo
  • Estudos recentes têm demonstrado que o reconhecimento da lateralidade de mãos em uma perspectiva de segunda pessoa engaja processos de imagética motora. No entanto, pouco se sabe sobre a atividade e contribuição das regiões sensório-motoras corticais nesse processo. O objetivo do presente estudo é mostrar como a rotação mental de estímulos visuais de partes do corpo influenciam o processamento neural dessas regiões através da modulação da atividade oscilatória de grupos neuronais nas faixas alfa e beta. Para tanto, realizamos a análise da perturbação espectral relacionada ao evento (ERSP) do registro eletroencefalográfico (EEG) de 20 sujeitos engajados no reconhecimento da lateralidade de mãos apresentadas em uma tela de computador. Os resultados mostram que a supressão da amplitude das frequências alfa e beta foi maior nas regiões sensório-motoras e que características do estímulo (como orientação da mão, visão, postura de dedos e lateralidade) são capazes de modular esses componentes oscilatórios em diferentes regiões, sugerindo etapas distintas para o processamento da tarefa cognitiva.


  • Mostrar Abstract
  • Estudos recentes têm demonstrado que o reconhecimento da lateralidade de mãos em uma perspectiva de segunda pessoa engaja processos de imagética motora. No entanto, pouco se sabe sobre a atividade e contribuição das regiões sensório-motoras corticais nesse processo. O objetivo do presente estudo é mostrar como a rotação mental de estímulos visuais de partes do corpo influenciam o processamento neural dessas regiões através da modulação da atividade oscilatória de grupos neuronais nas faixas alfa e beta. Para tanto, realizamos a análise da perturbação espectral relacionada ao evento (ERSP) do registro eletroencefalográfico (EEG) de 20 sujeitos engajados no reconhecimento da lateralidade de mãos apresentadas em uma tela de computador. Os resultados mostram que a supressão da amplitude das frequências alfa e beta foi maior nas regiões sensório-motoras e que características do estímulo (como orientação da mão, visão, postura de dedos e lateralidade) são capazes de modular esses componentes oscilatórios em diferentes regiões, sugerindo etapas distintas para o processamento da tarefa cognitiva.

2
  • JOSEPH ANDREWS BELO ALVES
  • Coordenação de ritmos sensório-motores durante comportamento exploratório em ratos

  • Orientador : DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • FLAVIO FREITAS BARBOSA
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • Data: 17/08/2016

  • Mostrar Resumo
  • Ao explorar ativamente o ambiente, ratos exibem comportamentos sensório-motores rítmicos com frequência na faixa teta (5-10 Hz). Dentre esses estão o sniffing (respiração ativa e rápida), o whisking (movimento das vibrissas faciais) e as vocalizações ultrassônicas. Estudos recentes mostraram formas de sincronicidades entre tais ritmos: a protração e retração das vibrissas estão associadas em fase, respectivamente, à inalação e exalação respiratória; a constrição das cordas vocais necessária para a produção vocal, por sua vez, está condicionada à fase exalante do sniffing e de retração do whisking. Embora essas e outras observações indiquem uma interação entre ritmos e geradores de padrões no tronco encefálico aos quais são atribuídos os movimentos orais, faciais e respiratórios. Com o intuito de adquirir melhor compreensão acerca das hierarquias concernentes aos circuitos neurais envolvidos em tais atividades, nós gravamos simultaneamente o whisking, sniffing e as vocalizações em ratos durante livre exploração social. Para este propósito, oito eletrodos foram inseridos cirurgicamente para a aquisição de sinais eletromiográficos bilaterais dos músculos que controlam as vibrissas e uma cânula foi implantada por meio de uma perfuração no osso nasal para o registro do ciclo respiratório. Após recuperação e habituação, dois ratos (um implantado e outro de estímulo) foram posicionados sobre duas plataformas separadas por uma fenda onde possibilitava a exploração mútua dos animais. Esses episódios foram filmados através de uma câmera de alta velocidade (250 Hz) para a captura dos movimentos das vibrissas. As vocalizações ultrassônicas foram detectadas por um microfone suspenso. Nós conduzimos análises de fase e frequência para validar os sinais registrados e caracterizar as ações recíprocas entre esses ciclos em contextos sociais. Os resultados confirmaram que ambos o whisking e o sniffing ocorrem em turnos nas frequências teta durante exploração social. Além disso, a esperada relação em anti-fase entre os sinais dos grupos musculares que controlam a protração e retração das vibrissas assim como a forte sincronia com o ciclo respiratório foram observadas. Interessantemente, nossos dados sugerem que esta sincronia é imediatamente dissipada durante a emissão de vocalizações ultrassônicas. Em vez disso, nós presenciamos um novo comportamento de whisking, que consiste em retração e protração ativos e independentes do ciclo respiratório.


  • Mostrar Abstract
  • When actively exploring the environment, rats exhibit several rhythmic behaviors with frequencies in the theta Range (5-10 Hz). These include sniffing (active fast respiration), whisking (movement of the facial vibrissae), and ultrasonic vocalizations. Synchronizations between each pair of these behaviors have been observed in recent studies: vibrissae protraction-retraction is linked to the inhalation-exhalation phase of breathing; constriction of the vocal folds for vocalization, in turn, is locked to the exhalation phase of sniffing; accordingly, vocalizations were observed to synchronize with the retraction phase of whisking. These and other observations point to an interaction of rhythm and pattern generators in the brainstem controlling the coordination of respiratory, oral and facial movements. To better understand the hierarchies among these circuits we simultaneously recorded sniffing, whisking and vocalizations from rats during free social exploration. For this purpose, eight electrodes were inserted surgically to acquire bilateral EMG signals from muscles controlling the protraction and retraction of the whiskers and a cannula was implanted through the nasal bone to record the respiratory cycle. After one week of recovery and habituation, two rats (one implanted and one naive) were placed across a gap where they could explore each other. These interactions were filmed with a high speed camera (250 Hz) to capture whisker movements and ultrasonic vocalizations were recorded from an overhanging microphone. We made frequency and phase analysis to validate the recorded signals and characterize the interplay between these sensorimotor rhythms. Results confirmed that both sniffing and whisking occur in bouts at theta frequencies during social exploration. Furthermore, we observed the expected anti-phase relationship between the EMGs from muscles controlling whisker protraction and retraction as well as their tight synchrony with the sniffing cycle. Interestingly, our data suggests that this synchrony is immediately lost during the emission of ultrasonic vocalizations. Instead, we observed a novel whisking behavior, consisting of active vibrissae protraction and retraction independent of the respiratory cycle.

3
  • RAFAEL DOS SANTOS DE BESSA
  • Dinâmica do status epilepticus em dois modelos animais de epilepsia do lobo temporal

  • Orientador : RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HINDIAEL AERAF BELCHIOR
  • JOAO PEREIRA LEITE
  • CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • Data: 30/08/2016

  • Mostrar Resumo
  • A epilepsia do lobo temporal (ELT) é a forma mais frequente de epilepsia em adultos, caracterizada clinicamente por um quadro progressivo de crises epilépticas com foco no lobo temporal, em particular no hipocampo. Dentre os modelos animais, os mais utilizados na investigação dos mecanismos fisiopatológicos desta condição geram crises recorrentes espontâneas através da indução inicial de um estado convulsivo sustentado (status epilepticus, SE) – por administração do agonista glutamatérgico ionotrópico, ácido caínico (AC) ou do agonista colinérgico muscarínico, pilocarpina (PILO). Entretanto, o uso de injeções sistêmicas e a falta de controle preciso sobre a duração do SE geram alta mortalidade, morte celular dispersa e grande variabilidade comportamental durante a fase crônica da epilepsia, o que difere em vários aspectos do quadro humano. A nosso ver, este padrão decorre da ação sistêmica da droga e da dificuldade de controlar a atividade eletrográfica/tempo de SE a que cada animal é submetido, influenciando a dinâmica da epileptogênese. Portanto, este projeto teve como objetivo gerar modelos de TLE por infusão intra-hipocampal de AC e PILO em ratos e analisar seus comportamentos e atividade eletrofisiológica durante o SE. Vale ressaltar que ainda não há estudos eletrofisiológicos aprofundados sobre o modelo de PILO intra-hipocampal. Para isto, implantamos feixes de microeletrodos bilateralmente no hipocampo e unilateralmente no córtex pré-frontal medial (CPFm), junto a uma cânula no hipocampo ventral para infusão de AC ou PILO. Após a indução do SE analisamos a progressão comportamental e eletrofisiológica dos animais. O SE foi bloqueado após 2h por um coquetel anti-convulsivante mais potente do que o utilizado na maioria dos estudos atuais e os animais foram acompanhados por registros contínuos de vídeo-EEG sincronizado por até 72h. Sete dias após o SE, os animais foram sacrificados e seus cérebros retirados para verificação histológica da posição da cânula e eletrodos. Os registros de vídeo e de EEG foram analisados por inspeção visual e técnicas de análise de séries temporais. Nossos resultados mostraram que os animais PILO apresentam 1a crise comportamental com menor latência do que os animais tratados com AC, porém com severidade mais variável (AC: 90% animais classe 1 vs. PILO: 50% animais ≥classe 3, escala de Racine). Animais PILO também tiveram menor número de comportamentos do tipo wet-dog shakes que os animais AC, associado a um início de SE precoce comparado aos animais AC. Do ponto de vista eletrofisiológico, observamos oscilações de alta frequência (>150 Hz), comumente observadas na fase crônica da epilepsia, logo após a injeção de ambos convulsivantes (15-40 min antes do início do SE) concomitante às primeiras crises eletrográficas. Por fim, identificamos que o SE em ambos modelos exibe uma organização modular da atividade paroxística com vários níveis de ritmicidade sobrepostos. Nossos resultados indicam uma maior epileptogenicidade da PILO em relação ao AC e, que estas drogas produzem SE com dinâmicas distintas. Pudemos observar uma composição com módulos de oscilações sobrepostas repetidos periodicamente, módulos de hipersincronia sem oscilações acopladas e segmentos de atividade assíncrona. Nossos dados ressaltam a importância do registro eletrográfico durante o SE para melhor controlar as respostas individuais durante o SE.



  • Mostrar Abstract
  • Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common form of epilepsy in adults. It is characterized by a progressive occurrence of epileptic seizures originating in the temporal lobe, particularly in the hippocampal formation (mesial TLE). Among the animal models used to investigate the physiopathological mechanisms of TLE, the most used are those that lead to spontaneous seizures after an initial insult, such as a prolonged convulsive state (status epilepticus, SE). This condition can be induced by the administration of the glutamatergic agonist, kainic acid (KA) or the cholinergic agonist, pilocarpine (PILO). However, the use of systemic injections and the lack of electrophysiological monitoring during SE lead to high mortality rates, widespread cell death and high behavioral variability during the chronic phase of epilepsy, which differs in several aspects from the human condition. These effects are mainly due to the lack of electrographic control of SE duration and the dynamics of the epileptogenesis process during the weeks following SE. Therefore, this project aimed to generate two animal models of TLE by intra-hippocampal injections of KA or PILO, and then, to analyze their behavioral and electrographic progression during SE. It is important to notice that no electrophysiological study has investigated the SE dynamics in animals infused with PILO into hippocampus so far. For that, we implanted two bundles of microelectrodes in the hippocampus bilaterally, one bundle in the medial prefrontal cortex and a cannula above the intermediate hippocampus for KA or PILO infusion. Following SE induction, we analyzed the behavioral and electrophysiological evolution of KA and PILO animals. SE was blocked after 2h by the injection of an anti-convulsant cocktail and the animals were continuously monitored by video-EEG for up to 72h. Seven days after SE, animals underwent euthanasia and had the brains removed for histological localization of cannula and electrodes. Video and EEG recordings were analyzed by visual inspection and spectral decomposition. Our results showed that PILO animals had shorter latency for first behavioral seizure than KA rats after drug injection. However, seizure severity showed higher variability among PILO rats (PILO: 50% animals had class 3 or higher vs.KA: 90% animals had class 1; Racine’s scale). PILO animals had a reduced number of wet-dog shake behaviors and shorter latency to SE onset as compared to KA rats. Electrophysiologically, we observed that high frequency oscillations (>150 Hz) occurred short after the injection of both drugs (15-40min before SE onset), as opposed to what is commonly reported to occur during the chronic phase of epilepsy in rodents. They were usually found within the first electrographic seizures. Finally, we have identified a distinct modular organization of paroxystic activity during the SE in each group, which consisted of blocks of nested rhythms. These findings thus suggest that PILO is more epileptogenic that KA and that these drugs produce distinct SE dynamics, which seem to be organized as periodically repeating modules of nested oscillations, modules of hypersynchrony with no nested oscillations and segments of asynchronous activity. Our data emphasizes the importance to conduct electrophysiological recordings during SE induction in order to better control individual brain responses. This can reduce variability during epileptogenesis and produce a more homogeneous model of chronic epilepsy.

4
  • RAFAEL FRANZON BENZ
  • Salicilato gera comportamento de ansiedade e oscilação teta do tipo 2 no hipocampo ventral de camundongos


  • Orientador : RICHARDSON NAVES LEAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICHARDSON NAVES LEAO
  • GEORGE CARLOS DO NASCIMENTO
  • RICARDO MAURÍCIO XAVIER LEÃO
  • Data: 20/09/2016

  • Mostrar Resumo
  • Salicilato, que é o principal composto de diversos medicamentos, como a Aspirina, é conhecido por causar zumbido se consumido em altas doses ou de forma crônica (para o tratamento de osteoporose, por exemplo). Zumbido é o ouvir ou a percepção de um som quando nenhum estímulo físico está presente. O zumbido não é uma doença em si, mas um sintoma presente em diversas doenças, e está associado à ansiedade e outros distúrbios de humor. Apesar de estar diretamente ligado ao sistema auditivo, o zumbido não é gerado a partir de uma região específica do cérebro. Além disso, alguns estudos mostraram que o salicilato afeta várias regiões cerebrais além do sistema auditivo, como o estriado, amigdala e o hipocampo. Estudos iniciais atribuíram uma função unitária ao hipocampo: processamento de memorias declarativas. Entretanto, estudos mais recentes mostraram que o hipocampo não só possui outras funções, como processamento emocional, mas também pode ser dividido em ventral e dorsal, e a parte ventral desempenha um papel essencial no processamento emocional. A oscilação mais estudada do cérebro é o rítmo teta, e ela pode ser encontrada em todo o hipocampo. Dois tipos de teta podem ser distinguidos: o teta tipo 1, que é resistente a atropina, possui uma frequência mais alta (7 a 10 Hz) e está relacionado com comportamentos de padrão motor; e o teta tipo 2, que é sensível a atropina, possui uma frequência mais baixa (5 to 7 Hz) e ocorre durante anestesia, estado de imobilidade vigilante e situações de alta ansiedade. O presente estudo investigou os efeitos eletrofisiológicos do salicilato no hipocampo ventral de camundongos em estado de comportamento. Através da injeção de salicilato foi gerado teta tipo 2 no hipocampo ventral. Também foi encontrado que o salicilato leva a comportamentos de ansiedade. 
     

  • Mostrar Abstract
  • Salicylate, the main compound of many medications as Aspirin, is known to cause tinnitus if consumed in high doses or in a chronic way (for the treatment of osteoporosis, for example). Tinnitus is the hearing or perception of a sound when no physical stimulus is present. Tinnitus is not a disease itself, but a symptom present in some diseases, and is associated with anxiety and other mood disorders. Despite being directly related with auditory system, tinnitus is not generated from one specific region of the brain. Additionally, some studies showed that salicylate affects various brain regions besides the auditory system, as the striatum, amygdala and the hippocampus. Early studies have ascribed a unitary function to the hippocampus: declarative memory processing. However, more recent studies showed that the hippocampus not only has other functions, as emotional processing, but also can be divided into ventral and dorsal, and the ventral part plays an essential role in emotional processing. The most studied oscillation of the brain is the theta rhythm, and it can be found in the entire hippocampus. Two types of theta can be distinguished: the type 1, that is atropine resistant, has a higher frequency (7 to 10 Hz) and is related with motor pattern behaviors; and the type 2 theta, that is atropine sensitive, has a lower frequency (5 to 7 Hz) and occur during anesthesia, alert immobility and high arousal situations. The present study investigated the electrophysiological effects of salicylate in the ventral hippocampus of behaving mice. Through salicylate injection we generated type 2 theta in the ventral hippocampus. We also found that salicylate led to anxiety-like behavior. 

5
  • SYLVIA GALVÃO DE VASCONCELOS PINHEIRO
  • Análise de grafos de textos literários: investigação de traços psicóticos

  • Orientador : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALVARO JOSE MAGALHÃES DE QUEIROZ
  • SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • MAURO COPELLI
  • Data: 30/09/2016

  • Mostrar Resumo
  • Estudos recentes em psiquiatria computacional (Mota et al., 2012; Mota et al., 2014, Mota et al., em preparação) apontam diferenças estruturais significativas entre os discursos de pacientes com psicose e de sujeitos saudáveis. A análise de grafos de relatos destes sujeitos permite quantificar sintomas da psicose esquizofrênica, caracterizada por fala pobre, repetitiva e com baixa conectividade entre as palavras. Nos anos 1970, Julian Jaynes propôs que a psicose foi socialmente prevalente até cerca de 1.000 anos a.C. Esta conjectura foi inicialmente testada por Diuk et al. (2012), que utilizaram análise de semântica latente para analisar o nível de similaridade com o conceito de introspecção em textos judaico-cristãos e greco-romanos do último milênio a.C. Neste trabalho buscamos investigar a hipótese de Jaynes através da realização da análise de grafos em 448 textos históricos, datados de 3000 a.C. a 2010 d.C. Atributos de grafo de seis diferentes culturas da Eurásia (Siro-Mesopotâmica, Egípcia, Hindu, Persa, Judaico-Cristã, Greco-Romana) e três grupos de literatura mais recente (Medieval, Moderna, Contemporânea) revelam um padrão claro de aumento da diversidade de palavras e de conectividade, com diminuição das recorrências ao longo do tempo. Os resultados são compatíveis com a teoria de que a psicose é um traço ancestral da espécie humana.


  • Mostrar Abstract
  • Recent studies in computational psychiatry (Mota et al., 2012, Mota et al., 2014, Mota et al., in preparation) indicate significant structural differences between the speech of psychotic and healthy subjects. Graph analysis of these subjects’ autobiographic reports allow the quantification of psychotic speech symptoms, marked by poor, disconnected and repetitive speech. In the 1970’s, Julian Jaynes proposed that psychosis was socially prevalent until around 1,000 BC. This conjecture was first tested by Diuk et al. (2012), who used Latent Semantic Analysis to assess the semantic similarity to the introspection concept across Judeo-Christian and Greco-Roman texts from the first millenium BC. In this perspective, we seek to investigate this hypothesis proceeding graph analysis of 448 texts across history, from 3,000 BC to 2,010 AC. Graph measures of six different cultures of Afro-Eurasia (Syro-Mesopotamian, Egyptian, Hindu, Persian, Judeo-Christian, Greek-Roman) and three more recent literary categories (Medieval, Modern, and Contemporary) reveal a clear pattern: While lexical diversity and connectivity increase, recurrence decreases. These findings are compatible with the notion that psychosis is an early trait of our species.

Teses
1
  • TIAGO SIEBERT ALTAVINI
  • A influência das conexões inter-hemisféricas em mapas de preferência de orientação espontâneos e evocada e nas atividade de spiking

  • Orientador : KERSTIN ERIKA SCHMIDT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • BRUSS REBOUÇAS COELHO LIMA
  • JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON
  • KERSTIN ERIKA SCHMIDT
  • Data: 29/01/2016

  • Mostrar Resumo
  • A atividade cerebral espontânea exibe padrões que lembram o de coativação de conjuntos neuronais em resposta a estímulos ou tarefas. Estes padrões tem sido atribuídos a arquitetura funcional do cérebro, e.g. conexões de longo alcance em patches (manchas, fragmentos). Nós investigamos diretamente a contribuição destas conexões em patches entre hemisférios para mapas espontâneos e evocados na área 18 próxima a borda 17/18 de gatos. Registramos mapas com imageamento por votage-sensitive dye (VSD) e atividade despiking enquanto manipulamos o input interhemisférico pela desativação reversível das áreas correspondentes contralaterais. Durante a desativação os mapas espontâneos continuaram sendo gerados com frequência e qualidade semelhante ao da rede intacta, mas um viés de orientações cardinais desapareceu. Neurônios com preferência por orientações horizontais (HN) ou verticais (VN), ao contrário dos de preferência oblíqua, diminuiram sua atividade de repouso, no entanto, HN tiveram a atividade diminuída mesmo quando estimulados visualmente. Concluímos que mapas espontâneos estruturados são primariamente gerados por conexões tálamo- e/ou intracorticais. Entretanto, conexões de longo alcance pelo corpo caloso - como um prolongamento da rede de longo alcance intracortical - contribui para um viés cardinal, possivelmente porque estas conexões são mais fortes ou mais frequentes entre neurônios preferindo orientações horizontais e/ou cardinais. Estes contornos são mais fáceis de perceber e aparecem com mais frequência no ambiente natural, cone xões de longo alcance podem prover o córtex visual com um grid de operações probabilísticas de agrupamento em uma cena visual maior.
     

  • Mostrar Abstract
  • A atividade cerebral espontânea exibe padrões que lembram o de coativação de conjuntos neuronais em resposta a estímulos ou tarefas. Estes padrões tem sido atribuídos a arquitetura funcional do cérebro, e.g. conexões de longo alcance em patches (manchas, fragmentos). Nós investigamos diretamente a contribuição destas conexões em patches entre hemisférios para mapas espontâneos e evocados na área 18 próxima a borda 17/18 de gatos. Registramos mapas com imageamento por votage-sensitive dye (VSD) e atividade despiking enquanto manipulamos o input interhemisférico pela desativação reversível das áreas correspondentes contralaterais. Durante a desativação os mapas espontâneos continuaram sendo gerados com frequência e qualidade semelhante ao da rede intacta, mas um viés de orientações cardinais desapareceu. Neurônios com preferência por orientações horizontais (HN) ou verticais (VN), ao contrário dos de preferência oblíqua, diminuiram sua atividade de repouso, no entanto, HN tiveram a atividade diminuída mesmo quando estimulados visualmente. Concluímos que mapas espontâneos estruturados são primariamente gerados por conexões tálamo- e/ou intracorticais. Entretanto, conexões de longo alcance pelo corpo caloso - como um prolongamento da rede de longo alcance intracortical - contribui para um viés cardinal, possivelmente porque estas conexões são mais fortes ou mais frequentes entre neurônios preferindo orientações horizontais e/ou cardinais. Estes contornos são mais fáceis de perceber e aparecem com mais frequência no ambiente natural, cone xões de longo alcance podem prover o córtex visual com um grid de operações probabilísticas de agrupamento em uma cena visual maior.
     
2
  • MALEK CHOUCHANE
  • REPROGRAMMING OF DISTINCT ASTROGLIAL POPULATIONS INTO SPECIFIC NEURONAL SUBTYPES IN VITRO AND IN VIVO

  • Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SANDRO JOSE DE SOUZA
  • CECILIA HEDIN PEREIRA
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • MARCOS ROMUALDO COSTA
  • RICARDO AUGUSTO DE MELO REIS
  • Data: 29/02/2016

  • Mostrar Resumo
  • Recently, the field of cellular reprogramming has been revolutionized by works showing the potential to directly lineage-reprogram somatic cells into neurons upon overexpression of specific transcription factors. This technique offers a promising strategy to study the molecular mechanisms of neuronal specification, identify potential therapeutic targets for neurological diseases and eventually repair the central nervous system damaged by neurological conditions. Notably, studies with cortical astroglia revealed the high potential of these cells to reprogram into neurons using a single neuronal transcription factor. However, it remains unknown whether astroglia isolated from different regions of the central nervous system have the same neurogenic potential and generate induced neurons (iN) with similar phenotypes. Similarly, little is known about the fate that iNs could adopt after transplantation in the brain of host animals. In this study we compare the potential to reprogram astroglial cells isolated from the postnatal cerebral cortex and cerebellum into iNs both in vitro and in vivo using the proneural transcription factors Neurogenin-2 (Neurog2) and Achaete scute homolog-1 (Ascl1). Our results indicate cerebellar astroglia can be reprogrammed into induced neurons (iNs) with similar efficiencies to cerebral cortex astroglia. Notably however, while iNs in vitro adopt fates reminiscent of cortical or cerebellar neurons depending on the astroglial population used for reprogramming, in situ, after transplantation in the postnatal and adult mouse brain, iNs adopt fates compatible with the region of integration. Thus, our data suggest that the origin of the astroglial population used for lineage-reprogramming affects the fate of iNs in vitro, but this imprinting can be overridden by environmental cues after grafting.

     


  • Mostrar Abstract
  • Recently, the field of cellular reprogramming has been revolutionized by works showing the potential to directly lineage-reprogram somatic cells into neurons upon overexpression of specific transcription factors. This technique offers a promising strategy to study the molecular mechanisms of neuronal specification, identify potential therapeutic targets for neurological diseases and eventually repair the central nervous system damaged by neurological conditions. Notably, studies with cortical astroglia revealed the high potential of these cells to reprogram into neurons using a single neuronal transcription factor. However, it remains unknown whether astroglia isolated from different regions of the central nervous system have the same neurogenic potential and generate induced neurons (iN) with similar phenotypes. Similarly, little is known about the fate that iNs could adopt after transplantation in the brain of host animals. In this study we compare the potential to reprogram astroglial cells isolated from the postnatal cerebral cortex and cerebellum into iNs both in vitro and in vivo using the proneural transcription factors Neurogenin-2 (Neurog2) and Achaete scute homolog-1 (Ascl1). Our results indicate cerebellar astroglia can be reprogrammed into induced neurons (iNs) with similar efficiencies to cerebral cortex astroglia. Notably however, while iNs in vitro adopt fates reminiscent of cortical or cerebellar neurons depending on the astroglial population used for reprogramming, in situ, after transplantation in the postnatal and adult mouse brain, iNs adopt fates compatible with the region of integration. Thus, our data suggest that the origin of the astroglial population used for lineage-reprogramming affects the fate of iNs in vitro, but this imprinting can be overridden by environmental cues after grafting.

     

3
  • ROBSON SCHEFFER TEIXEIRA
  • DESVENDANDO OSCILAÇÕES HIPOCAMPAIS ATRAVÉS DE COMODULAÇÕES

  • Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
  • PABLO JOSE FUENTEALBA DURAND
  • OLAVO BOHRER AMARAL
  • DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • Data: 07/04/2016

  • Mostrar Resumo
  • Análises espectrais de registros eletrofisiológicos extracelulares têm revelado que a atividade elétrica produzida pelo cérebro é comumente organizada em padrões rítmicos, conhecidos como oscilações neuronais. Mais recentemente, descobriu-se que as oscilações neuronais de frequências distintas não são independentes mas podem interagir entre si. Ao longo das últimas duas décadas, diversas ferramentas de análises foram desenvolvidas, amadurecidas e incorporadas de outras áreas para se estudar os chamados acoplamentos entre frequências de oscilações neuronais observadas nestes registros. Oscilações neuronais são ditas acopladas se houver uma relação de dependência entre suas características, como fase, amplitude ou frequência instantâneas. 

    Dentre elas, o acoplamento fase-amplitude é caracterizado por um aumento da amplitude instantânea de uma banda de frequência condicionado a uma fase instantânea de uma oscilação de outra banda, enquanto que o acoplamento fase-fase do tipo n:m é caracterizado pela relação fixa entre m ciclos de uma frequência em nciclos de outra. O hipocampo é uma região cerebral envolvida na formação de memórias e navegação espacial. Assim como em outras estruturas, as redes neuronais do hipocampo produzem diversos padrões oscilatórios, que variam de acordo com os estados do ciclo sono-vigília. Entre estes padrões, classicamente destacam-se os ritmos teta (4-12 Hz) e gama (30-100 Hz), que caracterizam estados comportamentais de locomoção e sono  REM. No entanto, o estudo dos padrões de acoplamento oscilatório no hipocampo tem

    revelado subtipos oscilatórios distintos dentro da definição tradicional da banda gama. Mais ainda, trabalhos recentes têm mostrado a existência de oscilações acopladas ao ritmo teta em frequências mais altas (>100 Hz), embora haja uma divergência na literatura atual sobre até aonde estas oscilações de altas frequências representariam atividade oscilatória genuína de redes neuronais ou se seriam derivadas de efeitos espúrios oriundos de contaminações por resquícios de potencias de ação registrados extracelularmente.

    A presente tese de doutorado visa contribuir para o maior entendimento dos padrões oscilatórios produzidos por redes neuronais do hipocampo, com particular foco nas relações de acoplamento entre oscilações de diferentes frequências. Através de dados próprios e compartilhados de terceiros de animais implantados cronicamente com matrizes de múltiplos eletrodos, obtivemos registros da atividade elétrica da região CA1 de ratos durante a exploração de ambientes familiares e períodos de sono. Investigamos a existência conjunta de distintos padrões oscilatórios do hipocampo em diferentes frequências através de marcadores eletrofisiológicos, anatômicos e comportamentais de cada oscilação neuronal que, quando combinados, levaram a um perfil não ambíguo.

    Nossos resultados mostram a existência de múltiplas bandas de frequência moduladas pelo ritmo teta hipocampal. As modulações são dotadas de diversos mecanismos separatórios, provavelmente de forma a minimizar interferências. Demonstramos ainda que padrões oscilatórios espúrios e genuínos podem co-existir numa mesma faixa de frequência, e que, ao contrário de trabalhos recentes, não há evidência para acoplamentos do tipo fase-fasen:m no hipocampo. A capacidade de uma oscilação neural interagir com outras oscilações, aparentemente independentes, levanta questionamentos naturais sobre sua significância biológica, que, apesar  de diversos avanços na área, ainda permanece um mistério na sua essência.


  • Mostrar Abstract
  • *

4
  • ANDERSON HENRIQUE FRANÇA FIGUEREDO LEÃO
  • RATOS ESPONTANEAMENTE HIPERTENSOS (SHR) SÃO RESILIENTES A UM MODELO ANIMAL PROGRESSIVO DA DOENÇA DE PARKINSON: UM ESTUDO NEUROQUÍMICO E COMPORTAMENTAL

  • Orientador : REGINA HELENA DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • REGINA HELENA DA SILVA
  • RUI DANIEL SCHRODER PREDIGER
  • JEFERSON DE SOUZA CAVALCANTE
  • CLAUDIO DA CUNHA
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • Data: 06/05/2016

  • Mostrar Resumo
  • A Doença de Parkinson (DP) é um distúrbio motor relacionado ao envelhecimento que atualmente acomete de 1-2% da população mundial acima dos 60 anos. No Brasil, estima-se que esta acometa aproximadamente 600 mil indivíduos, configurando-se como uma enfermidade de importância para países em processo de incremento da expectativa de vida. A epidemiologia da DP revela fatores de risco intrínsecos e extrínsecos ao paciente que definem a chance de desenvolvimento do distúrbio. Mutações pontuais e polimorfismos com significado funcional são tidos como fatores genéticos predisponentes, enquanto a exposição a pesticidas e toxinas destacam-se como fatores ambientais. No entanto, poucos estudos em modelos animais focam em investigar a interação entre estes fatores. Isto pode ser alcançado comparando-se os efeitos de substâncias indutoras de parkinsonismo em linhagens de ratos com diferentes contextos genéticos. Recentemente, o tratamento repetido com baixas doses de reserpina – um inibidor irreversível do transportador vesicular de monoaminas (VMAT2) – foi proposto como um modelo progressivo para a DP. Sob este regime de tratamento, roedores apresentam, de forma progressiva, comprometimento motor, cognitivo, e alterações neuroquímicas compatíveis com a fisiopatologia da DP. Em paralelo, comparados a ratos Wistar, animais da linhagem SHR (Spontaneously Hypertensive Rats) são resistentes à indução da discinesia oral pelo tratamento agudo com reserpina. Em vista destes achados, nós buscamos avaliar se ratos SHR seriam resistentes aos déficits motores e alterações neuroquímicas quando submetidos ao modelo progressivo para DP induzido por reserpina. Portanto, nós submetemos ratos Wistar e SHR ao tratamento agudo (1 mg/kg) ou repetido (15 injeções de 0,1 mg/kg, em dias alternados) com reserpina e investigamos a progressão dos déficits motores nas tarefas de catalepsia em barra, discinesia oral, e atividade espontânea em campo aberto. Observamos então que, para ambos os regimes de tratamento, animais SHR se mostram resilientes ao prejuízo motor em todas as dimensões motoras avaliadas. Ainda, estas diferenças se manifestaram tanto na latência para o surgimento do comprometimento motor como para a magnitude deste. Estas alterações foram ainda acompanhadas por decréscimo na expressão da tirosina hidroxilase (TH) e incremento na expressão de α-sinucleína na via nigro-estriatal de ambas linhagens submetidas ao tratamento com reserpina. Estas alterações neuroquímicas resultantes do tratamento com reserpina também se refletiram nos níveis de monoaminas – dopamina e serotonina – na via nigro-estriatal destes animais. De modo geral, como no comportamento motor, animais SHR apresentaram atraso para a depleção de monoaminas e menor magnitude deste efeito. Em conclusão, os resultados aqui apresentados claramente corroboram a resiliência de ratos SHR ao modelo progressivo da DP. Estes achados expõem novos alvos potenciais para as diferenças neuroquímicas, moleculares e genéticas na linhagem SHR relevantes para o estudo da susceptibilidade à DP.


  • Mostrar Abstract
  • A Doença de Parkinson (DP) é um distúrbio motor relacionado ao envelhecimento que atualmente acomete de 1-2% da população mundial acima dos 60 anos. No Brasil, estima-se que esta acometa aproximadamente 600 mil indivíduos, configurando-se como uma enfermidade de importância para países em processo de incremento da expectativa de vida. A epidemiologia da DP revela fatores de risco intrínsecos e extrínsecos ao paciente que definem a chance de desenvolvimento do distúrbio. Mutações pontuais e polimorfismos com significado funcional são tidos como fatores genéticos predisponentes, enquanto a exposição a pesticidas e toxinas destacam-se como fatores ambientais. No entanto, poucos estudos em modelos animais focam em investigar a interação entre estes fatores. Isto pode ser alcançado comparando-se os efeitos de substâncias indutoras de parkinsonismo em linhagens de ratos com diferentes contextos genéticos. Recentemente, o tratamento repetido com baixas doses de reserpina – um inibidor irreversível do transportador vesicular de monoaminas (VMAT2) – foi proposto como um modelo progressivo para a DP. Sob este regime de tratamento, roedores apresentam, de forma progressiva, comprometimento motor, cognitivo, e alterações neuroquímicas compatíveis com a fisiopatologia da DP. Em paralelo, comparados a ratos Wistar, animais da linhagem SHR (Spontaneously Hypertensive Rats) são resistentes à indução da discinesia oral pelo tratamento agudo com reserpina. Em vista destes achados, nós buscamos avaliar se ratos SHR seriam resistentes aos déficits motores e alterações neuroquímicas quando submetidos ao modelo progressivo para DP induzido por reserpina. Portanto, nós submetemos ratos Wistar e SHR ao tratamento agudo (1 mg/kg) ou repetido (15 injeções de 0,1 mg/kg, em dias alternados) com reserpina e investigamos a progressão dos déficits motores nas tarefas de catalepsia em barra, discinesia oral, e atividade espontânea em campo aberto. Observamos então que, para ambos os regimes de tratamento, animais SHR se mostram resilientes ao prejuízo motor em todas as dimensões motoras avaliadas. Ainda, estas diferenças se manifestaram tanto na latência para o surgimento do comprometimento motor como para a magnitude deste. Estas alterações foram ainda acompanhadas por decréscimo na expressão da tirosina hidroxilase (TH) e incremento na expressão de α-sinucleína na via nigro-estriatal de ambas linhagens submetidas ao tratamento com reserpina. Estas alterações neuroquímicas resultantes do tratamento com reserpina também se refletiram nos níveis de monoaminas – dopamina e serotonina – na via nigro-estriatal destes animais. De modo geral, como no comportamento motor, animais SHR apresentaram atraso para a depleção de monoaminas e menor magnitude deste efeito. Em conclusão, os resultados aqui apresentados claramente corroboram a resiliência de ratos SHR ao modelo progressivo da DP. Estes achados expõem novos alvos potenciais para as diferenças neuroquímicas, moleculares e genéticas na linhagem SHR relevantes para o estudo da susceptibilidade à DP.

5
  • ARTHUR SÉRGIO CAVALCANTI DE FRANÇA
  • O papel de oscilações beta2 e de interneurônios OLMα2 da região CA1 do hipocampo de camundongos na memória de reconhecimento de objetos

  • Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JANINE INEZ ROSSATO
  • CLAUDIO DA CUNHA
  • FLAVIO FREITAS BARBOSA
  • DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • Data: 04/10/2016

  • Mostrar Resumo
  • O hipocampo é relacionado com a formação de memórias explicitas e com a capacidade de reconhecer novos objetos. No presente trabalho visamos contribuir para uma maior compreensão do papel da região CA1 do hipocampo nestes processos. Através da aplicação de técnicas de eletrofisiologia, comportamento animal, psicofarmacologia e optogenética em camundongos transgênicos e selvagens, encontramos que células OLMα2 do CA1 atuam na codificação da representação de objetos em uma tarefa de reconhecimento de objetos, e também influenciam a codificação de memórias aversivas em uma tarefa associativa de medo ao contexto. Além disso, descrevemos uma nova atividade oscilatória no potencial de campo local do CA1 na frequência beta 2 (23-30 Hz), que é caracteristicamente transitória e ligada à detecção de novos objetos durante uma tarefa de reconhecimento de objetos. Estes resultados sugerem potenciais mecanismos celulares e de rede neuronal na região CA1 subjacentes ao seu papel na formação de memórias e na detecção de novidade.    

     


  • Mostrar Abstract
  • The hippocampus is associated to novelty detection and formation of explicit memories. The present work aims at better understanding the role of the CA1 region of the hippocampus in these processes. By employing electrophysiology, animal behavior, psychopharmacology and optogenetic techniques in transgenic and wild-type mice, we found that CA1 OLMα2 cells influence the formation of new object representations in an object recognition task, as well as the encoding of aversive memories in a contextual fear memory task. Furthermore, we characterized a new oscillatory activity in the local field potential of CA1 at beta 2 frequency (23-30 Hz), which was typically transient and linked to the amount of novelty in an object recognition task. These results suggest potential cellular and network mechanisms that underlie the role of CA1 in memory formation and novelty detection.

6
  • MARKUS MICHAEL HILSCHER
  • Sincronização através de interneurônios que inervam dendritos distais - fenômeno, conceito e realidade

  • Orientador : EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • MARTIN PABLO CAMMAROTA
  • KERSTIN ERIKA SCHMIDT
  • GILAD SILBERBERG
  • CHRISTOPHER KUSHMERICK
  • Data: 01/12/2016

  • Mostrar Resumo
  • A sincronização neuronal surge de uma interação cooperativa de vários tipos celulares através de excitação e inibição. Os mecanismos por trás desse tipo de coordenação neuronal são, provavelmente, os mais dinâmicos entre as funções cerebrais, dificultando sua compreensão. Entre os fatores que dificultam o estudo da sincronia, pode-se citar: o vasto número de tipos de celulares, a diversidade de processos sinápticos, a contribuição de uma multiplicidade de canais e correntes iônicas, entre outros. Essa tese tem como objetivo entender o papel de interneurônios que especificamente inervam o domínio distal dos dendritos de células piramidais do córtex e hipocampo, na sincronização de neurônios em suas respectivas redes.


    A distribuição de canais iônicos e receptors sinápticos em dendritos de células piramidais é extremamente anisotrópica. Assim, interneurônios que inervam domínios proximais e distais dos dendritos causam efeitos distintos na célula alvo quando ativados. Por exemplo, porções distais dos dendritos contém em abundância um dos principais canais marcapassos em neurônios: o canal regulado por nucleotídeo cíclico ativado por hiperpolarização. Esses canais produzem uma corrente catiônica despolarizante (Ih) e tem um papel importante na regulação da excitabilidade neuronal alterando dramaticamente as propriedades de disparo de neurônios. Usando modelagem computacional, essa tese mostra como a amplitude de Ih em certos tipos celulares
    muda a taxa de disparo de um neurônio, sua sincronia além da energia espectral e frequência de oscilações. Além disso, como a expressão de Ih difere entre regiões cerebrais, localização e tipos celulares, essa tese, fazendo o uso de patch clamp, explora como Ih difere ao longo do eixo dorso-ventral do hipocampo em células oriens-lacunosum moleculare (OLM), que são os principais interneurônios que inervam dendritos distais dessa região.


    Ademais, estudou-se aqui as células Martinotti, interneurônios que inervam os dendritos distais do córtex. Nesse estudo, mostrou-se como uma população definida de interneurônios pode ser manipulada com o objetivo de controlar e coordenar o disparo de células piramidais. Ao fornecer inibição com energia e frequência adequada, as células Martinotti afetam especificamente um único tipo de célula piramidal. Usando optogenética para ativar/desativar populações de células Martinotti, é possível gerar potenciais de ação rebote em células piramidais quando alinhadas temporalmente. Os potenciais de ação rebote, por sua vez, são resultado de uma forte inibição produzida pelas células Martinotti, o que faz com que esses esses interneurônios possam resetar o disparo de células piramidais. 

    De forma geral, células Martinotti e células OLM mostram similaridades surpreendentes em propriedades morfológicas, neuroquímicas e eletrofisiológicas. Especialmente, suas longas projeções axonais para camadas superiores assim como seus modos de disparo lentos, com baixos limiares e acomodativos tornam esses neurônios singulares em suas capacidades de sincronizar os circuitos nos quais estão inseridos.


  • Mostrar Abstract
  • Synchronization among neurons arises from the cooperative interaction of various cell types through excitation and inhibition. The mechanisms behind this type of neuronal coordination are as versatile as almost no other coordination task in the brain, making its comprehension heavily challenging. Among many others, the high number of involved cell types, the diversity of synaptic processes as well as the contribution of a multitude of ion channels and currents span the plurality of neuronal synchronization mechanisms in our brains. Focusing on two main brain areas, the hippocampus and the cortex, this thesis aims to understand the role of distal dendritetargeting interneurons in shaping pyramidal cell activity and the timing of their action potentials.

    The distribution of ion channels and synaptic receptors in pyramidal cell dendrites is extremely anisotropic. Thus, interneurons innervating the proximal or distal areas of the dendrites cause different effects in the target cell when activated. For example, the distal portions of the pyramidal cell dendrites contain one of the most prominent pacemaker channels: the hyperpolarizationactivated cyclic nucleotide-gated channels. These channels produce a cationic depolarizing current (Ih) and play an important role in the regulation of neuronal excitability. Using computational modeling, this thesis shows how the amount of Ih in certain cell types changes their spike rate, synchrony as well as power and frequency of ongoing network oscillations. Moreover, since Ih differs between brain regions as well as cell types and location, this thesis electrophysiologically explores how Ih differs along the dorso-ventral axis of hippocampus in oriens-lacunosum moleculare (OLM) cells, the main distal dendrite-targeting interneurons of that region.

    Utilizing the main distal dendrite-targeting interneuron of the cortex, the Martinotti cell, this thesis also shows how a defined population of interneurons can be manipulated in order to control and align pyramidal cell firing. By providing the right amount and frequency of inhibition, Martinotti cells are able to synchronize trains of subtype-specific pyramidal cells. Using optogenetic approaches to activate/inactivate populations of Martinotti cells, these dendrite-targeting interneurons are shown to trigger rebound action potentials in pyramidal cells when temporally
    aligned. The rebound action potentials in turn are the result of strong Martinotti cell inhibition, giving these distal dendrite-targeting interneurons the potential to reset pyramidal cell firing.

    Overall, Martinotti cells and OLM cells show quite striking similarities in morphological, neurochemical and electrophysiological properties. Especially, their long axonal projections to upper layers as well as their low-threshold, slow spiking fashion and the accommodating firing make these distal dendrite-targeting interneurons so special for neuronal synchronization

2015
Dissertações
1
  • JOSÉ HENRIQUE TARGINO DIAS GÓIS
  • EFEITOS DA NICOTINA NO COMPLEXO DO SEPTO MEDIAL NA VIA SEPTO HIPOCAMPAL EM CAMUNDONGOS ANESTESIADOS POR KETAMINA

  • Orientador : RICHARDSON NAVES LEAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • WILFREDO BLANCO FIGUEROLA
  • RICHARDSON NAVES LEAO
  • GEORGE CARLOS DO NASCIMENTO
  • Data: 24/02/2015

  • Mostrar Resumo
  • The hippocampus is known to be crucial to mammals to create new memories; the MS/DBB is the major hippocampal cholinergic input. Early electrophysiological studies proposed MS/DBB as the key structure to theta rhythmogenesis. It has been demonstrated in the literature that nicotine can induce theta rhythm in vitro on both structures. This work investigates the role of nicotine in the MS/DBB on the septo-hippocampal pathway rhythmogenesis in ketamine-anaesthetised mice. My in vivo experiments showed that, although microinfusions of nicotine in the MS/DBB didn’t elicit theta rhythm in either structure, it induced gamma rhythm on both. This increase of gamma can be an electrophysiological substrate to the enhancement on attention reported in psychophysical experiments.

    The literature reports that nicotine on MS/DBB depolarizes local glutamatergic neurons to excite both local and projection GABAergic neurons; and that the generation of gamma can be a result of a local network and modulated by conductance of GABA receptors. My experiments corroborates with the current hypothesis of gamma oscillation genesis. Although not present, nicotine-induced theta rhythm couldn’t be observed because of the ketamine-induced delta rhythm. A realistic model implementing known currents – with Hodgkin-Huxley formalism – of the three major neuron types of MS/DBB replicated the gamma oscillation seen in the experiments, higher excitability on glutamatergic neurons would elicit a higher power within gamma rhythm frequency band. In my in vitro experiments, I couldn’t find a neuron that would fire on these findings, supposedly because the lack of afferents that leads the network to a less excited state.


  • Mostrar Abstract
  • The hippocampus is known to be crucial to mammals to create new memories; the MS/DBB is the major hippocampal cholinergic input. Early electrophysiological studies proposed MS/DBB as the key structure to theta rhythmogenesis. It has been demonstrated in the literature that nicotine can induce theta rhythm in vitro on both structures. This work investigates the role of nicotine in the MS/DBB on the septo-hippocampal pathway rhythmogenesis in ketamine-anaesthetised mice. My in vivo experiments showed that, although microinfusions of nicotine in the MS/DBB didn’t elicit theta rhythm in either structure, it induced gamma rhythm on both. This increase of gamma can be an electrophysiological substrate to the enhancement on attention reported in psychophysical experiments.

    The literature reports that nicotine on MS/DBB depolarizes local glutamatergic neurons to excite both local and projection GABAergic neurons; and that the generation of gamma can be a result of a local network and modulated by conductance of GABA receptors. My experiments corroborates with the current hypothesis of gamma oscillation genesis. Although not present, nicotine-induced theta rhythm couldn’t be observed because of the ketamine-induced delta rhythm. A realistic model implementing known currents – with Hodgkin-Huxley formalism – of the three major neuron types of MS/DBB replicated the gamma oscillation seen in the experiments, higher excitability on glutamatergic neurons would elicit a higher power within gamma rhythm frequency band. In my in vitro experiments, I couldn’t find a neuron that would fire on these findings, supposedly because the lack of afferents that leads the network to a less excited state.

2
  • BRYAN DA COSTA SOUZA
  • Caracterização de células de lugar no hipocampo e de suas relações com oscilações do potencial de campo local.
     

  • Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • OLAVO BOHRER AMARAL
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • Data: 13/03/2015

  • Mostrar Resumo
  • As principais vias aferentes ao hipocampo vêm do córtex entorrinal e fazem parte de um loop que retorna ao entorrinal após passar pelo giro denteado, e pelas subareas do hipocampo CA3 e CA1. Desde a descoberta nos anos 50 de que o hipocampo está envolvido na formação de memórias, esta região vem sendo extensivamente estudada. Além desta função mnemônica, o hipocampo também está associado a navegação espacial. Em camundongos e ratos, células de lugar exibem um aumento da taxa de disparo relacionado à posição do animal. O local do ambiente onde uma determinada célula de lugar se ativa é chamado de campo de lugar. A taxa de disparo das células de lugar é máxima quando o animal está no centro do campo de lugar, e diminui a medida que ele se afasta desse ponto, sugerindo a existência de uma codificação espacial baseada em taxa de disparos. Entretanto, pesquisas prévias vêm mostrando a existência de oscilações hipocampais em múltiplas frequências e ligadas a diferentes estados comportamentais, e muitos acreditam que estas oscilações são importantes para uma codificação temporal. Em particular, oscilações teta (5-12 Hz) possuem uma relação espaço-temporal com as células de lugar conhecida como precessão de fase. Na precessão, a fase de disparos da célula de lugar muda gradualmente do pico de teta para o fundo e, posteriormente, para a fase ascendente, a medida que o animal atravessa o campo de lugar. Além disso, as teorias vigentes sugerem que CA1, a porta de saída do hipocampo, intermediaria a comunicação com o córtex entorrinal e CA3 através de oscilações em diferentes frequências chamadas, respectivamente, de gama alto (60-100 Hz; HG) e gama baixo (30-60 Hz; LG). Essas oscilações se relacionam com teta, estando aninhadas dentro de cada ciclo desta frequência mais lenta. Nesta dissertação, utilizamos dados disponibilizados online para fazer análises computacionais visando reproduzir resultados clássicos e recentes acerca da atividade das células de lugar no hipocampo de ratos em livre movimento. Em particular, nós revisitamos o debate sobre a relação da precessão de fase com variações na taxa de disparos e na posição do animal no campo de lugar. Concluímos que este fenômeno não pode ser explicado por nenhuma dessas variáveis sozinha, e sim pela interação entre elas. Nós também realizamos novas análises investigando as propriedades das células de lugar em relação às oscilações. Nós mostramos que o nível de modulação dos disparos por teta afeta apenas levemente a informação espacial contida nas células de lugar, enquanto a fase de disparo média não tem nenhuma influência na informação espacial. Também encontramos que as células de lugar estão moduladas por teta quando disparam fora do campo de lugar. Além disso, nossos resultados mostram que o disparo das células de lugar dentro do ciclo de teta segue os padrões de modulação de HG e LG por teta presentes nos potenciais de campo local de CA1 e córtex entorrinal. Por último, achamos um acoplamento fase-amplitude em CA1 associado apenas aos disparos dentro do campo de lugar na faixa de 40-80 Hz. Concluímos que o disparo de células de lugar está ligado a estados de rede refletidos no potencial de campo local e sugerimos que a atividade dessas células sejam interpretadas como um estado dinâmico ao invés de uma propriedade fixa da célula.

     



  • Mostrar Abstract
  • As principais vias aferentes ao hipocampo vêm do córtex entorrinal e fazem parte de um loop que retorna ao entorrinal após passar pelo giro denteado, e pelas subareas do hipocampo CA3 e CA1. Desde a descoberta nos anos 50 de que o hipocampo está envolvido na formação de memórias, esta região vem sendo extensivamente estudada. Além desta função mnemônica, o hipocampo também está associado a navegação espacial. Em camundongos e ratos, células de lugar exibem um aumento da taxa de disparo relacionado à posição do animal. O local do ambiente onde uma determinada célula de lugar se ativa é chamado de campo de lugar. A taxa de disparo das células de lugar é máxima quando o animal está no centro do campo de lugar, e diminui a medida que ele se afasta desse ponto, sugerindo a existência de uma codificação espacial baseada em taxa de disparos. Entretanto, pesquisas prévias vêm mostrando a existência de oscilações hipocampais em múltiplas frequências e ligadas a diferentes estados comportamentais, e muitos acreditam que estas oscilações são importantes para uma codificação temporal. Em particular, oscilações teta (5-12 Hz) possuem uma relação espaço-temporal com as células de lugar conhecida como precessão de fase. Na precessão, a fase de disparos da célula de lugar muda gradualmente do pico de teta para o fundo e, posteriormente, para a fase ascendente, a medida que o animal atravessa o campo de lugar. Além disso, as teorias vigentes sugerem que CA1, a porta de saída do hipocampo, intermediaria a comunicação com o córtex entorrinal e CA3 através de oscilações em diferentes frequências chamadas, respectivamente, de gama alto (60-100 Hz; HG) e gama baixo (30-60 Hz; LG). Essas oscilações se relacionam com teta, estando aninhadas dentro de cada ciclo desta frequência mais lenta. Nesta dissertação, utilizamos dados disponibilizados online para fazer análises computacionais visando reproduzir resultados clássicos e recentes acerca da atividade das células de lugar no hipocampo de ratos em livre movimento. Em particular, nós revisitamos o debate sobre a relação da precessão de fase com variações na taxa de disparos e na posição do animal no campo de lugar. Concluímos que este fenômeno não pode ser explicado por nenhuma dessas variáveis sozinha, e sim pela interação entre elas. Nós também realizamos novas análises investigando as propriedades das células de lugar em relação às oscilações. Nós mostramos que o nível de modulação dos disparos por teta afeta apenas levemente a informação espacial contida nas células de lugar, enquanto a fase de disparo média não tem nenhuma influência na informação espacial. Também encontramos que as células de lugar estão moduladas por teta quando disparam fora do campo de lugar. Além disso, nossos resultados mostram que o disparo das células de lugar dentro do ciclo de teta segue os padrões de modulação de HG e LG por teta presentes nos potenciais de campo local de CA1 e córtex entorrinal. Por último, achamos um acoplamento fase-amplitude em CA1 associado apenas aos disparos dentro do campo de lugar na faixa de 40-80 Hz. Concluímos que o disparo de células de lugar está ligado a estados de rede refletidos no potencial de campo local e sugerimos que a atividade dessas células sejam interpretadas como um estado dinâmico ao invés de uma propriedade fixa da célula.

     


3
  • JÉSSICA ALVES DE MEDEIROS ARAÚJO
  • "REPROGRAMAÇÃO DE CÉLULAS-TRONCO MESENQUIMAIS EM NEURÔNIOS UTILIZANDO GENES PRÓ-NEURAIS"

     

  • Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • STEVENS KASTRUP REHEN
  • MARCOS ROMUALDO COSTA
  • Data: 08/04/2015

  • Mostrar Resumo
  • A possibilidade de repor células perdidas em doenças neurodegenerativas através de transplantes com células-troncos das mais diversas fontes vem sendo amplamente estudada. As células-tronco adultas (CTA) podem ser facilmente isoladas e sua utilização na pesquisa não envolve questões éticas e religiosas. Além disso, estas células são menos propícias à transformação tumoral do que células-tronco embrionárias, outra importante fonte de células para terapias celulares. No entanto, as CTA são, em estados fisiológicos, restritas a geração de células dos seus tecidos de origem, o que poderia limitar a sua utilização. Porém, nos últimos anos, uma série de técnicas vem sendo descritas com o objetivo de reverter tais limitações. Neste trabalho, nós investigamos a capacidade das células-tronco mesenquimais, isoladas de camundongos adultos ou do cordão umbilical humano adulto, serem induzidas a adquirir um fenótipo neuronal de forma direta, sem passar por um estágio de célula progenitora ou pluripotente, através da reprogramação genética com genes pró-neurais. Nossos resultados indicam que tanto células-tronco mesenquimais adultas murinas quanto humanas podem ser reprogramadas em neurônios após a expressão combinada de Sox2 e Ascl1 ou Sox2 e Neurog2. As células reprogramadas exibem morfologias compatíveis com o fenótipo neuronal, expressam proteínas típicas de neurônios maduros, apresentam a capacidade de gerar potenciais de ação repetitivos e formam conecções sinápticas com outros neurônios presentes no cultivo. Portanto, nosso trabalho apresenta a primeira evidência de reprogramação direta de células-tronco mesenquimais humanas em neurônios funcionais.


  • Mostrar Abstract
  • A possibilidade de repor células perdidas em doenças neurodegenerativas através de transplantes com células-troncos das mais diversas fontes vem sendo amplamente estudada. As células-tronco adultas (CTA) podem ser facilmente isoladas e sua utilização na pesquisa não envolve questões éticas e religiosas. Além disso, estas células são menos propícias à transformação tumoral do que células-tronco embrionárias, outra importante fonte de células para terapias celulares. No entanto, as CTA são, em estados fisiológicos, restritas a geração de células dos seus tecidos de origem, o que poderia limitar a sua utilização. Porém, nos últimos anos, uma série de técnicas vem sendo descritas com o objetivo de reverter tais limitações. Neste trabalho, nós investigamos a capacidade das células-tronco mesenquimais, isoladas de camundongos adultos ou do cordão umbilical humano adulto, serem induzidas a adquirir um fenótipo neuronal de forma direta, sem passar por um estágio de célula progenitora ou pluripotente, através da reprogramação genética com genes pró-neurais. Nossos resultados indicam que tanto células-tronco mesenquimais adultas murinas quanto humanas podem ser reprogramadas em neurônios após a expressão combinada de Sox2 e Ascl1 ou Sox2 e Neurog2. As células reprogramadas exibem morfologias compatíveis com o fenótipo neuronal, expressam proteínas típicas de neurônios maduros, apresentam a capacidade de gerar potenciais de ação repetitivos e formam conecções sinápticas com outros neurônios presentes no cultivo. Portanto, nosso trabalho apresenta a primeira evidência de reprogramação direta de células-tronco mesenquimais humanas em neurônios funcionais.

4
  • LUANA GABRIELLE DE FRANÇA FERREIRA
  • Influência do Jet lag social em marcadores circadianos de atividade - repouso e cardíaco em estudantes de medicina.

  • Orientador : JOHN FONTENELE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIONALDO EDUARDO FERREIRA
  • JOHN FONTENELE ARAUJO
  • SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • Data: 10/04/2015

  • Mostrar Resumo
  • Os estudos revelam que nas ultimas décadas ocorreu uma diminuição na duração do sono.  Os compromissos sociais, como o trabalho e a escola, muitas vezes não estão alinhados ao “tempo biológico” dos indivíduos. Somado a isso, observa se uma menor força do zeitgeber causada pela menor exposição à luz de dia e maior à noite. Isso gera um débito de sono crônico que é compensado nos dias livres ocorrendo semanalmente uma restrição e extensão do sono denominada de Jet lag social. A privação de sono vem sendo associada à obesidade, risco cancerígeno e cardiovascular. Sugere-se que o sistema nervoso autonômico seja um caminho que relaciona os problemas do sono às doenças cardiovasculares. No entanto, além das evidências demonstradas por pesquisas com uso de modelos de privação de sono de forma aguda e controlada, são necessários estudos investigando efeitos da privação do sono de forma crônica como ocorre no Jet lag social. O objetivo deste estudo foi investigar a influência do Jet lag social em marcadores circadianos de atividade-repouso e cardíacos em estudantes de medicina. Trata-se de um estudo transversal e observacional realizado no departamento de fisiologia pelo Laboratório de Neurobiologia e Ritmicidade Biológica (LNRB) da UFRN. Participaram da pesquisa estudantes de medicina matriculados no 1º período do curso da UFRN. Foram utilizados os seguintes instrumentos: Questionário Cronotipo de Munique (MCTQ); Questionário para identificação de indivíduos matutinos e vespertinos (MEQ ou HO); Índice de qualidade do sono de Pittsburgh; Escala de Sonolência de Epworth; Actímetro; Cardiofrequencímetro. Foram analisadas variáveis de caracterização do sono, não paramétricas (IV60, IS60, L5 e M10) e índices cardíacos no domínio do tempo (intervalo RR, FC, SDNN, RMSSD, STD HR, NN50, pNN50), frequência (LF, HF, LF/HF) e não linear (SD1, SD2, SD1/SD2). Realizou-se análise estatística descritiva, comparativa e correlação com uso do programa SPSS versão 20. Participaram do estudo 41 estudantes, 48,8% (20) mulheres e 51,2% (21) homens, 19,63 ± 2,07 anos. O Jet lag social teve uma média de 02:39h ± 00:55h, 82,9% (34) com Jet lag social ≥ 1 hora e houve correlação negativa com escore cronotipo de Munique evidenciando maior privação do sono em indivíduos com tendência à vespertinidade. 90,2% (37) tiveram qualidade do sono ruim (X2 = 26,56, p < 0,001) e 56,1% (23) sonolência diurna excessiva (X2 = 0,61, p = 0,435). Observou-se diferença significativa dos valores de LFnu, HFnu e LF/HF entre os grupos de Jet lag social < 2h e ≥ 2h e houve correlação do Jet lag social com LFnu (rs = 0,354, p = 0,023), HFnu (rs = - 0,354, p = 0,023) e LF/HF (rs = 0,355, p = 0,023). Verificou-se ainda associação negativa entre IV60 e índices no domínio do tempo e não lineares. Sugere-se que a privação crônica de sono pode ter associação com maior atividade simpática promovendo maior risco cardiovascular.


  • Mostrar Abstract
  • Os estudos revelam que nas ultimas décadas ocorreu uma diminuição na duração do sono.  Os compromissos sociais, como o trabalho e a escola, muitas vezes não estão alinhados ao “tempo biológico” dos indivíduos. Somado a isso, observa se uma menor força do zeitgeber causada pela menor exposição à luz de dia e maior à noite. Isso gera um débito de sono crônico que é compensado nos dias livres ocorrendo semanalmente uma restrição e extensão do sono denominada de Jet lag social. A privação de sono vem sendo associada à obesidade, risco cancerígeno e cardiovascular. Sugere-se que o sistema nervoso autonômico seja um caminho que relaciona os problemas do sono às doenças cardiovasculares. No entanto, além das evidências demonstradas por pesquisas com uso de modelos de privação de sono de forma aguda e controlada, são necessários estudos investigando efeitos da privação do sono de forma crônica como ocorre no Jet lag social. O objetivo deste estudo foi investigar a influência do Jet lag social em marcadores circadianos de atividade-repouso e cardíacos em estudantes de medicina. Trata-se de um estudo transversal e observacional realizado no departamento de fisiologia pelo Laboratório de Neurobiologia e Ritmicidade Biológica (LNRB) da UFRN. Participaram da pesquisa estudantes de medicina matriculados no 1º período do curso da UFRN. Foram utilizados os seguintes instrumentos: Questionário Cronotipo de Munique (MCTQ); Questionário para identificação de indivíduos matutinos e vespertinos (MEQ ou HO); Índice de qualidade do sono de Pittsburgh; Escala de Sonolência de Epworth; Actímetro; Cardiofrequencímetro. Foram analisadas variáveis de caracterização do sono, não paramétricas (IV60, IS60, L5 e M10) e índices cardíacos no domínio do tempo (intervalo RR, FC, SDNN, RMSSD, STD HR, NN50, pNN50), frequência (LF, HF, LF/HF) e não linear (SD1, SD2, SD1/SD2). Realizou-se análise estatística descritiva, comparativa e correlação com uso do programa SPSS versão 20. Participaram do estudo 41 estudantes, 48,8% (20) mulheres e 51,2% (21) homens, 19,63 ± 2,07 anos. O Jet lag social teve uma média de 02:39h ± 00:55h, 82,9% (34) com Jet lag social ≥ 1 hora e houve correlação negativa com escore cronotipo de Munique evidenciando maior privação do sono em indivíduos com tendência à vespertinidade. 90,2% (37) tiveram qualidade do sono ruim (X2 = 26,56, p < 0,001) e 56,1% (23) sonolência diurna excessiva (X2 = 0,61, p = 0,435). Observou-se diferença significativa dos valores de LFnu, HFnu e LF/HF entre os grupos de Jet lag social < 2h e ≥ 2h e houve correlação do Jet lag social com LFnu (rs = 0,354, p = 0,023), HFnu (rs = - 0,354, p = 0,023) e LF/HF (rs = 0,355, p = 0,023). Verificou-se ainda associação negativa entre IV60 e índices no domínio do tempo e não lineares. Sugere-se que a privação crônica de sono pode ter associação com maior atividade simpática promovendo maior risco cardiovascular.

5
  • THAWANN MALFATTI BORGES
  • VALIDATION OF OPTOGENETIC PROTEIN EXPRESSION IN THE DORSAL COCHLEAR NUCLEUS – MOLECULAR BASIS FOR IN VITRO AND IN VIVO INVESTIGATION OF TINNITUS IN MICE

     

     

     

  • Orientador : EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • RICHARDSON NAVES LEAO
  • RICARDO MAURÍCIO XAVIER LEÃO
  • Data: 26/06/2015

  • Mostrar Resumo
  •  

    Tinnitus is the perception of a sound in the absence of a corresponding physical stimulus. It is not clear yet what mechanisms are involved in tinnitus and how it starts and/or becomes chronic. Due to the relationship between tinnitus and somatosensory trauma/stimuli, the dorsal cochlear nucleus (DCN), a region known to integrate somatosensory and auditory pathways, has been identified as a potential key structure in the generation of phantom sound perception. Here, we target specific neuronal populations in the DCN to allow further investigation on how this region may contribute to the generation of tinnitus signals that spread to other auditory areas. We examined the expression of optogenetic proteins (Channelrhodopsin 2 - ChR2; and enhanced Archaerhodopsin 3.0 - eArch3.0), targeting neurons expressing Calmoduline Kinase II alpha (CaMKIIa) promoter in wild-type C57/Bl6 mice and neurons expressing nicotinic acetylcholine receptor subunit alpha-2 promoter (ChRNA2) in ChRNA2- Cre transgenic C57/Bl6 mice, using local virus injection, verified by fluorescence microscopy. Unit responses were differentiated based on their electrophysiological response to sound. We then investigated if firing of neurons expressing optogenetic tools can be controlled in vivo and if the same neurons also fire action potentials in response to precisely timed sound stimulation. Both in vivo and preliminary in vitro data shows that neurons expressing ChR2 do respond to sound, and that they furthermore also can respond to light stimulation with a stable and similar waveform. Moreover, in vivo data shows that neurons expressing eArch3.0, responding to sound, will decrease their firing rate when exposed to green light. Thereby showing that optogenetic tools can be used functionally in the DCN, it is possible to further test tinnitus theories by, for example, producing an increased firing rate in the DCN, trying to mimic tinnitus; or inhibiting increased spontaneous firing rate in the DCN of animals with noise-induced or salycilate-induced tinnitus.


     


  • Mostrar Abstract
  •  

    Tinnitus is the perception of a sound in the absence of a corresponding physical stimulus. It is not clear yet what mechanisms are involved in tinnitus and how it starts and/or becomes chronic. Due to the relationship between tinnitus and somatosensory trauma/stimuli, the dorsal cochlear nucleus (DCN), a region known to integrate somatosensory and auditory pathways, has been identified as a potential key structure in the generation of phantom sound perception. Here, we target specific neuronal populations in the DCN to allow further investigation on how this region may contribute to the generation of tinnitus signals that spread to other auditory areas. We examined the expression of optogenetic proteins (Channelrhodopsin 2 - ChR2; and enhanced Archaerhodopsin 3.0 - eArch3.0), targeting neurons expressing Calmoduline Kinase II alpha (CaMKIIa) promoter in wild-type C57/Bl6 mice and neurons expressing nicotinic acetylcholine receptor subunit alpha-2 promoter (ChRNA2) in ChRNA2- Cre transgenic C57/Bl6 mice, using local virus injection, verified by fluorescence microscopy. Unit responses were differentiated based on their electrophysiological response to sound. We then investigated if firing of neurons expressing optogenetic tools can be controlled in vivo and if the same neurons also fire action potentials in response to precisely timed sound stimulation. Both in vivo and preliminary in vitro data shows that neurons expressing ChR2 do respond to sound, and that they furthermore also can respond to light stimulation with a stable and similar waveform. Moreover, in vivo data shows that neurons expressing eArch3.0, responding to sound, will decrease their firing rate when exposed to green light. Thereby showing that optogenetic tools can be used functionally in the DCN, it is possible to further test tinnitus theories by, for example, producing an increased firing rate in the DCN, trying to mimic tinnitus; or inhibiting increased spontaneous firing rate in the DCN of animals with noise-induced or salycilate-induced tinnitus.


     

6
  • GIOVANNE DE ROSSO MANÇOS
  • Do fast retinal oscillations play a role in vision? a study in the anesthetized and awake cat

  • Orientador : SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON
  • CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
  • Data: 28/08/2015

  • Mostrar Resumo
  • Early physiologists were dazzled by the occurrence of high-amplitude, periodic oscillations, easily discernible in recording traces from the eye, optic tract and optic ganglia. Numerous studies thereafter pointed to retinal ganglion cell as the elements responsible for the generation of these fast rhythms, which were known to propagate to the lateral geniculate and to the cortex. Only recently, however, these early observations gained renewed interest, mainly in the light of recent theories linking neuronal oscillations to various cognitive processes, such as perceptual binding, attention and memory. In this context, fast retinal oscillations (FRO) have been associated to the binding of contiguous contours or surfaces, which in principle could support a fast feedforward segmentation process. In addition, a series of experiments in the cat have shown that FRO may convey global stimulus properties, such as size.

    A limitation in these previous studies, however, was that most of them where were made in the anesthetized and paralyzed cat. Only a few early studies have been performed in the non-anesthetized but still paralyzed cat. Another concern was that, in these latter experiments, visual stimuli were often limited to ganzfeld flashes, far from natural vision conditions. Moreover, very recently we made the surprising discovery that FRO depend strongly on halothane (and isoflurane) anesthesia. It was therefore imperative to verify whether FRO are present or not in the awake cat, in naturalistic conditions, such as during free-viewing of a visual scene. This is the main goal of the present study.

    Simultaneous multiple-electrode recordings were made from the LGN and the retina of anesthetized cats (N= 3) and from the LGN of an awake cat (N= 1). Comparisons were made for responses to natural movies and flashed stationary light stimuli. To test specifically the role of FRO in encoding stimulus size we designed a protocol made of a light circle of varying size along the trial. Spike sorting techniques allowed us to study separately the ON- and OFF-components of the responses. Analysis consisted in measuring synchronous oscillations for single cell spiking activity in the time (sliding correlation analysis) and spectral domains (multitaper spectral analysis, multitaper coherence). Our present results based on single-cells extend our previous findings in the anesthetized cat, which were restricted to an autocorrelation analysis of LGN mutiunitary responses. Both ON- and OFF-responses to varying size stimuli show that coherent oscillations appear only after the stimulus attained a minimum size of about 5°, suggesting that FRO is rather limited in encoding subtle changes in stimulus size. Recordings obtained directly from the retina showed that FRO are highly dependent on halothane anesthesia levels. Notably, in a series of sessions we were able to record LGN responses in an awake cat, which was subsequently anesthetized by halothane, keeping the same recording site. FRO were completely absent in the awake condition and appeared strong as usual during the halothane anesthesia.

    Overall these results weaken substantially the notion that FRO are meaningful for vision. Nevertheless, as shown from our single cell analysis, retinal oscillations have many of the properties of cortical gamma oscillations. In this respect, oscillations in the retina induced by halothane serve as a valuable toolkit, even though artificial, for studying oscillatory neuronal dynamics.



  • Mostrar Abstract
  • Early physiologists were dazzled by the occurrence of high-amplitude, periodic oscillations, easily discernible in recording traces from the eye, optic tract and optic ganglia. Numerous studies thereafter pointed to retinal ganglion cell as the elements responsible for the generation of these fast rhythms, which were known to propagate to the lateral geniculate and to the cortex. Only recently, however, these early observations gained renewed interest, mainly in the light of recent theories linking neuronal oscillations to various cognitive processes, such as perceptual binding, attention and memory. In this context, fast retinal oscillations (FRO) have been associated to the binding of contiguous contours or surfaces, which in principle could support a fast feedforward segmentation process. In addition, a series of experiments in the cat have shown that FRO may convey global stimulus properties, such as size.

    A limitation in these previous studies, however, was that most of them where were made in the anesthetized and paralyzed cat. Only a few early studies have been performed in the non-anesthetized but still paralyzed cat. Another concern was that, in these latter experiments, visual stimuli were often limited to ganzfeld flashes, far from natural vision conditions. Moreover, very recently we made the surprising discovery that FRO depend strongly on halothane (and isoflurane) anesthesia. It was therefore imperative to verify whether FRO are present or not in the awake cat, in naturalistic conditions, such as during free-viewing of a visual scene. This is the main goal of the present study.

    Simultaneous multiple-electrode recordings were made from the LGN and the retina of anesthetized cats (N= 3) and from the LGN of an awake cat (N= 1). Comparisons were made for responses to natural movies and flashed stationary light stimuli. To test specifically the role of FRO in encoding stimulus size we designed a protocol made of a light circle of varying size along the trial. Spike sorting techniques allowed us to study separately the ON- and OFF-components of the responses. Analysis consisted in measuring synchronous oscillations for single cell spiking activity in the time (sliding correlation analysis) and spectral domains (multitaper spectral analysis, multitaper coherence). Our present results based on single-cells extend our previous findings in the anesthetized cat, which were restricted to an autocorrelation analysis of LGN mutiunitary responses. Both ON- and OFF-responses to varying size stimuli show that coherent oscillations appear only after the stimulus attained a minimum size of about 5°, suggesting that FRO is rather limited in encoding subtle changes in stimulus size. Recordings obtained directly from the retina showed that FRO are highly dependent on halothane anesthesia levels. Notably, in a series of sessions we were able to record LGN responses in an awake cat, which was subsequently anesthetized by halothane, keeping the same recording site. FRO were completely absent in the awake condition and appeared strong as usual during the halothane anesthesia.

    Overall these results weaken substantially the notion that FRO are meaningful for vision. Nevertheless, as shown from our single cell analysis, retinal oscillations have many of the properties of cortical gamma oscillations. In this respect, oscillations in the retina induced by halothane serve as a valuable toolkit, even though artificial, for studying oscillatory neuronal dynamics.
7
  • ANA MARIA ARAÚJO SOARES
  • Implementações metodológicas para o estudo de comportamento social e emocional em um modelo animal de autismo

  • Orientador : RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • MARCELO CAIRRÃO ARAUJO RODRIGUES
  • CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • Data: 30/10/2015

  • Mostrar Resumo
  • O autismo é um transtorno do desenvolvimento que se manifesta nos primeiros anos de vida e apresenta semiologia heterogênea. Esta patologia afeta a maturação do encéfalo e produz alterações sensoriais, de linguagem e de interação social no início na infância. O modelo experimental de autismo utilizando ácido valproico (VPA) durante o período gestacional tem sido demonstrado ter alta validade de face e permitir estudos tanto das bases neuropatológicas quanto neuro-funcionais durante o desenvolvimento. A despeito do recente interesse por este modelo como instrumento de compreensão dos aspectos básicos da fisiopatologia do autismo, a maioria dos estudos experimentais têm se concentrado nos aspectos comportamentais, histológicos e celulares. Neste trabalho, foram propostas estratégias experimentais de avaliação comportamental associadas a eletrofisiologia \textit{in vivo}, uma técnica que nunca fora utilizada para avaliação desse modelo. Animais controles e experimentais, submetidos previamente a um procedimento cirúrgico para implante de eletrodos crônicos, participaram de experimentos de livre exploração, interação social e condicionamento ao medo.

     


  • Mostrar Abstract
  • O autismo é um transtorno do desenvolvimento que se manifesta nos primeiros anos de vida e apresenta semiologia heterogênea. Esta patologia afeta a maturação do encéfalo e produz alterações sensoriais, de linguagem e de interação social no início na infância. O modelo experimental de autismo utilizando ácido valproico (VPA) durante o período gestacional tem sido demonstrado ter alta validade de face e permitir estudos tanto das bases neuropatológicas quanto neuro-funcionais durante o desenvolvimento. A despeito do recente interesse por este modelo como instrumento de compreensão dos aspectos básicos da fisiopatologia do autismo, a maioria dos estudos experimentais têm se concentrado nos aspectos comportamentais, histológicos e celulares. Neste trabalho, foram propostas estratégias experimentais de avaliação comportamental associadas a eletrofisiologia \textit{in vivo}, uma técnica que nunca fora utilizada para avaliação desse modelo. Animais controles e experimentais, submetidos previamente a um procedimento cirúrgico para implante de eletrodos crônicos, participaram de experimentos de livre exploração, interação social e condicionamento ao medo.

     

Teses
1
  • VITOR LOPES DOS SANTOS
  • CONTRIBUIÇÕES PARA O ESTUDO DO CÓDIGO NEURAL

  • Orientador : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • RICHARDSON NAVES LEAO
  • SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • BRUSS REBOUÇAS COELHO LIMA
  • MÁRCIO FLÁVIO DUTRA MORAES
  • Data: 25/02/2015

  • Mostrar Resumo
  •    Os recentes avanços técnicos das duas últimas décadas para o registro de sinais neuroeletrofisiológicos foram essenciais para que se testassem hipóteses há muito propostas acerca de como células nervosas processam e armazenam informação. No entanto, ao permitir maior detalhamento dos dados coletados, as novas tecnologias levam inevitavelmente ao aumento de sua complexidade estatística e, consequentemente, à necessidade de novas ferramentas matemático-computacionais para sua análise.

           Nesta tese, apresentamos novos métodos para a análise de dois componentes fundamentais nas atuais teorias da codificação neural: (1) assembleias celulares, definidas pela co-ativação de subgrupos neuronais; e (2) o padrão temporal de atividade de neurônios individuais. Em relação a (1), desenvolvemos um método baseado em análise de componentes independentes para identificar e rastrear padrões de co-ativação significativos com alta resolução temporal. Superamos limitações de métodos anteriores, ao efetivamente isolar assembleias e abrir a possibilidade de analisar simultaneamente grandes populações neuronais. Em relação a (2), apresentamos uma nova técnica para a extração de padrões de atividade em trens de disparo baseada na decomposição wavelet. Demonstramos, por meio de simulações e de aplicação a dados reais, que nossa ferramenta supera as mais utilizadas atualmente para decodificar respostas de neurônios e estimar a informação de Shannon entre trens de disparos e estímulos externos.

  • Mostrar Abstract
  •    Os recentes avanços técnicos das duas últimas décadas para o registro de sinais neuroeletrofisiológicos foram essenciais para que se testassem hipóteses há muito propostas acerca de como células nervosas processam e armazenam informação. No entanto, ao permitir maior detalhamento dos dados coletados, as novas tecnologias levam inevitavelmente ao aumento de sua complexidade estatística e, consequentemente, à necessidade de novas ferramentas matemático-computacionais para sua análise.

           Nesta tese, apresentamos novos métodos para a análise de dois componentes fundamentais nas atuais teorias da codificação neural: (1) assembleias celulares, definidas pela co-ativação de subgrupos neuronais; e (2) o padrão temporal de atividade de neurônios individuais. Em relação a (1), desenvolvemos um método baseado em análise de componentes independentes para identificar e rastrear padrões de co-ativação significativos com alta resolução temporal. Superamos limitações de métodos anteriores, ao efetivamente isolar assembleias e abrir a possibilidade de analisar simultaneamente grandes populações neuronais. Em relação a (2), apresentamos uma nova técnica para a extração de padrões de atividade em trens de disparo baseada na decomposição wavelet. Demonstramos, por meio de simulações e de aplicação a dados reais, que nossa ferramenta supera as mais utilizadas atualmente para decodificar respostas de neurônios e estimar a informação de Shannon entre trens de disparos e estímulos externos.
2
  • STÉFANO PUPE JOHANN
  • Ex Uno Plures: Sobre o uso de camundongos transgênicos e optogenética para caracterizar populações de neurônios identificadas geneticamente

     


  • Orientador : RICHARDSON NAVES LEAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICHARDSON NAVES LEAO
  • DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • VINICIUS ROSA COTA
  • MARTIN PABLO CAMMAROTA
  • OLAVO BOHRER AMARAL
  • Data: 20/03/2015

  • Mostrar Resumo
  • Os neurocientistas tem uma diversidade de perspectivas com as quais podem classificar diferentes partes do cérebro. Com o surgimento de técnicas baseadas na genética, como a optogenética, se torna cada vez mais importante identificar se um grupo de células, definidas através de morfologia, função ou posição anatômica possui um padrão característico de expressão de um ou mais promotores genéticos. Isso permitiria melhores formas de estudar essas populações de neurônios definidas geneticamente. Neste trabalho, eu apresento uma discussão teórica e três estudos experimentais nos quais essa foi a principal questão sendo abordada. O Estudo I discute as questões envolvidas em selecionar um promotor para estudar estruturas e subpopulações na Área Tegmental Ventral. O Estudo II caracteriza uma subpopulação de células na Área Tegmental Ventral que compartilha a expressão de um promotor, que é anatomicamente muito restrita, e que induz aversão quando estimulada. O Estudo II utiliza uma estratégia similar para investigar a subpopulação no núcleo subtalâmico que expressa PITX2 e VGLUT2 que, quando inativada, causa hiperlocomoção. O Estudo IV explora o fato de que um grupo de células previamente identificadas no Hipocampo Ventral expressa CHRNA2, e indica que essa subpopulação pode ser necessária e suficiente para o estabelecimento do ritmo teta (2-8 Hz) no Hipocampo Ventral de camundongos anestesiados. Todos esses estudos foram guiados pela mesma estratégia de identificar um promotor genético capaz de permitir o controle de uma população de neurônios identificada geneticamente, e eles demonstram as diferentes formas em que essa abordagem pode generar novas descobertas.


  • Mostrar Abstract
  • Os neurocientistas tem uma diversidade de perspectivas com as quais podem classificar diferentes partes do cérebro. Com o surgimento de técnicas baseadas na genética, como a optogenética, se torna cada vez mais importante identificar se um grupo de células, definidas através de morfologia, função ou posição anatômica possui um padrão característico de expressão de um ou mais promotores genéticos. Isso permitiria melhores formas de estudar essas populações de neurônios definidas geneticamente. Neste trabalho, eu apresento uma discussão teórica e três estudos experimentais nos quais essa foi a principal questão sendo abordada. O Estudo I discute as questões envolvidas em selecionar um promotor para estudar estruturas e subpopulações na Área Tegmental Ventral. O Estudo II caracteriza uma subpopulação de células na Área Tegmental Ventral que compartilha a expressão de um promotor, que é anatomicamente muito restrita, e que induz aversão quando estimulada. O Estudo II utiliza uma estratégia similar para investigar a subpopulação no núcleo subtalâmico que expressa PITX2 e VGLUT2 que, quando inativada, causa hiperlocomoção. O Estudo IV explora o fato de que um grupo de células previamente identificadas no Hipocampo Ventral expressa CHRNA2, e indica que essa subpopulação pode ser necessária e suficiente para o estabelecimento do ritmo teta (2-8 Hz) no Hipocampo Ventral de camundongos anestesiados. Todos esses estudos foram guiados pela mesma estratégia de identificar um promotor genético capaz de permitir o controle de uma população de neurônios identificada geneticamente, e eles demonstram as diferentes formas em que essa abordagem pode generar novas descobertas.

3
  • ARON DE MIRANDA HENRIQUES ALVES
  • REORGANIZAÇÃO DE REDES NEURAIS APÓS O ESTRESSE SOCIAL

  • Orientador : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • ISABEL MARIAN HARTMANN DE QUADROS
  • RICHARDSON NAVES LEAO
  • WILFREDO BLANCO FIGUEROLA
  • CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • Data: 16/12/2015

  • Mostrar Resumo
  • Os objetivos da presente tese foram os de investigar padrões comportamentais e eletrofisiológicos associados à resiliência e suscetibilidade ao estresse social induzido em camundongos. Para isso, foi utilizado um protocolo de indução de estresse crônico contínuo a partir de derrotas sociais baseado no paradigma intruso-residente. Os resultados da tese são apresentados em dois estudos. No primeiro estudo, camundongos C57BL/6j submetidos a repetidos episódios de derrota social apresentaram motivação tardia para interagir com um camundongo desconhecido em sessões prolongadas (10 min) do teste de interação social. Utilizando uma abordagem etológica associada à análise computacional de vídeos foi possível rastrear precisamente a posição dos camundongos durante a realização de comportamentos de investigação social. Com isso, foi analisada a expressão detalhada de comportamentos defensivos, tais como investigação em postura estendida e fugas, associados ao comportamento de investigação social. A partir dessas análises, foi demonstrado que a realização do comportamento de investigação social em postura estendida foi significativamente maior para o grupo derrotado em comparação com o grupo controle. Ainda, um subgrupo de camundongos derrotados apresentou investigação social em postura estendida de forma persistente e sem habituação. Utilizando uma medida da distância de investigação durante as investigações sociais foi possível calcular um índice de aproximação (IA) para cada animal e separar um subgrupo apresentando fenótipo relacionado à ansiedade. A incidência de fugas também foi maior no grupo derrotado em comparação com os controles. A persistência na ocorrência desse comportamento foi observada em um subgrupo de camundongos submetidos às derrotas sociais. Calculamos então um índice de fugas (IF) que se correlacionou inversamente com a preferência por sacarose, sendo útil para identificar animais anedônicos. No segundo estudo, foram combinados análise etológica e registros eletrofisiológicos com tetrodos na área tegmentar ventral de camundongos submetidos à derrotas sociais. Utilizando critérios eletrofisiológicos e farmacológicos, foram classificadas as unidades registradas na área tegmentar ventral como supostos neurônios dopaminérgicos e não-dopaminérgicos. Foram analisadas a atividade desses neurônios durante o comportamento de investigação social e observado que a modulação da taxa de disparo dessas subpopulações neuronais distintas ocorreu de maneira oposta em animais suscetíveis e resilientes ao estresse social. Em suma, propomos que sessões prolongadas associadas à análise etológica detalhada durante os testes de interação social podem prover informação para classificação de camundongos em resilientes e susceptíveis após repetidas derrotas sociais. Ainda, a expressão do fenótipo suscetível parece estar associada ao comprometimento do sistema dopaminérgico mesolímbico na atribuição de valor de incentivo às interações sociais normalmente associadas ao aumento da atividade neuronal mesolímbica.


  • Mostrar Abstract
  • Os objetivos da presente tese foram os de investigar padrões comportamentais e eletrofisiológicos associados à resiliência e suscetibilidade ao estresse social induzido em camundongos. Para isso, foi utilizado um protocolo de indução de estresse crônico contínuo a partir de derrotas sociais baseado no paradigma intruso-residente. Os resultados da tese são apresentados em dois estudos. No primeiro estudo, camundongos C57BL/6j submetidos a repetidos episódios de derrota social apresentaram motivação tardia para interagir com um camundongo desconhecido em sessões prolongadas (10 min) do teste de interação social. Utilizando uma abordagem etológica associada à análise computacional de vídeos foi possível rastrear precisamente a posição dos camundongos durante a realização de comportamentos de investigação social. Com isso, foi analisada a expressão detalhada de comportamentos defensivos, tais como investigação em postura estendida e fugas, associados ao comportamento de investigação social. A partir dessas análises, foi demonstrado que a realização do comportamento de investigação social em postura estendida foi significativamente maior para o grupo derrotado em comparação com o grupo controle. Ainda, um subgrupo de camundongos derrotados apresentou investigação social em postura estendida de forma persistente e sem habituação. Utilizando uma medida da distância de investigação durante as investigações sociais foi possível calcular um índice de aproximação (IA) para cada animal e separar um subgrupo apresentando fenótipo relacionado à ansiedade. A incidência de fugas também foi maior no grupo derrotado em comparação com os controles. A persistência na ocorrência desse comportamento foi observada em um subgrupo de camundongos submetidos às derrotas sociais. Calculamos então um índice de fugas (IF) que se correlacionou inversamente com a preferência por sacarose, sendo útil para identificar animais anedônicos. No segundo estudo, foram combinados análise etológica e registros eletrofisiológicos com tetrodos na área tegmentar ventral de camundongos submetidos à derrotas sociais. Utilizando critérios eletrofisiológicos e farmacológicos, foram classificadas as unidades registradas na área tegmentar ventral como supostos neurônios dopaminérgicos e não-dopaminérgicos. Foram analisadas a atividade desses neurônios durante o comportamento de investigação social e observado que a modulação da taxa de disparo dessas subpopulações neuronais distintas ocorreu de maneira oposta em animais suscetíveis e resilientes ao estresse social. Em suma, propomos que sessões prolongadas associadas à análise etológica detalhada durante os testes de interação social podem prover informação para classificação de camundongos em resilientes e susceptíveis após repetidas derrotas sociais. Ainda, a expressão do fenótipo suscetível parece estar associada ao comprometimento do sistema dopaminérgico mesolímbico na atribuição de valor de incentivo às interações sociais normalmente associadas ao aumento da atividade neuronal mesolímbica.

2014
Dissertações
1
  • JULIANA MARTINS DE ASSIS
  • Codificação de Estímulos Sonoros por Potenciais Pós-Sinápticos e Potenciais de Campo Local

  • Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • KERSTIN ERIKA SCHMIDT
  • JEAN FABER FERREIRA DE ABREU
  • Data: 03/07/2014

  • Mostrar Resumo
  • O processo de codificação é um aspecto fundamental do funcionamento cerebral. A transformação de estímulos sensoriais em respostas neurofisiológicas tem sido objeto de estudo em diversas áreas da Neurociência. Um dos modos mais utilizados para medir a eficiência de um código neural é pelo uso de medidas advindas da Teoria da Informação, como a informação mútua. Utilizando estas ferramentas, estudos recentes mostraram que no córtex auditivo tanto registros de potenciais de campo local (LFPs - local field potentials) quanto os tempos de disparos de potenciais de ação codificam informação sobre estímulos sonoros. Todavia, não há estudos aplicando ferramentas da Teoria da Informação para investigar a eficiência de códigos que utilizem potenciais pós-sinápticos (PSPs - postsynaptics potentials), isoladamente e em conjunto com análises de LFPs. Estes sinais estão relacionados visto que os LFPs são em parte construídos pela ação conjunta de vários PSPs. A presente dissertação reporta medidas de informação mútua entre respostas de PSPs e LFPs obtidas no córtex auditivo primário de ratos anestesiados e estímulos sonoros de frequências distintas. Nossos resultados mostram que respostas de PSPs possuem informação sobre estímulos sonoros, em níveis comparáveis e mesmo maiores que as respostas de LFPs. Também encontramos que PSPs e LFPs codificam informação sonora independentemente, uma vez que a análise conjunta destes sinais não mostrou sinergia nem redundância


  • Mostrar Abstract
  • O processo de codificação é um aspecto fundamental do funcionamento cerebral. A transformação de estímulos sensoriais em respostas neurofisiológicas tem sido objeto de estudo em diversas áreas da Neurociência. Um dos modos mais utilizados para medir a eficiência de um código neural é pelo uso de medidas advindas da Teoria da Informação, como a informação mútua. Utilizando estas ferramentas, estudos recentes mostraram que no córtex auditivo tanto registros de potenciais de campo local (LFPs - local field potentials) quanto os tempos de disparos de potenciais de ação codificam informação sobre estímulos sonoros. Todavia, não há estudos aplicando ferramentas da Teoria da Informação para investigar a eficiência de códigos que utilizem potenciais pós-sinápticos (PSPs - postsynaptics potentials), isoladamente e em conjunto com análises de LFPs. Estes sinais estão relacionados visto que os LFPs são em parte construídos pela ação conjunta de vários PSPs. A presente dissertação reporta medidas de informação mútua entre respostas de PSPs e LFPs obtidas no córtex auditivo primário de ratos anestesiados e estímulos sonoros de frequências distintas. Nossos resultados mostram que respostas de PSPs possuem informação sobre estímulos sonoros, em níveis comparáveis e mesmo maiores que as respostas de LFPs. Também encontramos que PSPs e LFPs codificam informação sonora independentemente, uma vez que a análise conjunta destes sinais não mostrou sinergia nem redundância

2
  • DANIEL GOMES DE ALMEIDA FILHO
  • Uma investigação das sequências de fase Hebbianas descritas como grafos de assembleias neuronais

  • Orientador : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
  • JEFFERSON ANTONIO GALVES
  • Data: 22/07/2014

  • Mostrar Resumo
  • Hebb propôs que sinapses entre neurônios que disparam de forma síncrona são fortalecidas formando assembleias de células e sequências de fase. A primeira, numa escala menor, é um conjunto de células sincronizadas, que funcionam de forma transitória como um sistema fechado de processamento; a última, numa escala maior, corresponde à ativação sequencial de assembleias de células neuronais capazes de representar percepções e comportamentos. Atualmente, o registro de grandes populações neuronais permite a detecção simultânea de diversas assembleias neuronais. No âmbito da teoria de Hebb, o próximo passo lógico é a análise das sequências de fase. Neste trabalho investigamos seqüências de fase como padrões de ativações consecutivas de assembleias, analisando a relação entre comportamento animal e atributos de grafos de assembleias. Foram estudados trens de disparo neuronal registrados no hipocampo e neocórtex de 5 ratos adultos, antes, durante e depois da exploração de novos objetos (períodos experimentais). Para definir um grafo de assembleia, cada assembleia correspondeu a um nó, e cada aresta correspondeu à sequência temporal de ativação de nós consecutivos. A soma da ativação de todas as assembleias foi proporcional à taxa de disparo, mas a atividade de assembleias individuais não. O repertório de assembleias permaneceu estável ao longo dos períodos experimentais, indicando que a experiência com novos objetos não criou novas assembleias no rato adulto. Os atributos de grafos das assembleia, por outro lado, variaram significativamente entre os estados comportamentais e períodos experimentais e foram distintos o suficiente para permitir a classificação automática dos períodos experimentais (classificador Naive Bayes; AUROCs
    máximas variaram entre 0,55 a 0,99) e estados comportamentais (vigília, sono de ondas lentas e sono de movimento rápido dos olhos; AUROCs máximas variaram entre 0,64 e 0,98). Nossos achados reforçam a teoria Hebbiana de que as assembleias neuronais correspondem a estruturas primitivas de representação, quase inalteradas na maturidade, enquanto as seqüências de fase são instáveis entre os estados comportamentais e mudam após novas experiências. Os resultados são compatíveis com um papel das sequências de fase no comportamento e cognição.


  • Mostrar Abstract
  • Hebb propôs que sinapses entre neurônios que disparam de forma síncrona são fortalecidas formando assembleias de células e sequências de fase. A primeira, numa escala menor, é um conjunto de células sincronizadas, que funcionam de forma transitória como um sistema fechado de processamento; a última, numa escala maior, corresponde à ativação sequencial de assembleias de células neuronais capazes de representar percepções e comportamentos. Atualmente, o registro de grandes populações neuronais permite a detecção simultânea de diversas assembleias neuronais. No âmbito da teoria de Hebb, o próximo passo lógico é a análise das sequências de fase. Neste trabalho investigamos seqüências de fase como padrões de ativações consecutivas de assembleias, analisando a relação entre comportamento animal e atributos de grafos de assembleias. Foram estudados trens de disparo neuronal registrados no hipocampo e neocórtex de 5 ratos adultos, antes, durante e depois da exploração de novos objetos (períodos experimentais). Para definir um grafo de assembleia, cada assembleia correspondeu a um nó, e cada aresta correspondeu à sequência temporal de ativação de nós consecutivos. A soma da ativação de todas as assembleias foi proporcional à taxa de disparo, mas a atividade de assembleias individuais não. O repertório de assembleias permaneceu estável ao longo dos períodos experimentais, indicando que a experiência com novos objetos não criou novas assembleias no rato adulto. Os atributos de grafos das assembleia, por outro lado, variaram significativamente entre os estados comportamentais e períodos experimentais e foram distintos o suficiente para permitir a classificação automática dos períodos experimentais (classificador Naive Bayes; AUROCs
    máximas variaram entre 0,55 a 0,99) e estados comportamentais (vigília, sono de ondas lentas e sono de movimento rápido dos olhos; AUROCs máximas variaram entre 0,64 e 0,98). Nossos achados reforçam a teoria Hebbiana de que as assembleias neuronais correspondem a estruturas primitivas de representação, quase inalteradas na maturidade, enquanto as seqüências de fase são instáveis entre os estados comportamentais e mudam após novas experiências. Os resultados são compatíveis com um papel das sequências de fase no comportamento e cognição.

3
  • GEISSY LAINNY DE LIMA ARAÚJO
  • Efeitos da sinalização por Sonic Hedgehog sobre a proliferação de células-tronco neurais e gliogênese no córtex cerebral em desenvolvimento

  • Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • MARCOS ROMUALDO COSTA
  • CECILIA HEDIN PEREIRA
  • Data: 15/10/2014

  • Mostrar Resumo
  • O Sonic Hedgehog (Shh) é um morfógeno com importantes ações no sistema nervoso central (SNC) em desenvolvimento, assim como na vida adulta em quadros de lesão tecidual e processos tumorigênicos. A relação da sua via de sinalização com proliferação, diferenciação e sobrevivência celular é amplamente estudada em regiões ventrais do SNC. No entanto, o papel da sinalização por Shh em egiões dorsais, como o telencéfalo dorsal, origem do córtex cerebral, não está bem documentada. A partir do cultivo de células de roedores retiradas do telencéfalo dorsal em desenvolvimento, observamos a influência do Shh sobre a proliferação e diferenciação das células-tronco neurais. Utilizando vídeo-microscopia de tempo intervalado, podemos avaliar o tempo de ciclo celular, tamanho de células progenitoras antes da divisão celular e tipo de divisão sofrida pelas células na presença ou na ausência de sinalização por Shh. Verificamos um aumento do número de células em estado proliferativo assim como um aumento de células reativas para o marcador astrocitário GFAP com o tratamento com Shh. Em contrapartida, após bloqueio da sinalização por Shh, observamos um menor número de células em estado proliferativo, desaceleração do ciclo celular, aumento da morte celular e redução da astrogliogênese. Por fim, com intuito de avaliar a influencia do Shh in vivo, nós injetamos fármacos agonista (Purmorfamina) e antagonista (Ciclopamina) da via de sinalização dessa proteína em diferentes períodos da gestação de roedores. Ao avaliar os animais na vida pós-natal, observamos um aumento no número de progenitores gliais gerados com o tratamento com Purmorfamina na substância branca, enquanto na substância cinzenta não parece haver alteração dessa população em ambos os tratamentos. Além disso, a população de células astrocitárias, evidenciada por marcadores específicos, parece estar alterada com a manipulação da sinalização por Shh. Em conjunto, nossos dados sugerem que a Shh está presente no telencéfalo dorsal em períodos precoces do desenvolvimento e influencia a geração, sobrevivência e proliferação de progenitores e células gliais.


  • Mostrar Abstract
  • O Sonic Hedgehog (Shh) é um morfógeno com importantes ações no sistema nervoso central (SNC) em desenvolvimento, assim como na vida adulta em quadros de lesão tecidual e processos tumorigênicos. A relação da sua via de sinalização com proliferação, diferenciação e sobrevivência celular é amplamente estudada em regiões ventrais do SNC. No entanto, o papel da sinalização por Shh em egiões dorsais, como o telencéfalo dorsal, origem do córtex cerebral, não está bem documentada. A partir do cultivo de células de roedores retiradas do telencéfalo dorsal em desenvolvimento, observamos a influência do Shh sobre a proliferação e diferenciação das células-tronco neurais. Utilizando vídeo-microscopia de tempo intervalado, podemos avaliar o tempo de ciclo celular, tamanho de células progenitoras antes da divisão celular e tipo de divisão sofrida pelas células na presença ou na ausência de sinalização por Shh. Verificamos um aumento do número de células em estado proliferativo assim como um aumento de células reativas para o marcador astrocitário GFAP com o tratamento com Shh. Em contrapartida, após bloqueio da sinalização por Shh, observamos um menor número de células em estado proliferativo, desaceleração do ciclo celular, aumento da morte celular e redução da astrogliogênese. Por fim, com intuito de avaliar a influencia do Shh in vivo, nós injetamos fármacos agonista (Purmorfamina) e antagonista (Ciclopamina) da via de sinalização dessa proteína em diferentes períodos da gestação de roedores. Ao avaliar os animais na vida pós-natal, observamos um aumento no número de progenitores gliais gerados com o tratamento com Purmorfamina na substância branca, enquanto na substância cinzenta não parece haver alteração dessa população em ambos os tratamentos. Além disso, a população de células astrocitárias, evidenciada por marcadores específicos, parece estar alterada com a manipulação da sinalização por Shh. Em conjunto, nossos dados sugerem que a Shh está presente no telencéfalo dorsal em períodos precoces do desenvolvimento e influencia a geração, sobrevivência e proliferação de progenitores e células gliais.

4
  • ANNIE DA COSTA SOUZA
  • Estimulação optogenética do septo medial no rato anestesiado e em livre comportamento.

  • Orientador : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VINICIUS ROSA COTA
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • RICHARDSON NAVES LEAO
  • SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • Data: 15/10/2014

  • Mostrar Resumo
  • O ritmo teta consiste em uma oscilação eletrofisiológica hipocampal presente em várias espécies de mamíferos (4-12 Hz, com variações entre espécies). Essa oscilação está presente durante a vigília ativa de ratos e também é predominante no PCL desta espécie durante o sono de movimento rápido dos olhos (sono REM). Vários trabalhos demonstraram que o ritmo teta é importante em tarefas cognitivas. O septo medial é uma região importante na geração do ritmo teta hipocampal. Possui projeções colinérgicas, GABAérgicas e glutamatérgicas para o hipocampo, que por sua vez, possui projeções de feedback para o septo. Além do septo, outras regiões estão envolvidas na regulação do teta, formando uma rede complexa de interação e coordenação entre áreas que resultam no ritmo. A optogenética é uma ferramenta desenvolvida recentemente que tem sido amplamente utilizada em pesquisas de diversas áreas. Ela nos permite manipular a atividade elétrica de neurônios através de estimulação luminosa. A técnica consiste em, através de um vetor viral, induzir a expressão neuronal de canais iônicos associados a opsinas (ex.: ChR2), que uma vez infectados passam a ser sensíveis a luz de determinado comprimento de onda. O presente trabalho de pesquisa de mestrado teve como objetivo implantar a optogenética em animais em livre comportamento pioneiramente no Brasil, através de experimentos com implantes crônicos de eletrodos e fibras óptica em animais infectados com vetor viral para expressão de ChR2. Foram realizadas cirurgias de injeções de vírus no septo medial; resultados histológicos confirmaram a expressão de ChR2 através da marcação da
    proteína repórter eYFP no septo e também em processos hipocampais. Além disso, foram realizados experimentos agudos com estimulação luminosa do septo medial e registro de potenciais de campo local (PCL) no próprio septo e hipocampo em animais anestesiados. Ainda nesses experimentos foi possível registrar potenciais de ação no septo. Nesses experimentos observamos aumento da taxa de disparo dos neurônios septais durante estimulação luminosa (n=300 estímulos). Além disso, encontramos uma resposta evocada no PCL do hipocampo no início do pulso luminoso. Também foram realizados experimentos crônicos com estimulação luminosa do septo medial e registro de PCL do hipocampo em animais em livre comportamento. Através de análise do PCL, verificamos se a estimulação luminosa do septo é capaz de induzir ritmo teta no hipocampo.


  • Mostrar Abstract
  • O ritmo teta consiste em uma oscilação eletrofisiológica hipocampal presente em várias espécies de mamíferos (4-12 Hz, com variações entre espécies). Essa oscilação está presente durante a vigília ativa de ratos e também é predominante no PCL desta espécie durante o sono de movimento rápido dos olhos (sono REM). Vários trabalhos demonstraram que o ritmo teta é importante em tarefas cognitivas. O septo medial é uma região importante na geração do ritmo teta hipocampal. Possui projeções colinérgicas, GABAérgicas e glutamatérgicas para o hipocampo, que por sua vez, possui projeções de feedback para o septo. Além do septo, outras regiões estão envolvidas na regulação do teta, formando uma rede complexa de interação e coordenação entre áreas que resultam no ritmo. A optogenética é uma ferramenta desenvolvida recentemente que tem sido amplamente utilizada em pesquisas de diversas áreas. Ela nos permite manipular a atividade elétrica de neurônios através de estimulação luminosa. A técnica consiste em, através de um vetor viral, induzir a expressão neuronal de canais iônicos associados a opsinas (ex.: ChR2), que uma vez infectados passam a ser sensíveis a luz de determinado comprimento de onda. O presente trabalho de pesquisa de mestrado teve como objetivo implantar a optogenética em animais em livre comportamento pioneiramente no Brasil, através de experimentos com implantes crônicos de eletrodos e fibras óptica em animais infectados com vetor viral para expressão de ChR2. Foram realizadas cirurgias de injeções de vírus no septo medial; resultados histológicos confirmaram a expressão de ChR2 através da marcação da
    proteína repórter eYFP no septo e também em processos hipocampais. Além disso, foram realizados experimentos agudos com estimulação luminosa do septo medial e registro de potenciais de campo local (PCL) no próprio septo e hipocampo em animais anestesiados. Ainda nesses experimentos foi possível registrar potenciais de ação no septo. Nesses experimentos observamos aumento da taxa de disparo dos neurônios septais durante estimulação luminosa (n=300 estímulos). Além disso, encontramos uma resposta evocada no PCL do hipocampo no início do pulso luminoso. Também foram realizados experimentos crônicos com estimulação luminosa do septo medial e registro de PCL do hipocampo em animais em livre comportamento. Através de análise do PCL, verificamos se a estimulação luminosa do septo é capaz de induzir ritmo teta no hipocampo.

Teses
1
  • FABIO VIEGAS CAIXETA
  • EFEITOS DA ADMINISTRAÇÃO AGUDA DE QUETAMINA SOBRE AS OSCILAÇÕES ELETROFISIOLÓGICAS DA REGIÃO CA1 HIPOCAMPAL

  • Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICHARDSON NAVES LEAO
  • SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • MARIA ELISA CALGANOTTO
  • OLAVO BOHRER AMARAL
  • Data: 05/02/2014

  • Mostrar Resumo
  • Em humanos, a administração de quetamina - um antagonista não-competitivo do receptor glutamatérgico do tipo NMDA - causa um amplo espectro de sintomas associados à esquizofrenia. Dado o papel dos ritmos cerebrais na realização de tarefas cognitivas, tem sido sugerido que a patofisiologia da esquizofrenia estaria relacionada a desordens de oscilações corticais. Neste estudo utilizamos o registro do potencial de campo elétrico em múltiplos eletrodos implantados no hipocampo de ratos sob o efeito de injeções sistêmicas de doses sub-anestésicas de quetamina (25, 50 e 75 mg/kg IP) para investigarmos as alterações comportamentais e eletrofisiológicas neste modelo animal de psicose. A quetamina alterou o padrão de locomoção e causou diversas mudanças na dinâmica de oscilações neurais. A potência nas bandas de frequência gama e oscilações de alta frequência (OAF) aumentou em todas as profundidades do eixo CA1-giro denteado, enquanto a potência de teta variou dependendo da camada registrada. A coerência de fase de gama e de OAF aumentou entre as camadas de CA1. A quetamina aumentou o acoplamento entre frequências (AEF) de fase-amplitude entre teta e OAF em todas as doses, mas teve efeitos opostos no AEF entre teta e gama de acordo com a dose. Nossos resultados demonstram que o modelo de esquizofrenia induzido por hipofunção dos receptores NMDA está associado com alterações de interações de alta ordem entre oscilações neurais.


  • Mostrar Abstract
  • Em humanos, a administração de quetamina - um antagonista não-competitivo do receptor glutamatérgico do tipo NMDA - causa um amplo espectro de sintomas associados à esquizofrenia. Dado o papel dos ritmos cerebrais na realização de tarefas cognitivas, tem sido sugerido que a patofisiologia da esquizofrenia estaria relacionada a desordens de oscilações corticais. Neste estudo utilizamos o registro do potencial de campo elétrico em múltiplos eletrodos implantados no hipocampo de ratos sob o efeito de injeções sistêmicas de doses sub-anestésicas de quetamina (25, 50 e 75 mg/kg IP) para investigarmos as alterações comportamentais e eletrofisiológicas neste modelo animal de psicose. A quetamina alterou o padrão de locomoção e causou diversas mudanças na dinâmica de oscilações neurais. A potência nas bandas de frequência gama e oscilações de alta frequência (OAF) aumentou em todas as profundidades do eixo CA1-giro denteado, enquanto a potência de teta variou dependendo da camada registrada. A coerência de fase de gama e de OAF aumentou entre as camadas de CA1. A quetamina aumentou o acoplamento entre frequências (AEF) de fase-amplitude entre teta e OAF em todas as doses, mas teve efeitos opostos no AEF entre teta e gama de acordo com a dose. Nossos resultados demonstram que o modelo de esquizofrenia induzido por hipofunção dos receptores NMDA está associado com alterações de interações de alta ordem entre oscilações neurais.

2
  • SERGIO ANDRÉS CONDE OCAZIONEZ
  • The influence of visual inter-hemispheric connections on spiking, assembly and LFP activities, and their phase relationship during figure-ground stimulation.

  • Orientador : KERSTIN ERIKA SCHMIDT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JEAN CHRISTOPHE HOUZEL
  • KERSTIN ERIKA SCHMIDT
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
  • JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON
  • Data: 31/03/2014

  • Mostrar Resumo
  • Since Hubel and Wiesel’s pioneer finding a vast body of literature has accumulated describing neuronal responses in the primary visual cortex (V1) to different visual stimuli. These stimuli mainly consisted of moving bars, dots or gratings which served to explore the responses to basic visual features such as orientation, direction of motion or contrast, among others, within a classical receptive field (CRF). However, in the last two decades it became increasingly evident that the activity of V1 neurons can be modulated by stimulation outside their CRF. Thus, early visual areas might be already involved in more complex visual tasks like, for example, the segmentation of an object or a figure from its (back)-ground. It is assumed that intrinsic long-range horizontal connections within V1 as well as feedback connections from higher visual areas are actively involved in the figure-ground segmentation process. Their possible role has been inferred from the analysis of the spike rate variations induced by stimuli placed outside the CRF of single neurons. Although it is very likely that those connections also have an impact on the joined activity of neurons involved in processing the figure and on their local field potentials (LFP), these issues remain understudied.

    In order to examine the context-dependent modulation of those activities, we recorded spikes and LFPs in parallel from up to 48 electrodes in the primary visual cortex of anesthetized cats. We stimulated with composite grating and natural scene stimuli focusing on populations of neurons whose CRFs were situated on the foreground figure. In addition, in order to examine the influence of horizontal connections we removed the inter-hemispheric input of the isotopic contralateral visual areas by means of reversible cooling deactivation.

    We did so because i) the intrinsic horizontal connections cannot be easily manipulated without directly affecting the measured signals, ii) because inter-hemispheric connections share the major anatomical features with the intrinsic lateral network and can be seen as a functional continuation of the latter across the two hemispheres and iii) because cooling causally and reversibly deactivates input connections by temporarily silencing the sending neurons and thus enables direct conclusions on their contribution.

    Our results demonstrate that the figure-ground segmentation mechanism is reflected in the spike rate of single neurons, as well as in their LFP power and its phase-relationship to the spike patterns produced by the population. In addition "lateral" inter-hemispheric connections modulate spike rates and LFP power depending on the stimulation of the neurons’ CRF surround. Further, we observe an influence of this lateral circuit on field-
    field coherences between remote recording sites. In conclusion, our findings support the idea of complex figure-ground segmentation mechanism acting already in early visual areas on different time scales. This mechanism seems to involve groups of neurons firing synchronously and dependent on the LFP’s phase. Our results are also compatible with the hypothesis that long-range lateral connections contribute to that mechanism.


  • Mostrar Abstract
  • Since Hubel and Wiesel’s pioneer finding a vast body of literature has accumulated describing neuronal responses in the primary visual cortex (V1) to different visual stimuli. These stimuli mainly consisted of moving bars, dots or gratings which served to explore the responses to basic visual features such as orientation, direction of motion or contrast, among others, within a classical receptive field (CRF). However, in the last two decades it became increasingly evident that the activity of V1 neurons can be modulated by stimulation outside their CRF. Thus, early visual areas might be already involved in more complex visual tasks like, for example, the segmentation of an object or a figure from its (back)-ground. It is assumed that intrinsic long-range horizontal connections within V1 as well as feedback connections from higher visual areas are actively involved in the figure-ground segmentation process. Their possible role has been inferred from the analysis of the spike rate variations induced by stimuli placed outside the CRF of single neurons. Although it is very likely that those connections also have an impact on the joined activity of neurons involved in processing the figure and on their local field potentials (LFP), these issues remain understudied.

    In order to examine the context-dependent modulation of those activities, we recorded spikes and LFPs in parallel from up to 48 electrodes in the primary visual cortex of anesthetized cats. We stimulated with composite grating and natural scene stimuli focusing on populations of neurons whose CRFs were situated on the foreground figure. In addition, in order to examine the influence of horizontal connections we removed the inter-hemispheric input of the isotopic contralateral visual areas by means of reversible cooling deactivation.

    We did so because i) the intrinsic horizontal connections cannot be easily manipulated without directly affecting the measured signals, ii) because inter-hemispheric connections share the major anatomical features with the intrinsic lateral network and can be seen as a functional continuation of the latter across the two hemispheres and iii) because cooling causally and reversibly deactivates input connections by temporarily silencing the sending neurons and thus enables direct conclusions on their contribution.

    Our results demonstrate that the figure-ground segmentation mechanism is reflected in the spike rate of single neurons, as well as in their LFP power and its phase-relationship to the spike patterns produced by the population. In addition "lateral" inter-hemispheric connections modulate spike rates and LFP power depending on the stimulation of the neurons’ CRF surround. Further, we observe an influence of this lateral circuit on field-
    field coherences between remote recording sites. In conclusion, our findings support the idea of complex figure-ground segmentation mechanism acting already in early visual areas on different time scales. This mechanism seems to involve groups of neurons firing synchronously and dependent on the LFP’s phase. Our results are also compatible with the hypothesis that long-range lateral connections contribute to that mechanism.

3
  • ANDREA LIMA DE SA
  • PLASTICIDADE DEPENDENTE DA EXPERIENCIA INDUZIDA POR MANIPULAÇÃO DA MATRIZ EXTRACELULAR

  • Orientador : ANTONIO PEREIRA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOMAGNO PACHECO BAHIA
  • WALACE GOMES LEAL
  • LIA REJANE MULLER BEVILAQUA
  • ANTONIO PEREIRA JUNIOR
  • JOHN FONTENELE ARAUJO
  • Data: 05/09/2014

  • Mostrar Resumo
  • O córtex somatosensorial primário (S1), recebe informações dos receptores táteis localizados na periferia sensorial e desempenha um papel crucial na exploração ambiental. No entanto, essa região do SNC adulto, como várias outras, apresenta uma redução expressiva no seu potencial plástico na fase adulta. Esse fato se deve à presença de estruturas e substâncias que impedem a regeneração dos neuritos após a lesão, como por exemplo os componentes da matriz extracelular (MEC) presentes nas redes perineuronais. O amadurecimento das redes perineuronais (RPNs) coincide com o fechamento do período crítico de plasticidade, pois os proteoglicanos da matriz extracelular atuam na estabilização dos contatos sinápticos. A remoção dos componentes desta matriz é uma manobra promissora para o restabelecimento da plasticidade e da recuperação funcional de áreas lesionadas do sistema nervoso central de animais adultos. Na presente tese, realizamos a remoção das PGSCs do meio extracelular do córtex cerebral como terapia para restaurar a plasticidade e promover a regeneração morfofuncional do córtex somestésico primária (SI) após remoção das vibrissas mistaciais durante o período crítico. O tratamento com CABC mostrou-se eficaz para o estabelecimento de plasticidade cerebral com alterações axonais, celulares e recuperação funcional.


  • Mostrar Abstract
  • O córtex somatosensorial primário (S1), recebe informações dos receptores táteis localizados na periferia sensorial e desempenha um papel crucial na exploração ambiental. No entanto, essa região do SNC adulto, como várias outras, apresenta uma redução expressiva no seu potencial plástico na fase adulta. Esse fato se deve à presença de estruturas e substâncias que impedem a regeneração dos neuritos após a lesão, como por exemplo os componentes da matriz extracelular (MEC) presentes nas redes perineuronais. O amadurecimento das redes perineuronais (RPNs) coincide com o fechamento do período crítico de plasticidade, pois os proteoglicanos da matriz extracelular atuam na estabilização dos contatos sinápticos. A remoção dos componentes desta matriz é uma manobra promissora para o restabelecimento da plasticidade e da recuperação funcional de áreas lesionadas do sistema nervoso central de animais adultos. Na presente tese, realizamos a remoção das PGSCs do meio extracelular do córtex cerebral como terapia para restaurar a plasticidade e promover a regeneração morfofuncional do córtex somestésico primária (SI) após remoção das vibrissas mistaciais durante o período crítico. O tratamento com CABC mostrou-se eficaz para o estabelecimento de plasticidade cerebral com alterações axonais, celulares e recuperação funcional.

2013
Dissertações
1
  • HERMANY MUNGUBA VIEIRA
  • Indicadores de cálcio e de voltagem codificados geneticamente na detecҫão de potenciais de aҫão e inputs sinápticos em cultura de neurônios hipocampais

  • Orientador : RICHARDSON NAVES LEAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • RICHARDSON NAVES LEAO
  • OLAVO BOHRER AMARAL
  • Data: 04/03/2013

  • Mostrar Resumo
  • Por décadas o imageamento óptico se mostrou uma técnica muito poderosa no estudo da atividade de neurônios, tanto in vitro como no cérebro intacto. Recentemente, indicadores ópticos codificados geneticamente surgiram como ferramentas de alta resolução espacial e temporal não-invasivos, utilizados para o monitoramento da atividade de neurônios individuais e de populações neuronais específicas. Tais indicadores optogenéticos são basicamente compostos por duas proteínas. A primeira atua como um biosensor que detecta alteraҫões referentes a um sinal fisiológico específico (como por exemplo concentraҫão de Ca2+, voltagem ou pH), sendo portanto o segmento que determina a sensibilidade da proteína-repórter. A segunda porҫão dos indicadores é por sua vez uma proteína fluorescente, que converte os sinais fisiológicos detectados em variações na emissão de fluorescência.O rápido aumento do número de novos indicadores optogenéticos, juntamente com a ausência de comparações desses indicadores sob condições idênticas gerou a dificuldade de escolher a proteína mais adequada, a depender do desenho experimental em questão. A proposta do nosso estudo foi comparar três proteínas-repórter recentemente desenvolvidas: os indicadores de cálcio GCaMP3 e R-GECO1 e o indicador de voltagem VSFP butterfly1.2. 
     
    Eles foram expressos em neurônios hipocampais em cultura, os quais foram submetidos às técnicas de patch-clamp e imageamento óptico. Após experimentos, algumas culturas foram fixadas e marcadas para sinapsina-1 e MAP2, demonstrando maturidade neuronal. Os três grupos (cada um expressando uma das proteínas) exibiram valores de potencial de membrana semelhantes (in mV GCaMP3: -56 ±8.0; R-GECO1: -57 ±2.5; VSFP: -60 ±3.9; p = 0,86); todavia, o grupo de neurônios expressando VSFP apresentou valor médio de resistência de input inferior aos demais grupos (in Mohms, GCaMP3: 161 ±18.3; R-GECO1: 128 ±15.3; VSFP: 94 ±14.0; p = 0,02). Cada neurônio foi submetido a protocolos de injeҫão de correntes em diferentes frequências (10 Hz, 5 Hz, 3 Hz, 1,5 Hz e 0,7 Hz) e registramos seu efeito sobre a emissão de fluorescência no tempo. Em nosso estudo, apenas 26,7% (4/15) dos neurônios expressando VSFP apresentaram sinal de fluorescência detectável em resposta a potenciais de aҫão. O valor médio da relaҫão sinal-ruído (SNR) obtido em resposta a cinco disparos (10 Hz) foi pequeno (1.3 ±0,21), porém a cinética rápida daVSFP permitiu a discriminaҫão de potenciais de aҫão como picos individuais, permitindo a detecҫão de 53% dos disparos evocados. Frequências inferiores a 5 Hz e sinais subliminares foram indetectáveis devido ao alto ruído. Por sua vez, os indicadores de cálcio mostraram a maior mudança na fluorescência após o mesmo protocolo (cinco disparos a 10 Hz). Dos neurônios expressando GCaMP3, 80% (8/10) exibiram sinal, com valor médio de SNR 21 ±6,69 (soma), enquanto para R-GECO1, 50% (2/4) dos neurônios possuíam sinal, com valor médio de SNR 52 ±19,7 (soma). Para a frequência de 10 Hz, foram detectados 54% dos disparos com GCaMP3 e 85% com R-GECO1. Potenciais de aҫão foram detectáveis nas frequências analisadas and foi detectado sinal de fluorescência também de despolarizaҫões subliminares.
     
    Pelo fato de GCaMP3 apresentar maior probabilidade de obtenҫão de sinal, bem como alto SNR, alguns experimentos foram realizados somente com essa proteína. Demonstramos que GCaMP3 é eficaz na detecҫão da entrada de inputs sinápticos (envolvendo influxo de Ca2+), com alta resoluҫão espacial e temporal. Observamos também diferenҫas entre o sinal decorrente de disparos evocados e de disparos ocorrendo espontaneamente. Nos registros em grupos celulares, GCaMP3 mostrou clara discriminaҫão entre células ativadas e em silêncio, bem como se revela uma ferramenta em potencial nos estudos de sicronizaҫão neuronal. Assim, nossos resultados indicam que os indicadores de cálcio atuais já permitem a execuҫão de estudos minuciosos de comunicaҫão neuronal, incluindo desde espinas dendríticas individuais até a alternativa de investigar eventos de sincronia em redes neuronais geneticamente definidas. Em contrapartida, embora ainda em aprimoramento, estudos com VSFPs representam uma tecnologia promissora para o monitoramento de atividade neural e poderá ser futuramente mais adequado do que os indicadores de cálcio, uma vez que neurônios trabalham em  uma escala de tempo mais veloz do que eventos de cálcio podem prever.

  • Mostrar Abstract
  • Por décadas o imageamento óptico se mostrou uma técnica muito poderosa no estudo da atividade de neurônios, tanto in vitro como no cérebro intacto. Recentemente, indicadores ópticos codificados geneticamente surgiram como ferramentas de alta resolução espacial e temporal não-invasivos, utilizados para o monitoramento da atividade de neurônios individuais e de populações neuronais específicas. Tais indicadores optogenéticos são basicamente compostos por duas proteínas. A primeira atua como um biosensor que detecta alteraҫões referentes a um sinal fisiológico específico (como por exemplo concentraҫão de Ca2+, voltagem ou pH), sendo portanto o segmento que determina a sensibilidade da proteína-repórter. A segunda porҫão dos indicadores é por sua vez uma proteína fluorescente, que converte os sinais fisiológicos detectados em variações na emissão de fluorescência.O rápido aumento do número de novos indicadores optogenéticos, juntamente com a ausência de comparações desses indicadores sob condições idênticas gerou a dificuldade de escolher a proteína mais adequada, a depender do desenho experimental em questão. A proposta do nosso estudo foi comparar três proteínas-repórter recentemente desenvolvidas: os indicadores de cálcio GCaMP3 e R-GECO1 e o indicador de voltagem VSFP butterfly1.2. 
     
    Eles foram expressos em neurônios hipocampais em cultura, os quais foram submetidos às técnicas de patch-clamp e imageamento óptico. Após experimentos, algumas culturas foram fixadas e marcadas para sinapsina-1 e MAP2, demonstrando maturidade neuronal. Os três grupos (cada um expressando uma das proteínas) exibiram valores de potencial de membrana semelhantes (in mV GCaMP3: -56 ±8.0; R-GECO1: -57 ±2.5; VSFP: -60 ±3.9; p = 0,86); todavia, o grupo de neurônios expressando VSFP apresentou valor médio de resistência de input inferior aos demais grupos (in Mohms, GCaMP3: 161 ±18.3; R-GECO1: 128 ±15.3; VSFP: 94 ±14.0; p = 0,02). Cada neurônio foi submetido a protocolos de injeҫão de correntes em diferentes frequências (10 Hz, 5 Hz, 3 Hz, 1,5 Hz e 0,7 Hz) e registramos seu efeito sobre a emissão de fluorescência no tempo. Em nosso estudo, apenas 26,7% (4/15) dos neurônios expressando VSFP apresentaram sinal de fluorescência detectável em resposta a potenciais de aҫão. O valor médio da relaҫão sinal-ruído (SNR) obtido em resposta a cinco disparos (10 Hz) foi pequeno (1.3 ±0,21), porém a cinética rápida daVSFP permitiu a discriminaҫão de potenciais de aҫão como picos individuais, permitindo a detecҫão de 53% dos disparos evocados. Frequências inferiores a 5 Hz e sinais subliminares foram indetectáveis devido ao alto ruído. Por sua vez, os indicadores de cálcio mostraram a maior mudança na fluorescência após o mesmo protocolo (cinco disparos a 10 Hz). Dos neurônios expressando GCaMP3, 80% (8/10) exibiram sinal, com valor médio de SNR 21 ±6,69 (soma), enquanto para R-GECO1, 50% (2/4) dos neurônios possuíam sinal, com valor médio de SNR 52 ±19,7 (soma). Para a frequência de 10 Hz, foram detectados 54% dos disparos com GCaMP3 e 85% com R-GECO1. Potenciais de aҫão foram detectáveis nas frequências analisadas and foi detectado sinal de fluorescência também de despolarizaҫões subliminares.
     
    Pelo fato de GCaMP3 apresentar maior probabilidade de obtenҫão de sinal, bem como alto SNR, alguns experimentos foram realizados somente com essa proteína. Demonstramos que GCaMP3 é eficaz na detecҫão da entrada de inputs sinápticos (envolvendo influxo de Ca2+), com alta resoluҫão espacial e temporal. Observamos também diferenҫas entre o sinal decorrente de disparos evocados e de disparos ocorrendo espontaneamente. Nos registros em grupos celulares, GCaMP3 mostrou clara discriminaҫão entre células ativadas e em silêncio, bem como se revela uma ferramenta em potencial nos estudos de sicronizaҫão neuronal. Assim, nossos resultados indicam que os indicadores de cálcio atuais já permitem a execuҫão de estudos minuciosos de comunicaҫão neuronal, incluindo desde espinas dendríticas individuais até a alternativa de investigar eventos de sincronia em redes neuronais geneticamente definidas. Em contrapartida, embora ainda em aprimoramento, estudos com VSFPs representam uma tecnologia promissora para o monitoramento de atividade neural e poderá ser futuramente mais adequado do que os indicadores de cálcio, uma vez que neurônios trabalham em  uma escala de tempo mais veloz do que eventos de cálcio podem prever.
2
  • NATALIA BEZERRA MOTA
  • Análise de grafos aplicada a relatos de sonhos: ferramenta diagnóstica objetiva e diferencial para psicose esquizofrênica e bipolar.

  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEANDRO FERNANDES MALLOY-DINIZ
  • SANDRO JOSE DE SOUZA
  • MAURO COPELLI
  • Data: 26/07/2013

  • Mostrar Resumo
  • Sendo o diagnóstico em psiquiatria essencialmente uma descrição subjetiva de sintomas, métodos quantitativos para uma classificação objetiva das desordens mentais são necessários. Distúrbios do pensamento caracterizados a partir da fala, assim como transtornos de linguagem em si, por séculos vêm sendo descritos como características marcantes de quadros psicóticos, produzindo sintomas como incoerência do discurso, empobrecimento da fala, afrouxamento de associações, muito comuns na esquizofrenia. Vendo a relação entre as palavras em um discurso como um sistema complexo, a partir da representação de relatos como grafos de co-ocorrência de palavras, pretendemos caracterizar sintomas observáveis na fala de psicóticos portadores de esquizofrenia ou transtorno bipolar do humor, contribuindo para diagnóstico objetivo e diferencial dessas desordens mentais. Para isso colhemos relatos de sonhos e de atividades realizadas durante a vigília de 60 sujeitos, (20 pacientes psicóticos portadores de esquizofrenia (E), 20 pacientes psicóticos portadores de transtorno bipolar do humor(B) (diagnóstico realizado com aplicação de SCID DSM-IV) e 20 sujeitos não psicóticos (C)), medindo sintomatologia psiquiátrica a partir de escalas psicométricas (PANSS e BPRS). Representando os relatos do sonho e da vigília por grafos onde cada palavra era equivalente a um nó e sua sequência no discurso era representada por arestas, foi possível caracterizar essas redes, extraindo 14 atributos de grafo. Mesmo após controlar diferenças do total de palavras em cada discurso, encontramos que E falavam com menor conectividade entre palavras que demais grupos, característica correlacionada negativamente com sintomas negativos e cognitivos medidos pelas escalas psicométricas. Quando falavam sobre vigília, B eram indistinguíveis dos C, mas falavam sobre sonhos com menos conectividade entre palavras que o último, usando menor diversidade de palavras. As medidas de grafo dessas redes permitiram diagnóstico objetivo (em relação ao C) de E (AUC: 0.931, mais de 90% sensibilidade e especificidade) com semelhante acurácia em relação à quantificação dos sintomas, além de objetivamente classificar B (AUC 0.745, mais de 70% de sensibilidade e especificidade), melhorando diagnóstico diferencial entre E e B (AUC 0.81, mais de 65% sensibilidade e especificidade), o qual não foi possível pela quantificação dos sintomas (AUC 0.376, menos de 40% de sensibilidade e especificidade). Utilizando medidas de grafos associadas à quantificação dos sintomas, simulando situação clínica com uso de redes de co-ocorrência de palavras como diagnóstico complementar, foi possível atingir níveis ótimos de acurácia para diagnóstico de E (AUC 1, 100% sensibilidade e especificidade), de B (AUC 0.928, mais de 80% de sensibilidade e especificidade), com boa classificação diferencial entre E e B (AUC 0.804, mais de 70% sensibilidade e especificidade). Os resultados mostram a ferramenta desenvolvida nesse mestrado como método promissor e acurado para diferenciar psicose esquizofrênica de psicose bipolar, além de constituir método automático e totalmente objetivo de diagnóstico dessas desordens. É possível ainda quantificar sintomas psiquiátricos atualmente com difícil caracterização subjetiva (como sintomas negativos e cognitivos, desordens do pensamento e da linguagem), abrindo possibilidades de uso para busca de biomarcadores. Adicionalmente revela-se que, quanto mais introspectivo o relato, maior a influência da psicopatologia na linguagem. A noção freudiana de que os sonhos são o caminho real para o inconsciente pode ser útil ao final.


  • Mostrar Abstract
  • Sendo o diagnóstico em psiquiatria essencialmente uma descrição subjetiva de sintomas, métodos quantitativos para uma classificação objetiva das desordens mentais são necessários. Distúrbios do pensamento caracterizados a partir da fala, assim como transtornos de linguagem em si, por séculos vêm sendo descritos como características marcantes de quadros psicóticos, produzindo sintomas como incoerência do discurso, empobrecimento da fala, afrouxamento de associações, muito comuns na esquizofrenia. Vendo a relação entre as palavras em um discurso como um sistema complexo, a partir da representação de relatos como grafos de co-ocorrência de palavras, pretendemos caracterizar sintomas observáveis na fala de psicóticos portadores de esquizofrenia ou transtorno bipolar do humor, contribuindo para diagnóstico objetivo e diferencial dessas desordens mentais. Para isso colhemos relatos de sonhos e de atividades realizadas durante a vigília de 60 sujeitos, (20 pacientes psicóticos portadores de esquizofrenia (E), 20 pacientes psicóticos portadores de transtorno bipolar do humor(B) (diagnóstico realizado com aplicação de SCID DSM-IV) e 20 sujeitos não psicóticos (C)), medindo sintomatologia psiquiátrica a partir de escalas psicométricas (PANSS e BPRS). Representando os relatos do sonho e da vigília por grafos onde cada palavra era equivalente a um nó e sua sequência no discurso era representada por arestas, foi possível caracterizar essas redes, extraindo 14 atributos de grafo. Mesmo após controlar diferenças do total de palavras em cada discurso, encontramos que E falavam com menor conectividade entre palavras que demais grupos, característica correlacionada negativamente com sintomas negativos e cognitivos medidos pelas escalas psicométricas. Quando falavam sobre vigília, B eram indistinguíveis dos C, mas falavam sobre sonhos com menos conectividade entre palavras que o último, usando menor diversidade de palavras. As medidas de grafo dessas redes permitiram diagnóstico objetivo (em relação ao C) de E (AUC: 0.931, mais de 90% sensibilidade e especificidade) com semelhante acurácia em relação à quantificação dos sintomas, além de objetivamente classificar B (AUC 0.745, mais de 70% de sensibilidade e especificidade), melhorando diagnóstico diferencial entre E e B (AUC 0.81, mais de 65% sensibilidade e especificidade), o qual não foi possível pela quantificação dos sintomas (AUC 0.376, menos de 40% de sensibilidade e especificidade). Utilizando medidas de grafos associadas à quantificação dos sintomas, simulando situação clínica com uso de redes de co-ocorrência de palavras como diagnóstico complementar, foi possível atingir níveis ótimos de acurácia para diagnóstico de E (AUC 1, 100% sensibilidade e especificidade), de B (AUC 0.928, mais de 80% de sensibilidade e especificidade), com boa classificação diferencial entre E e B (AUC 0.804, mais de 70% sensibilidade e especificidade). Os resultados mostram a ferramenta desenvolvida nesse mestrado como método promissor e acurado para diferenciar psicose esquizofrênica de psicose bipolar, além de constituir método automático e totalmente objetivo de diagnóstico dessas desordens. É possível ainda quantificar sintomas psiquiátricos atualmente com difícil caracterização subjetiva (como sintomas negativos e cognitivos, desordens do pensamento e da linguagem), abrindo possibilidades de uso para busca de biomarcadores. Adicionalmente revela-se que, quanto mais introspectivo o relato, maior a influência da psicopatologia na linguagem. A noção freudiana de que os sonhos são o caminho real para o inconsciente pode ser útil ao final.

3
  • JULIANA ALVES BRANDAO MEDEIROS DE SOUSA
  • Caracterização comportamental e distribuição de neurônios inibitórios em um modelo animal de autismo induzido por ácido valpróico

  • Orientador : RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCOS ROMUALDO COSTA
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • CARMEM GOTTFRIED
  • Data: 23/08/2013

  • Mostrar Resumo
  • O autismo compreende um grupo heterogêneo de transtornos do desenvolvimento que afeta a maturação do encéfalo e produz alterações sensoriais, motoras, de linguagem e de interação social, de início na infância. Vários estudos indicam um importante envolvimento de fatores genéticos que levam à uma predisposição ao autismo, além de fatores ambientais que podem influenciar a vida embrionária e pós-natal. Estudos recentes, em modelos animais, indicam que alterações no controle epigenético durante o desenvolvimento possam gerar distúrbios de maturação neuronal e produzir circuitarias hiper-excitáveis, resultando em sintomas típicos do autismo. No modelo animal de autismo induzido por administração de ácido valpróico (VPA) durante a gestação de ratas, foram observadas alterações comportamentais, eletrofisiológicas e celulares semelhantes às observadas nos pacientes autistas. Entretanto, ainda são poucos os estudos que correlacionam as alterações comportamentais com a suposta hiper-excitabilidade neuronal desse modelo. Portanto, o objetivo deste trabalho foi inicialmente gerar o modelo animal de autismo por exposição pré-natal a ácido valpróico, e então avaliar o desenvolvimento e comportamento pós-natal em animais pré-púberes (P30). Além disso, pretendemos quantificar e analisar a distribuição de neurônios inibitórios no córtex pré-frontal e cerebelo dos animais VPA comparando-os com animais controle. Para isso, acompanhamos o desenvolvimento desses animais e realizamos testes de atividade exploratória e locomotora, auto-limpeza, reconhecimento de objetos e interação social. Quantificamos interneurônios imunorreativos para parvalbumina no córtex pré-frontal medial (CPFm) e células de Purkinje do cerebelo para avaliar a ocorrência de alterações celulares envolvidas em hiper-excitabilidade cortical. Nossos resultados mostram que o tratamento com VPA foi capaz de induzir alterações no desenvolvimento dos animais, refletindo-se em alterações comportamentais como hiperlocomoção, comportamento repetitivo e déficit de interação social. A quantificação celular revelou uma diminuição no número de interneurônios parvalbuminérgicos no córtex cingulado anterior e na região pré-límbica do CPFm, sugerindo um desbalanço excitatório-inibitório neste modelo de autismo. Observamos também que a redução neuronal ocorreu preferencialmente nas camadas II/III e V/VI do córtex. Esperamos que nossos resultados possam contribuir para o maior entendimento das alterações celulares neste modelo de autismo, assim como esclarecer suas implicações funcionais.


  • Mostrar Abstract
  • O autismo compreende um grupo heterogêneo de transtornos do desenvolvimento que afeta a maturação do encéfalo e produz alterações sensoriais, motoras, de linguagem e de interação social, de início na infância. Vários estudos indicam um importante envolvimento de fatores genéticos que levam à uma predisposição ao autismo, além de fatores ambientais que podem influenciar a vida embrionária e pós-natal. Estudos recentes, em modelos animais, indicam que alterações no controle epigenético durante o desenvolvimento possam gerar distúrbios de maturação neuronal e produzir circuitarias hiper-excitáveis, resultando em sintomas típicos do autismo. No modelo animal de autismo induzido por administração de ácido valpróico (VPA) durante a gestação de ratas, foram observadas alterações comportamentais, eletrofisiológicas e celulares semelhantes às observadas nos pacientes autistas. Entretanto, ainda são poucos os estudos que correlacionam as alterações comportamentais com a suposta hiper-excitabilidade neuronal desse modelo. Portanto, o objetivo deste trabalho foi inicialmente gerar o modelo animal de autismo por exposição pré-natal a ácido valpróico, e então avaliar o desenvolvimento e comportamento pós-natal em animais pré-púberes (P30). Além disso, pretendemos quantificar e analisar a distribuição de neurônios inibitórios no córtex pré-frontal e cerebelo dos animais VPA comparando-os com animais controle. Para isso, acompanhamos o desenvolvimento desses animais e realizamos testes de atividade exploratória e locomotora, auto-limpeza, reconhecimento de objetos e interação social. Quantificamos interneurônios imunorreativos para parvalbumina no córtex pré-frontal medial (CPFm) e células de Purkinje do cerebelo para avaliar a ocorrência de alterações celulares envolvidas em hiper-excitabilidade cortical. Nossos resultados mostram que o tratamento com VPA foi capaz de induzir alterações no desenvolvimento dos animais, refletindo-se em alterações comportamentais como hiperlocomoção, comportamento repetitivo e déficit de interação social. A quantificação celular revelou uma diminuição no número de interneurônios parvalbuminérgicos no córtex cingulado anterior e na região pré-límbica do CPFm, sugerindo um desbalanço excitatório-inibitório neste modelo de autismo. Observamos também que a redução neuronal ocorreu preferencialmente nas camadas II/III e V/VI do córtex. Esperamos que nossos resultados possam contribuir para o maior entendimento das alterações celulares neste modelo de autismo, assim como esclarecer suas implicações funcionais.

4
  • FÁBIO BATISTA FREITAG

  • ENCODING MECHANISMS BASED ON FAST OSCILLATIONS IN THE RETINA OF THE CAT AND THEIR DEPENDENCIES ON ANESTHESIA

  • Orientador : SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON
  • SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • Data: 27/08/2013

  • Mostrar Resumo
  • Processing in the visual system starts in the retina. Its complex network of cells with different properties enables for parallel encoding and transmission of visual information to the lateral geniculate nucleus (LGN), where information is subsequently processed and transmitted to the cortex. In the retina, it has been shown that responses are often accompanied by fast synchronous oscillations (30 - 90 Hz) in a stimulus-dependent manner. Studies in the frog, cat and monkey, have found that retinal oscillations are very strong for responses to large stimuli and that they probably encode global stimulus properties, such as size and continuity (Neuenschwander and Singer, 1996; Ishikane et al., 2005). Moreover, simultaneous recordings from different levels in the visual system have shown that the oscillatory patterning of retinal ganglion cell responses are transmitted to the cortex via the LGN (Castelo-Branco et al., 1998). Overall these results suggest that feedforward synchronous oscillations contribute to visual encoding. In the present study on the LGN of the anesthetized cat, we further investigate the role of retina oscillations in early visual processing by applying complex stimuli, such as natural visual scenes, light spots of varying size and contrast, and flickering checkerboards. This is a necessary step for understanding encoding mechanisms in more naturalistic conditions, since most data on retinal oscillations have been obtained for responses to simple, flashed and stationary stimuli. Correlation analysis of spiking responses confirmed previous results showing that oscillatory responses in the retina (observed here from the LGN responses) largely depend on the size and stationarity of the stimulus. For natural scenes (full gray-level and binary movies) oscillations appeared only for brief moments when receptive fields were dominated by large continuous, flat-contrast surfaces. Oscillatory activity seemed to be dependent on a critical mass of activated cells suggesting that it arises from large-scale horizontal interactions in the retina. Moreover, our results show that retinal oscillations in the cat are surprisingly dependent on the halothane anesthesia. In the absence of halothane, oscillatory activity vanished independent of the characteristics of the visual stimulus. The same findings were obtained for isoflurane, which has similar pharmacological properties. These new and unexpected results question whether feedfoward oscillations in the early visual system are simply due to an imbalance between excitation and inhibition in the retinal networks generated by the halogenated anesthetics. Further studies in awake behaving animals are necessary to extend these conclusions.


  • Mostrar Abstract
  • Processing in the visual system starts in the retina. Its complex network of cells with different properties enables for parallel encoding and transmission of visual information to the lateral geniculate nucleus (LGN), where information is subsequently processed and transmitted to the cortex. In the retina, it has been shown that responses are often accompanied by fast synchronous oscillations (30 - 90 Hz) in a stimulus-dependent manner. Studies in the frog, cat and monkey, have found that retinal oscillations are very strong for responses to large stimuli and that they probably encode global stimulus properties, such as size and continuity (Neuenschwander and Singer, 1996; Ishikane et al., 2005). Moreover, simultaneous recordings from different levels in the visual system have shown that the oscillatory patterning of retinal ganglion cell responses are transmitted to the cortex via the LGN (Castelo-Branco et al., 1998). Overall these results suggest that feedforward synchronous oscillations contribute to visual encoding. In the present study on the LGN of the anesthetized cat, we further investigate the role of retina oscillations in early visual processing by applying complex stimuli, such as natural visual scenes, light spots of varying size and contrast, and flickering checkerboards. This is a necessary step for understanding encoding mechanisms in more naturalistic conditions, since most data on retinal oscillations have been obtained for responses to simple, flashed and stationary stimuli. Correlation analysis of spiking responses confirmed previous results showing that oscillatory responses in the retina (observed here from the LGN responses) largely depend on the size and stationarity of the stimulus. For natural scenes (full gray-level and binary movies) oscillations appeared only for brief moments when receptive fields were dominated by large continuous, flat-contrast surfaces. Oscillatory activity seemed to be dependent on a critical mass of activated cells suggesting that it arises from large-scale horizontal interactions in the retina. Moreover, our results show that retinal oscillations in the cat are surprisingly dependent on the halothane anesthesia. In the absence of halothane, oscillatory activity vanished independent of the characteristics of the visual stimulus. The same findings were obtained for isoflurane, which has similar pharmacological properties. These new and unexpected results question whether feedfoward oscillations in the early visual system are simply due to an imbalance between excitation and inhibition in the retinal networks generated by the halogenated anesthetics. Further studies in awake behaving animals are necessary to extend these conclusions.

5
  • ANDERSON BRITO DA SILVA
  • Revisitando a eletrocorticografia intra-operatória: Relevância das oscilações de alta frequência

  • Orientador : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • LUCIANA PATRIZIA ALVES DE ANDRADE VALENÇA
  • Data: 13/12/2013

  • Mostrar Resumo
  • As epilepsias são desordens neurológicas caracterizadas por crises espontâneas e recorrentes resultado de uma atividade elétrica anormal de uma determinada rede neural. Dentre os diferentes tipos de epilepsia, a epilepsia mesial do lobo temporal (EMLT) é a mais comumente observada em seres humanos, sendo frequentemente associada a esclerose hipocampal. Infelizmente, nem todos os pacientes se beneficiam do tratamento farmacológico (pacientes fármaco-resistentes) e tornam-se, portanto, candidatos ao tratamento cirúrgico, um procedimento de alta complexidade e elevado custo. Hoje, a lobectomia temporal anterior com amigdalo-hipocampectomia seletiva é a cirurgia de epilepsia mais frequentemente realizada. Entretanto, uma parcela significativa de pacientes continua a apresentar crises debilitantes mesmo após o tratamento cirúrgico. Assim, compreender o encéfalo epiléptico humano é fundamental no refinamento do tratamento cirúrgico com o objetivo de aumentar a eficiência desse procedimento terapêutico.

    O objetivo da presente dissertação foi identificar e quantificar a ocorrência de atividade epileptiforme (espículas interictais, EI e oscilações de alta frequência, OAF) em registros eletrocorticográficos (ECoG) realizados durante procedimento cirúrgico em pacientes com epilepsia mesial do lobo temporal refratária ao tratamento farmacológico (protocolo aprovado pelo CEP / Unifesp; #1038/03). 

    Registros ECoG (Nihon-Koden, 32 canais @ 1kHz) foram realizados na superfície do lobo temporal e no giro para-hipocampal em 3 momentos cirúrgicos: no córtex intacto, após lobectomia temporal anterior e após amigdalo-hipocampectomia (duração média de cada um desses registros: 10 min; N=17 pacientes). A ocorrência de EI e OAF foi quantificada automaticamente, por meio de rotinas em Matlab, e validadas visualmente. Frequência dos eventos (número de eventos/canal) em cada um dos tempos cirúrgicos foram correlacionadas com resultado cirúrgico quanto ao controle das crises. 

    De um total de 8 h e 40 min de registro, 36.858 EI e 2.326 EAF foram identificadas. Os pacientes com melhor prognóstico cirúrgico apresentaram maior quantidade de OAF antes da cirurgia, porém não diferiram quanto a frequência, morfologia e distribuição de EI. A ocorrência de OAF no registro basal apresentou melhor desempenho que as EI na previsão do controle total das crises no pós operatório (EI: AUC = 57%, S = 70% , E = 71% vs OAF: AUC = 77%, S = 70%, E=100%). O mesmo foi observado com o parâmetro a variação da área irritativa entre os momentos pré- e pós-ressecção (EI: AUC = 54%, S = 60%, E = 71% vs OAF: AUC = 84%, S = 80%, E = 100%). Nesse caso, o classificador foi capaz de identificar todos os pacientes de pior prognóstico, apresentando apenas dois falsos positivos. 

    O presente trabalho demonstra que as OAF podem ser encontradas no registro ECoG intra-operatório, na presença de anestésicos, em uma curta sessão de registro, juntamente com as EI. A observação de que a ocorrência desses eventos no início da cirurgia permite classificar o paciente quanto ao prognóstico cirúrgico é surpreendente e abre caminho para aplicar o ECoG intra-operatório, por exemplo, na decisão sobre o uso de tratamento farmacológico adjuvante ou da conversão para ressecções individualizadas. O mecanismo responsável por esse efeito ainda é desconhecido.


  • Mostrar Abstract
  • As epilepsias são desordens neurológicas caracterizadas por crises espontâneas e recorrentes resultado de uma atividade elétrica anormal de uma determinada rede neural. Dentre os diferentes tipos de epilepsia, a epilepsia mesial do lobo temporal (EMLT) é a mais comumente observada em seres humanos, sendo frequentemente associada a esclerose hipocampal. Infelizmente, nem todos os pacientes se beneficiam do tratamento farmacológico (pacientes fármaco-resistentes) e tornam-se, portanto, candidatos ao tratamento cirúrgico, um procedimento de alta complexidade e elevado custo. Hoje, a lobectomia temporal anterior com amigdalo-hipocampectomia seletiva é a cirurgia de epilepsia mais frequentemente realizada. Entretanto, uma parcela significativa de pacientes continua a apresentar crises debilitantes mesmo após o tratamento cirúrgico. Assim, compreender o encéfalo epiléptico humano é fundamental no refinamento do tratamento cirúrgico com o objetivo de aumentar a eficiência desse procedimento terapêutico.

    O objetivo da presente dissertação foi identificar e quantificar a ocorrência de atividade epileptiforme (espículas interictais, EI e oscilações de alta frequência, OAF) em registros eletrocorticográficos (ECoG) realizados durante procedimento cirúrgico em pacientes com epilepsia mesial do lobo temporal refratária ao tratamento farmacológico (protocolo aprovado pelo CEP / Unifesp; #1038/03). 

    Registros ECoG (Nihon-Koden, 32 canais @ 1kHz) foram realizados na superfície do lobo temporal e no giro para-hipocampal em 3 momentos cirúrgicos: no córtex intacto, após lobectomia temporal anterior e após amigdalo-hipocampectomia (duração média de cada um desses registros: 10 min; N=17 pacientes). A ocorrência de EI e OAF foi quantificada automaticamente, por meio de rotinas em Matlab, e validadas visualmente. Frequência dos eventos (número de eventos/canal) em cada um dos tempos cirúrgicos foram correlacionadas com resultado cirúrgico quanto ao controle das crises. 

    De um total de 8 h e 40 min de registro, 36.858 EI e 2.326 EAF foram identificadas. Os pacientes com melhor prognóstico cirúrgico apresentaram maior quantidade de OAF antes da cirurgia, porém não diferiram quanto a frequência, morfologia e distribuição de EI. A ocorrência de OAF no registro basal apresentou melhor desempenho que as EI na previsão do controle total das crises no pós operatório (EI: AUC = 57%, S = 70% , E = 71% vs OAF: AUC = 77%, S = 70%, E=100%). O mesmo foi observado com o parâmetro a variação da área irritativa entre os momentos pré- e pós-ressecção (EI: AUC = 54%, S = 60%, E = 71% vs OAF: AUC = 84%, S = 80%, E = 100%). Nesse caso, o classificador foi capaz de identificar todos os pacientes de pior prognóstico, apresentando apenas dois falsos positivos. 

    O presente trabalho demonstra que as OAF podem ser encontradas no registro ECoG intra-operatório, na presença de anestésicos, em uma curta sessão de registro, juntamente com as EI. A observação de que a ocorrência desses eventos no início da cirurgia permite classificar o paciente quanto ao prognóstico cirúrgico é surpreendente e abre caminho para aplicar o ECoG intra-operatório, por exemplo, na decisão sobre o uso de tratamento farmacológico adjuvante ou da conversão para ressecções individualizadas. O mecanismo responsável por esse efeito ainda é desconhecido.

2012
Dissertações
1
  • PRISCILA TAVARES MACÊDO
  • A CAFEÍNA EXERCE EFEITOS POSITIVOS SOBRE A MEMÓRIA TIPO-EPISÓDICA EM RATOS ADULTOS SEM INFLUENCIAR A SOBREVIVÊNCIA NEURONAL NO GIRO DENTEADO

     

  • Orientador : REGINA HELENA DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • REGINA HELENA DA SILVA
  • VANESSA COSTHEK ABILIO
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • Data: 27/04/2012

  • Mostrar Resumo
  • A cafeína é um leve psicoestimulante que em baixas doses tem efeitos cognitivos e mnemônicos positivos, enquanto em altas doses tende a possuir efeitos prejudiciais sobre esses processos. A memória tipo-episódica em roedores pode ser avaliada com tarefas hipocampo-dependentes. O giro denteado é uma subregião hipocampal onde ocorre neurogênese no adulto, e acredita-se que esse processo esteja relacionado à sua função de separação de padrões, ou seja, identificação de padrões espaço-temporais para discriminar eventos. Além disso, a neurogênese é influenciada pelo aprendizado de tarefas espaciais e contextuais. Nosso objetivo foi avaliar os efeitos comportamentais em tarefas tipo-episódicas, em ratos Wistar machos, submetidos a tratamentos agudo ou crônico com cafeína, nas doses de 15mg/kg ou 30mg/kg. Além disso, procuramos avaliar as relações do efeito crônico da cafeína, em doses baixa e elevada, bem como da influência do aprendizado de tarefas hipocampo-dependentes, sobre a sobrevivência de neurônios nascidos no início do tratamento, fazendo uso de BrdU para marcar novas células geradas no giro denteado. Quanto ao tratamento agudo, vimos que o grupo salina tendeu a apresentar melhor discriminação temporal e espacial que os grupos cafeína, nas tarefas executadas. Os resultados do tratamento crônico mostraram que houve melhor discriminação do grupo cafeína 15 mg/kg (dose baixa) quanto ao aspecto temporal da memória episódica; já o grupo cafeína 30mg/kg (dose alta) conseguiu discriminar melhor temporalmente em condição de maior dificuldade de execução em comparação a menor dificuldade. Avaliação da neurogênese por meio de imunohistoquímica para contagem de novos neurônios gerados no giro denteado não revelou nenhuma diferença entre os grupos do tratamento crônico. Assim, os efeitos positivos mnemônicos do tratamento crônico com cafeína não estão relacionados com a sobrevivência neuronal. Entretanto, outro mecanismo plástico deve explicar o efeito mnemônico positivo, haja vista que não houve melhora nos grupos tratados com cafeína administrada agudamente.


     

     


  • Mostrar Abstract
  • A cafeína é um leve psicoestimulante que em baixas doses tem efeitos cognitivos e mnemônicos positivos, enquanto em altas doses tende a possuir efeitos prejudiciais sobre esses processos. A memória tipo-episódica em roedores pode ser avaliada com tarefas hipocampo-dependentes. O giro denteado é uma subregião hipocampal onde ocorre neurogênese no adulto, e acredita-se que esse processo esteja relacionado à sua função de separação de padrões, ou seja, identificação de padrões espaço-temporais para discriminar eventos. Além disso, a neurogênese é influenciada pelo aprendizado de tarefas espaciais e contextuais. Nosso objetivo foi avaliar os efeitos comportamentais em tarefas tipo-episódicas, em ratos Wistar machos, submetidos a tratamentos agudo ou crônico com cafeína, nas doses de 15mg/kg ou 30mg/kg. Além disso, procuramos avaliar as relações do efeito crônico da cafeína, em doses baixa e elevada, bem como da influência do aprendizado de tarefas hipocampo-dependentes, sobre a sobrevivência de neurônios nascidos no início do tratamento, fazendo uso de BrdU para marcar novas células geradas no giro denteado. Quanto ao tratamento agudo, vimos que o grupo salina tendeu a apresentar melhor discriminação temporal e espacial que os grupos cafeína, nas tarefas executadas. Os resultados do tratamento crônico mostraram que houve melhor discriminação do grupo cafeína 15 mg/kg (dose baixa) quanto ao aspecto temporal da memória episódica; já o grupo cafeína 30mg/kg (dose alta) conseguiu discriminar melhor temporalmente em condição de maior dificuldade de execução em comparação a menor dificuldade. Avaliação da neurogênese por meio de imunohistoquímica para contagem de novos neurônios gerados no giro denteado não revelou nenhuma diferença entre os grupos do tratamento crônico. Assim, os efeitos positivos mnemônicos do tratamento crônico com cafeína não estão relacionados com a sobrevivência neuronal. Entretanto, outro mecanismo plástico deve explicar o efeito mnemônico positivo, haja vista que não houve melhora nos grupos tratados com cafeína administrada agudamente.


     

     

2
  • FERNANDA PALHANO XAVIER DE FONTES
  • Alterações da default mode network provocadas pela ingestão de Ayahuasca investigadas por Ressonância Magnética Funcional

  • Orientador : DRAULIO BARROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • DRAULIO BARROS DE ARAUJO
  • EDSON AMARO JUNIOR
  • Data: 25/05/2012

  • Mostrar Resumo
  • A Ayahusca é uma bebida psicotrópica que tem sido utilizada há séculos por populações originais da América do Sul, notadamente da região Amazônica, com fins religiosos e medicinais. O chá é obtido pela decocção de folhas de Psychotria viridis com a casca e tronco de um arbusto, Banisteriopsis caapi. A primeira é rica em N,N-dimetiltriptamina (DMT), que tem importante e bem conhecido efeito alucinógeno devido a sua atuação agonista nos receptores de serotonina, especificamente 5-HT2A. Por outro lado, as b-carbolinas presentes na B. caapi, particularmente a harmina e a harmalina, são potentes inibidores da monoamina oxidase (iMAO). Além disso, a tetrahidroharmina (THH), também presente na B. caapi, atua como leve inibidor seletivo da recaptação de serotonina e um fraco inibidor de MAO. A DMT, por si só não é ativa por via oral, uma vez que é degradada pela MAO. No entanto, a presença de iMAO na bebida permite que a DMT seja psicoativa quando ingerida. O acesso da DMT à circulação sistêmica e ao sistema nervoso central provoca uma série de alterações afetivas, perceptivas e cognitivas. Além disso, os seus efeitos têm sido associados ao aumento da atenção interoceptiva. Por outro lado, existe um interesse crescente na rede de modo padrão (DMN), que tem sido amplamente detectada em estudos de neuroimagem funcional e tem sido associada com atividade mental introspectiva. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar, por meio de ressonância magnética funcional – fMRI, as possíveis mudanças da DMN causadas pela ingestão da Ayahuasca em 10 voluntários saudáveis enquanto executavam uma tarefa de fluência verbal e protocolo de resting state. De maneira geral, observa-se que a Ayahuasca provoca redução na amplitude do sinal BOLD nos nodos centrais da DMN, tais como o cíngulo anterior, o córtex pré-frontal medial, o cíngulo posterior, o pré-cuneus e o lobo parietal inferior. Além disso, também foram observadas alterações no padrão de conectividade funcional da DMN, em particular, diminuição na conectividade funcional no pré-cuneus. Juntos, esses achados indicam que, sob efeito da Ayahuasca, os indivíduos apresentam um estado alterado de consciência, no qual o fluxo de pensamentos espontâneos é alterado, e sugerem um potencial uso terapêutico da Ayahuasca em transtornos mentais nos quais a DMN se mostra alterada.


  • Mostrar Abstract
  • A Ayahusca é uma bebida psicotrópica que tem sido utilizada há séculos por populações originais da América do Sul, notadamente da região Amazônica, com fins religiosos e medicinais. O chá é obtido pela decocção de folhas de Psychotria viridis com a casca e tronco de um arbusto, Banisteriopsis caapi. A primeira é rica em N,N-dimetiltriptamina (DMT), que tem importante e bem conhecido efeito alucinógeno devido a sua atuação agonista nos receptores de serotonina, especificamente 5-HT2A. Por outro lado, as b-carbolinas presentes na B. caapi, particularmente a harmina e a harmalina, são potentes inibidores da monoamina oxidase (iMAO). Além disso, a tetrahidroharmina (THH), também presente na B. caapi, atua como leve inibidor seletivo da recaptação de serotonina e um fraco inibidor de MAO. A DMT, por si só não é ativa por via oral, uma vez que é degradada pela MAO. No entanto, a presença de iMAO na bebida permite que a DMT seja psicoativa quando ingerida. O acesso da DMT à circulação sistêmica e ao sistema nervoso central provoca uma série de alterações afetivas, perceptivas e cognitivas. Além disso, os seus efeitos têm sido associados ao aumento da atenção interoceptiva. Por outro lado, existe um interesse crescente na rede de modo padrão (DMN), que tem sido amplamente detectada em estudos de neuroimagem funcional e tem sido associada com atividade mental introspectiva. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar, por meio de ressonância magnética funcional – fMRI, as possíveis mudanças da DMN causadas pela ingestão da Ayahuasca em 10 voluntários saudáveis enquanto executavam uma tarefa de fluência verbal e protocolo de resting state. De maneira geral, observa-se que a Ayahuasca provoca redução na amplitude do sinal BOLD nos nodos centrais da DMN, tais como o cíngulo anterior, o córtex pré-frontal medial, o cíngulo posterior, o pré-cuneus e o lobo parietal inferior. Além disso, também foram observadas alterações no padrão de conectividade funcional da DMN, em particular, diminuição na conectividade funcional no pré-cuneus. Juntos, esses achados indicam que, sob efeito da Ayahuasca, os indivíduos apresentam um estado alterado de consciência, no qual o fluxo de pensamentos espontâneos é alterado, e sugerem um potencial uso terapêutico da Ayahuasca em transtornos mentais nos quais a DMN se mostra alterada.

3
  • BRUNA SOARES LANDEIRA
  • EFEITOS DA ELIMINAÇÃO DE NEURÔNIOS INFRAGRANULARES SOBRE A ESPECIFICAÇÃO DE NEURÔNIOS GRANULARES E SUPRAGRANULARES DO CÓRTEX CEREBRAL.

  • Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCOS ROMUALDO COSTA
  • CECILIA HEDIN PEREIRA
  • CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • Data: 10/08/2012

  • Mostrar Resumo
  • O córtex cerebral de mamíferos encontra-se histologicamente organizado em camadas de neurônios excitatórios que, por sua vez, apresentam distintos padrões de conectividade com alvos corticais ou sub-corticais. Durante o desenvolvimento, estas camadas corticais são estabelecidas através de uma intricada combinação entre especificação neuronal e migração radial num padrão conhecido como "inside-out" (de dentro para fora). Desta forma, por exemplo, neurônios infragranulares nas camadas V e VI são gerados anteriormente aos neurônios granulares da camada IV, que por sua vez são gerados antes dos supra-granulares das camadas II e III. Na última década, foram identificados diversos genes codificando fatores de transcrição envolvidos na especificação sequencial de neurônios destinados às diferentes camadas corticais. No entanto, ainda pouco é sabido sobre a influência dos neurônios gerados previamente sobre a especificação das coortes neuronais subsequentes. Para investigar esta possibilidade, nós utilizamos um método de recombinação gênica  (sistema Cre-Lox) para induzir a morte seletiva de neurônios das camadas corticais V e VI antes da geração dos neurônios das camadas II, III e IV.  Dessa forma, podemos avaliar os efeitos da ablação de neurônios infragranulares sobre o fenótipo dos neurônios gerados em seguida. Nossos dados mostram que, um dia após a ablação, neurônios da camada VI expressando o fator de transcrição TBR1 voltaram a ser gerados enquanto praticamente nenhum neurônio expressando TBR1 foi gerado na mesma idade em animais controle.  Esse dado sugere que os progenitores envolvidos na geração de neurônios destinados às camadas superficiais sofrem interferência da morte seletiva de neurônios de camadas profundas, mudando sua especificação. Uma parte dos neurônios TBR1 se estabeleceu na camada VI e outra migrou até as camadas II e III, indicando que o controle dos padrões migratórios pode ser independente dos fenótipos neuronais.  Além disso, observamos que na população neuronal total também ocorreu um aumento na quantidade de neurônios de camada V expressando CTIP2 e uma alteração na distribuição dessas células. O mesmo foi observado para neurônios supragranulares expressando SATB2. Em conjunto, nossos dados indicam a existência de um mecanismo de controle exercido pelos neurônios gerados inicialmente no córtex cerebral sobre o destino dos progenitores envolvidos na geração dos demais neurônios corticais. Tal mecanismo poderia contribuir para o controle do número de neurônios em diferentes camadas e contribuir para o estabelecimento de diferentes áreas corticais. 


  • Mostrar Abstract
  • O córtex cerebral de mamíferos encontra-se histologicamente organizado em camadas de neurônios excitatórios que, por sua vez, apresentam distintos padrões de conectividade com alvos corticais ou sub-corticais. Durante o desenvolvimento, estas camadas corticais são estabelecidas através de uma intricada combinação entre especificação neuronal e migração radial num padrão conhecido como "inside-out" (de dentro para fora). Desta forma, por exemplo, neurônios infragranulares nas camadas V e VI são gerados anteriormente aos neurônios granulares da camada IV, que por sua vez são gerados antes dos supra-granulares das camadas II e III. Na última década, foram identificados diversos genes codificando fatores de transcrição envolvidos na especificação sequencial de neurônios destinados às diferentes camadas corticais. No entanto, ainda pouco é sabido sobre a influência dos neurônios gerados previamente sobre a especificação das coortes neuronais subsequentes. Para investigar esta possibilidade, nós utilizamos um método de recombinação gênica  (sistema Cre-Lox) para induzir a morte seletiva de neurônios das camadas corticais V e VI antes da geração dos neurônios das camadas II, III e IV.  Dessa forma, podemos avaliar os efeitos da ablação de neurônios infragranulares sobre o fenótipo dos neurônios gerados em seguida. Nossos dados mostram que, um dia após a ablação, neurônios da camada VI expressando o fator de transcrição TBR1 voltaram a ser gerados enquanto praticamente nenhum neurônio expressando TBR1 foi gerado na mesma idade em animais controle.  Esse dado sugere que os progenitores envolvidos na geração de neurônios destinados às camadas superficiais sofrem interferência da morte seletiva de neurônios de camadas profundas, mudando sua especificação. Uma parte dos neurônios TBR1 se estabeleceu na camada VI e outra migrou até as camadas II e III, indicando que o controle dos padrões migratórios pode ser independente dos fenótipos neuronais.  Além disso, observamos que na população neuronal total também ocorreu um aumento na quantidade de neurônios de camada V expressando CTIP2 e uma alteração na distribuição dessas células. O mesmo foi observado para neurônios supragranulares expressando SATB2. Em conjunto, nossos dados indicam a existência de um mecanismo de controle exercido pelos neurônios gerados inicialmente no córtex cerebral sobre o destino dos progenitores envolvidos na geração dos demais neurônios corticais. Tal mecanismo poderia contribuir para o controle do número de neurônios em diferentes camadas e contribuir para o estabelecimento de diferentes áreas corticais. 

4
  • MORGANA MENEZES NOVAES
  • Avaliação por Ressonância Magnética funcional e Estimulação Magnética Transcraniana da intervenção única da Terapia Espelho em pacientes após Acidente Vascular Cerebral isquêmico

  • Orientador : DRAULIO BARROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTÔNIO CARLOS DOS SANTOS
  • DRAULIO BARROS DE ARAUJO
  • CLAUDIA DOMINGUES VARGAS
  • Data: 24/08/2012

  • Mostrar Resumo
  • Terapia Espelho (TE) vem sendo usada como uma ferramenta de reabilitação para várias doenças, incluindo o Acidente Vascular Cerebral (AVC). Embora alguns estudos tenham mostrado a sua eficácia clínica, pouco se sabe sobre seus mecanismos neurais. Baseado nisso, este estudo teve como objetivo avaliar por meio da Ressonância Magnética funcional (fMRI) e da Estimulação Magnética Transcraniana (TMS) a neuromodulação cortical promovida pela intervenção única da Terapia Espelho em pacientes acometidos por Acidente Vascular Cerebral. Quinze pacientes participaram de sessão única de trinta minutos de TE. Os dados de fMRI foram analisados bilateralmente nas seguintes regiões de interesse (ROI): Área Motora Suplementar (AMS), córtex pré-motor (PM), córtex motor primário (M1), córtex sensorial primário (S1) e Cerebelo. Em cada ROI, as mudanças na porcentagem de ocupação e os valores de beta foram avaliados. No TMS foi analisado o Potencial Evocado Motor (PEM) sobre o hot spot M1. Um aumento significativo na amplitude do PEM foi observado após a terapia no grupo (p<0,0001) e em 4 pacientes (p <0,05). Nos resultados da fMRI houve uma redução significativano percentual deocupação noPMe cerebelocontralateralàmão afetada(p <0,05). Além disso, foi observado aumento significativonos valores debetanas seguintes áreasmotoras contralaterais: AMS, Cerebelo,PM eM1(p <0,005) e diminuiçãosignificativa nas áreasmotoras ipsilaterais: PM e M1 (p < 0,001).Nas áreas sensoriais foi observada redução em S1bilateralmente(p <0,0005). Assim, nossos resultados indicam que intervençãoúnica de TE mudamarcadoresneurobiológicosem direção aopadrão observadoem indivíduos saudáveis.Além disso, as alterações nas áreas motoras do hemisfério contralateralsãoopostas asdo ladoipsilateral, sugerindo um aumento na homeostase do sistema.

     


  • Mostrar Abstract
  • Terapia Espelho (TE) vem sendo usada como uma ferramenta de reabilitação para várias doenças, incluindo o Acidente Vascular Cerebral (AVC). Embora alguns estudos tenham mostrado a sua eficácia clínica, pouco se sabe sobre seus mecanismos neurais. Baseado nisso, este estudo teve como objetivo avaliar por meio da Ressonância Magnética funcional (fMRI) e da Estimulação Magnética Transcraniana (TMS) a neuromodulação cortical promovida pela intervenção única da Terapia Espelho em pacientes acometidos por Acidente Vascular Cerebral. Quinze pacientes participaram de sessão única de trinta minutos de TE. Os dados de fMRI foram analisados bilateralmente nas seguintes regiões de interesse (ROI): Área Motora Suplementar (AMS), córtex pré-motor (PM), córtex motor primário (M1), córtex sensorial primário (S1) e Cerebelo. Em cada ROI, as mudanças na porcentagem de ocupação e os valores de beta foram avaliados. No TMS foi analisado o Potencial Evocado Motor (PEM) sobre o hot spot M1. Um aumento significativo na amplitude do PEM foi observado após a terapia no grupo (p<0,0001) e em 4 pacientes (p <0,05). Nos resultados da fMRI houve uma redução significativano percentual deocupação noPMe cerebelocontralateralàmão afetada(p <0,05). Além disso, foi observado aumento significativonos valores debetanas seguintes áreasmotoras contralaterais: AMS, Cerebelo,PM eM1(p <0,005) e diminuiçãosignificativa nas áreasmotoras ipsilaterais: PM e M1 (p < 0,001).Nas áreas sensoriais foi observada redução em S1bilateralmente(p <0,0005). Assim, nossos resultados indicam que intervençãoúnica de TE mudamarcadoresneurobiológicosem direção aopadrão observadoem indivíduos saudáveis.Além disso, as alterações nas áreas motoras do hemisfério contralateralsãoopostas asdo ladoipsilateral, sugerindo um aumento na homeostase do sistema.

     

5
  • THEMIS TAYNAH DA SILVA SANTANA
  • EFEITOS DA SINALIZAÇÃO VIA CREB SOBRE A SOBREVIÊNCIA E DIFERENCIAÇÃO NEURONAL

  • Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCOS ROMUALDO COSTA
  • LUCIANA DUARTE MARTINS DA MATTA
  • JOÃO RICARDO LACERDA DE MENEZES
  • Data: 21/09/2012

  • Mostrar Resumo
  • Para que o desenvolvimento cortical ocorra normalmente, é preciso que haja um processo minuciosamente orquestrado de proliferação, migração e diferenciação dos neurônios recém-formados para, finalmente, se alcançar a elaboração de uma rede funcional. O padrão da arborização dendrítica define a eficácia com que a informação sináptica é transmitida ao soma; e a aquisição de uma morfologia dendrítica madura depende da ação coordenada de um número diverso de fatores. No sistema nervoso, fatores de transcrição como o CREB regulam uma ampla gama de processos incluindo crescimento e sobrevivência neuronal através da expressão de genes CREB-dependentes. A fosforilação de CREB e, portanto, sua ativação, ocorre por meio de várias vias de sinalização. Neste projeto, através do bloqueio de quatro diferentes kinases (PKA, CaMKII, MAPK e PI3K) procuramos identificar quais dessas cascatas de sinalização estariam envolvidas, por meio do CREB, na diferenciação e sobrevivência neuronal. Experimentos in vitro foram conduzidos com o uso de técnicas genéticas para expressar diferentes formas do CREB em neurônios corticais; o dominante negativo A-CREB e uma forma constitutivamente ativa do CREB, o CREB-FY. De forma geral, observamos que aspectos distintos do crescimento neuronal foram afetados pela inibição de cascatas específicas de sinalização. A inibição da PKA e da CAMKII diminuiu o comprimento dos processos neuronais, ao passo que a inibição da MAPK não afetou o comprimento, mas aumentou o numero de processos. O bloqueio da PI3K não pareceu alterar a morfologia neuronal, nem o tamanho do soma pareceu estar sob influência dessas proteínas kinases. Além disso, quando da expressão do A-CREB, uma diminuição significativa da sobrevivência neuronal foi observada a partir de 60h in vitro. Em conjunto, nossos dados indicam que a sinalização por CREB exerce influência sobre a morfologia de neurônios corticais, principalmente quando fosforilado pela PKA; e que o bloqueio da sinalização mediada por CREB prejudica a sobrevivência dessas células. Estes resultados contribuem para o entendimento do papel da sinalização por CREB ativado por diferentes vias sobre a sobrevivência e diferenciação neuronal e poderão ser de grande valia na elaboração de estratégias regenerativas em diferentes doenças neurológicas. 

     



  • Mostrar Abstract
  • Para que o desenvolvimento cortical ocorra normalmente, é preciso que haja um processo minuciosamente orquestrado de proliferação, migração e diferenciação dos neurônios recém-formados para, finalmente, se alcançar a elaboração de uma rede funcional. O padrão da arborização dendrítica define a eficácia com que a informação sináptica é transmitida ao soma; e a aquisição de uma morfologia dendrítica madura depende da ação coordenada de um número diverso de fatores. No sistema nervoso, fatores de transcrição como o CREB regulam uma ampla gama de processos incluindo crescimento e sobrevivência neuronal através da expressão de genes CREB-dependentes. A fosforilação de CREB e, portanto, sua ativação, ocorre por meio de várias vias de sinalização. Neste projeto, através do bloqueio de quatro diferentes kinases (PKA, CaMKII, MAPK e PI3K) procuramos identificar quais dessas cascatas de sinalização estariam envolvidas, por meio do CREB, na diferenciação e sobrevivência neuronal. Experimentos in vitro foram conduzidos com o uso de técnicas genéticas para expressar diferentes formas do CREB em neurônios corticais; o dominante negativo A-CREB e uma forma constitutivamente ativa do CREB, o CREB-FY. De forma geral, observamos que aspectos distintos do crescimento neuronal foram afetados pela inibição de cascatas específicas de sinalização. A inibição da PKA e da CAMKII diminuiu o comprimento dos processos neuronais, ao passo que a inibição da MAPK não afetou o comprimento, mas aumentou o numero de processos. O bloqueio da PI3K não pareceu alterar a morfologia neuronal, nem o tamanho do soma pareceu estar sob influência dessas proteínas kinases. Além disso, quando da expressão do A-CREB, uma diminuição significativa da sobrevivência neuronal foi observada a partir de 60h in vitro. Em conjunto, nossos dados indicam que a sinalização por CREB exerce influência sobre a morfologia de neurônios corticais, principalmente quando fosforilado pela PKA; e que o bloqueio da sinalização mediada por CREB prejudica a sobrevivência dessas células. Estes resultados contribuem para o entendimento do papel da sinalização por CREB ativado por diferentes vias sobre a sobrevivência e diferenciação neuronal e poderão ser de grande valia na elaboração de estratégias regenerativas em diferentes doenças neurológicas. 

     


6
  • KELLY SOARES FARIAS
  • INTERFERINDO COM OSCILAÇÕES DE ALTA FREQUÊNCIA NO HIPOCAMPO EPILÉPTICO: CONSEQUÊNCIAS PARA DAS CRISES ESPONTÂNEAS

  • Orientador : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELO CAIRRÃO ARAUJO RODRIGUES
  • RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • Data: 11/10/2012

  • Mostrar Resumo
  • Crises epilépticas são desordens paroxísticas do sistema nervoso central (SNC) caracterizadas por uma descarga elétrica neuronal anormal, com ou sem perda de consciência e com sintomas clínicos variados. Nas epilepsias do lobo temporal as crises tem início focal, em estruturas do sistema límbico. Dados clínicos e experimentais mostram que essas regiões apresentam morte neuronal (esclerose hipocampal), reorganização sináptica (brotamento aberrante das fibras musgosas) e gliose reativa, sendo esses marcadores biológicos da zona epileptogênica. Registros extracelulares mostram que além das alterações anatômicas mencionadas acima, a zona epileptogênica também apresenta oscilações de alta frequência patológicas (pOAF). As pOAF são oscilações transientes (50 – 100 ms de duração), de baixa amplitude (200 µV - 1.5 mV) e de frequências variáveis (80 – 800 Hz). A relação entre essas oscilações e a gênese das crises espontâneas ainda é desconhecida. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos da estimulação elétrica intracerebral (EIC) nas pOAF e frequência de crises espontâneas de animais cronicamente epilépticos (modelo da epilepsia do lobo temporal). Atualmente, a EIC é utilizada no tratamento de distúrbios do movimento (e.g., mal de Parkinson) e em alguns casos de dor crônica, e experimentalmente, no tratamento das epilepsias de difícil controle. A hipótese de trabalho dessa dissertação é de que a indução de depressão de longa duração por EIC, ao reduzir a excitabilidade neuronal local, modulará as pOAF, bem como a frequência de crises espontâneas. Para isso, comparamos as características espectrais das pOAF e a frequência de crises espontâneas antes e depois de um protocolo de 12 horas de estimulação elétrica de baixa frequência (0,2 Hz) aplicado na via perforante. De fato, esse protocolo reduziu a amplitude do potencial de ação coletivo registrado no giro denteado (GD) do hipocampo dorsal em 45% (amplitude média da primeira e da última hora de estimulação: 7,3 ± 3,0 mV e 4,1 ± 1,5 mV, respectivamente; p<0,05; teste T). O monitoramento contínuo do potencial de campo local, realizado no GD e em CA3 simultaneamente, mostrou que o protocolo de estimulação empregado foi eficaz em (i) aumentar a duração (64,6 ± 9,3 ms vs. 70,5 ± 11,5 ms) e reduzir (ii) a entropia (3,72 ± 0,28 vs. 3,58 ± 0,30), (iii) o índice pOAF (0,20 ± 0,08 vs. 0,15 ± 0,07) e (iv) o modo espectral (237,5 ± 15,8 Hz vs. 228,7 ± 15,2 Hz) das pOAF (valores do GD, expressos como média ± desvio-padrão, para os períodos “pré” e “pós” estimulação respectivamente; p<0,05; teste T). Ainda, este protocolo reduziu significativamente a frequência de crises espontâneas (1,8 ± 0,4 vs. 1,0 ± 0,3 crises/hora; “pré” e “pós” estimulação, respectivamente; p<0,05; teste T). Curiosamente, observamos um aumento na duração média das crises espontâneas após o término do protocolo (39,7 ± 6,0 vs. 51,6 ± 12,5 s; “pré” e “pós” estimulação respectivamente; p<0,05; teste T). Estes resultados sugerem que a redução da excitabilidade neuronal, por meio de protocolos de estimulação elétrica, reorganiza o perfil espectral das pOAF. Esse efeito foi acompanhado de redução na frequência de crises espontâneas. Apesar de preliminar, o presente trabalho contribui para o desenvolvimento de terapias baseadas em EIC para as epilepsias.



  • Mostrar Abstract
  • Crises epilépticas são desordens paroxísticas do sistema nervoso central (SNC) caracterizadas por uma descarga elétrica neuronal anormal, com ou sem perda de consciência e com sintomas clínicos variados. Nas epilepsias do lobo temporal as crises tem início focal, em estruturas do sistema límbico. Dados clínicos e experimentais mostram que essas regiões apresentam morte neuronal (esclerose hipocampal), reorganização sináptica (brotamento aberrante das fibras musgosas) e gliose reativa, sendo esses marcadores biológicos da zona epileptogênica. Registros extracelulares mostram que além das alterações anatômicas mencionadas acima, a zona epileptogênica também apresenta oscilações de alta frequência patológicas (pOAF). As pOAF são oscilações transientes (50 – 100 ms de duração), de baixa amplitude (200 µV - 1.5 mV) e de frequências variáveis (80 – 800 Hz). A relação entre essas oscilações e a gênese das crises espontâneas ainda é desconhecida. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos da estimulação elétrica intracerebral (EIC) nas pOAF e frequência de crises espontâneas de animais cronicamente epilépticos (modelo da epilepsia do lobo temporal). Atualmente, a EIC é utilizada no tratamento de distúrbios do movimento (e.g., mal de Parkinson) e em alguns casos de dor crônica, e experimentalmente, no tratamento das epilepsias de difícil controle. A hipótese de trabalho dessa dissertação é de que a indução de depressão de longa duração por EIC, ao reduzir a excitabilidade neuronal local, modulará as pOAF, bem como a frequência de crises espontâneas. Para isso, comparamos as características espectrais das pOAF e a frequência de crises espontâneas antes e depois de um protocolo de 12 horas de estimulação elétrica de baixa frequência (0,2 Hz) aplicado na via perforante. De fato, esse protocolo reduziu a amplitude do potencial de ação coletivo registrado no giro denteado (GD) do hipocampo dorsal em 45% (amplitude média da primeira e da última hora de estimulação: 7,3 ± 3,0 mV e 4,1 ± 1,5 mV, respectivamente; p<0,05; teste T). O monitoramento contínuo do potencial de campo local, realizado no GD e em CA3 simultaneamente, mostrou que o protocolo de estimulação empregado foi eficaz em (i) aumentar a duração (64,6 ± 9,3 ms vs. 70,5 ± 11,5 ms) e reduzir (ii) a entropia (3,72 ± 0,28 vs. 3,58 ± 0,30), (iii) o índice pOAF (0,20 ± 0,08 vs. 0,15 ± 0,07) e (iv) o modo espectral (237,5 ± 15,8 Hz vs. 228,7 ± 15,2 Hz) das pOAF (valores do GD, expressos como média ± desvio-padrão, para os períodos “pré” e “pós” estimulação respectivamente; p<0,05; teste T). Ainda, este protocolo reduziu significativamente a frequência de crises espontâneas (1,8 ± 0,4 vs. 1,0 ± 0,3 crises/hora; “pré” e “pós” estimulação, respectivamente; p<0,05; teste T). Curiosamente, observamos um aumento na duração média das crises espontâneas após o término do protocolo (39,7 ± 6,0 vs. 51,6 ± 12,5 s; “pré” e “pós” estimulação respectivamente; p<0,05; teste T). Estes resultados sugerem que a redução da excitabilidade neuronal, por meio de protocolos de estimulação elétrica, reorganiza o perfil espectral das pOAF. Esse efeito foi acompanhado de redução na frequência de crises espontâneas. Apesar de preliminar, o presente trabalho contribui para o desenvolvimento de terapias baseadas em EIC para as epilepsias.


2011
Dissertações
1
  • ROBSON SCHEFFER TEIXEIRA
  • CARACTERIZAÇÃO DOS ACOPLAMENTOS FASE-AMPLITUDE NA REGIÃO CA1 DO HIPOCAMPO

  • Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DRAULIO BARROS DE ARAUJO
  • ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • OLAVO BOHRER AMARAL
  • Data: 02/12/2011

  • Mostrar Resumo
  • As oscilações cerebrais não são completamente independentes, mas capazes de interagir umas com as outras através de acoplamentos entre frequências (cross frequency coupling, doravante CFC) em pelo menos quatro diferentes modalidades: amplitude-amplitude, fase-fase (coerência), fase-frequência e fase-amplitude. Evidências recentes sugerem que não somente os ritmos per se, mas também as interações entre eles estão envolvidas na execução de tarefas cognitivas, principalmente aquelas que requerem atenção seletiva, transmissão de informações e consolidação de memórias. Estudos recentes propõem que oscilações gama alta (60 – 150 Hz) transferem informações espaciais do córtex entorrinal medial para a região CA1 do hipocampo através do acoplamento com a fase de teta (4 – 12 Hz). Apesar destas descobertas, entretanto, pouco se sabe sobre as características gerais dos CFCs em diversas regiões cerebrais. Neste trabalho, registramos potenciais de campo local usando matrizes de multieletrodos (microfios de tungstênio insulados por Teflon) implantadas no hipocampo dorsal para registro neural crônico. O acoplamento fase-amplitude foi avaliado por meio da análise de comodulogramas, uma ferramenta de CFC desenvolvida recentemente (Tort et al. 2008, Tort et al. 2010). Todas as análises de dados foram realizadas em MATLAB (MathWorks Inc). Descrevemos duas oscilações funcionalmente distintas dentro da faixa de frequência de gama, ambas acopladas ao ritmo teta durante exploração ativa e sono REM: uma oscilação com um pico de atividade em ~80 Hz e uma mais rápida centrada em ~140 Hz. As duas oscilações são diferencialmente moduladas pela fase de teta conforme a camada de CA1; o acoplamento teta-80 Hz é mais forte no stratum lacunosum-moleculare, enquanto que o acoplamento teta-140 Hz é mais forte no stratum oriens-alveus. Este perfil laminar sugere que a oscilação de 80 Hz origina-se das entradas do córtex entorrinal para as camadas profundas de CA1, e que a oscilação de 140 Hz reflete a atividade de CA1 em camadas superficiais. Ademais, nós mostramos que a oscilação de 140 Hz difere-se das oscilações ripples associadas com sharp-waves em diversos aspectos chave. Nossos resultados demonstram a existência de novas oscilações de alta frequência associadas à teta e sugerem uma redefinição das oscilações gama alta.


  • Mostrar Abstract
  • As oscilações cerebrais não são completamente independentes, mas capazes de interagir umas com as outras através de acoplamentos entre frequências (cross frequency coupling, doravante CFC) em pelo menos quatro diferentes modalidades: amplitude-amplitude, fase-fase (coerência), fase-frequência e fase-amplitude. Evidências recentes sugerem que não somente os ritmos per se, mas também as interações entre eles estão envolvidas na execução de tarefas cognitivas, principalmente aquelas que requerem atenção seletiva, transmissão de informações e consolidação de memórias. Estudos recentes propõem que oscilações gama alta (60 – 150 Hz) transferem informações espaciais do córtex entorrinal medial para a região CA1 do hipocampo através do acoplamento com a fase de teta (4 – 12 Hz). Apesar destas descobertas, entretanto, pouco se sabe sobre as características gerais dos CFCs em diversas regiões cerebrais. Neste trabalho, registramos potenciais de campo local usando matrizes de multieletrodos (microfios de tungstênio insulados por Teflon) implantadas no hipocampo dorsal para registro neural crônico. O acoplamento fase-amplitude foi avaliado por meio da análise de comodulogramas, uma ferramenta de CFC desenvolvida recentemente (Tort et al. 2008, Tort et al. 2010). Todas as análises de dados foram realizadas em MATLAB (MathWorks Inc). Descrevemos duas oscilações funcionalmente distintas dentro da faixa de frequência de gama, ambas acopladas ao ritmo teta durante exploração ativa e sono REM: uma oscilação com um pico de atividade em ~80 Hz e uma mais rápida centrada em ~140 Hz. As duas oscilações são diferencialmente moduladas pela fase de teta conforme a camada de CA1; o acoplamento teta-80 Hz é mais forte no stratum lacunosum-moleculare, enquanto que o acoplamento teta-140 Hz é mais forte no stratum oriens-alveus. Este perfil laminar sugere que a oscilação de 80 Hz origina-se das entradas do córtex entorrinal para as camadas profundas de CA1, e que a oscilação de 140 Hz reflete a atividade de CA1 em camadas superficiais. Ademais, nós mostramos que a oscilação de 140 Hz difere-se das oscilações ripples associadas com sharp-waves em diversos aspectos chave. Nossos resultados demonstram a existência de novas oscilações de alta frequência associadas à teta e sugerem uma redefinição das oscilações gama alta.

SIGAA | Superintendência de Informática - (84) 3215-3148 | Copyright © 2006-2019 - UFRN - sigaa05-producao.info.ufrn.br.sigaa05-producao