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PPGNEURO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NEUROCIÊNCIAS INSTITUTO DO CÉREBRO Telefone/Ramal: (84) 99474-6608 E-mail: pg@neuro.ufrn.br https://posgraduacao.ufrn.br/neurociencias

Dissertações/Teses

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2025

	Dissertações
1	RICARDO JOSE VIANA DE CARVALHO Investigação da dinâmica longitudinal da vocalização de saguis (Callithrix jacchus) Orientador : DANIEL YASUMASA TAKAHASHI MEMBROS DA BANCA : ADELAIDE HERCÍLIA PESCATORI SILVA ARRILTON ARAUJO DE SOUZA DANIEL YASUMASA TAKAHASHI Data: 20/01/2025 Mostrar Resumo Atualmente, existem cerca de 7.000 línguas faladas em todo o mundo, muitas das quais são tão distintas que tornam inviável a comunicação eficiente entre diferentes grupos. A migração massiva de indivíduos, a ocupação de nichos ecológicos variados, o isolamento geográfico entre comunidades, a plasticidade vocal e a prosocialidade são considerados fatores fundamentais para a diversidade linguística na humanidade. Caso esta hipótese esteja correta, poderíamos esperar que outras espécies exibindo características semelhantes também apresentassem uma diversidade na estrutura de comunicação, isto é, possuíssem dialetos. Os saguis (Callithrix jacchus) têm explorado diferentes nichos ecológicos, demonstram plasticidade vocal e estão entre as poucas espécies de primatas reconhecidas por sua pró-sociabilidade. Neste projeto, investigamos possíveis diferenças vocais entre dois grupos selvagens de saguis (Callithrix jacchus), denominados Água e Bosque, que são animais de vida livre na Floresta Nacional de Açú e não interagem entre si. Utilizamos métodos de gravação acústica passiva, com gravadores fixados nas árvores de repouso e dormida, minimizando a interação direta com os animais e permitindo a captura de vocalizações ao longo de um ano. Nossos dados revelam que a temperatura influencia a duração das vocalizações dos grupos ao longo do ano, das estações e do dia, de modo que, em temperaturas mais elevadas, os animais diminuem a duração das vocalizações, adotando possivelmente uma estratégia de conservação de energia. Contudo, ao comparar a duração das vocalizações entre os grupos, não há diferença estatisticamente significativa ao longo do ano, nem entre as estações seca e chuvosa. Assim, pode-se concluir que os dois grupos de saguis (Callithrix jacchus) apresentam semelhanças vocais, resultando em vocalizações com durações similares ao longo do ano. Mostrar Abstract There are currently around 7,000 languages spoken around the world, many of which are so distinct that efficient communication between different groups is difficult. The massive migration of individuals, the occupation of varied ecological niches, geographical isolation between communities, vocal plasticity and prosociality are considered fundamental factors for linguistic diversity in humanity. If this hypothesis is correct, we might expect that other species exhibiting similar characteristics would also show a diversity in communication structure, i.e. have dialects. Marmosets (Callithrix jacchus) have explored different ecological niches, demonstrate vocal plasticity and are among the few primate species recognized for their pro-sociability. In this project, we investigated possible vocal differences between two wild groups of marmosets (Callithrix jacchus), called Água and Bosque, which are free-living animals in the Açú National Forest and do not interact with each other. We used passive acoustic recording methods, with recorders attached to resting and sleeping trees, minimizing direct interaction with the animals and allowing us to capture vocalizations over a year. Our data show that temperature influences the duration of the groups' vocalizations throughout the year, the seasons and the day, so that at higher temperatures, the animals decrease the duration of their vocalizations, adopting an energy conservation strategy. However, when comparing the duration of vocalizations between the groups, there was no statistically significant difference throughout the year, nor between the dry and rainy seasons. Thus, it can be concluded that the two groups of marmosets (Callithrix jacchus) show vocal similarities, resulting in similar vocalizations during the year.
	Teses
1	LUCAS CAIÃ DE SOUZA TAVARES Codificação espaço-temporal de variáveis de tarefas no cérebro do camundongo Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT MEMBROS DA BANCA : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT NIVALDO ANTONIO PORTELA DE VASCONCELOS RENAN CIPRIANO MOIOLI VITOR LOPES DOS SANTOS WILFREDO BLANCO FIGUEROLA Data: 27/02/2025 Mostrar Resumo Esta tese investiga a organização espaço-temporal das representações neurais subjacentes à tomada de decisão no cérebro do camundongo. Aproveitando um conjunto de dados eletrofisiológicos em larga escala do International Brain Laboratory (IBL), abrangendo gravações de 115 camundongos e 267 regiões cerebrais, empregamos regressão logística para decodificar variáveis comportamentais durante uma tarefa de tomada de decisão visual. Nossa análise de decodificação em todo o cérebro revelou uma interação diferenciada de localização e distribuição: escolha e feedback foram amplamente decodificáveis em várias regiões, indicando codificação distribuída, enquanto estímulo visual e contraste exibiram decodificabilidade mais localizada, sugerindo processamento sensorial especializado. Além disso, a análise da dinâmica temporal revelou perfis distintos para cada variável: a decodificação da escolha atingiu o pico de perimovimento, o feedback mostrou decodificabilidade pós-feedback sustentada e os estímulos visuais exibiram codificação gradual e atrasada. Complementando a decodificação direta, uma análise de consistência de embeddings usando CEBRA para redução de dimensionalidade confirmou a robustez dessas representações latentes. Essas descobertas fornecem um mapa abrangente de todo o cérebro dos correlatos neurais da tomada de decisão, elucidando a complexa dinâmica espaço-temporal e a natureza distribuída versus localizada das representações neurais subjacentes a distintas variáveis comportamentais. Mostrar Abstract This thesis investigates the spatiotemporal organization of neural representations underlying decision-making across the mouse brain. Leveraging a large-scale electrophysiological dataset from the International Brain Laboratory (IBL), encompassing recordings from 115 mice and 267 brain regions, we employed logistic regression to decode behavioral variables during a visual decision-making task. Our brain-wide decoding analysis revealed a nuanced interplay of localization and distribution: choice and feedback were broadly decodable across numerous regions, indicating distributed encoding, while visual stimulus and contrast exhibited more localized decodability, suggesting specialized sensory processing. Furthermore, temporal dynamics analysis revealed distinct profiles for each variable: choice decoding peaked perimovement, feedback showed sustained post-feedback decodability, and visual stimuli displayed delayed, gradual encoding. Complementing direct decoding, an embeddings consistency analysis using CEBRA for dimensionality reduction confirmed the robustness of these latent representations. These findings provide a comprehensive brain-wide map of decision-making neural correlates, elucidating the complex spatiotemporal dynamics and distributed versus localized nature of neural representations underlying distinct behavioral variables.

2024

	Dissertações
1	THAIS PRISCILA LIMA SILVA EFEITO DA EXCENTRICIDADE NA FREQUENCIA DA OSCILACAO GAMA DE V1 EM CAPUCHINHOS Orientador : SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL MEMBROS DA BANCA : SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL KERSTIN ERIKA SCHMIDT GUSTAVO ROHENKOHL JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON Data: 28/03/2024 Mostrar Resumo A frequência de oscilação é fundamental para sincronizar (e romper) a sincronização neuronal. Neste estudo, registramos a atividade de disparo em locais correspondentes a pontos distintos no mapa visual de V1 em Macacos-Capuchinhos (N= 195 sítios de registro em 3 macacos). Nossos resultados confirmam e aprofundam resultados anteriores no Resos (Lima et al., 2010, limitados a registros de LFP), mostrando que a frequência de oscilação gamma é sistematicamente maior na representação central (média 66,3 Hz ± 2.09 SEM) em comparação com a representação periférica do campo visual (51.9 Hz ± 1.98). Em nosso estudo, pudemos registrar tanto na representação foveal (1°) quanto na periferia distante para medir os efeitos na frequência de oscilação quando a magnificação cortical era maior, variando sistematicamente propriedades do estímulo (grades em movimento) como a orientação, velocidade, frequência espacial e tamanho.Nossos resultados oferecem uma interpretação alternativa aos achados de Murty et al. (J. Neurosci, 2018), que sugerem a existência de dois ritmos gama distintos em V1, dependendo do tamanho do estímulo. Componentes de baixa frequência originados na periferia de V1 (calcarina, gama lenta) poderiam se propagar para a região de representação central (opérculo, gama rápida) por condução de volume. Como discutimos nesse trabalho, os dois ritmos gama devem ser concebidos não como desempenhando um papel complementar no processamento visual, mas como um mero epifenômeno da disposição topológica do circuito cortical subjacente. Mostrar Abstract The oscillation frequency is critical for entraining (and breaking) neuronal synchronization. Here, we recorded spiking activity and LFP at sites corresponding to distinct points in the visual map of V1 in Capuchin monkeys (N= 195 recording sites in 3 monkeys). Our results confirm and extend previous findings in macaque monkeys (Lima et al., 2010, this study was restricted to LFP recordings), showing that the gamma oscillation frequency is systematically higher in the central representation (average 66.3 Hz ± 2.09 SEM) as compared to the peripheral representation of the visual field (51.9 Hz ± 1.98). In our study, we could record both from the foveal representation (1°) and distant periphery representation regions to measure the effects on oscillation frequency by systematically varying stimulus properties (moving gratings) such as orientation, speed, spatial frequency, and size. Our results offer an alternative interpretation to the findings of Murty et al. (J. Neurosci, 2018), which suggest the existence of two distinct gamma rhythms in V1, depending on the stimulus size. Low-frequency components originating in the periphery of V1 (calcarine, slow gamma) could propagate to the central representation region (operculum, fast gamma) by volume conduction. Thus, the two gamma rhythms should be conceived not as playing a complementary role in visual processing but as a mere epiphenomenon of the topological arrangement of the underlying cortical circuitry.
2	SAMANTHA DE FREITAS CAVALCANTE Análise dos níveis de microquimerismo fetal na síndrome congênita do vírus Zika Orientador : EDUARDO BOUTH SEQUERRA MEMBROS DA BANCA : CECÍLIA HEDIN-PEREIRA EDUARDO BOUTH SEQUERRA EMELIE KATARINA SVAHN LEAO MARCELO TORRES BOZZA Data: 19/04/2024 Mostrar Resumo Em 2015, o Brasil enfrentou uma grave epidemia de vírus Zika (ZIKV), transmitida pelo mosquito Aedes aegypti e causando doença febril. O posterior aumento de gravidezes de fetos microcefálicos motivou um estudo para testar a presença de ZIKV no líquido amniótico desses bebês, confirmando a sua correlação com malformações do sistema nervoso central (CNS). Apesar de sabermos muito sobre a interferência de ZIKV no desenvolvimento de células neurais, pouco se sabe sobre como o sistema imune materno se comporta nessas condições. Nossa pesquisa investiga a origem das malformações do CNS causadas pelo ZIKV explorando o microquimerismo. No microquimerismo células de um indivíduo, um feto, um irmão ou a mãe, entram em outro durante a gravidez. Nesse trabalho, utilizamos combinações de cruzamentos entre camundongos transgênicos (β-actin-eGFP) para detectar células marcadas de um indivíduo que passaram para um segundo. Para testar o efeito de ZIKV sobre esse fenômeno, realizamos uma cirurgia intrauterina para expor os embriões e inocular salina, ZIKV inativado (inZIKV) e ZIKV no líquido amniótico. Após cinco dias cirurgia, medimos os níveis de células fetais no sangue materno e em três regiões do cérebro materno: bulbo olfatório (OB), hipocampo (HC) e cerebelo (CRB). Além disso, avaliamos o microquimerismo entre irmãos comparando o cérebro e o fígado do embrião como potenciais locais para a captação de células microquiméricas. Nossos resultados preliminares não revelaram diferença significativa nos níveis de células fetais (eGFP + ) trocadas entre os grupos de controle (salina e inZIKV) e aqueles inoculados com ZIKV, tanto no sangue materno quanto nas regiões cerebrais. No entanto, a injeção de inZIKV ou ZIKV levou ao aparecimento de células tronco neurais provenientes dos fetos no sangue de algumas fêmeas. Quanto ao microquimerismo entre irmãos, houve uma diferença notável na transferência de células, especialmente no cérebro, ao comparar o grupo inoculado com ZIKV com os grupos salina e inZIKV. Esses resultados sugerem que o ZIKV aumenta a permeabilidade de células neurais para o sangue materno, induzidos tanto pela infecção viral quanto ela inflamação causada por seus componentes após inativação. Além disso, concluímos que ZIKV afeta os níveis de células microquiméricas trocadas entre irmãos, indicando uma ruptura na permeabilidade da barreira placentária e hematoencefálica. Esses achados sugerem que uma potencial troca de células entre o sistema nervoso embrionário e a mãe aumentaria a probabilidade de interromper os mecanismos de imunotolerância adquiridos na gravidez. Mostrar Abstract In 2015, Brazil faced a severe Zika virus (ZIKV) epidemic transmitted by Aedes aegypti mosquitoes, causing febrile illness. It prompted a study to detect ZIKV in the amniotic fluid of pregnant women with microcephalic babies, confirming its association with CNS malformations. During pregnancy, the maternal immune system adjusts to tolerate embryo cells carrying paternal genetic material, while maternal antibodies provide passive immunity. However, congenital Zika disrupts this immune balance, potentially leading to brain malformations. Our research investigates the origin of these malformations, exploring microchimerism, where cells from one individual enter another during pregnancy. We aim to shed light on the underlying mechanisms of Zika-related complications. Here, we performed an intrauterine surgery to expose the embryos and inoculate saline, inactivated ZIKV (inZIKV), and ZIKV into the amniotic fluid, analyzing after five days. We measured the levels of fetal cells in the maternal blood and three regions of the maternal brain: Olfactory bulb (OB), hippocampus (HC), and cerebellum (CRB). Furthermore, we evaluated microchimerism between siblings, comparing the embryo's brain and liver as the potential harboring sites for the microchimeric cells. Our results revealed no significant difference in the levels of exchanged fetal cells between the control groups (saline and inZIKV) and those inoculated with ZIKV, both in the maternal blood and brain regions. However, there was a notable difference in cell transfer between siblings, particularly in the brain, when comparing the Zika virus group with the saline and inZIKV groups. We conclude that the ZIKV increases the levels of microchimeric cells exchanged between siblings, indicating a disruption in the permeability of the placental and blood-brain barriers. This finding implies that a potential leakage of embryonic cells to the mother could enhance the likelihood of disrupting maternal tolerance mechanisms.
3	ANNA GABRIELY BARROSO DE SÁ Investigacao da expressao de egr-1 nos ganglios da base durante a producao e percepcao vocal em Callithrix jacchus Orientador : DANIEL YASUMASA TAKAHASHI MEMBROS DA BANCA : DANIEL YASUMASA TAKAHASHI KERSTIN ERIKA SCHMIDT SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO BRUSS REBOUÇAS COELHO LIMA CRISTIANO SOARES SIMOES Data: 17/06/2024 Mostrar Resumo Um aspecto fundamental da comunicação humana é a fala flexível, que há muito se acredita ser exclusiva dos humanos entre os primatas. Entretanto, descobertas recentes sugerem que alguns primatas não humanos, como os saguis, também apresentam plasticidade vocal. A investigação dos correlatos neurais da flexibilidade vocal em saguis pode fornecer uma visão de suas origens em humanos devido às homologias cerebrais. Dentre as áreas cerebrais relacionadas ao comportamento vocal, muito se sabe das contribuições corticais, porém a função das regiões subcorticais é muito menos conhecida. Em particular, os gânglios da base estão relacionados à escolha/início de ações, ao controle motor fino e ao aprendizado de sequências motoras; portanto, é provável que sejam relevantes para a flexibilidade vocal. Aqui, usando dados histológicos coletados anteriormente e métodos estereológicos, testamos a hipótese de que o núcleo caudado e o putâmen, nos gânglios da base, são ativados durante a comunicação vocal e usamos a expressão do gene imediato egr-1 para mapear sua ativação em três grupos de saguis. O primeiro grupo não vocalizou durante o teste (C), o segundo grupo ouviu vocalizações de reprodução, mas não vocalizou (H/O), e o terceiro grupo ouviu chamadas de reprodução e vocalizou (H/V). Observamos um aumento na expressão de erg-1 em ambas as áreas na condição H/O em comparação com a condição C e um aumento ainda mais significativo na expressão de erg-1 nas mesmas áreas na condição H/V em comparação com a condição H/O. Para garantir a especificidade das alterações observadas, comparamos as células que expressam erg-1 nas áreas sensoriais e motoras primárias, não encontrando diferença significativa entre as três condições. Além disso, quantificamos a locomoção durante a hora que antecedeu o ponto final do experimento para descartar discrepâncias de movimento como explicação para as diferenças observadas entre os grupos na expressão de erg-1, sem encontrar correlação entre locomoção e variação de expressão. Nossos resultados indicam a ativação dos gânglios basais durante a audição e a produção da vocalização, independentemente de outras áreas cerebrais e movimentos corporais, o que corrobora nossa hipótese. A relevância dos gânglios basais no aprendizado vocal de aves canoras, juntamente com nossas descobertas em saguis, sugere sua importância na compreensão da evolução do aprendizado vocal. Mostrar Abstract A core aspect of human communication is flexible speech, long believed to be unique to humans among primates. However, recent findings suggest that some non-human primates, such as marmosets, also exhibit vocal plasticity. Investigating the neural correlates of vocal flexibility in marmosets provides insight into its origins in humans due to brain homologies. While much research focuses on cortical areas, the role of subcortical regions is understudied. Basal ganglia are related to the choice/initiation of actions, fine motor control, and learning of motor sequences; hence, it is likely to be relevant for vocal flexibility. Here, using previously collected histological data and stereological methods, we tested the hypothesis that the caudate nucleus and the putamen, in the basal ganglia, are activated during vocal communication and used the expression of the immediate early gene egr-1 to map its activation in three groups of marmosets. The first group did not vocalize during testing (C), the second group heard playback vocalizations but did not vocalize (H/O), and the third group heard playback calls and vocalized (H/V). We observed an increase in egr-1 expression in both areas in the H/O condition compared to the C condition and a further significant increase in egr-1 expression in the same areas in the H/V condition compared to the H/O condition. To ensure the specificity of observed changes, we compared erg-1 expressing cells in primary sensory and motor areas, finding no significant difference among the three conditions. Additionally, we quantified locomotion during the one hour preceding the experimental end-point to rule out movement discrepancies as an explanation for observed group differences in erg-1 expression, finding no correlation between locomotion and expression variance. Our results indicate basal ganglia activation during vocal listening and production, independent of other brain areas and body movements, supporting our hypothesis. The relevance of basal ganglia in songbird vocal learning, along with our findings in marmosets, suggests their importance in understanding the evolution of vocal learning.
4	ADRIANA FREIRE LAMARTINE AVALIAÇÃO DOS EFEITOS DO CANABIGEROL E DO CANABINOL NAS CRISES AGUDAS INDUZIDAS PELO PENTILENOTETRAZOL EM CAMUNDONGOS Orientador : DANIEL YASUMASA TAKAHASHI MEMBROS DA BANCA : DANIEL YASUMASA TAKAHASHI EDUARDO BOUTH SEQUERRA JOÃO RICARDO MENEZES Data: 21/06/2024 Mostrar Resumo Fitocanabinoides, metabólitos secundários produzidos por plantas do gênero Cannabis, modulam a excitabilidade celular e apresentam efeitos promissores no tratamento adjuvante anticrise em epilepsias de difícil controle. O tetrahidrocanabinol (THC) e o canabidiol (CBD), os dois fitocanabinoides com maior concentração em inflorescências de Cannabis sp., possuem massa e estrutura molecular similares, porém distintos efeitos farmacológicos: o THC tem um evidente efeito psicotrópico e pró-convulsivante, enquanto o CBD não afeta o comportamento ou a percepção, apesar de notável atividade anticrise em estudo clínicos e pré-clínicos. Por outro lado, pouco se conhece a respeito dos efeitos farmacológicos de outros fitocanabinoides,como o canabigerol (CBG, molécula precursora do THC e CBD) e o canabinol (CBN, resultado da degradação do THC e CBD). O CBG e o CBN interagem com diferentes alvos moleculares, como receptores do sistema endocanabinoide (CB1), porém seus efeitos farmacológicos sobre a hiperexcitabilidade neuronal são desconhecidos. Neste trabalho, avaliamos o efeito anticrise do CBG e do CBN em um modelo de crise aguda induzida quimicamente pelo pentilenotetrazol (PTZ) em camundongos (CEUA/UFRN #043/2022). A administração de PTZ (60 mg/Kg, s.c.) produziu espasmos, abalos mioclônicos e, em alguns animais, crises límbicas generalizadas. O pré-tratamento (1 h antes do PTZ) com CBG ou CBN, nas doses de 3, 30 ou 300 mg/Kg (i.p.) não modificou a latência, a quantidade ou a gravidade dos comportamentos ictais induzidos pelo PTZ, quando comparado ao grupo controle (CTR, animais que receberam veículo, i.e., óleo de milho; p>0,05, ANOVA). Por outro lado, o pré-tratamento com diazepam (5 mg/Kg, tradicional fármaco anticrise, usado aqui como controle positivo) aumentou a latência para o primeiro espasmo e a primeira mioclonia, além de reduzir significativamente o número de eventos quando comparados ao grupo controle (p<0,05, teste t não-pareado). Surpreendentemente, o pré-tratamento com CBG ou CBN aumentou a proporção de animais apresentando crises límbicas, independente da dose. A proporção de animais com crise no grupo CTR foi de 2/16 (13%), enquanto que no grupo CBG foi de 8/17 (47%, CTR vs CBG, chi-quadrado=4,66, p=0,031) e no grupo CBN foi de 5/16 (31%, CTR vs CBN, chi-quadrado=1,65, p>0,05). Nossos resultados demonstram que o CBG e o CBN não possuem atividade anticrise no modelo de crise aguda induzida pelo PTZ e sugere que, de fato, esses fitocanabinoides favorecem a expressão de crises límbicas. Acreditamos que esse estudo expande nossa compreensão do potencial e das limitações do sistema endocanabinoide no controle da excitabilidade neuronal. Mostrar Abstract Phytocannabinoids, secondary metabolites produced by Cannabis plants, modulate cellular excitability and present promising effects in adjunctive treatment for refractory epilepsies. Tetrahydrocannabinol (THC) and cannabidiol (CBD), two phytocannabinoids with the highest concentration in Cannabis sp. inflorescences, have similar mass and molecular structure, but distinct pharmacological effects: THC has a clear psychotropic and pro-convulsant effect, while CBD does not affect behavior or perception, despite notable anti-seizure activity in clinical and preclinical studies. On the other hand, little is known about the pharmacological effects of other phytocannabinoids, such as cannabigerol (CBG, a precursor molecule of THC and CBD) and cannabinol (CBN, which results from the abiotic degradation of THC and CBD). CBG and CBN interact with different molecular targets, such as receptors of the endocannabinoid system (CB1r), but their pharmacological effects on neuronal hyperexcitability are unknown. In this study, we evaluated the antiseizure effect of CBG and CBN in a model of chemically-induced acute seizures by pentylenetetrazol (PTZ) in mice (CEUA/UFRN #043/2022). PTZ administration (60 mg/kg, s.c.) produced spasms, myoclonic jerks, and in some animals, generalized limbic seizures. Pretreatment (1 h before PTZ) with CBG or CBN at doses of 3, 30, or 300 mg/kg (i.p.) did not modify the latency, quantity, or severity of PTZ-induced ictal behaviors compared to the control group (CTR, animals receiving vehicle, i.e., corn oil; p>0.05, ANOVA). On the other hand, pretreatment with diazepam (5 mg/kg, a traditional anti-seizure drug, used here as positive control) increased the latency to the first spasm and the first myoclonus and significantly reduced the number of events compared to the control group (p<0.05, unpaired t-test). Surprisingly, the pretreatment with CBG or CBN increased the proportion of animals experiencing limbic seizures, regardless of the dose. The proportion of animals with seizures in the CTR group was 2/16 (13%), while in the CBG group, it was 8/17 (47%, CTR vs CBG, chi-square=4.66, p=0.031) and in the CBN group it was 5/16 (31%, CTR vs CBN, chi-square=1.65, p>0.05). Our results demonstrate that CBG and CBN do not have antiseizure activity in the PTZ-induced acute seizure model and suggest that these phytocannabinoids promote the expression of limbic seizures. We believe this study expands our understanding of the potential and limitations of the endocannabinoid system in controlling neuronal excitability.
	Teses
1	INGRID NOGUEIRA SOUSA Subclassificação de neurônios do neocórtex através das propriedades eletrofisiológicas de membrana – Impacto da super exposição a ruído Orientador : EMELIE KATARINA SVAHN LEAO MEMBROS DA BANCA : EDUARDO BOUTH SEQUERRA EMELIE KATARINA SVAHN LEAO GILAD SILBERBERG LYVIA LINTZMAIER PETIZ RENATA FIGUEIREDO ANOMAL Data: 15/04/2024 Mostrar Resumo A exposição a ruídos altos pode gerar zumbido induzido por ruído em humanos e animais. Vários estudos observaram que a exposição ao ruído (NE) pode alterar a atividade neuronal de muitos, senão de todos os núcleos auditivos, incluindo o córtex auditivo primário (A1). Apesar do A1 fornecer importante feedback descendente aos núcleos da via auditiva, ainda pouco se sabe sobre como a NE afeta as propriedades eletrofisiológicas de membrana de tipos específicos de neurônios no A1. Aqui, fizemos registro de propriedades de disparo de células piramidais (PCs) e células Martinotti (MCs) da camada 5 (a principal camada de output cortical) do A1 em condições de controle ou uma semana após uma superexposição ao ruído (4-18 kHz, 90 dBs, 1,5 h, seguido de 1,5 h de silêncio). Além disso, os registros controle de MCs do A1 foram comparados aos registros controle de MCs do córtex motor primário (M1) para elucidar as especulações sobre a existência de subtipos morfo-elétricos de MCs em L5. Subtipos eletrofisiológicos de células piramidais e MCs foram identificados utilizando análise de componentes principais (PCA) e clustering, em combinação com marcadores genéticos para as MCs. Nossos dados mostraram que a NE altera a frequência de disparo das PCs em L5 em direções opostas após as injeções de corrente de despolarização, onde as PCs do Tipo A tiveram uma diminuição na frequência de disparo inicial (p = 0,02) e de disparo em estado estacionário (p = 0,050) e as PCs do Tipo B tiveram um aumento significativo na frequência de disparo em estado estacionário (p = 0,048). Também notamos que as MCs em A1 mostraram um aumento significativo na frequência de disparo inicial (p = 8,5 × 10 −5 ) e em estado estacionário (p = 6,3 × 10 −5 ) após a superexposição ao ruído. Ao comparar grupos controle de MCs na L5 de A1 e M1 observamos, através da análise de PCA, a formação de dois clusters com base nas 14 propriedades de membrana avaliadas. Nomeamos os grupos de MCs do Tipo 1 e MCs do Tipo 2 e, eles diferiram significativamente em 10 parâmetros para A1 e 11 parâmetros para M1, mostrando que as MCs na L5 do córtex não são um grupo homogêneo e podem ser subdivididos em duas classes principais. Em conclusão, observou-se que a alta NE causa efeitos distintos nas PCs do Tipo A e do Tipo B e também nas MCs inibitórias, o que parece alterar a atividade de feedback descendente e contralateral no sistema auditivo. As diferenças nas propriedades eletrofisiológicas de diferentes MCs após a superexposição ao ruído também foram analisadas nesta tese. E, o fato das MCs em L5 de diferentes áreas corticais apresentarem características surpreendentemente semelhantes, é um primeiro passo na direção de uma melhor classificação deste importante interneurônio inibitório. Finalmente, é importante estudar como a superexposição ao ruído pode afetar as propriedades da membrana neuronal, uma semana após um estímulo de ruído alto, a um nível celular para que assim se possa desenvolver opções de tratamento para restaurar o nível normal de atividade dentro do A1. Mostrar Abstract Loud noise-exposure can generate noise-induced tinnitus in both humans and animals. Several studies have observed that the noise-exposure (NE) can alter neuronal activity of many, if not all auditory nuclei, including the primary auditory cortex (A1). Despite the A1 providing important descending feedback to nuclei of the auditory pathway, still little is understood of how NE affects electrophysiological membrane properties of specific types of neurons in the A1. Here, we record firing properties from pyramidal cells (PCs) and Martinotti cells (MCs) of layer 5, the main cortical output layer, of the A1 in control conditions or one week after a noise overexposure (4-18 kHz, 90dBs, 1.5 h, followed by 1.5 h silence). MCs of the A1 were furthermore compared to control MC recordings from the primary motor cortex (M1) to elucidate speculations of morpho-electrical subtypes of L5 MCs. Electrophysiological subtypes of pyramidal cells and MCs were identified using principal component analysis and clustering, in combination with genetic markers for the MCs. We found that NE changes firing frequency of L5 PCs in opposite directions after depolarization current injections, where Type A PCs had a decrease in initial (p = 0.02) and steady state firing frequency (p = 0.050) and Type B PCs showed a significant increase in in steady state firing frequency (p = 0.048). Additionally, L5 MCs in A1 showed a significant increase in initial (p = 8.5 × 10 −5 ) and steady state firing frequency (p = 6.3 × 10 −5 ) after noise overexposure. When comparing control groups of MCs in L5 of A1 and M1 we observed, through PCA analysis, the formation of two clusters based on 14 membrane properties assessed. We called the groups, Type 1 and Type 2 MCs and they significantly differed in 10 parameters for A1 and 11 parameters for M1, showing that L5 MCs in the cortex are not a homogeneous group and can be subdivided into two main clusters. In conclusion, loud NE was seen to cause distinct effects in Type A and Type B L5 PCs and inhibitory L5 MCs, which appears to alter activity of descending and contralateral feedback in the auditory system. Whether the differences in electrophysiological properties of different MCs remain after noise overexposure is beyond the scope of this thesis. Yet, that L5 MCs from different cortical areas displayed strikingly similar characteristics is still a first step in the direction of better classifying this important inhibitory interneuron. Finally, it is important to study how noise overexposure can affect neuronal membrane properties a week after a loud noise stimulus at a cellular level in order to develop treatment options to restore normal level of activity within the A1.
2	JULIANA AVILA DE SOUZA Saúde mental, sono, sonhos e clima de segurança psicossocial na pós-graduação. Orientador : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO MEMBROS DA BANCA : LEONARDO DE OLIVEIRA BARROS ADRIANO DE LEMOS ALVES PEIXOTO LETICIA DE OLIVEIRA NICOLE LEITE GALVAO COELHO SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO Data: 23/04/2024 Mostrar Resumo Problemas de saúde mental entre pós-graduandos têm gerado debate dentro da comunidade acadêmica. Estudos anteriores identificaram níveis de ansiedade e depressão até 6 vezes mais altos do que na população em geral. Distúrbios do sono e abuso de substâncias também são frequentemente relatados. O fenômeno do sofrimento acadêmico requer mais pesquisas para identificar fatores etiológicos - intrínsecos e extrínsecos ao indivíduo - para ações preventivas e suporte. O presente estudo teve como objetivo investigar fatores de risco e de proteção paradoenças mentais em uma amostra brasileira. 476 estudantes de pós-graduação (idade média 33,9, DP=8,62) de todas as regiões do Brasil completaram um questionário online, conforme aprovado pelo comitê de ética local (CAAE: 54127221.0.0000.5537). As perguntas abordaram aspectos sociodemográficos, estilo de vida e saúde, impacto da COVID-19, experiências acadêmicas, contexto social e relatos de sonhos. Instrumentos de triagem psicométrica para depressão (PHQ-9: média=13,8, DP=7,21), ansiedade (GAD-7: média=11,9, DP=6,23), distúrbios do sono (PSQI: média=8,41, DP=3,85) e clima de segurança psicossocial (PSC-12: média=35, DP=18) também foram aplicados. Foram realizados testes não paramétricos em que a variável de agrupamento foi a classificação entre baixo risco (BR) e alto risco (AR) para desenvolvimento de doença mental fornecida pela PSC-12. Participantes no grupo AR tiveram pontuações significativamente mais altas do que aqueles no grupo BR, indicando uma maior presença de sintomas para depressão (AR: média=14,4, DP=6,89; BR: média=11, DP=7,92; U=12337, p<.001, r=0,271), ansiedade (AR: média=12,4, DP=6,13; BR: média=9,62, DP=6,18; U=12661, p<.001, r=0,252), distúrbios do sono (AR: média=8,68, DP=3,81; BR: média=7,18, DP=3,85; U=13197, p=,001, r=0,220), maior ocorrência de pesadelos (AR: média=1,53, DP=0,33; BR: média=1,44, DP=0,34; U=1438, p=0,022, r=0,150) e de sonhos relacionados com a pós-graduação (AR: média=1,61, SD= 0,33; BR: média=1,44, SD=0,35; U=12350, p<001, r=0,270). Análises de regressão linear com os escores da PSC-12 como variável preditora foram estatisticamente significativas para sintomas de depressão (R2=0,0570, F(1,474)=28,7, p<.001), ansiedade (R2=0,0443, F(1;474)=22, p<.001), distúrbios do sono (R2=0.0439, F(1;465)=21.4, p<.001) e frequência de pesadelos (PSC-12: R2=0,0221, F(1,474)=10,7, p=0,001). A frequência de pesadelos também foi significativamente associada com os resultados sobre sintomas depressivos (PHQ-9: R2=0,102, F=53,9, p<.001; Rho(474)=0,326, t=7,34, p<.001), ansiosos (GAD-7: R2=0,114, F=61,1, p<.001; Rho(474)=0,342, t=7,82, p<.001) e distúrbios do sono (PSQI: R2=0,104, F(1,465)=53,9, p<.001; Rho(465)= 0,323, t=6,61, p<.001) indicando que a ocorrência de pesadelos pode ser discutida como um indício clínico de sofrimento mental. Os desafios globais de saúde mental atingiram novas proporções após a pandemia de COVID-19. As previsões sobre futuras pandemias e crises relacionadas ao aquecimento global não são otimistas, e a principal esperança para lidar com essas questões deve vir de avanços científicos e tecnológicos futuros. Levando em consideração que aumentar a diversidade na ciência é uma maneira direta de aprimorar a diversidade de abordagens e criatividade na resolução de problemas, há uma responsabilidade de proteger cientistas em seus anos formativos para minimizar problemas de saúde mental, abandono de carreira e taxas de suicídio entre acadêmicos. Mostrar Abstract Mental health issues among graduate students have sparked debate within the academic community. Previous studies identified anxiety and depression levels up to 6 times higher than the general population. Sleep disorders and substance abuse are also commonly reported. The phenomenon of academic suffering requires further research to identify etiological factors – intrinsic or extrinsic to the individual – for preventive actions and support. The present study aimed to investigate risk and protective factors for mental illness among a Brazilian sample. 476 graduate students (mean age 33.9, SD=8.62) from all Brazilian regions completed an online questionnaire, as approved by the local ethics committee (CAAE: 54127221.0.0000.5537). Questions covered sociodemographics aspects, lifestyle and health, COVID-19 impact, academic experiences, social context, and dream reports. Psychometric screening instruments for depression (PHQ-9: mean=13.8, SD=7.21), anxiety (GAD-7: mean=11.9, SD=6.23), sleep disorders (PSQI: mean=8.41, SD=3.85), and psychosocial safety climate (PSC-12: mean=35, SD=18) were also applied. Non-parametric t-test was performed with the PSC-12 classification for mental illness risk as a grouping variable. Participants in the high risk (HR) group had significantly higher scores than those in the low risk (LR) group, indicating a higher presence of symptoms for depression (HR: mean=14.4, SD=6.89; LR: mean=11, SD=7.92; U=12337, p<.001, r=0.271), anxiety (HR: mean=12.4, SD=6.13; LR: mean=9.62, SD=6.18; U=12661, p<.001, r=0.252), sleep disorders (HR: mean=8.68, SD=3.81; LR: mean=7.18, SD=3.85; U=13197, p=.001, r=0.220) and an increased frequency of nightmares (HR: mean=1.53, SD=0.33; LR: mean=1.44, SD=0.34; U=1438, p=0.022, r=0.150). Linear regression analysis with PSC-12 scores as a predictable variable were statistically significant for depression (R2=0.0570, F(1,474)=28.7, p<.001), anxiety (R2=0.0443, F(1;474)=22, p<.001), sleep disorders (R2=0.104, F(1;465)=53.9) and nightmare frequency (R2=0.0221, F(1;474)=10.7, p=0.001). The frequency of nightmares was also significantly associated with outcomes on depressive symptoms (PHQ-9: R2=0.102, F=53.9, p<.001; Rho(474)=0.326, t=7.34, p<.001), anxiety (GAD-7: R2=0.114, F=61.1, p<.001; Rho(474)=0.342, t=7.82, p<.001), and sleep disorders (PSQI: R2=0.104, F(1,465)=53.9, p<.001; Rho(465)= 0.323, t=6.61, p<.001), indicating that the occurrence of nightmares can be discussed as a clinical indicator of mental distress. Global mental health challenges have reached new proportions after the COVID-19 pandemic. Predictions about future pandemics and global warming-related crises are not optimistic, and the main hope for dealing with these issues should come from future scientific and technological advances. Taking into account that increasing diversity in science is a direct way to enhance the diversity of approaches and creativity in problem-solving, there’s a responsibility to protect scientists in their formative years in order to minimize mental health issues, career abandonment and suicide rates among academics.
3	JHULIMAR GUILHERME DOERL Descrição da dinâmica de líquido cefalorraquidiano e alterações morfológicas associadas à infecção por vírus zika em camundongos em desenvolvimento Orientador : EDUARDO BOUTH SEQUERRA MEMBROS DA BANCA : LEO MORITA MIYAKOSHI JAQUELINE DA SILVA GENEROSO EDUARDO BOUTH SEQUERRA EMELIE KATARINA SVAHN LEAO PATRICIA PESTANA GARCEZ Data: 29/05/2024 Mostrar Resumo Desde 2015, o aumento dos casos de infecção congênita pelo vírus Zika (ZIKV) tem despertado grande interesse da comunidade científica, especialmente no Brasil. A infecção resulta em várias lesões e malformações no sistema nervoso central (SNC). Os fenótipos resultantes são diversos, com pacientes exibindo diferentes graus de comprometimento. Muitos pacientes com síndrome congênita do Zika vírus (CZVS) desenvolvem malformações progressivas, mesmo após o nascimento e a cessação dos sinais de infecção pelo ZIKV. Esses achados sugerem que o ZIKV provoca inflamação do tecido neural que pode persistir por um período prolongado. O sistema glinfático, responsável pela remoção de produtos do metabolismo celular e outras moléculas do ISF e CSF, é essencial para a homeostase do tecido neural. A formação do sistema glinfático ocorre após a gênese de vasos dentro do parênquima, a diferenciação das células de glia radial em astrócitos e a formação de extensões dos astrócitos junto à barreira hematoencefálica (BBB). Pesquisas recentes indicam que o ZIKV infecta astrócitos em desenvolvimento, podendo afetar a formação de suas projeções ao redor dos vasos sanguíneos. Embora haja indícios de que o vírus altere o sistema glinfático, ainda não foram realizados estudos para testar o efeito dessa infecção. Portanto, neste estudo, caracterizamos o impacto da infecção por ZIKV na gliogênese e no desenvolvimento do sistema glinfático. Observamos que a severidade dos sintomas da infecção está relacionada à idade e à carga viral administrada. Nosso modelo de infecção reproduziu alterações morfológicas e estruturais similares às observadas em crianças com CZVS. Além disso, detectamos que a infecção por ZIKV altera a dinâmica do fluxo de CSF e a expressão de Aqp4, sugerindo uma disfunção do sistema glinfático. Mostrar Abstract Since 2015, the increase in cases of congenital Zika virus (ZIKV) infection has aroused great interest in the scientific community, especially in Brazil. The infection results in various lesions and malformations in the central nervous system (CNS). The resulting phenotypes are diverse, with patients exhibiting different degrees of impairment. Many patients with congenital Zika virus syndrome (CZVS) develop progressive malformations, even after birth and cessation of signs of ZIKV infection. These findings suggest that ZIKV causes inflammation of the neural tissue that can persist for a prolonged period. The glymphatic system, responsible for removing products of cellular metabolism and other molecules from the ISF and CSF, is essential for neural tissue homeostasis. The formation of the glymphatic system occurs after the genesis of vessels within the parenchyma, the differentiation of radial glia cells into astrocytes and the formation of astrocyte extensions near the blood-brain barrier (BBB). Recent research indicates that ZIKV infects developing astrocytes and can affect the formation of their projections around blood vessels. Although there are indications that the virus alters the glymphatic system, no studies have yet been carried out to test the effect of this infection. Therefore, in this study, we characterized the impact of ZIKV infection on gliogenesis and the development of the glymphatic system. We observed that the severity of infection symptoms is related to age and the viral load administered. Our infection model reproduced morphological and structural alterations similar to those observed in children with CZVS. In addition, we found that ZIKV infection alters the dynamics of CSF flow and the expression of Aqp4, suggesting a dysfunction of the glymphatic system.
4	JOSEPH ANDREWS BELO ALVES Sincronizacao de redes neuronais das areas frontais pela respiracao durante o comportamento exploratorio em ratos. Orientador : DIEGO ANDRES LAPLAGNE MEMBROS DA BANCA : DIEGO ANDRES LAPLAGNE EMELIE KATARINA SVAHN LEAO RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA RAMÓN HYPOLITO LIMA ROCHELE VASCONCELOS CASTELO BRANCO MOURAO Data: 25/07/2024 Mostrar Resumo A respiração é um processo fisiológico fundamental, mas sua relevância vai além da respiração a nivel celular. O controle rítmico da respiração tem sido associado ao aprimoramento cognitivo, ao aumento da autoconsciência e ao relaxamento. No entanto, ainda não está claro como o padrão respiratório se relaciona com o cérebro e o comportamento. Os roedores sincronizam os ritmos sensório-motores com a respiração durante o sensoriamento ativo, como movimentos da cabeça e o batimento das vibrissas. Isso sugere que o ciclo respiratório possa ser relevante para a codificação neural do ambiente. Aqui, caracterizamos como o ciclo respiratório modula a atividade cerebral frontal durante o envolvimento do animal em estadosativos. Para tanto, procuramos episódios nos quais o cérebro e a respiração se sincronizam nesses contextos, nomeadas de oscilações acopladas à respiração (RCOs). Conduzimos os nossos experimentos em um aparato composto por duas plataformas opostas separadas por uma lacuna (gap paradigm), onde eles poderiam interagir espontaneamente com objeto ou estímulo social em momentos diferentes. Durante os experimentos, registramos simultaneamente o comportamento dos ratos, a pressão intranasal e a atividade elétrica cerebral frontal. Primeiro, analisamos as variáveis comportamentais rastreando as posições da cabeça ao longo do tempo para extrair a ocupação espacial e a velocidade da cabeça durante os estados de repouso e ativo. Quando ativos, os animais estiveram mais propensos a investigar a lacuna nos contextos sociais do que nos objetos. Esses eventos foram caracterizados por ratos guiando suas cabeças em direção à plataforma oposta exibindo altas frequências respiratórias (> 5 Hz). Também observamos episódios ativos longe da lacuna, principalmente na parede oposta a essa. Realizamos análise de coerência para identificar oscilações acopladas à respiração nos potenciais de campo local do bulbo olfatório (OB) e dos córtices orbital medial (MO), pré-límbico (Prl) e cingulado anterior (Cg). Isto revelou níveis de coerência à respiração acima do acaso em todas as regiões do cérebro, tanto em repouso como em estado ativo, geralmente em intensidades decrescentes desde a região mais anterior (OB) para a região mais posterior (Cg). Juntos, os nossos resultados mostram que essas áreas são moduladas de forma distinta pelo ciclo respiratório durante contextos exploratórios. Concluímos que o ciclo respiratório é relevante para o comportamento exploratório dos ratos e que as oscilações acopladas à respiração poderiam mediar a coordenação entre respiração, comportamento e cognição. Mostrar Abstract Breathing is a fundamental physiological process, yet its significance extends beyond cellular respiration. The rhythmic control of respiration has been associated with cognitive enhancement, increased self-awareness, and relaxation. However, how the breathing pattern relates to the brain and behavior remains unclear. Rodents synchronize sensorimotor rhythms to respiration during active sensing, such as head and whisker movements. It suggests that the breathing cycle could be relevant for environmental neural coding. Here, we characterize how the breathing cycle modulates frontal brain activity during animal engagement in active states. To do so, we look for episodes in which the brain and breathing synchronize in these contexts, called respiratory-coupled oscillations (RCOs). We conducted our experiments in an apparatus composed of two opposing platforms separated by a gap (gap paradigm), where they could interact spontaneously with an object or social stimulus at different times. During the experiments, we simultaneously recorded rats' behavior, intranasal pressure, and frontal brain electrical activity. First, we analyzed the behavioral variables by tracking the head positions over time to extract occupancy and head speed during resting and active states. During the activity, animals were more encouraged to stay over the gap in social than object contexts. These events were characterized by rats guiding their heads toward the opposite platform at high respiratory rates (> 5 Hz). We also observed active episodes away from the gap, mainly on the opposite wall. We performed coherence analysis to identify respiration-coupled oscillations in the local-field potentials of the olfactory bulb and, medial-orbital, pre-limbic, and anterior cingulate cortices. This revealed levels of coherence to breathing above chance in all brain regions, both in rest and active states, with values generally decreasing from the anterior-most (OB) to the posterior-most region (Cg). Our results show that these areas are distinctly modulated by the breathing cycle during classes of exploratory contexts. We conclude that the breathing cycle is relevant to rat exploratory behavior and that the RCOs could mediate the coordination between respiration, behavior, and cognition, representing an approach to study the mechanisms behind the behavioral modulation.
5	SYLVIA LIMA DE SOUZA MEDEIROS ALTERNANCIA CICLICA ENTRE OS ESTADOS DE SONO QUIETO E ATIVO EM POLVOS OBSERVADOS EM CONDICOES CONTROLADAS DE LABORATORIO E EM AMBIENTE NATURAL Orientador : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO MEMBROS DA BANCA : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO EMELIE KATARINA SVAHN LEAO BRUNO LOBAO SOARES JENNIFER ANN MATHER JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON TATIANA SILVA LEITE Data: 19/09/2024 Mostrar Resumo A alternância de longos episódios de sono quieto interrompidos ritmicamente por episódios curtos de sono ativo, um padrão que antes se pensava ser exclusivo dos amniotas, foi recentemente relatado em alguns invertebrados, como na drosófila, na aranha saltadora e no cuttlefish. Porém, estudos que apontam a existência de um padrão cíclico de distintas fases do sono foram realizadas em animais cativos, em condições de laboratório. Isso deixa questões em aberto no que diz respeito ao ciclo natural do sono dos invertebrados e como este é afetado por fatores ambientais. Para investigar detalhadamente a estrutura comportamental do sono em cefalópodes, gravamos vídeos ininterruptos (de 12 horas, em 4 dias consecutivos) do comportamento em laboratório de quatro espécimes adultos de Octopus insularis, polvo bentônico comum no Atlântico ocidental tropical. Os animais foram capturados em Pirangi (6°0’14.29”S, 35° 6’21.01”O) e mantidos em tanques de tamanho 1,0 x 0,7 x 0,6 metros, na cidade Natal/RN. Em seguida, quantificamos diversas variáveis durante cada um dos estados comportamentais, bem como durante as transições entre os estados. Mudanças na cor e textura da pele, movimentos dos olhos e do manto, foram avaliadas usando ferramentas automatizadas de processamento de imagens, desenvolvidas para este fim. Para medir o limiar de alerta em cada estado, foi mensurada a latência da resposta comportamental a estímulos sensoriais. Foram identificados dois estados comportamentais distintos de ausência de reatividade à estimulação. O primeiro foi um estado de sono quieto caracterizado por pele uniformemente pálida, pupilas fechadas e episódios com longa duração (mediana 415,2 s). O segundo foi um sono ativo caracterizado por padrões dinâmicos de cor e textura da pele, movimentos oculares rápidos e episódios de curta duração (mediana 40,8 s). O sono ativo foi periódico (60% das recorrências entre 26-39 min) e ocorreu principalmente após o sono quieto (82% das transições). Estes resultados sugerem que cefalópodes apresentam um ciclo de sono ultradiano análogo ao dos amniotas. Para comparar esses resultados com dados obtidos em ambiente natural, estabelecemos uma colaboração para analisar dados já existentes sobre o comportamento de Octopus insularis, registrado de forma minimamente invasiva por câmeras remotas posicionadas nas entradas das tocas, nas ilhas caribenhas Turks e Caicos (21.5112°N, 71.5190°O). Foram registrados 10 espécimes adultos durante o dia e a noite (total de 240 horas). Os resultados mostram que todos os animais apresentaram um padrão de sono cíclico surpreendentemente semelhante ao padrão observado em laboratório, com uma alternância periódica de episódios de sono quieto (mediana 643,2 s) e sono ativo (mediana 37,8 s), com episódios de sono quieto precedendo episódios de sono ativo 98% das vezes. Observamos ainda que os animais se encontraram em sono (tanto quieto quanto ativo) durante 44% do tempo amostrado, o que demonstra que o sono ocupa uma fração substancial do tempo de vida adulta em O. insularis. A documentação e quantificação do sono cíclico em espécimes de O. insularis, investigados tanto em laboratório quanto em ambiente natural, ajuda a compreender as pressões seletivas que impulsionaram a evolução do ciclo de sono em cefalópodes. Mostrar Abstract The alternation of long episodes of quiet sleep rhythmically interrupted by short episodes of active sleep, a pattern once thought to be exclusive of amniotes, has recently been reported in some invertebrates, such as in drosophila, jumping spider and in cuttlefish. However, these studies that shows the sleep cyclic pattern have been developed in animals kept in captivity within laboratory conditions. This leaves open questions with regard to the natural sleep cycle of invertebrates, and how it is affected by environmental factors. To investigate in detail the behavioral structure of cephalopod sleep, we recorded uninterrupted videos (12h in 4 consecutive days) of the behavior in laboratory of four adult specimens of Octopus insularis, a common benthic octopus in the tropical western Atlantic. The animals were captured in Pirangi (6°0’14.29”S, 35° 6’21.01”W) and kept in tanks measuring 1.0 x 0.7 x 0.6 meters, Natal/RN. Then, we quantified several variables during each of the behavioral states, as well as during transitions between states. Changes in skin color and texture, eye and mantle movements were assessed using automated image processing tools developed for this purpose. To measure the arousal threshold in each state, the latency of the behavioral response to sensory stimuli was measured. Two distinct behavioral states of lack of reactivity to stimulation were identified. The first was a quiet sleep state characterized by uniformly pale skin, closed pupils, and long episode durations (median 415.2 s). The second was an active sleep state characterized by dynamic skin patterns of color and texture, rapid eye movements, and short episode durations (median 40.8 s). Active sleep was periodic (60% of recurrences between 26-39 min) and occurred mostly after quiet sleep (82% of transitions). These results suggest that cephalopods presents an ultradian sleep cycle analogous to that of amniotes. To compare these results with data obtained in the wild, we made a collaboration to analyze existing data on the behavior of Octopus insularis, recorded in a minimally invasive way by remote cameras positioned at the dens entrances, on the Caribbean islands of Turks and Caicos (21.5112°N , 71.5190°W). 10 adult specimens were recorded during the day and night (total of 240 hours). The results show that all animals presented a cyclical sleep pattern surprisingly similar to the pattern observed in the laboratory, with a periodic alternation of episodes of quiet sleep (median 643.2 s) and active sleep (37.8 s median), with episodes of quiet sleep preceding episodes of active sleep 98% of the time. We also observed that the animals were sleeping (both quiet and active sleep) for 44% of the sampled period, which demonstrates that sleep occupies a substantial fraction of adult lifespan in O. insularis. Documenting and quantifying cyclic sleep pattern in specimens of O. insularis, investigated both in the laboratory and in the natural environment, helps to understand the selective pressures that drove the evolution of the sleep cycle in cephalopods.
6	DEBORA HASHIGUCHI Desregulação das respostas ao estresse em ratos VPA juvenis: insights sobre a reatividade autonômica e comportamental no transtorno do espectro autista Orientador : RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA MEMBROS DA BANCA : ORFA YINETH GALVIS ALONSO BEATRIZ DE OLIVEIRA MONTEIRO MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA RENATA FIGUEIREDO ANOMAL RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA Data: 27/09/2024 Mostrar Resumo Uma resposta eficaz às mudanças ambientais é essencial para a sobrevivência humana,e o desenvolvimento infantil desempenha um papel crucial na formação decomportamentos adultos apropriados por meio da integração de informaçõessensoriais, estados internos (como fome e dor), experiências passadas e antecipaçõesfuturas. Transtornos de estresse, marcados por preocupação e medo excessivos, sãocomumente observados entre indivíduos com Transtorno do Espectro Autista (TEA).Ratos expostos pré-natalmente ao VPA são usados como modelo para TEA. Parainvestigar possíveis alterações nos sistemas de estresse do TEA, este estudo avaliou asrespostas autonômicas e comportamentais a estímulos táteis, nociceptivos e sociaisem ratos VPA juvenis. Nossos resultados demonstram uma complexa desregulação dasrespostas ao estresse em ratos VPA. O Capítulo 1 revelou que ratos VPA apresentamdesregulação do sistema autonômico, maior suscetibilidade e habituação prejudicadaao estresse tátil leve, semelhante aos padrões em crianças com TEA, sugerindo autilidade do modelo para estudar a reatividade autonômica e a suscetibilidade aoestresse em humanos. O Capítulo 2 revelou que ratos VPA exibem respostascomportamentais a estímulos dolorosos semelhantes, mas atrasadas, em comparaçãoa ratos controle, indicando maior resiliência dos animais VPA a esse tipo de estresse.Em contraste, o Capítulo 3 mostrou que ratos VPA exibiram um comportamento decongelamento mais rápido e sustentado sob estresse social, com um déficit dehabituação, alinhando-se com os desafios sociais no TEA. Esses resultados destacam oaumento da suscetibilidade geral dos ratos VPA a estímulos inócuos indutores deestresse e déficits de habituação significativos, mas respostas mais lentas a estímulosnociceptivos, ilustrando a complexidade das respostas ao estresse. O estudo ressalta autilidade do modelo de rato VPA para melhor compreendermos e conduzir aabordagens que amenizem a reatividade ao estresse relacionada ao TEA. Mostrar Abstract An effective response to environmental changes is essential for human survival, andchild development plays a crucial role in shaping appropriate adult behaviors throughthe integration of sensory information, internal states (such as hunger and pain), pastexperiences, and future anticipations. Stress disorders, marked by excessive worry andfear, are commonly observed among individuals with Autism Spectrum Disorder (ASD).Rats prenatally exposed to VPA are used as a model for ASD. To investigate possiblechanges in ASD stress systems, this study evaluated the autonomic and behavioralresponses to tactile, nociceptive, and social stimuli in juvenile VPA-treated rats. Ourresults demonstrate a complex dysregulation of stress responses in VPA-treated rats.Chapter 1 revealed that VPA-treated rats display autonomic system dysregulation,increased susceptibility, and impaired habituation to mild tactile stress, similar topatterns in children with ASD, suggesting the model's usefulness for studyingautonomic reactivity and stress susceptibility in humans. Chapter 2 found that VPA-treated rats exhibit similar but delayed behavioral responses to painful stimulicompared to control rats, indicating greater resilience of VPA-treated rats to this typeof stress. In contrast, Chapter 3 show that VPA-treated rats displayed faster and moresustained freezing behavior under social stress, with a habituation deficit, aligning withsocial challenges in ASD. These results highlight VPA-treated rats' increased overallsusceptibility to innocuous stress-inducing stimuli and significant habituation deficits,but slower responses to nociceptive stimuli, illustrating the complexity of stressresponses. Our study validate the utility of the VPA rat model for understanding andleading to the development of treatments for ASD-related stress reactivity.
7	PRISCILLA KELLY DA SILVA BARROS ATIVIDADE ONIRICA, SONO E DESEMPENHO EM EXAME NACIONAL Orientador : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO MEMBROS DA BANCA : FELIPE BEIJAMINI JANAINA WEISSHEIMER MARIO ANDRE LEOCADIO MIGUEL NATÁLIA BEZERRA MOTA SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO Data: 11/12/2024 Mostrar Resumo A elaboração do enredo onírico envolve a combinação de diferentes fragmentos de memória. Uma das teorias sobre os sonhos, sob a ótica evolutiva darwiniana, sugere que, no ambiente ancestral, os sonhos atuavam como um espaço seguro para simular ameaças enfrentadas na vigília, conferindo uma vantagem em termos de sobrevivência. Outra teoria propõe que, por meio de mecanismos neuropsicológicos, os sonhos desempenham um papel fundamental na regulação emocional, particularmente no controle de emoções como o medo. Durante o sono, especialmente no estágio de sono REM, ocorrem modulações de circuitos neurais associadas à expressão gênica de experiências vividas na vigília, o que favorece a formação e consolidação de memórias. Esse estágio do sono é marcado por uma maior quantidade de sonhos mais complexos. Nesse contexto, o conteúdo onírico poderia funcionar como um marcador útil para compreender a relação entre eventos significativos da vigília e o estado emocional e cognitivo do sonhador. Além disso, o atraso de fase, típico da adolescência, gera uma tendência à vespertinidade, criando um descompasso entre o relógio biológico e as exigências sociais, como os horários escolares, o que pode resultar em mudanças comportamentais e prejudicar o desempenho acadêmico. Este estudo analisou a relação entre sono, sonhos, estados de humor, hábitos, pandemia, por meio de dados coletados utilizando questionários, e o resultado do desempenho acadêmico em jovens durante o período de um exame nacional. Como metodologia, parte dos participantes utilizou actímetros (dispositivos semelhantes a relógios de pulso), para monitorar padrões de atividade-repouso durante o período do exame. Os relatos de sonhos foram coletados e analisados em termos de frequência, conteúdo e valência emocional. A análise dos dados incluiu procedimentos estatísticos descritivos e inferenciais, como análises de variância com testes post-hoc, modelos lineares generalizados (GLM). Uma análise hierárquica por clusters foi realizada para agrupar padrões de variáveis relacionadas ao sono, sonhos, estados de humor e desempenho acadêmico. Os resultados indicam uma prevalência de sonhos negativos antes do primeiro dia de exame, o que pode estar associado a teoria onírica de regulação emocional, bem como uma pior qualidade do sono e sonhos ruins no último mês como principais preditores do desempenho no exame junto ao impacto da pandemia de Covid-19 na rotina de sono. O estudo oferece insights sobre a necessidade de intervenções focadas em promover uma melhor qualidade do sono e regulação emocional em populações jovens, especialmente em contextos de alta pressão, como exames seletivos, contribuindo para o entendimento da interação entre aspectos neurobiológicos e emocionais no desempenho acadêmico Mostrar Abstract The construction of dream narratives involves the integration of various memory fragments. One evolutionary Darwinian theory of dreams suggests that, in ancestral environments, dreams functioned as a safe space for simulating threats encountered during wakefulness, providing an adaptive advantage for survival. Another prominent theory posits that dreams play a crucial role in emotional regulation through neuropsychological mechanisms, particularly in managing emotions such as fear. During sleep, especially in the REM stage, neural circuit modulation associated with gene expression from wakeful experiences occurs, facilitating memory formation and consolidation. This stage is characterized by a higher prevalence of complex dream activity. Within this framework, dream content may serve as a valuable marker for understanding the relationship between significant waking-life events and the emotional and cognitive states of the dreamer. Moreover, the phase delay commonly observed in adolescence fosters an evening chronotype, creating a misalignment between biological rhythms and social demands, such as school schedules. This misalignment often leads to behavioral changes and impaired academic performance. This study examined the interplay between sleep, dreams, mood states, habits, and the COVID-19 pandemic through data collected via questionnaires, focusing on academic performance during a national examination period. A subset of participants wore actigraphs (watch-like devices) to monitor activity-rest patterns during the exam period. Dream reports were collected and analyzed in terms of frequency, content, and emotional valence. Data analysis employed descriptive and inferential statistical methods, including variance analysis with post-hoc tests and generalized linear models (GLMs). Hierarchical cluster analysis was conducted to identify patterns among variables related to sleep, dreams, mood states, and academic performance. The findings revealed a prevalence of negative dreams prior to the first exam day, potentially supporting the emotional regulation theory of dreaming. Additionally, poor sleep quality and negative dream experiences in the preceding month emerged as key predictors of exam performance, alongside the impact of COVID-19-related disruptions on sleep routines. The study provides valuable insights into the need for interventions aimed at improving sleep quality and emotional regulation in young populations, particularly in high-pressure contexts such as competitive examinations. These findings contribute to a deeper understanding of the interaction between neurobiological and emotional factors and their influence on academic outcomes

2023

	Dissertações
1	MIZZIARA MARLEN MATIAS DE PAIVA Sono e Aprendizagem em Octopus insularis Orientador : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO MEMBROS DA BANCA : JOSÉ EDUARDO AMOROSO RODRIGUEZ MARIAN EDUARDO BOUTH SEQUERRA SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO TATIANA SILVA LEITE Data: 30/01/2023 Mostrar Resumo Dentre os animais invertebrados, a classe dos cefalópodes, pertencentes ao filo Mollusca, tem destacado-se em pesquisas por sua notável inteligência e capacidade de aprendizagem. Em especial os polvos, têm apresentado comportamento complexo, quanto a organização de seu sistema nervoso, incluindo um lobo para aprendizagem. Estes animais apresentam ainda, como já conhecido em vertebrados, habilidades de aprendizagem por toque e observação. Na literatura constam estudos realizados com O. vulgaris em que foi verificado que polvos são capazes de mudar comportamento por resultados de experiências, demonstrandoque estes podem associar informações e reproduzir respostas adaptativas de comportamento. O sono é um comportamento que se apresenta em diversos táxons do reino animal e já é bastante estudado em vertebrados, principalmente nos mamíferos e nas aves. Contudo, dentre os invertebrados, no caso dos polvos, constam registros comportamentais e eletrofisiológicos que apontam para a existência de pelo menos duas fases do sono. Dentre os objetivos deste estudo, busca-se relacionar a aprendizagem e inteligência desses animais com os padrões de sono observados, bem como investigar e descrever em detalhes, por meio de uma quantificação comportamental abrangente, a aprendizagem da espécie Octopus insularis, caracterizar os processos de aprendizagem e identificar se há relação com o sono. Usando gravações em vídeo, o trabalho pretende avaliar se os jovens adultos desta espécie são capazes de aprender uma nova tarefa, chamada aqui de "bonecas russas", que exige que os animais abram sequencialmente até 3 frascos diferentes, um dentro do outro, um menor que o outro, com uma recompensa (peixe, caranguejo ou camarão) dentro do frasco menor. Foi observado que os polvos são capazes de abrir os 3 tipos de potes, abrindo-o muitas vezes de forma diferente, o que evidencia a capacidade cognitiva e versatilidade desses animais. Mostrar Abstract Among invertebrate animals, the class of cephalopods, belonging to the phylum Mollusca, has stood out in research for its remarkable intelligence and learning ability. In particular, octopuses have shown complex behavior regarding the organization of their nervous system, including a lobe for learning. These animals also show, as already known in vertebrates, learning skills by touch and observation. In the literature, there are studies carried out with the species O. vulgaris in which it was verified that octopuses are able to change behavior based on the results of experiments, demonstrating that they can associate information and reproduce adaptive behavioral responses. Among the objectives of this study, we seek to relate the learning capacity of these animals with their sleep patterns. Sleep is a behavior that occurs in several taxa of the animal kingdom and has already been extensively studied in vertebrates, especially in mammals and birds. However, among invertebrates, in the case of octopuses, there are behavioral and electrophysiological studies that point to the existence of at least two sleep phases. The objective of this work is to investigate and describe in detail, through a comprehensive behavioral quantification, a learning process in the species Octopus insularis. We intend to investigate and describe O. insularis behaviors, characterize a specific learning process and identify whether there is a relationship with sleep. Using video recordings, we are assessing whether the young adults of this species are capable of learning a new task, called here "Russian dolls", which requires the animals (N=5) to sequentially open up to three different jars, one inside the other, one smaller than the other, with a reward (crab or shrimp) inside the smaller jar. We observed that the octopuses are able to open the 3 types of jars, often opening each of them in many different ways, which shows the cognitive ability and behavioral versatility of these animals.
2	ANA LUIZA ALVES DIAS Ritmos respiratórios no bulbo olfatório e córtex pré-frontal medial durante o comportamento do tipo ansioso Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT MEMBROS DA BANCA : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT FLAVIO FREITAS BARBOSA ROBSON SCHEFFER TEIXEIRA Data: 27/02/2023 Mostrar Resumo A ansiedade é caracterizada como um estado de percepção de ameaças que podem levar ao perigo. É considerada um comportamento evolutivamente adaptativo que resulta em diferentes alterações fisiológicas. A resposta emocional evocada pela ansiedade causa ativação de áreas cerebrais e coordenação temporal da neuromodulação. Nos últimos 20 anos, estudos mostraram que mudanças na atividade do hipocampo, amígdala e córtex pré-frontal (PFC) estariam relacionadas a respostas de medo e ansiedade. Acredita-se que as conexões entre essas áreas sejam coordenadas pelas oscilações teta (~ 6 - 12 Hz). No entanto, achados recentes mostraram que uma rede maior poderia estar relacionada à modulação da ansiedade, que seria orquestrada pelas projeções do bulbo olfatório (OB) para o PFC. Tanto o OB quanto o PFC exibem oscilações neuronais que se sincronizam com a fase do ciclo respiratório que são denominados ritmos respiratórios (RR) devido à sua co-variabilidade na frequência de pico com a frequência respiratória. Estes referem-se às oscilações do potencial de campo local (LFP) juntamente com a respiração e não ao processo mecânico de respiração em si. As frequências de LFP mais baixas apresentam-se como um mecanismo de comunicação de longo alcance através da sincronização de regiões corticais do cérebro durante diferentes estados comportamentais, o que poderia ser o caso da RR. Neste trabalho, buscamos entender como as mudanças no ciclo respiratório poderiam influenciar o aparecimento dessas oscilações e como elas poderiam estar relacionadas ao estado comportamental durante a ansiedade. Para isso, registramos a respiração por pressão intranasal junto com o LFP do PFC medial (cingulado, pré-límbico e medial orbital), OB e córtex parietal de 7 ratos Wistar machos enquanto eles se comportavam livremente no labirinto em cruz elevado (EPM). Descobrimos que a frequência respiratória muda dependendo do estado comportamental (ansioso vs não ansioso) e da atividade locomotora. Além disso, verificamos que mudanças no espectro de potência do LFP também dependem do estado comportamental e refletem mudanças na atividade respiratória. Por fim, observamos que RR se encontra durante estados mais ansiosos na mesma faixa de frequência de teta. Nós hipotetizamos que o teta descrito anteriormente durante estados ansiosos pode ter sido confundido com RR, e que esse ritmo pode coordenar a comunicação de longo alcance no cérebro, sendo encontrado tanto no cérebro frontal como em regiões mais distantes como o córtex parietal. Mostrar Abstract Anxiety is characterized as a state of perception of threats that can lead to danger. It is considered an evolutionarily adaptive behavior that results in different physiological changes. The emotional response evoked by anxiety causes activation of brain areas and temporal coordination of neuromodulation. Over the past 20 years, studies have shown that changes in the activity of the hippocampus, amygdala, and prefrontal cortex (PFC) would be related to fear and anxiety responses. The connections between these areas are thought to be coordinated by the theta oscillations (~ 6 - 12 Hz). However, recent findings have shown that a larger network could be related to the modulation of anxiety, which would be orchestrated by the projections from the olfactory bulb (OB) to the PFC. Namely, both the OB and PFC exhibit neuronal oscillations that synchronize to the phase of the respiratory cycle and are named respiratory rhythms (RR) because of their co-variability in peak frequency with the breathing rate. These refer to actual LFP oscillations coupled with breathing and not the mechanical process of breathing itself. Lower LFP frequencies present themselves as a mechanism for long-range communication through the synchronization of cortical brain regions during different behavioral states, which could be the case of RR. In this work, we wanted to understand how the changes in the respiratory cycle could influence the appearance of these oscillations and how they could be related to the behavioral state during anxiety. For that, we recorded respiration through intranasal pressure and LFPs from the medial PFC (anterior cingulate, prelimbic and medial orbital), OB and parietal cortex of 7 male Wistar rats as they freely behaved in the elevated plus maze (EPM). We found that the respiratory rate changes depending on the behavioral state (anxious vs non-anxious) and locomotor activity. Furthermore, changes in the LFP power spectrum also depend on the behavioral state and reflect changes in respiratory activity. Finally, we observed RR in the same frequency range as theta during more anxious states. We hypothesize that the theta rhythm described in previous anxiety studies may have been confused with RR, and that this rhythm may coordinate long-range communication in the brain, being found both in the frontal brain and in more distant regions such as the parietal cortex.
3	ANA LUÍZA CAMPOS VILA REAL Exposição intrauterina ao ácido valpróico induz teratogênese e reproduz endofenótipo dos modelos animais de autismo Orientador : RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA MEMBROS DA BANCA : ENRRICO BLOISE RENATA FIGUEIREDO ANOMAL RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA Data: 28/02/2023 Mostrar Resumo O transtorno do espectro autista (TEA) é uma desordem do neurodesenvolvimento que, estima-se, abrange 1% da população mundial. É caracterizado pela apresentação clínica de déficits na comunicação e interação social e, também, pela prevalência de comportamentos repetitivos e interesses restritos. Existem diversas etiologias associadas ao TEA, representando a grande diversidade fenotípica desse transtorno. Dessa forma, foram gerados diversos modelos animais para a investigação científica dos mecanismos nos quais os diferentes fatores (genéticos e ambientais) de risco levam ao desenvolvimento do TEA e também para a busca de intervenções terapêuticas. O ácido valpróico (VPA) é um fármaco utilizado como tratamento da epilepsia, de transtornos do humor e da enxaqueca e o seu uso, durante a gestação, foi associado a um aumento na probabilidade de desenvolvimento do TEA na prole. São bem estabelecidos, na literatura, os modelos animais de autismo por exposição ao VPA, contudo, não são bem conhecidos os mecanismos através dos quais o VPA induz a alterações no neurodesenvolvimento que interferem nos comportamentos atípicos observados. Sabe-se que o fenótipo dos animais modelo VPA de autismo expressa-se diferentemente a depender da dosagem utilizada, da via de administração e do período do desenvolvimento em que ocorre a exposição ao fármaco. Portanto, neste estudo, buscamos investigar os efeitos da exposição ao VPA administrado pela via intrauterina (VPAiu), diretamente em embriões de rato, na janela do desenvolvimento em que ocorre o fechamento do tubo neural, testando a via de exposição com diferentes doses. Nossas hipóteses eram de que a exposição ao VPAiu induziria a geração dos fenótipos comportamentais, ou endofenótipos, observados nos modelos VPA de autismo; que a severidade do fenótipo seria dose dependente; e que o endofenótipo, seria homogêneo dentro de uma mesma ninhada. Para isso, realizamos a laparotomia medial em ratas prenhas, na idade gestacional GD 12, para a exposição dos cornos uterinos, possibilitando as micro injeções intrauterinas de VPA. Após o nascimento, acompanhamos o desenvolvimento dos animais, registramos suas vocalizações ultrassônicas (USVs) e, além disso, foram submetidos a testes comportamentais (campo aberto e interação social) para verificação do fenótipo típico dos modelos animais de autismo. As duas doses utilizadas foram capazes de induzir teratogenias em menos de 10% dos animais injetados. As análises de peso materno, peso dos filhotes e data da abertura dos olhos não revelaram alterações globais do desenvolvimento pós-natal nos animais VPAiu. Quanto às USVs, os animais VPAiu emitiram significativamente menos que animais controle na idade de 7 dias pós-natais (P7). Foi observada, em apenas um dos grupos expostos ao VPAiu (que recebeu a menor dose), menor exploração do aparato de campo aberto (P21), menor tempo de locomoção no centro do aparato de campo aberto (P30) e maior número de ocorrências na zona de interação social (ZIS; P35). Não foram observados déficits de interação social nos animais VPAiu. Através dos dados obtidos em nosso projeto, podemos concluir que a administração de VPA pela via intrauterina gerou efeitos teratogênicos e provocou alterações comportamentais características dos modelos animais utilizados no estudo do TEA. Mostrar Abstract Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder that includes, approximately, 1% of the world’s population. ASD is characterized by clinical observations of deficits in social communication and interaction and, also, the prevalence of repetitive behaviors and restricted interests. There are many etiologies associated with this disorder, representing the wide phenotypic diversity of ASD. Thus, there are various animal models for the scientific investigation of the mechanisms in which different risk factors (genetic and environmental) cause the development of ASD and for the search of therapeutic interventions. Valproic Acid (VPA) is a pharmaceutical compound used for the treatment of epilepsy, mood disorders and migraines, and its use during gestation has been linked with an increased probability of ASD development in the offspring. There are well established animal models of ASD induced by VPA exposure, although the exact mechanisms by which VPA induces the changes seen in neurodevelopmental trajectory, ultimately leading to the behavioral features found in these models, are unknown. The phenotypes (or endophenotypes) seen in these models expresses differently, depending on which dose of VPA is used, which administration route and which phase of development occurs the exposure to the drug. Therefore, in this study, we aimed to investigate the effects of VPA through intrauterine exposure (VPAiu), directly at rat embryos, at the time window of neural tube closure, testing different doses. Our hypotheses were that VPAiu exposure would lead to the generation of endophenotypes observed in VPA models of ASD; that the endophenotype would be homogeneous within litters; and that the phenotypical severity would increase in a dose-dependent manner. To attest this, we performed a medial laparotomy at pregnant dams, at gestational day (GD) 12, to expose the uterine horns, allowing micro injections of VPA on each embryo. After the pups were born, we followed their development, registered the ultrasonic vocalizations (USVs) induced by maternal isolation and, also, submitted the offspring to behavioral tests (open field and social interaction) to verify the presence of the ASD endophenotype. The two doses of VPA used in this study were able to generate teratogenicity in less than 10% of the injected animals. Through the analysis of dam’s weighting, neonates’ weighting and register of eye-opening date, we found no change at global development amongst groups. We found that VPAiu animals vocalized significantly less USVs that age matched controls at postnatal day (P)7. Only one group of VPAiu animals (VPA 1) explored significantly less the open field apparatus’ nose-poke holes at P21, spent less time at the center of the open field apparatus at P30 and presented an increased number of events at the social interaction zone (ZIS; P35) compared to controls. VPAiu animals did not present social interaction deficits. Through the data obtained in the present research, we can conclude that our methodology (injecting VPA through the intrauterine route) generated teratogenic effects and replicated autistic-like behaviors, characteristic of ASD animal models induced by VPA.
4	AELTON SILVA ARAUJO Efeitos Eletrofisiológicos do Sevoflurano em Neurônios Piramidais da Camada 5 do Córtex Auditivo Primário do Camundongo Orientador : EMELIE KATARINA SVAHN LEAO MEMBROS DA BANCA : DANIEL YASUMASA TAKAHASHI EMELIE KATARINA SVAHN LEAO RICARDO MAURÍCIO XAVIER LEÃO Data: 15/05/2023 Mostrar Resumo Anestésicos gerais são onipresentes na prática médica, mas os mecanismos celulares que promovem amnésia, analgesia, imobilidade e inconsciência modulando canais iônicos dependentes de voltagem e ligantes ainda são pouco compreendidos. Estudos recentes começam a mostrar a diversidade de diferentes anestésicos na regulação de canais iônicos específicos e que neurônios piramidais corticais são afetados por concentrações mais baixas do que interneurônios. Isso destaca que a anestesia geral não segue um mecanismo "geral", mas depende da escolha de anestésicos com efeitos específicos ao tipo celular que precisam ser estudados caso a caso. Por exemplo, os efeitos eletrofisiológicos de anestésicos voláteis, como o sevoflurano, são especialmente difíceis de estudar em preparações in vitro, no entanto, modelos biofísicos preveem a estabilização do estado aberto de canais de K+ dependentes de voltagem de baixo limiar (KV1.2). Aqui, tentamos dar um primeiro passo na identificação do perfil eletrofisiológico do sevoflurano em neurônios piramidais da camada 5 (L5 PNs) do córtex auditivo de camundongos adultos. Aplicamos sevoflurano passando a mistura de carbogênio através de um vaporizador para anestésico volátil, oxigenando e solubilizando o sevoflurano no líquido cefalorraquidiano artificial (aCSF) usado para gravações de patch-clamp de célula inteira. A concentração de sevoflurano em aCSF foi quantificada usando cromatografia gasosa-espectrometria de massa. Além disso, subdividimos os L5 PN em células do tipo A e B com base nas respostas a pequenos passos de corrente despolarizante e hiperpolarizante, uma vez que os L5 PNs do tipo A e B apresentam diferenças sutis nas propriedades da membrana que podem ser moduladas pelo sevoflurano. A quantificação das propriedades passivas e ativas da membrana antes e após a aplicação de sevoflurano em baixa dose (aproximadamente 22 µM) mostrou uma diminuição na frequência de disparo para ambos os tipos de células e um efeito específico de despolarização do limiar do potencial de ação do tipo A PNs (APthreshold no aCSF: -36.31 ± 0.94 mV; média ± E.P.M.; em sevo: -21.75 ± 4.39 mV; p = 0.009; n = 8 células) e aumento da meia-largura do potencial de ação do tipo B PNs (APHalf-width aCSF: 1.80 ± 0,13 ms; sevo: 2,29 ± 0.23; p = 0.041; n = 10). Gravações estáveis após a lavagem do sevoflurano restauraram parcialmente a frequência máxima inicial de disparo, o limiar do potencial de ação para o tipo A e a meia-largura do potencial de ação para o tipo B L5 PNs. Nossos resultados preliminares concluem que o sevoflurano diminui a frequência de disparo de ambos os tipos de L5 PNs, no entanto, as propriedades da membrana são afetadas diferencialmente dependendo do tipo celular. Este trabalho mostra pela primeira vez o efeito direto do sevoflurano em células piramidais corticais da camada 5 e contribui para o entendimento celular do mecanismo de ação dos anestésicos voláteis Mostrar Abstract General anesthetics are ubiquitous in medical practice, but the cellular mechanisms that promote amnesia, analgesia, immobility and unconsciousness by modulating voltage- and ligand-gated ion channels are still poorly understood. Recent studies are beginning to show the diversity of different anesthetics in regulating specific ion channels and that cortical pyramidal neurons are affected by lower concentrations than interneurons. This highlights that general anesthesia does not follow a "general" mechanism but depends on the choice of anesthetics with cell-type specific effects that need to be studied case by case. For example, the electrophysiological effects of volatile anesthetics such as sevoflurane are especially hard to study in in vitro preparations, yet, biophysical models predict stabilization of the open-state of low-threshold voltage-gated K+ channels (Kv1.2). Here we attempt a first step in identifying the electrophysiological profile of sevoflurane on layer 5 pyramidal neurons (L5 PNs) of the auditory cortex of adult mice. We applied sevoflurane by passing the carbogen mixture through a vaporizer for volatile anesthetic thereby both oxygenating and solubilizing sevoflurane in the artificial cerebrospinal fluid (aCSF) used for whole-cell patch-clamp recordings. The concentration of sevoflurane in the aCSF was quantified using gas chromatography-mass spectrometry. We further subdivided L5 PN into type A and B cells based on responses to small depolarizing and hyperpolarizing current steps, since type A and type B L5 PNs display subtle differences in membrane properties that might be modulated by sevoflurane. Quantification of passive and active membrane properties before and after application of low dose sevoflurane (approximately 22 µM) showed a decrease in the firing frequency for both cell types and a specific effect of depolarizing the action potential threshold of type A PNs, (APthreshold aCSF: -36.31 ± 0.94 mV; sevo: -21.75 ± 4.39 mV; p = 0.009; n = 8 cells) and increasing the action potential half-width of type B PNs (APHalf-width aCSF: 1.80 ± 0.13 ms; sevo: 2.29 ± 0.23 ms; p = 0.040; n = 10). Stable recordings after the washout of sevoflurane restored partially initial maximum firing frequency, AP threshold for type A and AP half-width for type B L5 PNs. Our preliminary results conclude that sevoflurane decreases the firing frequency of both types of L5 PNs, however, membrane properties are differentially affected depending on cell type. This work shows for the first time the direct effect of sevoflurane on L5 cortical pyramidal cells and adds to the cellular understanding of the mechanism of action of volatile anesthetics.
5	RAQUEL LÚCIA SOUTO DE ARAÚJO Caracterização do papel da PKA cortical na formação da memória de reconhecimento de objetos Orientador : MARTIN PABLO CAMMAROTA MEMBROS DA BANCA : DIEGO ANDRES LAPLAGNE MARIA CAROLINA GONZALEZ MARTIN PABLO CAMMAROTA Data: 28/09/2023 Mostrar Resumo Memória de reconhecimento é um componente central das memórias declarativas. Falhas no processamento dessas memórias acarretam consequências severas que caracterizam os sintomas iniciais em pacientes com Alzheimer e declínio cognitivo. A tarefa de reconhecimento de objeto novo é utilizada para avaliar os mecanismos moleculares envolvidos no processamento de memória de reconhecimento. Diferentes regiões do cérebro são necessárias para discriminar objetos. O córtex pré-frontal medial (CPFm) e o hipocampo desempenham funções distintas durante o processamento deste tipo de memória. A dopamina é importante para a detecção de novidade e sua sinalização é mediada pela proteína cinase ativada por AMPc, PKA. Interrupções na sinalização mediada pela PKA podem levar a distúrbios, como transtorno de déficit de atenção e hiperatividade e perda de memória relacionada à idade, portanto, para elaborar estratégias terapêuticas mais eficientes, devemos entender os circuitos neurais subjacentes à cognição normal. O objetivo deste trabalho foi caracterizar o papel da PKA cortical na formação da memória de reconhecimento de objetos em ratos. Foram utilizados ratos Wistar adultos e de meia idade, machos e fêmeas, implantados bilateralmente com cânulas no CPFm. Nossos resultados demonstram que, em ratos, a consolidação da memória de reconhecimento de objetos requer a ativação precoce da PKA no CPFm, esse resultado é observado tanto em machos adultos e de meia idade como em fêmeas. A inibição da PKA impede a formação da memória de reconhecimento de objetos de longa e curta duração. Com esses achados, podemos inferir que a PKA no CPFm é fundamental para a formação das memórias de reconhecimento de objetos. Mostrar Abstract Recognition memory is a central component of declarative memories. Failures in the processing of these memories lead to severe consequences that characterize the initial symptoms in patients with Alzheimer's and cognitive decline. The novel object recognition task is used to assess the molecular mechanisms involved in recognition memory processing. Different regions of the brain are needed to discriminate objects. The medial prefrontal cortex (mPFC) and the hippocampus perform distinct functions during the processing of this type of memory. Dopamine is important for novelty detection and its signaling is mediated by the cAMP-activated protein kinase, PKA. Disruptions in PKA-mediated signaling can lead to disorders such as attention deficit hyperactivity disorder and age-related memory loss, so to devise more efficient therapeutic strategies, we must understand the neural circuits underlying normal cognition. The objective of this work was to characterize the role of cortical PKA in the formation of object recognition memory in rats. Adult and middle-aged male and female Wistar rats, bilaterally implanted with cannulas in the mPFC, were used. Our results demonstrate that, in rats, consolidation of object recognition memory requires early activation of PKA in the mPFC, this result is observed in both adult and middle-aged males and females. PKA inhibition prevents the formation of long- and short-term object recognition memory. With these findings, we can infer that PKA in the mPFC is fundamental for the formation of object recognition memories.
6	LUANA ADALICE BORGES DE ARAUJO LIMA ESTUDO COMPORTAMENTAL E ELETROENCEFALOGRÁFICO DO DESEMPENHO DA TAREFA NO/NO-GO AO LONGO DO CICLO MENSTRUAL Orientador : MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA MEMBROS DA BANCA : MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA DRAULIO BARROS DE ARAUJO TANIA FERNANDES CAMPOS Data: 04/12/2023 Mostrar Resumo O comportamento motor envolve o controle adaptativo do movimento e depende de mecanismos provenientes da percepção e cognição que planejam e executam diferentes ações complexas de movimentos de natureza inata ou adquiridos pela aprendizagem. Os hormônios esteroides, por sua vez, atuam como fatores de transcrição participando em vias de sinalização e modulação de funções neurais, entre elas a função motora. Evidências demonstram que os esteroides sexuais influenciam a neurotransmissão no sistema nervoso central, afetando a qualidade do desempenho feminino em tarefas motoras, destacando a importância da inibição e do controle motor no comportamento humano. O presente estudo investigou se a atividade cortical e variáveis relacionadas a atividade muscular esquelética apresentam mudanças nas fases do ciclo menstrual (menstrual, folicular e luteal) em 30 mulheres durante um Protocolo Go/No-Go. Esse teste incluiu pares de estímulos auditivos (1º estimulo = S1; 2º estimulo = S2) que foram agrupados em dois tipos gerais: centradoem S1 e centrado em S2. Na tarefa centrada em S1, a decisão é tomada após S1 e a execução/inibição motora ocorre após S2. Nas tarefas centradas em S2, a tomada de decisão e execução ou inibição ocorre somente após S2. A atividade cortical foi registrada por meio de eletroencefalografia (EEG) e analisados os ritmos alpha (8- 13Hz), beta (15-30Hz) e beta 1 (15-23Hz), nas regiões frontal medial (Fz), central esquerda (C3) e central direita (C4). As relações entre essas medidas de EEG e os resultados comportamentais Go/No-Go e ERSPs foram avaliadas. A atividade comportamental diferiu significativamente no tempo de reação e acurácia entre osprotocolos S1 e S2, sem qualquer interação com as fases do ciclo menstrual. Foi encontrada uma correlação positiva moderada entre o tempo de reação e os níveis de progesterona no protocolo centrado em S1. Mudanças na atividade cerebral, com a geração da beta-ERS durante a iniciação do movimento na região frontal medial indicou um provável aumento no controle da inibição motora associado a níveis diminuídos de HSFs encontrados na fase menstrual. Ademais, as oscilações beta e alpha na região central esquerda foram significativamente mais acentuadas nas fases folicular e luteal sugerindo uma modulação decorrente da elevação dos hormônios sexuais, estradiol e progesterona, no processamento e execução de tarefas motoras.Em resumo, este estudo pioneiro evidencia variações na cognição motora ao longo do ciclo menstrual em tarefas Go/No-Go, que poderão ter implicações na otimização do desempenho motor e na reabilitação de mulheres durante o período reprodutivo, fornecendo uma base importante para futuras pesquisas e intervenções clínicas. Mostrar Abstract Motor behavior involves the adaptive control of movement and depends on mechanisms arising from perception and cognition that plan and execute different complex movement actions of an innate nature or acquired through learning. Steroid hormones, in turn, act as transcription factors participating in signaling pathways and modulation of neural functions, including motor function. Evidence shows that sex steroids influence neurotransmission in the central nervous system, affecting the quality of female performance in motor tasks, highlighting the importance of restriction and motor control in human behavior. The present study investigated whether cortical activity and variations related to skeletal muscle activity present changes in the phases of the menstrual cycle (menstrual, follicular and luteal) in 30 women during a Go/No-Go Protocol. This test included pairs of auditory stimuli (1st stimulus = S1; 2nd stimulus = S2) that were grouped into two general types: centered on S1 and centered on S2. In the S1-centered task, the decision is made after S1 andmotor execution/inhibition occurs after S2. In tasks centered on S2, decision making and execution occur only after S2. Cortical activity was recorded using electroencephalography (EEG) in the medial frontal regions (Fz), left center (C3) and center-right (C4) to study specifically the alpha (8-13Hz), beta (15-30Hz) and beta 1 (15-23Hz) rhythms. The relationships between these EEG measures and Go/No-Go behavioral outcomes and ERPs were assessed. Behavioral activity differed significantly in time of occurrence and accuracy between protocols S1 and S2, without any interaction with the phases of the menstrual cycle. A moderate positive correlation was found between reaction time and progesterone levels in protocol centered on S1. Changes in brain activity with the generation of beta-ERS during movement initiation in the medial frontal region indicated a likely increase in motor stimulus control associated with the decreased levels of HSFs found in the menstrual phase. Furthermore, beta and alpha oscillations in the left central region were significantly more pronounced in the follicular and luteal phases, suggesting a modulation resulting from the increase in sex hormones, estradiol and progesterone, in the processing and execution of motor tasks. In summary, this pioneering study highlights variations in motor cognition throughout the menstrual cycle in Go/No-Go tasks, which may have implications for optimizing motor performance and rehabilitation of women during the reproductive age, providing an important basis for future research and clinical approaches.
7	ISAAC CAMPOS BRAGA RASTREAMENTO DE MUDANÇAS BIOQUÍMICAS INDUZIDAS PELA AYAHUASCA EM SUJEITOS SAUDÁVEIS E PACIENTES COM DEPRESSÃO: UMA ABORDAGEM DE APRENDIZADO DE MÁQUINA Orientador : DRAULIO BARROS DE ARAUJO MEMBROS DA BANCA : BRUNO NAZÁRIO COELHO DIEGO ANDRES LAPLAGNE DRAULIO BARROS DE ARAUJO Data: 11/12/2023 Mostrar Resumo A Ayahuasca é uma bebida ancestral psicodélica da Amazônia com potenciais efeitos antidepressivos. Em um primeiro estudo duplo-cego, randomizado e controlado por placebo, observamos efeitos antidepressivos rápidos da Ayahuasca em pacientes com depressão resistente ao tratamento (TRD). O presente trabalho é uma análise secundária que avaliou o impacto da ayahuasca em marcadores bioquímicos em sujeitos saudáveis (grupo controle - GC, n = 42) e pacientes com TRD (n = 28). Para analisar os dados, utilizamos técnicas de aprendizado de máquina, especificamente algoritmos de floresta aleatória com eliminação recursiva de características e validação cruzada de 5 dobras. Descobrimos que o modelo identificou a proteína C-reativa (PCR), o cortisol salivar ao acordar e o colesterol total como características-chave diferenciando GC e TRD. O modelo mostrou baixo desempenho na distinção entre Ayahuasca e placebo no GC, sugerindo impacto mínimo nestes biomarcadores em sujeitos saudáveis. Por outro lado, para distinguir os efeitos da Ayahuasca do placebo em TRD, o modelo sugere uma modulação de glicose, PCR, linfócitos, colesterol LDL, células vermelhas do sangue, fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) e aspartato aminotransferase (AST). A eliminação recursiva de características e a análise de correlação destacaram o BDNF e o cortisol plasmático como preditores dos resultados terapêuticos da Ayahuasca em TRD. No geral, nossos achados reforçam a segurança da Ayahuasca em indivíduos saudáveis e associam mudanças de biomarcadores com seu efeito em pacientes com TRD. Mostrar Abstract Ayahuasca is an ancient psychedelic beverage from Amazonia with potential antidepressant effects. In a first double-blind, randomized placebo-controlled trial, we observed rapid antidepressant effects of Ayahuasca in patients with treatment-resistant depression (TRD). The present work is a secondary analysis that assessed ayahuasca impact on biochemical markers in healthy subjects (control group - CG, n = 42) and patients with TRD (n = 28). To analyze data, we used machine learning techniques, specifically random forest algorithms with recursive feature elimination and 5-fold cross-validation. We found that the model identified c-reactive protein (CRP), awakening salivary cortisol, and total cholesterol as key features differentiating CG and TRD. The model showed low performance in distinguishing Ayahuasca from placebo in the CG, suggesting minimal impact on these biomarkers in healthy subjects. On the other hand, to distinguish Ayahuasca's effects from placebo in TRD, the model suggests a modulation of glucose, CRP, lymphocytes, LDL cholesterol, red blood cells, brain derived neurotrophic factor (BDNF), and aspartate aminotransferase (AST). Recursive feature elimination and correlation analysis highlighted BDNF and plasmatic cortisol as predictors of Ayahuasca's therapeutic outcomes in TRD. Overall, our findings reinforce Ayahuasca's safety in healthy individuals and associate biomarker shifts with its effect in TRD patients.
	Teses
1	DAVI DRIESKENS CARVALHO DE CASTRO SÁ BARRETO Acoplamento dos sinais frontais do cérebro à respiração de ratos durante repertório comportamental espontâneo no campo aberto Orientador : DIEGO ANDRES LAPLAGNE MEMBROS DA BANCA : DIEGO ANDRES LAPLAGNE DANIEL YASUMASA TAKAHASHI TARCISO ANDRE FERREIRA VELHO MARIANO ANDRÉS BELLUSCIO FLAVIO FREITAS BARBOSA Data: 13/02/2023 Mostrar Resumo A respiração é um ritmo essencial para a vida, e o principal sistema que mamíferos terrestres utilizam para sentir o cheiro do mundo ao redor. Ciclos respiratórios carregam passivamente moléculas odorantes que se ligam aos receptores olfatórios no epitélio olfativo, e cada ciclo é suficiente como uma unidade da sensação do odor. Também sabe-se hoje em dia que a respiração modula a atividade cerebral. Em 1942, o trabalho de Edgar Adrian mostrou que o fluxo rítmico de ar no epitélio olfativo do porco-espinho gera oscilações no bulbo olfatório. Trabalhos recentes em roedores mostraram que oscilações neurais sincronizadas à atividade respiratória ocorrem não apenas no bulbo olfatório, mas em áreas mais distantes no cérebro, como os córtices pré frontal e visual, e em áreas subcorticais, como o hipocampo e a amígdala. De forma intrigante, estes ritmos respiratórios distribuídos não estão presentes continuamente. Ao contrário, o acoplamento entre a atividade neural e a respiração dentre as áreas cerebrais muda dramaticamente com o tempo. Estudos anteriores mostraram que o poder dessas oscilações acopladas à respiração é maior em áreas frontais. Para entender essa dinâmica, nós gravamos, simultaneamente, vídeo de profundidade, junto à respiração (pressão intranasal) e sinais cerebrais distribuídos (córtices cingulado anterior, pré límbico, orbitofrontal medial e parietal, e o bulbo olfatório) em 6 ratos enquanto se comportavam espontaneamente num campo aberto enriquecido (21 sessões de 30 minutos cada). Os animais mostraram um rico repertório comportamental, indo de imobilidade (sono presumido) à locomoção, comportamento de autolimpeza, rearing, e exploração de objetos. Nesta tese, vamos apresentar e discutir resultados sobre a modulação, pela respiração, de frequências altas e baixas do potencial de campo local (LFP) de áreas frontais do cérebro de ratos. Nós vamos mostrar como a magnitude dessa modulação depende fortemente da frequência respiratória dos ratos, e da área registrada. Nós descobrimos que todas as frequências respiratórias modulam a atividade do LFP em todas as áreas, com uma modulação mais forte em componentes de frequência mais baixa do LFP no bulbo olfatório e uma modulação mais forte em componentes de frequência mais alta do LFP (gamma) no córtex orbitofrontal medial. Para entender melhor as possíveis modulações da força do acoplamento entre o sinal neural e a respiração, nós detectamos e selecionamos estados comportamentais dos animais, e quantificamos o acoplamento neural à respiração para cada um deles. Nós achamos uma modulação significativa do LFP, pela respiração, em todos os comportamentos, com uma maior modulação no comportamento de autolimpeza. Os resultados mostrados aqui podem ajudar a entender melhor algumas peças desse quebra cabeça, e vão levantar mais questões sobre como e quando a respiração modula a atividade neural do cérebro frontal. Mostrar Abstract Breathing is an essential rhythm of life, and the main system that terrestrial mammals use to smell the world around them. Breathing cycles passively carry odorant molecules that bind to the olfactory receptors of the olfactory epithelium, and each cycle is sufficient as a unit of odor sensation. It is also known today that breathing modulates activity in the brain. In 1942, work by Edgar Adrian showed that the rhythmic flux of air in the olfactory epithelium of hedgehogs generates oscillations in the olfactory bulb. Recent work in rodents has shown that neuronal oscillations synchronized to respiratory activity occur not only at the olfactory bulb but also across distant brain areas, from prefrontal and visual cortices to subcortical areas, such as the hippocampus and the amygdala. Intriguingly, these widespread respiratory brain rhythms are not continuously present. Instead, the coupling between neuronal activity and respiration across brain regions changes dramatically with time. Previous work also showed that the power of these respiration entrained oscillations is higher in frontal areas. To understand these dynamics, we simultaneously recorded depth video along with respiration (intranasal pressure) and distributed brain signals (anterior cingulate, prelimbic, medial orbital and parietal cortices and olfactory bulb) in 6 rats as they spontaneously behaved in an enriched open field arena (21 sessions of 30 minutes each). Animals displayed a rich set of behavior, ranging from immobility (putative sleep) to walking, grooming, rearing and object exploration. In this thesis, we will present and discuss results on the modulation by respiratory activity on low and high-frequency components of the local field potential (LFP) of the rats' frontal brain. We will show how the magnitude of this modulation is strongly dependent on the instantaneous respiratory rate of the rats and recording site. We found that all breathing frequencies modulate LFP activity in all areas, with higher modulation of low frequency LFP components in the olfactory bulb, and higher modulation of gamma LFP components in the medial orbitofrontal cortex. To better dissect possible modulations of entrainment strength, we detected and selected the behavioral state of the animals and quantified the LFP-respiration entrainment for each one. We found significant modulation of respiratory LFP components for all behaviors. We saw that grooming behavior has the highest modulation of frontal brain LFP by respiratory activity. The results presented here may help to understand a few pieces of this puzzle, and will raise more questions about how and when breathing modulates frontal brain activity.
2	RAFAEL DOS SANTOS DE BESSA CARACTERIZAÇÃO DA PRODUÇÃO VOCAL ULTRASSÔNICA NEONATAL INDUZIDA POR SEPARAÇÃO MATERNA E AVALIAÇÃO DE SUA VALIDADE COMO BIOMARCADOR DA ATIVIDADE EXPLORATÓRIA AO DESMAME EM UM MODELO ANIMAL DE AUTISMO Orientador : RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA MEMBROS DA BANCA : RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA DANIEL YASUMASA TAKAHASHI RAFAEL NAIME RUGGIERO CLEITON LOPES AGUIAR REGINA HELENA DA SILVA Data: 06/04/2023 Mostrar Resumo A comunicação durante a interação social é uma fator preponderante para a escolha da resposta comportamental mais adequada em cada situação. Ratos utilizam vocalizações na faixa do ultrassom (VUSs) para transmitirem informações sobre seu estado emocional e para iniciar e manter interações sociais. O repertório vocal observado em animais adultos deriva do desenvolvimento e da maturação de vocalizações inatas de animais neonatos, as chamadas VUSs de 40-kHz. Essas VUSs são emitidas principalmente durante situações de estresse e são capazes de evocar na mãe uma resposta de aproximação ao filhote e cuidado parental. Entender como as propriedades acústicas e os padrões de emissões se modificam a medida que o animal amadurece pode ajudar a identificar potenciais biomarcadores de transtornos do desenvolvimento, como o autismo. Neste estudo, analisamos as propriedades acústicas e o padrão de emissão de VUSs de 40 kHz induzidas por isolamento materno de ratos neonatos durante as três primeiras semanas de vida. Também investigamos os efeitos da exposição pré-natal ao ácido valpróico (VPA) sobre a produção vocal. Nossos resultados mostram uma redução das emissões em animais VPA e alterações nas propriedades acústicas e nos padroẽs de emissão em comparação aos animais controle. Ao aplicar duas técnicas distintas de classificação, uma rede de convolução neural (RCN) e um modelo de mistura de gaussianas (MMG), para separar espectro-temporalmente as VUS, encontramos nos animais com fenótipo autista uma redução significativa da variedade de classes emitidas. A complexidade das emissões, quantificada pelo grau de possibilidades de transições entre as VUSs, também está dramaticamente reduzida nesses animais, indicando um repertório vocal empobrecido em relação aos controles. Ao final da terceira semana pós-natal, quando os animais foram desmamados, avaliamos os comportamentos exploratórios durante o teste de campo aberto. Os animais tratados com VPA apresentam redução destes comportamentos comparados aos controles. Análises comportamentais mostraram uma correlação positiva entre VUSs com modulação da frequência e comportamentos exploratórios durante o teste de campo-aberto, em contraste com uma correlaçao negativa entre VUSs não-moduladas e tais comportamentos. Por fim, concluímos que ratos expostos ao VPA apresentam alterações no desenvolvimento vocal, caracterizado não apenas por uma redução quantitativa de sua produção vocal mas também por padrões biocaústicos e dinâmicas de vocalização alteradas, que se correlacionam com comportamentos pós-desmame. Mostrar Abstract Communication during social interaction is a key factor in choosing the most fitting behavioral response in each situation. Rats vocalize at the ultrasound range (USVs) to convey information on their emotional states and to engage in social interaction. The adult vocal repertoire is developmentally established by the maturation of innate neonatal 40-kHz calls elicited under stressful situations, which evoke maternal care responses towards the pup. Understanding how emission patterns and acoustic properties change with aging can help us to identify abnormality signs of developmental disorders such as autism. Here, we analyzed the postnatal development of acoustic parameters and emission patterns of isolation-induced USVs produced by infant rats prenatally exposed to valproic acid (VPA) during the first three weeks of life. We also investigate the effects of VPA exposition over vocal production. Our result showed a reduction in emissions of VPA-exposed animals and alterations in the acoustic parameters and emission patterns compared to control animals. After applying two different classification methods, a convolution neural network (CNN) and a gaussina mixture model (GMM), to spectro-temporally distinguishindividual USVs, we found a significant reduction in the number of vocal classes in the animals with autistic phenotype. Complexity of emissions, measured by the degrees of possible transitions between pairs of USVs, were also dramatically reduced in those animals, indicating a less diverse vocal repertoire compared to controls. By the end of the third postnatal week, when animals were weaned, we evaluated exploratory behavior during the open-field test. VPA-treated animals showed reduced exploratory behaviors. Behavioral analyses showed a positive correlation between the amount of frequency modulated calls and exploratory behavior in the open-field, in contrast to a negative correlation between non-modulated calls and this behavior. In conclusion, VPA-treated rats display an abnormal vocal development characterized not only by quantitative reduction in vocal production but also by altered bioacoustic and dynamical vocalization patterns, which correlates to post-weaning behavior.
3	BEATRIZ CARVALHO FROTA Caracterização funcional de pares e assembleias de neurônios intra- e inter-hemisféricos formados no córtex visual primário Orientador : KERSTIN ERIKA SCHMIDT MEMBROS DA BANCA : SERGIO ANDRÉS CONDE OCAZIONEZ ADRIANO BRETANHA LOPES TORT DANIEL YASUMASA TAKAHASHI KERSTIN ERIKA SCHMIDT NATANAEL ANTONIO DOS SANTOS Data: 12/06/2023 Mostrar Resumo No córtex visual primário, as conexões do corpo caloso mantêm seletividade para características visuais específicas em regiões homólogas dos hemisférios. Sua posição central permite comparar atividades intra- e inter-hemisféricas, representando trajetórias de movimento que cruzam o meridiano vertical do campo visual. Assim, as conexões horizontais de longo alcance permitem a dedução de formas e movimentos, seguindo os princípios de Gestalt que refletem a arquitetura funcional. Para verificar essas interações, foram registrados neurônios simultaneamente com duas matrizes de eletrodos, com dezesseis canais cada uma, implantadas em partes homotópicas do córtex visual, ou seja, a zona de transição entre área 17 e 18, em gatos (n = 4), selecionadas a partir de imagens de sinal intrínseco. Os registros eletrofisiológicos foram feitos antes e durante a estimulação visual com gratings e cenas naturais, projetados para estudar essa integração inter-hemisférica. A análise foi feita por coerência de lowgamma (30-59 Hz) entre os pares de neurônios com campos receptivos sobrepostos; pelo fator Fano e pela identificação de assembleias neuronais. Foi encontrada coerência significativa 20% maior em pares intra- do que entre pares inter-hemisféricos, aumentando em 15% onde a atividade sem estímulo e a evocada mostram coerência significativa, ambas com seletividade de orientação e direção. Ainda, o fator Fano se mostrou maior nos pares intra-hemisféricos e com preferências opostas de seletividade, ou seja, com mais variação que pares com mesma preferência e inter-hemisféricos. Quanto às assembleias neuronais, foi identificado tanto intra- como inter-hemisféricas, ambas com seletividade direcional. Para gratings, houve diferença significativa entre os dois tipos de assembleias em condições verticais, com maior atividade nas assembleias intra-hemisféricas e para cenas naturais, ambas os tipos tiveram atividades semelhantes, mas maior ativação nas inter-hemisféricas. Em conclusão, foram identificadas coerências entre pares de neurônios e assembleias inter-hemisféricas em V1, refletindo seletividade de axônios horizontais que ligam neurônios com resposta semelhantes em longas distâncias, antecipando agrupamento entre neurônios que representam o meridiano vertical. Mostrar Abstract In the primary visual cortex, connections to the corpus callosum maintain selectivity for specific visual features in homologous regions of the hemispheres. Its central position allows comparing intra- and inter-hemispheric activities, representing movement trajectories that cross the vertical meridian of the visual field. Thus, the long-range horizontal connections allow the deduction of shapes and movements, following Gestalt principles that reflect functional architecture. To verify these interactions, neurons were recorded simultaneously with two arrays of electrodes, with sixteen channels each, implanted in homotopic parts of the visual cortex, that is, the transition zone between area 17 and 18, in cats (n = 4), selected from intrinsic signal images. Electrophysiological recordings were made before and during visual stimulation with gratings and natural scenes, designed to study this interhemispheric integration. Analysis was performed by lowgamma coherence (30-59 Hz) between pairs of neurons with overlapping receptive fields; by the Fano factor and by the identification of neuronal assemblies. Significant coherence 20% greater was found in intra-pairs than between inter-hemispheric pairs, increasing by 15% where unstimulated and evoked activity showed significant coherence, both with orientation and direction selectivity. Furthermore, the Fano factor was higher in intrahemispheric pairs and with opposite selectivity preferences, that is, with more variation than pairs with the same preference and interhemispheric. As for the neuronal assemblies, both intra- and inter-hemispheric were identified, both with directional selectivity. For gratings, there was a significant difference between the two types of assemblies in vertical conditions, with greater activity in intrahemispheric assemblies and for natural scenes, both types had similar activities, but greater activation in interhemispheric ones. In conclusion, coherences between pairs of neurons and interhemispheric assemblies were identified in V1, reflecting the selectivity of horizontal axons that link neurons with similar responses over long distances, anticipating clustering between neurons that represent the vertical meridian.
4	MARIA CAROLINA GONZALEZ Mecanismos neurais envolvidos na formação, atualização e integração da memória de reconhecimento de objetos Orientador : MARTIN PABLO CAMMAROTA MEMBROS DA BANCA : CLAUDIO DA CUNHA LEANDRO JOSE BERTOGLIO MARTIN PABLO CAMMAROTA MÁRCIO FLÁVIO DUTRA MORAES SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL Data: 31/07/2023 Mostrar Resumo As novas memórias são instáveis e suscetíveis a interferência, e apenas algumas delas são armazenadas de forma duradoura por meio da consolidação, um processo de estabilização dependente da síntese de proteínas. As memórias consolidadas podem retornar a um estado de instabilidade quando evocadas e, para persistir, devem ser reconsolidadas. A reconsolidação também é um processo de estabilização que depende de síntese proteica, mas não é uma mera repetição da consolidação inicial. A relevância biológica da reconsolidação ainda é debatida, mas evidências experimentais sugerem que sua função é atualizar memórias já consolidadas com novas informações adquiridas durante sua evocação. A memória de reconhecimento de objetos (MRO) é um componente da memória declarativa que permite lembrar as características de itens familiares e discriminá-los dos novos. Neste trabalho, utilizamos ratos Wistar para confirmar a participação do hipocampo dorsal na consolidação da MRO, estudar os mecanismos moleculares envolvidos neste processo e mostrar que o mesmo resulta no armazenamento de representações independentes. Confirmamos também que a reconsolidação da MRO depende do hipocampo unicamente quando sua reativação acontece simultaneamente com a detecção de novidade. Posteriormente, demonstramos que a reconsolidação da MRO induzida pela apresentação de um objeto desconhecido medeia a associação da informação pertinente a esse objeto com a memória original por meio de um mecanismo que requer a desestabilização prévia da memória reativada. Essa desestabilização é regulada pela atividade do receptor de dopamina D1/D5 no hipocampo dorsal, e a subsequente restabilização do traço atualizado envolve a expressão de Zif268 e mecanismos de plasticidade sináptica que são controlados pelo BDNF e a reciclagem de receptores AMPA regulada pela PKMζ. Mostramos também que a desestabilização da MRO está associada ao acoplamento fase-amplitude entre os ritmos teta e gama hipocampais, e que a indução artificial desse padrão oscilatório desestabiliza memórias que normalmente são resistentes à reconsolidação. Por fim, mostramos que a amnésia causada pelo bloqueio da reconsolidação não se deve a falhas na sua evocação, mas sim à eliminação da MRO em questão, e que as informações que fazem parte de uma rede de conhecimento declarativo podem ser reativadas indiretamente, tornando-se suscetíveis a modificação. Mostrar Abstract New memories are unstable and susceptible to interference. Most of them are transient and only a few are stored as long-term entities through consolidation, a protein synthesis-dependent stabilization process. Long-term memories can become unstable again when recalled and, to persist, they must be reconsolidated. Reconsolidation is also a stabilization process that depends on protein synthesis, but it is not a mere repetition of consolidation. The biological relevance of memory reconsolidation is still under debate, but evidence suggests that it would serve to update consolidated memories with new information acquired during recall. Object recognition memory (ORM) is a component of declarative memories that allows animals to discriminate between familiar and new items. In this work, we used Wistar rats to confirm the participation of the dorsal hippocampus in ORM consolidation and show that their underlying molecular mechanisms store independent representations. We also confirmed that ORM reconsolidation is hippocampus-dependent only when a novel object is perceived during reactivation and demonstrated that this process mediates incorporation of information concerning that object into the original memory trace. In addition, we showed that this update is driven by D1/D5 dopamine receptor activity and involves synaptic plasticity controlled by Zif268, BDNF and PKMζ-regulated AMPA receptor recycling in the dorsal hippocampus. We also found that ORM destabilization is associated with theta-gamma phase amplitude coupling in the hippocampus, and that artificial induction of this oscillatory pattern can destabilize memories that are normally resistant to reconsolidation. Finally, we showed that the amnesia observed after reconsolidation disruption is not due to retrieval failure, but to elimination of the reactivated trace, and that memories that are part of a mnemonic network are susceptible to reconsolidation by indirect reactivation.
5	RODRIGO MARQUES DE MELO SANTIAGO Classificação das espículas denteadas com base em suas formas de onda Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT MEMBROS DA BANCA : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT HINDIAEL AERAF BELCHIOR CLEITON LOPES AGUIAR FLAVIO FREITAS BARBOSA RENAN CIPRIANO MOIOLI Data: 06/09/2023 Mostrar Resumo Descargas excitatórias síncronas do córtex entorrinal (CE) para o giro denteado (GD) geram padrões rápidos e proeminentes no potencial de campo local (PCL) do hilo, chamados de espículas denteadas (EDs). Assim como o complexo de ondulações rápidas em onda lenta aguda na região CA1, as EDs ocorrem mais provavelmente em estados comportamentais de quietude, quando acredita-se ocorrer a consolidação de memórias. No entanto, seu papel nos processos mnemônicos ainda não foi elucidado. A classificação das EDs em tipos 1 ou 2 é determinada por sua origem no CE lateral ou medial, conforme revelado pela análise de densidade de fonte de corrente (DFC), que requer registros a partir de sondas lineares com múltiplos eletrodos abrangendo as camadas do GD. De modo a permitir a investigação do papel funcional de cada tipo de ED em dados obtidos a partir de registros de eletrodo único e tetrodo, que são abundantes no campo, desenvolvemos um método não supervisionado usando modelos de misturas gaussianas para classificar tais eventos com base em suas formas de onda. Nossa abordagem de classificação alcançou alta acurácia (> 80%) quando validada em 8 camundongos com perfis laminares do GD. As medidas das DFCs médias, dos perfis das formas de onda, das taxas e das larguras dos tipos de ED obtidos por meio de nosso método se assemelharam àquelas derivadas da classificação baseada em DFC. Como uma aplicação, usamos a técnica para analisar PCLs de eletrodos únicos de camundongos inseridos com os genes que expressam a apolipoproteína (apo) E3 e a apoE4. Observamos que este último grupo, que serve de modelo para a doença de Alzheimer, exibiu EDs de ambos os tipos mais amplas desde tenra idade, com um tamanho de efeito maior para as EDs do tipo 2, provavelmente refletindo alterações patofisiológicas precoces na rede CE-GD, como hiperatividade. Além da aplicabilidade do método na expansão do estudo dos tipos de ED, nossos resultados mostram que suas formas de onda carregam informação sobre suas origens, sugerindo diferentes dinâmicas de rede subjacentes e funções no processamento de memórias. Mostrar Abstract Synchronous excitatory discharges from the entorhinal cortex (EC) to the dentate gyrus (DG) generate fast and prominent patterns in the hilar local field potential (LFP), called dentate spikes (DSs). As sharp-wave ripples in CA1, DSs are more likely to occur in quiet behavioral states, when memory consolidation is thought to take place. However, their functions in mnemonic processes are yet to be elucidated. The classification of DSs into types 1 or 2 is determined by their origin in the lateral or medial EC, as revealed by current source density (CSD) analysis, which requires recordings from linear probes with multiple electrodes spanning the DG layers. To allow the investigation of the functional role of each DS type in recordings obtained from single electrodes and tetrodes, which are abundant in the field, we developed an unsupervised method using Gaussian mixture models to classify such events based on their waveforms. Our classification approach achieved high accuracies (> 80%) when validated in 8 mice with DG laminar profiles. The average CSDs, waveforms, rates, and widths of the DS types obtained through our method closely resembled those derived from CSD-based classification. As an example of application, we used the technique to analyze single-electrode LFPs from apolipoprotein (apo) E3 and apoE4 knock-in mice. We observed that the latter group, which serves as a model for Alzheimer’s disease, exhibited wider DSs of both types from a young age, with a larger effect size for DS type 2, likely reflecting early pathophysiological alterations in the EC-DG network, such as hyperactivity. In addition to the applicability of the method in expanding the study of DS types, our results show that their waveforms carry information about their origins, suggesting different underlying network dynamics and roles in memory processing.
6	ANNARA YVE MOURA SOARES Efeitos da exposição embrionária ao ácido valpróico no comportamento e no desenvolvimento vocal do mandarim diamante (Taeniopygia Guttata) Orientador : TARCISO ANDRE FERREIRA VELHO MEMBROS DA BANCA : CECÍLIA HEDIN-PEREIRA DIEGO ANDRES LAPLAGNE MARIA LUISA DA SILVA RENATA FIGUEIREDO ANOMAL TARCISO ANDRE FERREIRA VELHO Data: 13/09/2023 Mostrar Resumo O Transtorno do Espectro do Autismo (TEA) é uma condição que afeta a forma como as pessoas se comunicam e interagem com outras pessoas. Essa condição pode incluir dificuldade em compartilhar interesses ou emoções, e iniciar ou responder a interações sociais. Essa condição também pode abranger dificuldade de comunicação não-verbal, como contato visual, expressões faciais ou linguagem corporal. Os roedores são o modelo animal amplamente utilizado para estudar TEA. No entanto, como a comunicação vocal parece ser inata nesses animais, essa abordagem tradicional não aborda um dos aspectos mais cruciais do TEA, o comprometimento da comunicação vocal aprendida. Os pássaros canoros estão entre os poucos organismos que desenvolveram a aprendizagem vocal com vias cerebrais dedicadas. O aprendizado vocal no mandarim diamante e a aquisição da fala em humanos compartilham muitas características, como um período crítico, vocalizações imaturas, assim como audição intacta e contingências sociais para um aprendizado adequado. Aqui, propomos a utilização do mandarim diamante como um modelo para entender melhor as características autistas usando a exposição embrionária ao ácido valpróico (VPA), um dos fatores ambientais associados ao TEA. Nossos resultados mostram que a exposição ao VPA leva a um atraso no desenvolvimento vocal, semelhante ao observado em humanos. Além disso, as aves expostas ao VPA mostram sinais de diminuição das interações sociais, audição hipersensível e locomoção alterada. Esses resultados mostram que o mandarim diamante exposto ao VPA representa um modelo atraente para estudar a neurobiologia do atraso no desenvolvimento vocal relacionado ao autismo. Mostrar Abstract Autism Spectrum Disorder (ASD) is a condition that affects how people communicate and interact with others. These deficits may include struggle in sharing interests or emotions, failure to initiate or respond to social interactions, and difficulty with nonverbal communication, such as eye contact, facial expressions, or body language. Rodents are the most widely used animal model for studying ASD. However, since vocal communication seems to be innate in these animals, this traditional approach does not address one of the most crucial aspects of ASD, the impairment of vocal learned communication. Songbirds are among the few organisms that evolved vocal learning and related brain pathways. Vocal learning in Zebra Finches and speech acquisition in humans share many features such as a critical period, babbling behavior, and the role of auditory and social cues for proper learning. Here, we propose a Zebra Finch model to better understand autistic-like features using embryonic exposure to valproic acid (VPA), one of the environmental factors associated with ASD. Our results show that VPA exposure leads to delayed vocal development, similar to what has been observed in humans. Moreover, VPA-exposed birds show signs of decreased social interactions, hypersensitive hearing, and altered locomotion. These results show that VPA-exposed Zebra Finch represents an attractive model to study the neurobiology of autism-related delayed vocal development.
7	ANA RAQUEL MELO DE FARIAS Estudo do gene de risco para a doença de Alzheimer PTK2B utilizando neurônios humanos induzidos Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA MEMBROS DA BANCA : JEAN-ANTOINE GIRAULT CAROLE CROZET JEAN-CHARLES LAMBERT CECÍLIA HEDIN-PEREIRA EMELIE KATARINA SVAHN LEAO MARCOS ROMUALDO COSTA Data: 20/10/2023 Mostrar Resumo A doença de Alzheimer (AD) é o principal tipo de demência e representa um desafio significativo à saúde pública mundial. Ela é caracterizada por um declínio progressivo da cognição, da memória e das funções comportamentais e afeta mais de 55 milhões de pessoas em todo o mundo. Em nível molecular, o Alzheimer é definido pela presença de emaranhados neurofibrilares (NFTs) agregados nos neurônios e pelo acúmulo de placas de amiloide-β (Aβ) no cérebro. Essas características patológicas estão associadas a alterações na atividade neuronal, perda de sinapses, gliose e neuroinflamação, levando à neurodegeneração irreversível. A etiologia e a fisiopatologia da doença de Alzheimer envolvem uma interação complexa entre fatores genéticos e ambientais. Nos últimos anos, Genome-Wide Association Studies (GWAS) identificaram com sucesso mais de 75 loci genéticos com polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) associados ao risco de AD. Entre esses loci, variações genéticas não sinônimas no locus do gene Protein tyrosine kinase 2 beta (PTK2B) foram associadas a um maior risco de desenvolver AD e acredita-se que regulem a expressão de PTK2B. Entretanto, as funções fisiológicas e fisiopatológicas de PTK2B não são totalmente compreendidas. No cérebro humano, a expressão de PTK2B é observada principalmente em neurônios glutamatérgicos e essa expressão diminui durante a progressão da AD. Essa expressão reduzida de PTK2B no cérebro de pacientes com AD pode contribuir para as disfunções neuronais observadas na doença, como o aumento da excitabilidade elétrica e as alterações sinápticas. Portanto, a compreensão do papel da PTK2B em neurônios humanos pode contribuir para revelar os mecanismos das disfunções neuronais na AD. Considerando isso, os objetivos desta tese são descobrir os processos celulares e as vias moleculares reguladas por PTK2B em neurônios humanos. Para isso, utilizamos células-tronco humanas de pluripotência induzida (hiPSCs) para gerar neurônios (hiNs) que expressam diferentes níveis de PTK2B. Em seguida, empregamos ensaios funcionais e moleculares para investigar as consequências da expressão alterada de PTK2B tanto em um contexto fisiológico quanto em um contexto mimetizando a patologia de AD. Nossos resultados indicam que a expressão reduzida de PTK2B é suficiente para alterar a atividade neuronal e a expressão de diversos genes associados à regulação da atividade elétrica e sináptica, principalmente nos neurônios glutamatérgicos. Análises de redes de regulação gênica indicam que o fator transcricional STAT3 pode agir a jusante de PTK2B para produzir tais alterações genéticas. Nós também mostramos que a redução da expressão de PTK2B em células heterozigóticas, mas não a sua deleção completa em células knockout, provoca um aumento da fosforilação de TAU em diversos resíduos associados a AD. Entre as possíveis quinases mediando este efeito, encontramos um aumento da ativação da p38 MAPK e da GSK3β, e diminuição da atividade da ERK1/2 e da LKB1. Os nossos dados sugerem também um papel de PTK2B na regulação dos efeitos de peptídeos Aβ1-42 sobre a atividade elétrica neuronal. Enquanto a exposição a níveis elevados de Aβ1-42 é capaz de aumentar a atividade elétrica neuronal e os níveis de PTK2B fosforilado em culturas de hiNs , este efeito não é observado em neurónios knockout para PTK2B, que já apresentam uma elevação significativa dos níveis basais de atividade elétrica. Em conjunto, nossos resultados indicam que PTK2B é um regulador chave de vias de sinalização celular associadas à fosforilação de TAU, regulação da atividade elétrica neuronal e expressão gênica. Esses dados podem fornecer perspectivas para uma melhor compreensão dos mecanismos da AD e possíveis abordagens terapêuticas. Mostrar Abstract Non-synonymous genetic variations in the PTK2B locus have been associated with an increased risk of Alzheimer’s disease and are thought to regulate PTK2B expression. However, both the physiological and pathophysiological roles of PTK2B are not fully understood. In the human brain, PTK2B expression is mainly observed in glutamatergic neurons and this expression declines during AD progression. This reduced PTK2B expression in the brain of patients with AD may contribute to neuronal dysfunctions observed in the disease, such as increased electrical excitability and synaptic alterations. Therefore, understanding the role of PTK2B in human neurons may contribute to reveal the mechanisms of neuronal dysfunctions in AD. In this work, we investigated the impact of altered PTK2B expression in human-induced neural cells and started to tackle the effect of one genetic variant identified in AD patients. To that, we took advantage of two different isogenic human induced-pluripotent stem cells (hiPSCs) to generate neurons expressing different levels of PTK2B, as well as the introduction of AD patient specific SNPs. Next, we employed functional and molecular assays to probe the consequences of altered PTK2B expression both in a physiological and in an AD-like context. PTK2B reduced expression alters neuronal activity and gene expression, mainly in glutamatergic neurons, with STAT3 as a key regulator of these genetic changes. Interestingly, reduced PTK2B expression in heterozygous cells, but not its complete deletion in knockout cells, led to a substantially higher TAU phosphorylation at several AD-associated sites. This result coincided with increased activity of p38 MAPK and GSK3β, and decreased activity of ERK1/2 and LKB1. Preliminary evidence indicates that a patient-specific SNP associated to increased risk of developing AD may lead to decreased expression of PTK2B and increased phosphorylation of TAU, thereby contributing to the development of Alzheimer's disease pathology. Our findings also suggest a correlation between PTK2B and calcium transients’ dynamics, which are directly associated with neuronal electrical activity. Notably, exposure to Aβ1-42 amplified calcium transients in neurons with partial or endogenous PTK2B expression but did not induce any effect in neurons with complete PTK2B deletion. This suggests a role for PTK2B in mediating the effects of Aβ1-42 on neuronal electrical activity. Overall, our study reveals the potential role of PTK2B in mediating important aspects of AD-related pathology. Furthermore, it indicates that PTK2B may be a critical intermediary linking Aβ, modifications in neuronal electrical activity and Tauopathy. This information could provide insights for a deeper understanding of AD mechanisms and potential therapeutic strategies.

2022

	Dissertações
1	IZABELA LIMA PAIVA Efeitos da paroxetina durante sessões de teste e reteste no labirinto em cruz elevado. Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT MEMBROS DA BANCA : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT FLAVIO FREITAS BARBOSA HINDIAEL AERAF BELCHIOR Data: 30/06/2022 Mostrar Resumo Ansiedade e medo mediam respostas de luta e fuga, que são essenciais para a sobrevivência. Como patologia, no entanto, a ansiedade é caracterizada pela supervalorização de ameaças e preocupação sustentada. Tal condição impacta fortemente a vida cotidiana, podendo resultar em disfunções sociais. Segundo uma estimativa da Organização Mundial de Saúde, os transtornos de ansiedade afetam cerca de 3,6% da população mundial, e esse número aumentou drasticamente após a pandemia de COVID-19. O labirinto em cruz elevado (LCE) é a tarefa mais utilizada para avaliar o comportamento do tipo ansioso em roedores. Esta tarefa é baseada em um conflito entre evitação e abordagem gerado pelo instinto natural de roedores em explorar um novo ambiente e sua aversão a espaços abertos e iluminados. Curiosamente, quando os animais são reexpostos ao labirinto, pode ocorrer um fenômeno de tolerância, denominado em inglês como one-trial tolerance (OTT). Neste fenômeno, drogas que têm efeito ansiolítico quando administradas no primeiro dia de exposição ao LCE tendem a não ser ansiolíticas quando administradas no segundo dia. É importante ressaltar que o OTT tem implicações para a translação da pesquisa pré-clínica para a clínica, uma vez que o LCE é frequentemente usado como um modelo animal agudo de ansiedade na investigação de possíveis tratamentos. No presente estudo, investigamos os efeitos da administração sistêmica de paroxetina, um inibidor seletivo da recaptação de serotonina amplamente utilizada no tratamento de transtornos de ansiedade, durante uma sessão de teste (primeira exposição) e reteste (segunda exposição) no LCE ocorrendo em dias consecutivos. Dado que os transtornos de ansiedade apresentam diferenças de gênero, sendo mais prevalentes no sexo feminino, estudamos tanto camundongos machos quanto fêmeas da linhagem C57BL/J6, e os resultados obtidos foram analisados combinados e separadamente. Nossos resultados mostram que a paroxetina é de fato ansiolítica durante a sessão de teste no LCE. No entanto, observamos o fenômeno de OTT em animais tratados com veículo na sessão de teste e com paroxetina 24 horas depois na sessão de reteste, caso em que a paroxetina deixou de ter efeito ansiolítico. Curiosamente, também descobrimos que o tratamento com paroxetina na primeira sessão de LCE leva a um efeito ansiolítico a longo prazo; ou seja, os animais posteriormente injetados com veículo na sessão de reteste exibiram menos comportamento do tipo ansioso do que os animais tratados com veículo nas sessões de teste e reteste no LCE. Outros protocolos experimentais revelaram que a paroxetina administrada após a primeira exposição ao LCE também foi associada a um efeito ansiolítico de longo prazo na segunda exposição ao LCE 24 horas depois. Os efeitos da paroxetina foram similares em machos e fêmeas, embora diferenças tenham sido encontradas para alguns comportamentos específicos. Ao todo, concluímos que a paroxetina tem efeitos diferentes durante as sessões de teste e reteste no LCE. Mostrar Abstract Anxiety and fear mediate critical fight-and-flight responses, which are essential to survival. As a pathology, anxiety is characterized by the overvaluation of potential threats and sustained worry. Such a condition strongly impacts daily life, resulting in a social dysfunction that can trigger other mood disorders such as depression and bipolar disorder. According to a World Health Organization estimative, anxiety disorders affect around 3.6% of the world population, and this number increased drastically after the COVID-19 pandemic. The elevated plus-maze (EPM) is the most used task for assessing anxiety-like behavior in rodents. This task is based on an avoidance-approach conflict generated by the natural behavior of rodents to explore a new environment and its aversion to open and light spaces. Interestingly, when the animals are re-exposed to the maze, a phenomenon called one-trial tolerance (OTT) may occur. In this phenomenon, drugs that have an anxiolytic effect when administered on the first day of EPM exposure tend not to be anxiolytic when administered on the second day. Of note, OTT has implications for translatability from preclinical research since the EPM is often used as an acute task during screening for anxiety treatments. In the present study, we investigated the effects of the systemic administration of paroxetine, a selective serotonin reuptake inhibition widely used to treat anxiety disorders, during a test (first exposure) and a retest (second exposure) sessions in the EPM taking place in consecutive days. Given that anxiety disorders exhibit gender differences since they are more prevalent in females, we studied cohorts of both male and female C57BL/J6 mice, which were analyzed either combined or separately. Our results show that paroxetine is indeed anxiolytic during the test session in the EPM. Nevertheless, we observed the OTT phenomenon in animals treated with vehicle in the test session and with paroxetine 24 hours later in the retest session, in which case paroxetine no longer had an anxiolytic effect. Curiously, we also found that paroxetine treatment in the first EPM session leads to a long-term anxiolytic effect; namely, animals later injected with vehicle in the retest session exhibited a lower anxiety-like behavioral profile than animals treated with vehicle in both the test and retest sessions. Further experimental protocols revealed that paroxetine administered after the first EPM exposure was also associated with a long-term anxiolytic effect in the second EPM exposure 24 hours later. Most of our results held true when analyzing males and females separately, though specific sex differences in some behaviors could also be found. In all, we conclude that paroxetine has different effects during the test and retest sessions in the EPM.
2	SARA DO NASCIMENTO MAIA Avaliação da resposta imune materna contra alvos no cérebro fetal durante a origem de microcefalias derivadas de vírus zika Orientador : EDUARDO BOUTH SEQUERRA MEMBROS DA BANCA : ANDRÉA QUEIROZ MARANHÃO EDUARDO BOUTH SEQUERRA EMELIE KATARINA SVAHN LEAO SELMA MARIA BEZERRA JERONIMO Data: 21/11/2022 Mostrar Resumo Durante a gravidez, o sistema imune da mãe passa por diversas modificações fisiológicas que induzem a sua tolerância às células do embrião. Como o embrião possuí metade do genoma do seu pai, qualquer quebra de tolerância pode induzir a produção de anticorpos pelo sistema imune da mãe contra antígenos fetais. Dentre as variáveis que podem induzir a quebra de tolerância estão as infecções por patógenos. A infecção congênita por vírus zika (ZIKV) leva à malformação do sistema nervoso central (SNC) em grande parte dos casos, o que foi chamado de síndrome congênita do vírus zika (SCVZ). Em alguns casos, o paciente nasce sem nenhuma sequela clara e desenvolve microcefalia pós-natal, o que sugere uma inflamação persistente do SNC. Assim, nesse projeto testamos a hipótese de que além do dano direto causado pela infecção viral, os pacientes podem passar por uma resposta autoimune materna. Aqui mostramos que mães de crianças com SCVZ possuem níveis mais altos de anticorpos contra Engrailed1 (a-EN1), uma proteína expressa pelo rombencéfalo em desenvolvimento. O nível de a-EN1 se correlaciona com o nível de expressão de anticorpos contra ZIKV que cada mãe expressa. No entanto, os níveis de a-EN1 não se correlaciona com a ocorrência de epilepsias ou malformações de rombencéfalo. Nós ainda testamos se o soro das mães de crianças CZVS reagem com fatias de hipocampo adulto ou telencéfalo de embriões de roedor, um método empregado para detectar anticorpos responsáveis por encefalites autoimunes. O soro dessas pacientes não reage contra esses tecidos ou ainda contra fatias de organóides de cérebros humanos. Assim, esse trabalho sugere que a infecção de ZIKV durante a gravidez estimula a produção de anticorpos maternos contra um alvo expresso no SNC embrionário. No entanto, essa produção não reflete na gravidade do caso, sendo essa provavelmente mais dependente da infecção direta pelo vírus. Mostrar Abstract During pregnancy, the mother's immune system undergoes several physiological changes that induce its tolerance to the cells of the embryo. As the embryo has half of its father's genome, any breach of tolerance can induce the production of antibodies by the mother's immune system against fetal antigens. Among the variables that can induce the breakdown of tolerance are infections by pathogens. Congenital Zika virus (ZIKV) infection leads in many cases to malformation of the central nervous system (CNS), which has been called congenital Zika virus syndrome (CZVS). In some cases, the patient is born without any clear sequelae and develops postnatal microcephaly, which suggests persistent inflammation of the CNS. Thus, in this project we tested the hypothesis that in addition to the direct damage caused by the viral infection, patients may experience a maternal autoimmune response. Here we show that mothers of children with CZVS have higher levels of antibodies against Engrailed1 (α-EN1), a protein expressed by the developing hindbrain. The level of α-EN1 correlates with the level of ZIKV antibody expression that each mother expresses. However, α-EN1 levels do not correlate with the occurrence of epilepsies or hindbrain malformations. We also tested whether serum from mothers of CZVS children reacts with slices of adult hippocampus or embryonic telencephalon from rodents, a method used to detect antibodies responsible for autoimmune encephalitis. Serum from these patients does not react against these tissues or even against organoid slices from human brains. Thus, this work suggests that ZIKV infection during pregnancy stimulates the production of maternal antibodies against a target expressed in the embryonic CNS. However, this production does not reflect on the severity of the case, which is probably more dependent on direct infection by the virus.
	Teses
1	JÉSSICA WINNE RODRIGUES DE FREITAS Correlatos eletrofisiológicos do processamento do som nas vias límbicas e implicações para a ansiedade relacionada ao zumbido Orientador : EMELIE KATARINA SVAHN LEAO MEMBROS DA BANCA : BRUNO LOBAO SOARES CLEITON LOPES AGUIAR EMELIE KATARINA SVAHN LEAO GEORGE CARLOS DO NASCIMENTO JOÃO ANTONIO JESUS BACELLO MACHADO SOUSA RENATA FIGUEIREDO ANOMAL Data: 17/02/2022 Mostrar Resumo Esta tese investiga os correlatos eletrofisiológicos do hipocampo e do córtex pré-frontal medial com a atividade auditiva, seja em um modelo animal de zumbido induzido por uma alta dose de salicilato, seja na resposta a estímulos sonoros de banda larga em camundongos normais durante a locomoção. Os resultados estão organizados em quatro capítulos com três artigos experimentais (capítulo 1-3, com 2 artigos publicados e um manuscrito em preparação) e um protocolo em forma de capítulo de livro (capítulo 4, pré-impressão). No primeiro artigo (Winne et al. 2019), mostramos que uma alta dose de salicilato (300mg/kg) induziu teta tipo 2 (4-6Hz) no hipocampo ventral (HV), bem como induziu comportamento semelhante à ansiedade em camundongos. Além disso, a administração de uma alta dose de salicilato aboliu a correlação do teta tipo 1 (7-10Hz) do hipocampo dorsal (HD) com a velocidade de corrida. No segundo artigo (Winne et al. 2020), mostramos que após o pré-tratamento com salicilato, apenas camundongos jovens com audição preservada apresentaram comportamento semelhante à ansiedade, em comparação com camundongos velhos. Nossa hipótese é que camundongos C57BL6 velhos já podem ter alteração auditiva devido à perda auditiva relacionada à idade e, portanto, são menos afetados pelo zumbido agudo induzido por salicilato. Em camundongos jovens pós-tratamento com salicilato foi observado um aumento nas oscilações teta tipo 2 e gama lenta (30-60Hz) no HV, bem como no córtex pré-frontal medial (CPFm), quando os camundongos foram registrados no campo aberto e no labirinto em cruz elevado. Também ocorreu um aumento da coerência em teta 2 entre o HV e o PFCm em camundongos pós-tratamento com salicilato e em um ambiente ansiogênico. Por fim, o pré-tratamento de camundongos com uma dose única do alucinógeno 5-MeO-DMT preveniu o surgimento de comportamentos associados à ansiedade e a indução de teta tipo 2 e gama lenta após a injeção de salicilato. O Capítulo 3 se concentra em camundongos com audição normal, especificamente como os estímulos de ruído de banda larga influenciam os circuitos límbicos, por exemplo, a via auditiva reticular-límbica. Usando abordagens combinadas (silêncio/ruído, quimio e optogenética), as oscilações teta tipo 1 (7-10Hz) do HD foram moduladas por ruído de banda larga alto. Especificamente, a entrada de ruído retransmitida do córtex entorrinal e do septo medial modificou as oscilações do teta tipo 1 do HD, enquanto a diminuição da atividade do córtex auditivo não afetou essa via não canônica de processamento de ruído alto. Verificamos também que a ativação desta via aumentou a coerência entre o HD e o córtex pré-frontal medial. Nossa hipótese é que o aumento da atividade dos neurônios do HD por meio do ruído pode ser uma estratégia biológica para identificar rapidamente ambientes perigosos e aumentar o estado de alerta dos animais em resposta a possíveis ameaças do ambiente. Por fim, no Capítulo 4 (Winne et al., 2021, pré-impressão), discutimos uma técnica de imageamento de cálcio de animais em movimento livre, usando micro endoscópios miniaturizados ('miniscopes') e descrevemos em detalhes a cirurgia de implante de lente e “baseplate” para o Miniscope UCLA V3 e V4. Usamos lente de índice graduado (GRIN) para o hipocampo, e uma combinação de um prisma e lente GRIN para o córtex auditivo, com adaptações de trabalhos publicados para uma melhor fixação da lente (GRIN-relay-Prism). Por fim, comentamos as diferenças entre os softwares de análise. Em dados preliminares, usamos o Miniscope para registrar células piramidais e interneurônios do HD em resposta a ruídos de banda larga e observamos uma tendência de atividade alterada (análise em andamento por meio de uma colaboração). Em conclusão, esta tese demonstra correlatos eletrofisiológicos do zumbido induzido por salicilato que fortalecem a ligação neurobiológica entre zumbido e ansiedade. Mais ainda, as vias límbicas que transmitem informações de ruído alto também mostraram modular a atividade do hipocampo e do CPFm. Esses resultados evidenciam novas assinaturas eletrofisiológicas de processamento de som no sistema límbico. Mostrar Abstract This thesis investigates the electrophysiological correlates of the hippocampus and medial prefrontal cortex to auditory activity, either in an animal model of tinnitus induced by high-dose salicylate or in the response to loud broadband noise stimulus in normal mice during locomotion. The results are organized into four chapters with three experimental articles (chapter 1-3, with 2 published articles and one manuscript in preparation) and one book protocol (chapter 4, pre-print). In the first article (Winne et al. 2019), we found that a high dose of salicylate (300mg/kg) induced type 2 theta (4-6Hz) in the ventral hippocampus (VHipp) as well as elicits anxiety-like behavior in mice. In addition, high dose salicylate administration abolished dorsal hippocampus (DHipp) type 1 theta (7-10Hz) correlation with running speed. In the second article (Winne et al. 2020). We showed that after pretreatment with the salicylate, only young mice with preserved hearing exhibited anxiety-like behavior, compared to old mice. We hypothesize that old C57BL/6 mice might already have altered hearing due to age-related hearing loss, and thus are less affected by acute salicylate-induced tinnitus. In young mice, an increase in type 2 theta oscillations and slow gamma (30-60Hz) was observed in the VHipp, as well as the medial prefrontal cortex (CPFm), after salicylate treatment when mice were recorded in the open field and in the elevated plus-maze. We also noticed an increased theta 2 coherence between the VHipp and mPFC in mice administered high dose salicylate, when animals were tested in an anxiogenic environment. Lastly, pretreatment of mice with a single dose of the hallucinogen 5-MeO-DMT prevented the emergence of anxiety-associated behaviors and the induction of type 2 theta and slow gamma after salicylate injection. Based on electrophysiological and behavioral evidence, articles 1 and 2 indicate that anxiety-related mechanisms are triggered in the salicylate-model of tinnitus. Chapter 3 focuses on mice with normal hearing, specifically how broadband noise stimuli influence limbic circuits, and the Reticular-limbic auditory pathway. Using combined approaches (silence/noise, chemo- and optogenetics), type 1 theta oscillations (7-10Hz) of the DHipp were shown to be accelerated by loud broadband noise. Specifically, noise input relayed from the entorhinal cortex, and medial septum could modify DHipp theta 1 oscillations while decreasing the activity of the auditory cortex did not affect this non-canonical pathway of loud noise processing. We also verified that the activation of this pathway increased coherence between the DHipp and medial prefrontal cortex. We hypothesize that increasing the activity of DHipp neurons through loud auditory stimuli could be a biological strategy to quickly identify dangerous environments and increase the alertness of animals in response to possible surrounding threats. Lastly, in Chapter 4 (Winne et al., 2021, pre-print), we discuss a technique of calcium imaging of freely moving animals, using miniaturised microendoscopes (‘miniscopes’) and describe in detail the lens and baseplate implant surgery for the UCLA Miniscope V3 and V4. We used a gradient index (GRIN) lens for the hippocampus and a combination of a prism and GRIN lens for the auditory cortex, with adaptations from published work for an improved lens fixation (GRIN-relay-Prism). Finally, we comment on the differences between analysis software. In preliminary data, we have used the miniscope to record from pyramidal cells and interneurons of the DHipp in response to loud broadband noise and seen a trend of altered activity (analysis in progress through a collaboration). In conclusion, this thesis demonstrates electrophysiological correlates of salicylate-induced tinnitus that strengthen the neurobiological link between tinnitus and anxiety. More so, limbic pathways relaying loud noise information were also shown to modulate the activity of the hippocampus and the medial prefrontal cortex. Together these results evidence new electrophysiological signatures of sound processing in the limbic system
2	MARGARETH DE BRITO NOGUEIRA LIMA Dos efeitos ansiolíticos da 5-MeO-DMT no cérebro e comportamento do camundongo Orientador : RICHARDSON NAVES LEAO MEMBROS DA BANCA : RAFAEL GUIMARÃES DOS SANTOS DIEGO ANDRES LAPLAGNE ELAINE CRISTINA GAVIOLI EMELIE KATARINA SVAHN LEAO OLAVO BOHRER AMARAL RICHARDSON NAVES LEAO Data: 31/03/2022 Mostrar Resumo Ansiedade é uma desordem de circuitos, ou seja, uma circuitopatia mundialmente prevalente que afeta substancialmente a qualidade de vida das pessoas. Para tratá-la adequadamente, é necessário que sejam revertidos os processos que levam ao mau-funcionamento dos circuitos neuronais. Ainda não há um tratamento completamente eficaz para tratar tal desordem. Inúmeras pesquisas vêm apresentando resultados promissores e seguros com psicodélicos serotonérgicos, evidenciando um potencial terapêutico desses compostos. No entanto, os seus mecanismos de ação ainda não foram completamente elucidados. Muitos estudos clínicos têm conseguido mitigar duradouramente os sintomas da depressão e da ansiedade com apenas uma dose, o que faz desses compostos alternativas bastante interessantes aos tratamentos clássicos disponíveis na psiquiatria. Esses efeitos duradouros podem ser explicados por uma possível indução à neuroplasticidade, à neuroproteção e a uma modulação de agentes ligados à inflamação. Alguns estudos comprovaram um aumento na neuritogênese, sinaptogênese e neurogênese proveniente do tratamento com esses compostos. Neste estudo, procuramos identificar como o psicodélico serotonérgico 5- metoxi-N,N-dimetiltriptamina (5-MeO-DMT) afeta prolongadamente a atividade neuronal e a expressão de genes relacionados à plasticidade em estruturas cerebrais classicamente relacionadas à ansiedade, como a amígdala basolateral, a região CA1 do hipocampo ventral e o córtex cingulado anterior, localizado no córtex medial pré-frontal de camundongos adultos uma hora, cinco horas e cinco dias após o tratamento. Após avaliarmos as propriedades eletrofisiológicas de camundongos 5 dias depois do tratamento com 5-MeO-DMT, verificamos diferenças nas propriedades passivas da membrana, além de alterações na amplitude e frequência dos disparos neuronais. A avaliação da expressão gênica uma hora após o tratamento revelou um aumento na expressão dos genes iniciais imediatos ARC e ZIF268 no córtex cingulado anterior e na amígdala basolateral. Outra avaliação feita 5 horas após o tratamento mostrou uma diminuição do gene NR2A em CA1 ventral. Verificamos também um aumento significativo do gene TRIP8b em CA1 ventral 5 dias após o tratamento. Pretendemos então ver se o 5-MeO-DMT produz mudanças no comportamento de camundongos após 24 horas e 5 dias de tratamento, com e sem condições de estresse. Também avaliamos os níveis séricos basais de corticosterona em camundongos e após estresse de contenção aguda. Verificamos que camundongos tratados com 5-MeO-DMT apresentaram níveis significativamente menores de corticosterona basal após 5 dias, além de apresentar um comportamento menos ansioso. Estes achados moleculares, celulares e comportamentais sugerem que a 5-MeO-DMT produz efeitos imediatos e duradouros em camundongos, embora sejam necessários mais estudos para considerar a sua possibilidade terapêutica e também para desvendar quais vias de sinalização são subjacentes ao papel da 5-MeO-DMT na plasticidade sináptica. Mostrar Abstract Anxiety is a worldwide prevalent circuitopathy, in other words, a circuit disorder that substantially affects people's quality of life. To treat it properly, it is necessary to reverse the processes that lead to the malfunctioning of neuronal circuits mainly implicated in anxiety behavior. There is still no completely effective treatment for such a disorder. Several studies have presented promising and safe results with serotonergic psychedelics, evidencing the therapeutic potential of these compounds. However, their mechanisms of action have not yet been fully elucidated. Many clinical studies have managed to durably mitigate the symptoms of depression and anxiety with just a single dose, which makes these compounds very interesting alternatives to the classical treatments available in psychiatry. These lasting effects can be explained by a possible induction of neuroplasticity, neuroprotection, and modulation of inflammation-related agents. Some studies have shown an increase in neuritogenesis, synaptogenesis, and neurogenesis from treatment with psychedelic compounds. In this study, we sought to identify how the serotonergic psychedelic 5-methoxy-N,N-dimethyltryptamine (5-MeO-DMT) durably affects neuronal activity and the expression of plasticity-related genes in brain structures classically related to anxiety, such as the basolateral amygdala, the ventral hippocampus, and the anterior cingulate cortex of adult mice one hour, five hours, and five days after treatment. Assessing the electrophysiological properties of mice after 5 days of 5-MeO-DMT treatment, we found differences in passive membrane properties, as well as changes in amplitude and frequency of neuronal firing. Evaluating gene expression one hour after treatment, we showed increased expression of ARC and ZIF268 immediate early genes in the anterior cingulate cortex and basolateral amygdala. After 5 hours of treatment, the NR2A gene was significantly decreased in ventral CA1. Finally, 5 days after the treatment with 5-MeO-DMT we found a significant increase of the TRIP8b gene in ventral CA1. We then intended to see if 5-MeO-DMT produces changes in the behavior of mice after 24hours and 5 days of treatment, with and without stress conditions. We also assessed mice basal corticosterone serum levels under and after acute restraint stress. We found that 5-MeO-DMT treated mice presented significantly less basal corticosterone levels after 5 days. They also presented less anxious behavior. These molecular, cellular, and behavioral findings suggest that 5-MeO-DMT produces immediate and long-lasting effects in mice, although further studies are necessary to consider the therapeutic possibility and to unravel which signaling pathways underlie the 5-MeO-DMT role on synaptic plasticity.
3	ARZIN TORRES DE SANTANA O surgimento de novas estratégias para a educação baseada em evidências: Os efeitos de um treinamento multissensorial e do sono pós-treinamento na quebra da invariância do espelho Orientador : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO MEMBROS DA BANCA : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO EMELIE KATARINA SVAHN LEAO JANAINA WEISSHEIMER GUILHERME BROCKINGTON ROSÂNGELA GABRIEL Data: 05/09/2022 Mostrar Resumo Uma característica definidora da humanidade enquanto espécie é sua capacidade de inventar e transmitir culturalmente tecnologias que foram responsáveis por transformar a vida na Terra. Uma dessas grandes invenções que permitiram aos humanos “comunicar seus pensamentos” com suporte visual é a escrita e a leitura. Uma dificuldade visual que as crianças enfrentam é a escrita no espelho, que cria confusão entre as letras em espelho (por exemplo, b = d). A confusão das letras em espelho surge como consequência natural de um mecanismo visual profundamente enraizado em nosso sistema visual: a invariância do espelho. A invariância em espelho é um mecanismo visual que permite o reconhecimento imediato de imagens opostamente simétricas. Essa capacidade visual surge no início do desenvolvimento humano e é útil para reconhecer objetos, rostos e lugares entre as perspectivas esquerda e direita, e também está presente em primatas, pombos e cefalópodes. Assim, a discriminação para letras em espelho deve ser aprendida para reconhecimento rápido de letras e, portanto, para leitura fluente. Mas, tradicionalmente, as escolas não proporcionam um aprendizado tão específico e a orientação correta das letras é aprendida esparsamente, com o tempo. Com base nisso, aplicamos um treinamento específico direcionado para lidar com a confusão em espelho para letras em alunos da 1a série que estão aprendendo a ler. O treinamento foi baseado em nosso mecanismo hipotético: “mapeamentos multissistêmicos”, ou seja, mapeamentos de representação de letras em sistemas sensório-motores. Para manter o treinamento curto (7,5 horas no total, ao longo de 3 semanas), associamos um potencializador de aprendizado fisiológico: a consolidação pelo sono pós-treino. Observamos efeitos maciços do aprendizado de discriminação de espelhos para letras e um papel crítico desempenhado pela consolidação do sono na magnitude, automaticidade e duração de longo prazo desse aprendizado específic Mostrar Abstract A defining characteristic of humanity as a species is its ability to invent and culturally transmit technologies that were responsible for transforming life on Earth. One of these greatest inventions that allowed humans to “communicate their thoughts” throw visual support is writing and reading. One visual difficulty that children face is mirror writing by creating confusion between mirror letters (e.g., b=d). Mirror confusion for letters emerges as a natural consequence of a deeply rooted visual mechanism in our visual system: the mirror invariance. Mirror invariance is a visual mechanism that enables a prompt recognition of mirror images. This visual capacity emerges early in human development and is useful to recognize objects, faces, and places from both left and right perspectives, and is also present in primates, pigeons, and cephalopods. Thus, mirror discrimination for letters should be learned for fast letter recognition and thus for fluent reading. But traditionally, schools do not provide such specific learning and the correct orientation of letters is learned sparsely, with time. Based on that we applied a specific targeted training to address mirror confusion for letters in 1st graders learning to read. The training was based on our hypothetical mechanism: “multisystem mappings”, i.e., mappings of letter representation across sensory-motor systems. To keep the training short (7.5 hours in total, across 3 weeks), we associated a physiological learning enhancer: post- training sleep consolidation. We observed massif effects of mirror discrimination learning for letters and a critical role played by sleep consolidation in the magnitude, automaticity, and long-term duration of this specific learning.
4	ANDREA CAROLINE COSTA DE ARRUDA ZENK regula o aprendizado do canto do Mandarim-Diamante (Taenopygia gutatta) Orientador : TARCISO ANDRE FERREIRA VELHO MEMBROS DA BANCA : PATRICIA LOCOSQUE RAMOS EDUARDO BOUTH SEQUERRA EMELIE KATARINA SVAHN LEAO TARCISO ANDRE FERREIRA VELHO WILFREDO BLANCO FIGUEROLA Data: 10/11/2022 Mostrar Resumo A expressão gênica dependente de atividade representa o elo entre a atividade neuronal e a formação da memória. Entre esses genes, egr1 (também conhecido como zenk) foi um dos primeiros exemplos de um gene ligado ao comportamento e tem sido associado à formação de memória em roedores. No entanto, o papel do zenk no aprendizado vocal permanece desconhecido. Para investigar a contribuição precisa deste gene para o desenvolvimento de memórias de canto em Mandarim-Diamante (Taeniopigygia guttata), desenvolvemos uma ferramenta viral codificando uma proteína negativa dominante ZENK para manipular a atividade transcricional da proteína endógena. Usando esta ferramenta, descobrimos que a atividade normal do ZENK é necessária para o desenvolvimento do canto. A regulação negativa da atividade transcricional de ZENK usando um inibidor alternativo, NAB1, confirma esses resultados e fornece suporte para a especificidade de nossa manipulação. Além disso, nossos resultados mostram que o bloqueio de ZENK consistentemente não leva à alteração de componentes inatos do canto, sugerindo que esse gene dependente de atividade altera apenas comportamentos aprendidos. Nossas descobertas fornecem pela primeira vez uma ligação causal clara entre genes dependentes de atividade e o aprendizado vocal. Mais importante, eles representam um dos primeiros passos para a compreensão dos processos moleculares envolvidos na aquisição dos sinais vocais, processo que também é necessário para a fala humana. Mostrar Abstract Activity-dependent gene expression represents the link between neuronal activity and memory formation. Among these genes, egr1 (a.k.a. zenk) was one of the first examples of a behavioral-linked gene and has been associated with memory formation in rodents. However, the role of zenk in vocal learning remains unknown. To investigate the precise contribution of this gene for the acquisition and maintenance of song memories in zebra finches (Taeniopigygia guttata), we developed a dominant negative ZENK to manipulate the transcriptional activity of the endogenous protein. Using this tool, we have found that normal ZENK activity is required for song development. Downregulation of ZENK transcriptional activity using an alternative inhibitor, NAB1, confirms these results and provides support for the specificity of our manipulation. Furthermore, our results shows that blocking ZENK consistently does not lead to alteration of innate components of singing, suggesting that this activity-dependent gene alters only learned behaviors. Our findings provide for the first time a clear causal link between activity dependent genes and vocal learning. More importantly, they represent one of the first steps towards understanding the molecular processes involved in the acquisition of vocal signals, a process that is also required for human speech.
5	BÁRBARA CIRALLI BOERNER Quantificação do gating sensorial auditivo em modelos de zumbido e distúrbios psiquiátricos em camundongos. Orientador : EMELIE KATARINA SVAHN LEAO MEMBROS DA BANCA : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ CLEITON LOPES AGUIAR EMELIE KATARINA SVAHN LEAO KERSTIN ERIKA SCHMIDT MARINE RAQUEL DINIZ DA ROSA Data: 23/11/2022 Mostrar Resumo Esta tese investiga o gating sensorial auditivo, um mecanismo neural de filtragem de sons repetitivos e irrelevantes do ambiente, o qual é importante para evitar a sobrecarga de informações em áreas corticais superiores. Distúrbios no gating sensorial estão associados a diversos transtornos psiquiátricos, como esquizofrenia e transtorno de déficit de atenção/hiperatividade, enquanto seu papel na percepção fantasma auditiva é menos estudado. No primeiro capítulo, são descritas alterações do gating sensorial em um modelo animal de zumbido. O objetivo deste estudo foi primeiro investigar se a exposição ao ruído interfere no gating auditivo e, segundo, se a nicotina ou extratos naturais de cannabis melhorariam ou prejudicariam o processamento pré-atencional auditivo em camundongos expostos ao ruído. Camundongos C57BL/6J anestesiados foram expostos a um ruído de banda estreita de 9 -11 kHz (90 dBSPL por 1 h), os limiares auditivos foram medidos e o zumbido foi avaliado usando inibição de sobressalto acústico por gap pré-pulso (GPIAS). Os camundongos foram implantados em seguida com matrizes de eletrodos para avaliar potenciais relacionados a eventos auditivos (aERPs) no hipocampo dorsal em resposta a cliques sonoros pareados. Alterações de aERPs sob nicotina (1,0 mg/kg, intraperitoneal (i.p.) ou extrato de cannabis rico em THC (100 mg/Kg, i.p.) foram avaliadas (isoladamente ou em combinação). Nossos resultados mostram que camundongos com evidência comportamental de zumbido apresentam gating auditivo a cliques repetitivos, mas com maiores amplitudes e latências do componente negativo (N40) do aERP em relação aos animais sham. Do contrário, não for am observadas diferenças nas amplitudes ou latências do pico positivo (P80) entre os grupos ou tratamentos. A combinação de extrato de cannabis e nicotina melhorou a taxa de gating auditivo em camundongos com zumbido induzido por ruído, aumentando fortemente a amplitude da resposta ao primeiro clique do componente N40, mas sem alterar a amplitude da resposta ao segundo clique. Além disso, o aumento da latência do componente N40 sugere um processamento temporal alterado da atenção desencadeada em camundongos com zumbido devido a uma maior sensibilidade à exposição ao extrato de cannabis. Em resumo, a nicotina e o extrato de cannabis alteraram o gating sensorial em camundongos com evidência comportamental de zumbido, indicando que a plasticidade central alterada no zumbido é mais sensível às ações combinadas dos sistemas colinérgico e endocanabinóide. No segundo capítulo, camundongos knockout para um gene transportador de soluto, slc10a4, foram testados quanto a alterações no gating sensorial. Os camundongos SLC10a4 -/-, que não possuem essa proteína transportadora vesicular, apresentando acúmulo de dopamina nas fendas sinápticas do corpo estriado, foram especificamente investigados para a identificação de um modelo animal potencial para transtornos psiquiátricos. Os ERPs auditivos em resposta a cliques sonoros pareados foram registrados por eletrodos intra-hipocampais e a amplitude e latência das respostas aos cliques foram medidas. Camundongos do tipo selvagem (WT) e Slc10a4-/- também receberam doses subanestésicas de cetamina (5 mg/kg e 20 mg/kg) para provocar comportamento psicomimético. Os animais WT apresentaram amplitude de resposta ao segundo clique (S2) de N40 significativamente diminuída em comparação com a resposta ao primeiro clique (S1) nostratamentos com salina e cetamina 5 mg/kg, mas não com cetamina (20 mg/kg), verificando o efeito psicomimético clássico da cetamina. Os camundongos Slc10a4-/- não mostraram diferenças significativas entre as amplitudes de resposta de N40 a S1 ou S2 em qualquer dose de cetamina. O gating auditivo (razão S2/S1) foi semelhante entre os camundongos WT e Slc10a4-/-, no entanto, o componente N40 do aERP apresentou latência aumentada enquanto o componente P80 apresentou maior amplitude nos camundongos Slc10a4-/- comparados aos WT. Este estudo indica que tanto o sistema colinérgico quanto o monoaminérgico participam da codificação temporal (latência de resposta) do componente aERP N40 e da amplitude do componente aERP P80. Os resultados desta tese acrescentam conhecimentos para a identificação de assinaturas eletrofisiológicas para identificar redes neuronais anormais, o que é importante para o futuro estabelecimento de biomarcadores clinicamente relevantes de distúrbios cerebrais. Além disso, concluiu-se que os camundongos Slc10a4-/- não são um modelo adequado para esquizofrenia, mas podem servir como modelo para outras condições neuropsiquiátricas, como transtorno de déficit de atenção/hiperatividade. Mostrar Abstract This thesis investigates auditory sensory gating, a neural mechanism of filtering repetitive and irrelevant sounds from the environment, which is important to prevent information overload at higher cortical areas. Disturbances in sensory gating are associated with several psychiatric disorders, such as schizophrenia and attention-deficit/hyperactivity disorder, while its role in auditory phantom perception is less studied. In the first chapter, sensory gating alterations in an animal model of tinnitus are described. The objective of this study was to first investigate whether noise-exposure interferes with auditory gating, and second, if nicotine or natural extracts of cannabis would improve or impair auditory pre-attentional processing in noise-exposed mice. Anesthetized C57BL/6J mice were exposed to a 9-11 kHz narrow band noise (90 dBSPL for 1 hr), hearing thresholds were measured and tinnitus was assessed using Gap prepulse inhibition of acoustic startle (GPIAS). Mice were next implanted with electrode arrays to assess auditory event-related potentials (aERPs) in the dorsal hippocampus in response to paired sound clicks. Alterations of aERPs under nicotine (1.0 mg/kg, intraperitoneal (i.p.) or THC-rich cannabis extract (100 mg/Kg, i.p.) were evaluated (in isolation or in combination). Our results show that mice with behavioral evidence of tinnitus display auditory gating of repetitive click, but with larger amplitudes and longer latencies of the aERP negative peak (N40) component compared to sham exposed animals. In contrast, no difference was observed in the positive peak (P80) amplitude and latency between groups or treatments. The combination of cannabis extract and nicotine improved auditory gating ratio in mice with noise-induced tinnitus by strongly increasing the first N40 click amplitude but without altering the second click response amplitude. Furthermore, the increased latency of the N40 component suggests altered temporal processing of triggered attention in mice with tinnitus due to an increased sensitivity to the exposure to cannabis extract. In summary, nicotine and cannabis extract treatments were shown to alter sensory gating in mice with behavioral evidence of tinnitus, indicating that the altered central plasticity in tinnitus is more sensitive to the combined actions on the cholinergic and the endocannabinoid systems. In the second chapter, knock-out mice for an orphan solute carrier gene, slc10a4 were screened for alterations in sensory gating. The SLC10a4 -/- mice, which lack a monoaminergic and cholinergic associated vesicular transporter protein and show accumulation of dopamine in the striatum synaptic clefts, were specifically investigated for the identification of a potential animal model for psychiatric disorders. Auditory ERPs in response to paired sound clicks were recorded by intrahippocampal single shank multichannel electrodes and amplitude and latency of click responses were measured. Wildtype (WT) littermates and Slc10a4-/- mice also received subanesthetic doses of ketamine (5 mg/kg and 20 mg/kg) to provoke psychomimetic behavior. WT animals showed N40 second click (S2) response amplitude significantly decreased compared to the first click (S1) response under saline and ketamine 5 mg/kg treatments, but not upon ketamine (20 mg/kg) verifying the classic psychomimetic effect of ketamine. Slc10a4-/- mice instead showed no significant differences between N40 S1 and S2 response amplitudes at any ketamine dose. Auditory gating (S2/S1 ratio) was similar between WT and Slc10a4-/- mice, however, the negative component (N40) of the aERP showed increased latency while the positive component (P80) showed higher amplitude in Slc10a4-/- mice compared to WT littermates. This study indicates that both the cholinergic and monoaminergic systems participate in the temporal coding (response latency) of the aERP N40 component, and in the amplitude of the aERP P80 component. The results of this thesis adds knowledge to the identification of electrophysiological signatures for identifying abnormal neuronal networks, which is important for future establishment of clinically relevant biomarkers of brain disorders. Moreover, the Slc10a4-/- mice were concluded to not be a suitable model for schizophrenia but might serve as a model for other neuropsychiatric conditions such as attention deficit/hyperactivity disorder.
6	IGOR RAFAEL PRAXEDES DE SALES ATIVIDADE ANTICRISE DE FITOCOMPLEXOS E DO CANABIDIOL EM UM MODELO DE STATUS EPILEPTICUS EM CAMUNDONGOS Orientador : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ MEMBROS DA BANCA : FULVIO RIELI MENDES BAGNÓLIA ARAÚJO DA SILVA BRUNA DEL VECHIO KOIKE CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ EDUARDO BOUTH SEQUERRA Data: 26/12/2022 Mostrar Resumo Ensaios clínicos controlados por placebo mostram que o canabidiol (CBD) reduz a frequência de crises,tanto convulsivas como não convulsivas, em pacientes com epilepsia de difícil controle. Parte desseefeito depende de interações farmacocinéticas uma vez que nesses estudos, os pacientes continuam otratamento anticrise convencional. Além disso, o mecanismo pelo qual o CBD reduziria a frequência decrises ainda é desconhecido, especialmente considerando sua afinidade por receptores do sistemaendocanabinoide. Outros fitocanabinoides, como o tetra-hidrocanabinol (THC), também modificam osistema endocanabinoide, alterando a transmissão sináptica e a excitabilidade neuronal. Assim, apresente tese avaliou o potencial anticrise de extratos de Cannabis com distintos perfis defitocanabinoides (fitocomplexos) sobre o status epilepticus (SE), comparando suas respostas comaquelas observadas após o CBD. Trabalhamos com a hipótese de que fitocomplexos derivados deCannabis, por conter uma diversidade de metabólitos secundários, seriam mais eficazes no controle dahiperexcitabilidade neuronal que um fitocanabinoide puro (CBD). Para isso, utilizamos registroseletrofisiológicos e comportamentais de camundongos submetidos ao modelo do SE induzido pelaadministração intra-hipocampal de pilocarpina. Curvas dose-resposta de dois extratos, um com umarazão de concentração de CBD/THC maior que 1 (XT-CBD) e outro com uma razão CBD/THC menor que 1(XT-THC), foram comparadas com tratamentos convencionais (e.g., CBD e diazepam). Os animaisreceberam o composto experimental por via intraperitoneal (i.p.) trinta minutos antes da pilocarpina.Utilizamos a ambulação entre as duas administrações como indicador de possíveis efeitos sedativoscausados pelos extratos. Nossos resultados mostram que o XT-CBD reduziu a duração e a severidade doSE comportamental em todas as doses avaliadas (4, 36 e 360 mg/kg; n=6-9/grupo) em comparação aogrupo controle (solução de óleo de milho estéril, 10 mL/kg; n=24, p<0,05, teste de Mann-Whitney). Otratamento com XT-THC apresentou um efeito bifásico, sendo que doses altas (450 e 1000 mg/kg; n=6-9/grupo) diminuiram a severidade das crises, enquanto que a dose de 10 mg/kg (n=7) aumentou aproporção de animais com comportamentos ictais severos. Porém, as altas doses de XT-THC produziramforte sedação. Comparativamente, a diminuição da severidade do SE nas doses altas do XT-CBD e XT-THC foi semelhante à observada nos grupos tratados com diazepam (5 mg/kg; n=6; p>0,05; teste deMann-Whitney) e com CBD (dose de 200 mg/kg, n=11). Surpreendentemente, o tratamento com CBD,XT-THC e XT-CBD não alterou os marcadores macroscópicos dos paroxismos eletrográficos. Nossosresultados demonstram que fitocomplexos são eficazes em modular a expressão comportamental do SEinduzido farmacologicamente, sendo que fitocompostos com ricos em CBD são mais eficazes quefitocompostos ricos em THC. Experimentos futuros serão necessários para compreender a dissociaçãoentre a expressão comportamental e eletrográfica dos fitocanabinoides sobre o SE induzido pelaadministração intra-hipocampal de pilocarpina. Desse modo, esse estudo contribuiu para um melhorentendimento a respeito do uso de fitocanabinoides no tratamento de crises. Mostrar Abstract Placebo-controlled clinical trials show that cannabidiol (CBD) reduces seizure frequency, both convulsiveand non-convulsive, in patients with difficult-to-control epilepsy. Part of this effect depends onpharmacokinetic interactions since in these studies, patients continue conventional antiseizuremedication. Furthermore, the CBD mechanism would reduce seizure frequency still unknown, especiallyconsidering its affinity for endocannabinoid system receptors. Other phytocannabinoids, such astetrahydrocannabinol (THC), also modify the endocannabinoid system, altering synaptic transmissionand neuronal excitability. Thus, this thesis evaluated the antiseizure potential of Cannabis extracts withdifferent profiles of phytocannabinoids (phytocomplexes) on status epilepticus (SE), comparing theirresponses with those observed after CBD. We worked with the hypothesis that phytocomplexes derivedfrom Cannabis, as they contain a variety of secondary metabolites, would be more effective incontrolling neuronal hyperexcitability than a pure phytocannabinoid (CBD). For this, we usedelectrophysiological and behavioral recordings of mice submitted to the SE model induced bypilocarpine intrahippocampal administration. Dose-response curves of two extracts, one with aCBD/THC concentration ratio greater than 1 (XT-CBD) and the other with a CBD/THC ratio less than 1(XT-THC), were compared with conventional treatments (e.g. , CBD and diazepam). The animals receivedthe experimental compound intraperitoneally (i.p.) thirty minutes before pilocarpine. We used theambulation between the two administrations as an indicator of possible sedative effects caused by theextracts. Our results show that XT-CBD reduced the duration and severity of behavioral SE at allevaluated doses (4, 36 and 360 mg/kg; n=6-9/group) compared to the control group (sterile corn oilsolution, 10 mL/kg; n=24, p<0.05, Mann-Whitney test). Treatment with XT-THC showed a biphasiceffect, with high doses (450 and 1000 mg/kg; n=6-9/group) decreasing the severity of seizures, while the10 mg/kg dose (n=7 ) increased the proportion of animals with severe ictal behaviors. However, the highdoses of XT-THC produced strong sedation. Comparatively, the decrease in SE severity at high doses ofXT-CBD and XT-THC was similar to that observed in groups treated with diazepam (5 mg/kg; n=6; p>0.05;Mann-Whitney test) and with CBD (200 mg/kg dose, n=11). Surprisingly, the treatment with CBD, XT-THC and XT-CBD did not change macroscopic markers of electrographic paroxysms. Our resultsdemonstrate that phytocomplexes are effective in modulating the behavioral expression ofpharmacologically induced SE, and CBD rich extract are more effective than THC rich extracts. Futureexperiments will be necessary to understand the dissociation between behavioral and electrographicexpression of phytocannabinoids on SE induced by intrahippocampal administration of pilocarpine.Thereby, this study contributed to a better understanding of the use of phytocannabinoids in seizuretreatment.

2021

	Dissertações
1	MARINA TATIANE RIBEIRO DA SILVA Avaliação Quantitativa da Introspecção na Literatura Histórica e sua Associação a Redes de Grafos Orientador : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO MEMBROS DA BANCA : DRAULIO BARROS DE ARAUJO MAURO COPELLI SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO Data: 01/03/2021 Mostrar Resumo A suposta conexão entre consciência e linguagem impulsionou o desejo de compreender o desenvolvimento social do pensamento. A Era Axial (≥ 800-200 AC) denota um ponto de inflexão para a cognição, o que indica que a alfabetização humana, um produto da linguagem, explica as mudanças de mentalidade neste período. Análises semânticas de textos literários apontaram para flutuações na introspecção relacionadas à ascensão e queda das sociedades humanas. Simultaneamente, estudos sobre a estrutura do discurso atestaram a conexão entre o amadurecimento das características da fala associadas à esquizofrenia e a Era Axial. Essas investigações estimularam as hipóteses de que a introspecção varia de acordo com o bem-estar social e que essa característica semântica está de alguma forma relacionada a traços estruturais da fala. Usando Análise Semântica Latente e o software SpeechGraphs, estimamos a semelhança de “introspecção” a textos literários abrangendo ≥ 4500 anos, da Idade do Bronze (≥ 2500-1000 AC) até a contemporaneidade (até 2014). Além disso, apresentamos a correlação entre o atributo semântico e a recorrência de longo alcance ao longo do tempo histórico. Nossos resultados mostram que a história semântica da introspecção é intrinsecamente dependente do progresso e do bem-estar das sociedades humanas. Mostrar Abstract The assumed connection between consciousness and language impulsed the desire to understand the social development of thought. The Axial Age (≥800-200 BC) denotes a turning point for cognisance, which indicates that human literacy, a language product, explains the mentality changes in this period. Semantic analyses of literary sources pointed to fluctuations in introspection relating to human societies’ rising and fall. Simultaneously, structural examinations of discourse attested the connection between the maturation of speech features associated with schizophrenia and the Axial Age. These investigations encouraged the hypotheses that introspection varies according to social welfare and that this semantic feature is somehow related to structural traits of speech. Using Latent Semantic Analysis and the software SpeechGraphs, we estimate the similitude to “introspection” compared to literary texts spanning ≥ 4500 years, from the Bronze Age (≥2500-1000 BC) to Contemporary Times (up to 2014). Additionally, we present the correlation between the semantic feature and long-range recurrence throughout historical time. Our results exhibit that introspection’s historical content is intrinsically dependent on human societies’ progress and well-being.
2	GABRIELA PEIXOTO BARBALHO Experiências auditivas na juventude alteram a discriminação auditiva em Diamante-mandarins (Taenyopyggia guttata) Orientador : TARCISO ANDRE FERREIRA VELHO MEMBROS DA BANCA : MAURO PICHORIM TARCISO ANDRE FERREIRA VELHO WILFREDO BLANCO FIGUEROLA Data: 25/03/2021 Mostrar Resumo As aves canoras são consideradas um dos melhores modelos animais para investigar as bases neurobiológicas do aprendizado vocal. Assim como nós humanos, esses animais apresentam fases distintas do aprendizado vocal durante o desenvolvimento, que são influenciadas por experiências sociais e motoras. Além disso, a privação social em aves canoras pode gerar defeitos na produção vocal do indivíduo, enquanto que o impedimento da prática vocal retarda a maturação do canto. No entanto, não está totalmente claro se a experiência limitada durante o desenvolvimento pode afetar as habilidades de discriminação auditiva do animal, um fenômeno bem conhecido em humanos. Para responder a essa questão, manipulamos a experiência social e a prática motora em mandarins, a espécie de ave canora mais utilizada. Confirmamos primeiro que nossa manipulação alterou o aprendizado vocal, sem afetar grosseiramente o desenvolvimento. Mais precisamente, os animais em privação social exibiram canções anormais, típicas de animais sem um modelo vocal. Por outro lado, os animais jovens onde a prática do canto foi limitada continuaram a produzir vocalizações imaturas quando adultos. Notadamente, experimentos comportamentais demonstraram que animais controle, i.e., animais com experiências sociais normais, apresentaram um desempenho inferior em tarefas de discriminação auditiva em comparação com animais isolados e juvenis. Em contraste, animais com o canto limitado não diferiram dos controles. Esses resultados sugerem que experiências auditivas no início do desenvolvimento podem influenciar a capacidade discriminatória em mandarins adultos, enquanto que a prática vocal parece ter pouca influência no desempenho de aves adultas. Ou seja, as aves que são expostas à experiência social normal durante o desenvolvimento pós-natal podem ter uma capacidade diminuída de discriminar cantos coespecíficos. Tal interpretação está de acordo com o aumento da especificidade observada nos neurônios auditivos do mandarim, e seria semelhante às perdas perceptuais observadas durante a aquisição da fala em humanos. Mostrar Abstract Songbirds are considered one of the best animal models to investigate the neurobiological basis of vocal learning. As in humans, these animals have distinct phases for vocal learning, that are influenced by social and motor experiences. More specifically, social deprivation in songbirds can generate deficits in the individual's vocal production, whereas singing prevention delays vocal maturation. However, it is not completely clear whether limited experience during development can affect the animal's auditory discrimination abilities, a well-known phenomenon in humans.To address this question, we manipulate social and motor practice experiences in zebra finches, the most widely used songbird species. We first confirmed that our manipulation altered vocal learning, without grossly affecting development. More precisely, socially deprived animals showed abnormal songs, typical of animals lacking a song model. In contrast, juvenile animals where singing practice was limited continued to produce immature vocalizations as adults. Notably, behavioral experiments demonstrated that control animals, i.e., animals with normal social experiences, showed a lower performance in auditory discrimination tasks compared to isolated and juvenile animals. Conversely, sing-limited did not differ from control birds. These results suggest that early development auditory experiences may influence the discriminatory capacity in adult zebra finches, while vocal practice appears to have little influence in the performance of adult birds. That is, birds that are exposed to normal social experiences during postnatal development may have diminished ability to discriminate conspecific songs. Such interpretation is in agreement with the increased specificity observed in auditory neurons, and would parallel the perceptual losses observed during speech acquisition in humans.
3	RODOLFO DIÓGENES DA PAIXÃO O efeito de um extrato de Cannabis em tinnitus induzido por ruído e no comportamento relacionado à ansiedade em camundongos adolescentes Orientador : EMELIE KATARINA SVAHN LEAO MEMBROS DA BANCA : EMELIE KATARINA SVAHN LEAO CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ FLAVIO FREITAS BARBOSA Data: 15/07/2021 Mostrar Resumo Tinnitus é uma condição auditiva caracterizada por sons fantasmas, normalmente descritos como barulhos de sinos ou chiados. O tinnitus incômodo crônico frequentemente desencadeia estresse, ansiedade e até mesmo depressão, havendo uma falta de tratamento padrozinado para estas condições. Recentemente, a Cannabis vem chamando atenção pela sua capacidade de modular comportamento e atividade sináptica, atuando no sistema endocanabinóide. Contudo, a literatura ainda é inconclusiva sobre os efeitos benéficos ou prejudiciais quanto ao tratamento de tinnitus. Aqui nós usamos um modelo de tinnitus induzido por ruído pata investigar, primeiro, se o tinnitus é alterado por uma dose baixa de extrato de Cannabis rico em tetrahidrocanabinol (THC; 2.44 mg/kg; THC, 1.0 mg/kg); segundo, se o comportmaneto de ansiedade está relacionado ao comportamento de tinnitus; e três, se a ansiedade relacionada ao tinnitus é afetada pela administração de Cannabis. Usamos o gap prepulse inhibition of the acoustic startle (GPIAS) para acessar a percepção de tinnitus, e o campo aberto (OF) e o labirinto de cruz elevado (EPM) para avaliar comportamento de ansiedade. Nossos resultados mostram que apenas um subgrupo dos camundongos expostos ao ruído deselvolveu comportamento de tinnitus e que o GPIAS index não foi alterado pelo tratamento de Cannabis em nenhum grupo. Investigando o comportamento de ansiedade, vimos que os animais expostos ao ruído reduziram as entradas ao centro do OF 30 minutos após a administração de Cannabis, comparado a veículo (p = 0.0066) e tiveram a locomoção reduzida comparado ao grupo controle (p = 0.0416). No EPM, os animais expostos ao ruído entraram menos vezes nos braços fechamos, comparado aos animais controle (p = 0.0258). Após a administração de Cannabis, os animais expostos ao ruído entraram menos vezes nos braços abertos do EPM (p = 0.0026). Subdividindo os animais expostos ao ruído, mostramos, no OF, que os animais com comportamento de tinnitus entraram menos vezes no centro após a administração de Cannabis comparado ao veículo (p = 0.0216). No EPM, animais com e sem comportamento de tinnitus mostraram redução em entradas nos braços fechados e abertos, respectivamente (com comportamento de tinnitus, p = 0.0167; sem comportamento de tinnitus, p = 0.0331). Além disso, animais com comportamento de tinnitus passaram mais tempo nos braços fechados após a administração de Cannabis (p = 0.0207). Estes resultados indicam que apenas os animais expostos ao ruído com comportamento de tinnitus evitaram o centro do OF and preferiram ficar dentro dos braços fechados do EPM após administração de Cannabis. Em resumo, esse trabalho mostra que testes de ansiedade podem ser um adicional ao GPIAS para avaliar tinnitus e substâncias terapeuticas em potencial. Estudos futuros irão testar doses ainda menores do extrato de Cannabis para atingir o efeito ansiolítico no tratamento de estresse e ansiedade relacionados a tinnitus. Mostrar Abstract Tinnitus is an auditory condition characterised by phantom sounds described as ringing or hissing sounds. Chronic bothersome tinnitus often leads to stress, anxiety and even depression and there is a lack of standardised treatments, . Recently the endocannabinoid system has gathered attention as it might modulate behaviour and synaptic activity. However, literature is still inconclusive about beneficial or detrimental effects of Cannabis treatment for tinnitus. Here we used a model of noise- induced tinnitus to investigate firstly, if tinnitus is altered by low dose Cannabis extract (2.44 mg/kg; THC, 1.0 mg/kg), and secondly, if anxiety is related to tinnitus-like behaviour and if it is affected by Cannabis. We used the gap prepulse inhibition of the acoustic startle (GPIAS) to assess tinnitus perception and the open field (OF) and elevated plus maze (EPM) to evaluate anxiety behaviour. Our preliminary results show that we can detect tinnitus-like behaviour when subdividing noise-exposed mice (NE) into Exposed Tinnitus mice (ET) and Exposed No Tinnitus mice (ENT), but Cannabis treatment had no effect on tinnitus-like behaviour. Moreover, we investigated if anxiety-like behaviour was associated with noise exposure or tinnitus perception, and found that Cannabis treatment made NE mice enter the centre less (p = 0.0492) and decreased locomotion (p = 0.0416). In EPM, sham mice showed more arm entries independently of treatment (vehicle, p = 0.0416; Cannabis, p = 0.0047) while NE entered less in open arms after Cannabis (p = 0.0026). Also, NE spent more time in closed arms and less time in open arms after Cannabis (closed, p = 0.0043; open, p = 0.0272). Subdivision of NE mice revealed, for OF, that Cannabis reduced centre entries for ET (p = 0.0317) while reduced time in centre for ENT (p = 0.0272). For EPM, ET showed less entries into arms (closed, p = 0.0256; open, p = 0.022) and spent more time in closed arms (p = 0.0094) after Cannabis. In summary this work shows that anxiety tests can be an addition to GPIAS test to evaluate tinnitus and therapeutical effects. However, future studies will test lower doses for potential anxiolytic effects of THC, in treating tinnitus-related stress and anxiety.
4	ANTONIO JHONES LIMA DA ROCHA Ripples e fast ripples na epileptogênese: caracterização das oscilações de alta frequência do hipocampo após o estado epiléptico Orientador : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ MEMBROS DA BANCA : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ CLEITON LOPES AGUIAR MARIA ELISA CALCAGNOTTO Data: 30/07/2021 Mostrar Resumo Oscilações de alta frequência (OAF) são oscilações espontâneas, transitórias e rápidas (80-500 Hz) observadas nas regiões corticais em mamíferos. Registradas principalmente durante o sono de ondas lentas e a vigília não-ativa, as OAF fisiológicos (a.k.a. ripples) participam da percepção sensorial e da consolidação de memórias. Por outro lado, OAF patológicas (a.k.a. fast ripples) ocorrem em uma frequência mais alta do que os ripples e são comumente registradas em estruturas com tendência às crises de indivíduos epilépticos. Apesar da forte associação entre fast ripples e zonas de início da crise, não está claro se elas emergem da degradação da rede de geração de ripples ou se desenvolvem-se de novo no cérebro adulto, após a morte celular e reorganização sináptica desencadeada por um insulto cerebral. Neste trabalho, usamos registros eletrofisiológicos em um modelo animal de status epilepticus para estudar a expressão das OAF associadas à epileptogênese do hipocampo em camundongos. Os animais foram cronicamente implantados com eletrodos hipocampais e corticais bilaterais e uma cânula guia direcionada ao hipocampo dorsal direito. Após os registros do baseline (por pelo menos dois dias, mínimo seis horas / dia), os animais receberam uma única administração intra-hipocampal de pilocarpina (700 µg / µl). Como mostramos anteriormente, um status epilepticus (SE) sustentado evolui após essa administração. Inicialmente, nossa análise se concentrou em detectar, extrair e classificar as OAF registradas nos eletrodos do hipocampo. Primeiramente, recursos como frequência central das OAF, duração, potência e taxa foram obtidos em um episódio de sono de ondas lentas de 5 minutos usando o RIPPLELAB, uma ferramenta baseada em Matlab para extração semiautomática das OAF. Em seguida, mesclamos as características extraídas em cinco pontos de tempo: antes do SE (período de baseline), um dia após o SE (SE + 1), dois dias após o SE (SE + 2), a primeira semana após o SE (SE +7), e entre 15 e 30 dias após SE (SE + 30). Identificamos 1.334 ripples verdadeiros em 6 animais. A taxa de ripples diminui monotonicamente após o SE (F (4,24) = 2,98, p = 0,039, fator tempo, ANOVA de uma via), caindo de 16,2 ± 7,2 eventos / min para 7,8 ± 4,3 eventos / min no período de referência e SE + 1, respectivamente. Registramos a menor taxa de ripples no período crônico (SE + 30) (6,9 ± 6,2 eventos / min). A frequência central dos ripples também diminuiu após SE (F (4,1329) = 29,9, p <0,01, fator tempo, ANOVA de uma via) embora a redução mais substancial tenha sido observada em SE + 2 (em comparação com baseline: diferença média não pareada = -9,9 Hz, IC 95%: [-11,8 e -8,0]; p <0,01, teste t de permutação bilateral). Não observamos diferenças estatísticas na duração dos ripples, independentemente do tempo após SE, com média de 39,8 ± 12,8 mseg. Finalmente, o SE reduziu significativamente a potência dos ripples ao longo do tempo F (4,1329) = 10,8, p <0,01, fator tempo, ANOVA de uma via) e atingiu a potência mais baixa um dia após SE (em comparação com baseline: diferença média de potência não pareada = -0,07 mV² / Hz, IC 95%: [-0,09 e -0,05]; p <0,01, teste t de permutação bilateral). A análise de correlação de Spearman revelou uma associação positiva entre frequência e potência dos ripples no dia SE + 1 (r = 0,30, p <0,01) e SE + 7 (r = 0,71, p <0,01), considerando todos os eventos detectados. No entanto, analisando individualmente cada animal por dia, vimos que a taxa de ocorrência e a potência de ripples mostraram uma correlação positiva (r = 0,49, p <0,01), bem como a potência e a frequência (r = 0,38, p <0,05). Surpreendentemente, a latência para a primeira crise, o valor máximo na escala de Racine e a duração do SE não se correlacionaram com nenhum parâmetro dos ripples. Uma tendência positiva foi observada entre o peso corporal e taxa de eventos entre os dias, no entanto, nenhuma significância foi alcançada (correlação de Spearman, r =0,31, p =0,12). Também analisamos as OAF patológicas em relação ao SE. Para isso, restringimos nossa análise às OAF com frequências acima de 200 Hz. Surpreendentemente, em todos os animais, detectamos o primeiro fast ripple nos primeiros 10 minutos da crise aguda induzida por (n=403; 68.1±34.0 eventos/animal dentro de 30 minutos de SE.). Fast ripples ocorreram usualmente com a espícula ictal, e foram seguidos de uma oscilação lenta (circa 60-100 Hz). Nós observamos uma reversão de fase entre este eletrodo e àqueles adjacentes. A frequência média destes eventos foi 283,8 ± 28,6 Hz, a potência média foi de 0,5 ± 0,1 mV²/Hz, e sua duração média foi de 31,7 ± 13,7 mseg. Enquanto o SE evoluiu, a taxa de ocorrência destes eventos diminuiu, até sua completa abolição após a administração de diazepam (10mg/kg, i.p.). Todos os animais que apresentaram fast ripples durante o SE agudo também possuíram fast ripples nos dias seguintes. A taxa de fast ripples durante uma janela de 5 minutos de sono de ondas lentas foi maior no primeiro dia (SE +1) e diminuiu nos dias seguintes (eventos por minuto: 14.0±6.8, 15.0±2.5, e 3.8±3.6 nos períodos SE+1, SE+2 e SE+30, respectivamente; F(4,19)=5.4, p<0.01, ANOVA de uma via). Como esperado, a frequência média de fast ripples foi maior do que àquela dos ripples (diferença média= +156 Hz, 95%CI: 153 e 158, p<0.05, teste t não-pareado). Fast ripples também tiveram uma potência mais forte (diferença média= +0.119 mV²/Hz, 95%CI: 0.098 and 0.138, p<0.05, teste t não-pareado), e duração menor (diferença média= -8.12 msec, 95%CI: -9.55 and -9.58, p<0.05, teste t não-pareado) do que ripples fisiológicos. Até onde sabemos, este trabalho é o primeiro estudo a descrever extensivamente as mudanças temporais das características das oscilações de alta frequência durante a epileptogênese. Nossos resultados demonstram que as alterações das OAF são parcialmente explicadas pela severidade do SE. Além disso, mostramos que OAF patológicas ocorrem nos primeiros minutos do SE. Esta observação sugere que fast ripples não precisam de morte celular ou reorganização sináptica para serem expressos, mas refletem o desequilíbrio entre a excitação e a inibição geralmente observado em crises agudas e induzidas. Análises futuras demonstrarão se a redução na taxa de ripples e na potência podem explicar o baixo desempenho em tarefas de memória e aprendizagem observadas em animais com crises espontâneas. Mostrar Abstract High-frequency oscillations (HFOs) are spontaneous, transient, and fast oscillations (80- 500 Hz) observed in the cortical regions of mammals. Recorded mainly during slow-wave sleep and quiet waking, physiological HFOs (a.k.a. ripples) participate in sensory perception and memory consolidation. Conversely, pathological HFOs (a.k.a. fast ripples) occur at a higher frequency than ripples and are commonly recorded in seizure-prone structures of epileptic subjects. Despite the strong association between fast ripples and seizure onset zones, it is unclear whether they emerge from the degradation of the ripple generation network or if they develop de novo in the adult brain after cell death and synaptic reorganization triggered by a brain insult. Here, we used electrophysiological recordings and an animal model of status epilepticus to study the expression of HFOs associated with hippocampal epileptogenesis in the mouse. Animals were chronically implanted with bilateral hippocampal and cortical electrodes and a guide cannula targeting the right dorsal hippocampus. After baseline recordings (for at least two days, minimum six h/day), animals received a single intrahippocampal administration of pilocarpine (700 µg/µl). As we have previously shown, a sustained status epilepticus (SE) evolves after that. Initially, our analysis focused on detecting, extracting, and classifying HFOs recorded in the hippocampal electrodes. First, features such as the central HFOs frequency, duration, power, and rate were obtained in a 5-minute slow-wave sleep episode using the RIPPLELAB, a Matlab-based toolbox for semi-automatic extraction of HFOs. Then, we merged the extracted features over five time-points: before SE (baseline period), one day after the SE (SE+1), two days after the SE (SE+2), the first week after the SE (SE+7), and between 10 and 30 days after SE (SE+30). We identified 1,334 true-positive ripples from 6 animals. Ripple rate monotonically decreased after the SE (F(4,24)= 2.98, p=0.039, factor time, one-way ANOVA), dropping from 16.2±7.2 events/min to 7.8±4.3 events/min in the baseline period and SE+1, respectively. We recorded the lowest ripple rate at the chronic period (SE+30) (6.9±6.2 events/min). Ripple central frequency also decreased after SE (F(4,1329)= 29.9, p<0.01, factor time, one-way ANOVA) although the most substantial reduction was observed in SE+2 (in comparison to baseline: unpaired mean difference= -9.9 Hz, 95%CI: [-11.8 and -8.0]; p<0.01, two-sided permutation t-test). We observed no statistical differences in ripple duration regardless of the time after SE. The average ripple duration was 39.8±12.8 msec. Finally, SE significantly reduced ripple power over time F(4,1329)= 10.8, p<0.01, factor time, one-way ANOVA) and reached the lowest power one day after SE (in comparison to baseline: unpaired power mean difference = -0.07 mV²/Hz, 95%CI: [-0.09 and -0.05]; p<0.01, two-sided permutation t-test). Spearman correlation analysis revealed a positive association between ripple frequency and power at SE+1 (r=0.30, p<0.01) and SE+7 (r=0.71, p<0.01) considering all detected events. In this line, looking at each animal at each time point, ripple rate and power showed a positive correlation (r=0.49, p<0.01) as well as power and frequency (r=0.38, p<0.05). Surprisingly, latency to the first seizure, maximum Racine scale during SE, and length of SE did not correlate with any ripple feature. A positive trend was seen with body weight and rate of events between days, however, no significance was achieved (Spearman correlation, r=0.31, p=0.12). We also analyzed the appearance of fast ripples in SE. In this case, we focused our analysis on transient events with frequencies above 200 Hz. Surprisingly, in all animals, fast ripples appeared in the first 10 minutes of the acute, pilocarpine-induced seizures (n=409; 68.1±34.0 events/animal within 30 min of SE). Fast ripples usually co-occurred with the ictal spike, and they were followed by slower oscillations (circa 60-100 Hz). We observed phase reversal between this electrode and adjacent ones. The fast ripple mean frequency was 283.8±28.6 Hz, the mean power was 0.5±0.1 mV²/Hz, and their mean duration was 31.7±13.7 msec. As SE evolved, the rate of those events decreased, and they were completely abolished by diazepam (10mg/kg, i.p.). All animals presenting fast ripples during acute SE also showed fast ripples in the following days. The rate of fast ripples during 5-min slow-wave sleep was higher on the first day (SE+1) and decreased in the following days (events per min: 14.0±6.8, 15.0±2.5, and 3.8±3.6 in SE+1, SE+2 and SE+30 periods, respectively; F(4,19)=5.4, p<0.01, one-way ANOVA). As expected, fast ripple mean frequency was higher than ripples (mean difference=+156 Hz, 95%CI: 153 and 158, p<0.05, unpaired t-test). Fast ripples also showed stronger power (mean difference=+0.119 mV²/Hz, 95%CI: 0.098 and 0.138, p<0.05, unpaired t-test), and shorter duration (mean difference=-8.12 msec, 95%CI: -9.55 and -9.58, p<0.05, unpaired t-test) than physiological ripples. To our knowledge, this work is the first study to describe the temporal changes of ripples features during epileptogenesis extensively. Our results demonstrate that the ripple alterations are partially explained by SE severity. Also, we showed that pathological HFOs (fast ripples) occurred in the first minutes of the SE. This observation suggests that fast ripples do not need cell death or synaptic reorganization to be expressed but rather reflect abnormal balance between excitation and inhibition usually observed in acute and induced seizures. Future analysis will demonstrate if the reduction in ripple rate and power can explain the poor performance in memory and learning tasks observed in animals with spontaneous seizures.
5	JULIO CESAR DA COSTA MOURA Spike-Field coherence na frequência gama baixa do córtex visual primário de cutias e gatos Orientador : KERSTIN ERIKA SCHMIDT MEMBROS DA BANCA : KERSTIN ERIKA SCHMIDT SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON Data: 01/10/2021 Mostrar Resumo Oscilações neurais na frequência gama baixa (30-49 Hz) têm sido relacionadas ao processamento visual. Spike-field coherence é uma métrica reconhecida para analisar sincronicidade e comunicação entre dois grupos neuronais, assim como pode ser aplicada para estudar a coordenação da atividade de spikes e o potencial de campo local (LFP) como uma identificação de conectividade local. Da mesma forma, o phase-locking value (PLV) é uma medida usada para estudar a atividade oscilatória entre LFP e a atividade de spikes. Anteriormente foi observado que as respostas de spike-field no córtex visual primário (V1) de gatos estão acoplados em fase na frequência gama baixa e estão sintonizadas na mesma orientação da taxa de spikes. Importante salientar que os neurônios seletivos a orientação em V1 de gatos são organizados em colunas periódicas e dispostos em estruturas semelhantes a cata-ventos. Portanto, a interpretação de que as interações fortes e sintonizadas entrespikes e LFP do mesmo eletrodo durante o estímulo visual orientado e saliente podem refletir o layout colunar ordenado, é razoável. Todos os roedores investigados até agora – incluindo grandes roedores visuais como a cutia – possuem neurônios seletivos a orientação e evocam respostas robustas a grades sinusoidais orientadasem movimento. No entanto eles não apresentam mapas regulares como gatos ou primatas, mas, se o fizerem, são em mini colunas intercaladas com regiões de “sal e pimenta”. Apesar dos neurônios da cutia exibirem ocasionalmente atividade oscilatória de spikes e LFP na frequência gama baixa, a atividade quase nunca é sintonizada a mesma orientação da taxa de spikes, confirmando a hipótese de que um layout colunar facilita a ocorrência de oscilações sintonizadas. Esta dissertação pretende elucidar o papel dos gratings na condução de oscilações gama coerente e sintonizadas nos córtices visuais com layout colunar versus não colunar. Além disso, comparamos atividades de spikes e LFP em V1 de gatos e cutias através de três estímulos como saliências diferentes contendo componentes de orientação fortes, moderados ou sem componente de orientação. Esses estímulos são gratings, texturas de barras orientadas arranjadas aleatoriamente (RBT) e texturas de pontos arranjados aleatoriamente (RDT). Em detalhes, nós examinamos se a taxa de disparos média absoluta, fator Fano, spike-field coherence e frequência do spike-field, cross-spectrum da oscilação e frequência do cross-spectrum da oscilação, PLV, índice de seletividade de orientação (OSI), evocados por três tipos de estímulos diferentes variam de forma específica, o que poderia ser explicado pelos layouts funcionais diferentes. Para este propósito, analisamos as métricas para LFP-Multi unit activity (LFP-MUA) e LFP-Single unit activity (LFP-SUA) em janelas de tempo correspondentes ao potencial evocado e fase sustentada em que OSI > 0.1, taxa de disparos média absoluta > 2.00 spikes/sec e taxa de disparos média absoluta > 200.00 spikes/sec. De uma forma geral, taxa de disparo, OSI, spike-field coherence, e frequências de oscilação tendem a ser maiores em gatos do que em cutias para todos os tipos de estímulos. Nós observamos diferenças significativas para o spike-field coherence bruto na frequência gama baixa entre as espécies para todos os estímulos. (p-valor do teste U de Mann-Whitney < 0.0001 para todos os estímulos em ambos LFP-MUA e LFP- SUA) durante a janela de fase sustentada (LFP-MUA – cutia: grating: n=143; RBT: n=139; RDT: n=104; gato: grating: n=399; RBT: n=351; RDT: n=200;; LFP-SUA – cutia: grating: n=226; RBT: n=221; RDT: n=176; gato: grating: n=532; RBT: n=365; RDT: n=230). Observamos o mesmo resultado para frequências do spike-field coherence (p-valor do teste Mann–Whitney U test < 0.0001 para todos os estímulos em LFP-MUA e LFP-SUA). Os Gratings aparentam ser mais eficientes do que RDT e RBT em evocar maiores valores de spike-field coherence. Essa tendência é significativa apenas em gatos. Apesar das cutias seguirem essa tendência, principalmente na fase sustentada, a maioria das métricas não mostram nenhuma diferença significante entre os três estímulos. Nossos resultados indicam que atividade neuronal evocada em gatos exibem spike-field coherence mais robustos do que cutias. Ambos tipos de layout, redes colunares ou redes intercaladas pode expressar atividade oscilatória na frequência gama baixa, especialmente quando estimuladas com grades orientadas de forma otimizadas. Mostrar Abstract Neural oscillations in the low gamma band (30-49 Hz) have been related to visual processing. Spike-field coherence is an established measure to study neural synchronicity and communication between two neural sources but can also be applied to study the coordination of spiking activity and the local field potential (LFP) as a signature of functional cortical layout and local connectivity. Along the same line, the phase-locking value (PLV) is used to study oscillatory activity between LFP and spiking activity. It was observed previously, that the spike-field responses in the primary visual cortex (V1) of cats are phase locked in the low gamma band and are tuned to the same orientation as the spike rate. Importantly, the orientation-selective neurons of cats are organized in periodic columns arranged in pinwheel-like structures. Therefore, the interpretation that the strong and tuned interactions between spikes and LFPs of the same electrode could reflect that orderly columnar layout when stimulating with salient oriented visual stimuli, stands to reason. All rodents investigated so far – including the large visual rodent agouti - possess orientation-selective neurons and evoke robust responses to moving oriented sinusoidal gratings. However, they do not express regular maps as cats or primates, but, if at all, mini-columns interspersed with “salt-and-pepper” regions. Although agouti neurons occasionally exhibit oscillatory spiking and LFP activity in the low gamma range this activity is almost never tuned to the same orientation as the spike rate confirming the hypothesis that a columnar layout facilitates the occurrence of tuned oscillations. In the present thesis, we aimed to further elucidate the role of gratings in driving the tuned coherent gamma oscillations in visual cortices with a columnar versus a non- columnar layout. Therefore, we compared spiking and LFP activity in cat and agouti primary visual cortex evoked by three different whole-field stimuli of different saliency, containing either strong, moderate or no orientation component, namely gratings, textures of randomly placed oriented bars (RBT) and random-dot textures (RDT). In detail, we examined whether absolute mean firing rate, Fano factor (FF), spike-field coherences and frequencies, cross-spectrum of oscillation and frequencies, (PLV) and orientation selectivity index (OSI) evoked by the three different stimulus types vary in a species-specific manner, which could be explained by the supposedly different functional layouts. To this end, we have analyzed the metrics for LFP-Multi unit activity (LFP-MUA) and LFP-Single unit activity (LFP-SUA) in visual evoked potential and sustained phase windows in which index (OSI) > 0.1, absolute mean firing rate > 2.00 spikes/secs and absolute mean firing rate < 200.00 spikes/secs. Overall, firing rates, OSI, spike-field coherence and oscillation frequencies tend to be higher in cats than in agoutis for all stimulus types. We observed significant differences of raw spike-field coherence in the low gamma band between species for all three stimuli (p-Value of Mann–Whitney U test < 0.0001 for all stimuli in both LFP-MUA and LFP-SUA) during the sustained phase window (LFP-MUA – Agouti: grating: n=143; RBT: n=139; RDT: n=104; Cat: grating: n=399; RBT: n=351; RDT: n=200; LFP-SUA – Agouti: grating: n=226; RBT: n=221; RDT: n=176; Cat: grating: n=532; RBT: n=365; RDT: n=230;). We observed the same result for spike-field coherence frequencies (p-Value of Mann–Whitney U test < 0.0001 for all stimuli in LFP-MUA and LFP-SUA). Gratings seem to be more efficient than RDT or RBT textures in evoking high spike-field coherences in both species. This tendency is only significant in cats. Although agoutis follow that tendency, especially in the sustained response, the majority of metrics do not show any significant difference between the three stimuli. Our results indicate that visually evoked neuronal activity in cats exhibits more robust spike-field coherence than in agoutis. Both layout types, columnar and interspersed networks, can express coherent low gamma oscillatory activity especially when challenged with optimally oriented gratings.
	Teses
1	RAFAELA FAUSTINO LACERDA DE SOUZA Correlatos comportamentais e eletroencefalográficos do efeito do ciclo menstrual sobre a prática da imagética motora Orientador : MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA MEMBROS DA BANCA : ANTONIO PEREIRA JUNIOR DIEGO ANDRES LAPLAGNE EDGARD MORYA FABIO VIEGAS CAIXETA MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA TANIA FERNANDES CAMPOS Data: 18/03/2021 Mostrar Resumo Os esteroides sexuais femininos (ESF) exercem ampla influência sobre os funções e patologias do cérebro. Eles podem afetar especificamente o sistema motor, modulando a excitabilidade do córtex motor, bem como o desempenho em tarefas de destreza e coordenação. Faltam estudos que investiguem seus efeitos sobre o processamento cognitivo motor. Alterações na amplitude das faixas de frequência alfa e beta da eletroencefalografia (EEG) sobre as regiões frontal, central (ritmo mu) e parietal durante a imagética motora cinestésica (IM) e a observação da ação (AO) são medidas importantes para investigar a modulação de áreas corticais envolvidas no planejamento motor. Uma outra ferramenta utilizada para investigar o processamento cognitivo motor é o Teste de Reconhecimento da Lateralidade Manual (TRLM). Este é capaz de modular os componentes P100 e P300 do Potencial Evocado Relacionado ao Evento (ERP) no EEG e possui medidas comportamentais que permitem fazer inferências sobre processos cognitivos relacionados à manipulação espacial de partes do corpo (nesse caso específico, das mãos). Esse processo é conhecido como imagética motora implícita. Neste estudo, nós investigamos se a atividade cortical obtida por meio do EEG e as medidas comportamentais relacionadas às tarefas citadas (IM, AO, TRLM) são moduladas em função das fases do ciclo menstrual. Trinta e duas mulheres em idade reprodutiva participaram deste estudo que foi realizado em uma sessão de familiarização e 3 sessões experimentais. Os ESF compreendem o estrógeno e a progesterona e seus níveis foram quantificados usando a técnica ELISA por quimiluminescência nas fases menstrual (baixos níveis de ambos), folicular (altos níveis de estrógeno) e lútea (altos níveis de progesterona). Coletas de sangue para dosagem hormonal e experimentos com os protocolos de IM, AO e TRLM foram realizados nas três fases do ciclo menstrual das voluntárias. As medidas de EEG (para obtenção de potência de alfa e beta, P100-ERP e P300-ERP), tempo de reação e acurácia foram coletadas durante a prática das tarefas. Na análise estatística foi utilizado o teste de Friedman para comparar as medidas entre as fases do ciclo menstrual. As medidas comportamentais e eletrofisiológicas foram ainda correlacionadas com os níveis dos hormônios (estradiol e progesterona) por meio da correlação de Spearman e o valor de P considerado foi < 0,05. Os resultados evidenciaram que a dessincronização relacionada ao evento de beta (beta-ERD) sobre a região frontal bilateral durante a prática do IM foi significativamente maior na fase folicular quando comparada com as fases menstrual e lútea, sugerindo o efeito dos estrógenos sobre a desinibição das áreas de controle do processamento cognitivo motor. Beta-ERD na região parietal medial e Alfa-ERD na região central medial foram significativamente menores na fase luteal quando comparadas às fases folicular e menstrual, áreas essas que estão relacionadas à vivacidade da imagética motora. Nenhuma diferença entre as fases do ciclo menstrual foi observada sobre o alpha-ERD e beta-ERD sobre a região sensório-motora nem sobre qualquer região cortical estudada durante a prática de AO, mas foi encontrada correlação positiva entre a amplitude dessas bandas de frequência e os níveis de estradiol na fase folicular, sugerindo o efeito do estradiol sobre a ativação dos neurônios espelhos. A análise comportamental no TRLM indicou melhor desempenho durante as fases folicular e lútea quando comparadas à fase menstrual. De acordo com o que é observado na literatura, a manipulação espacial de objetos é prejudicada pelos ESF. De acordo com os resultados apresentados, quando os objetos a serem movimentados são mãos, os ESF favorecem a tarefa, sugerindo seu efeito sobre o componente cognitivo motor presente na tarefa. Na análise de EEG do TRLM foi possível observar diferença entre as orientações medial e lateral das mãos na fase folicular, sugerindo maior engajamento na imagética motora intrínseca nessa fase do ciclo menstrual. Mostrar Abstract Female sex steroids (FSS) have a wide influence on brain functions and pathologies. They can specifically affect the motor system, modulating the excitability of the motor cortex, as well as performance in tasks of dexterity and coordination. There is a lack of studies that investigate its effects on motor cognitive processing. Changes in the amplitude of the electroencephalography (EEG) alpha and beta frequency bands over the frontal, central (mu rhythm) and parietal regions during kinesthetic motor imaging (IM) and action observation (AO) are important measures to investigate the modulation of cortical areas involved in motor planning. Another tool used to investigate cognitive motor processing is the Manual Laterality Recognition Test (TRLM). It is able to modulate the P100 and P300 components of the Event-Related Evoked Potential (ERP) in the EEG and has behavioral measures that allow inferences about cognitive processes related to the spatial manipulation of parts of the body (in this specific case, the hands). This process is known as implicit motor imagery. In this study, we investigated whetherthe cortical activity obtained through the EEG and the behavioral measures related to the aforementioned tasks (IM, AO, TRLM) are modulated according to the phases of the menstrual cycle. Thirty-two women of reproductive age participated in this study, which was carried out in a familiarization session and 3 experimental sessions. The FSS comprise estrogen and progesterone and their levels were quantified using the ELISA technique by chemiluminescence in the menstrual (low levels of both), follicular (high levels of estrogen) and luteal (high levels of progesterone) phases. Blood collections for hormonal dosage and experiments with the IM, AO and TRLM protocols were performed in the three phases of the volunteers' menstrual cycle. EEG measurements (for obtaining alpha and beta power, P100-ERP and P300-ERP), reaction time and accuracy were collected during the practice of the tasks. In the statistical analysis, the Friedman test was used to compare the measurements between the phases of the menstrual cycle. Behavioral and electrophysiological measures were also correlated with hormone levels (estradiol and progesterone) through Spearman's correlation and the P value considered was <0.05. The results showed that the desynchronization related to the beta event (beta-ERD) on the bilateral frontal region during the practice of MI was significantly greater in the follicular phase when compared to the menstrual and luteal phases, suggesting the effect of estrogens on the disinhibition of the control areas of motor cognitive processing. Beta-ERD in the medial parietal region and Alpha-ERD in the central medial region were significantly lower in the luteal phase when compared to the follicular and menstrual phases, areas that are related to the vividness of motor imagery. No difference between the phases of the menstrual cycle was observed on alpha-ERD and beta-ERD on the sensorimotor region or on any cortical region studied during the practice of AO, but a positive correlation was found between the amplitude of these frequency bands and estradiol levels in the follicular phase, suggesting the effect of estradiol on the activation of mirror neurons. The behavioral analysis in TRLM indicated better performance during the follicular and luteal phases when compared to the menstrual phase. According to what is observed in the literature, the spatial manipulation of objects is impaired by the ESF. According to the results presented, when the objects to be moved are hands, the FHS favor the task, suggesting its effect on the motor cognitive component present in the task. In the EEG analysis of the TRLM, it was possible to observe a difference between the medial and lateral orientations of the hands in the follicular phase, suggesting greater engagement in the intrinsic motor imagery in this phase of the menstrual cycle.

2020

	Dissertações
1	GEOVAN MENEZES DE SOUSA JÚNIOR Análises da mediação e moderação do treinamento e do traço de mindfulness sobre medidas de afeto, ansiedade e estresse em adultos jovens saudáveis Orientador : MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA MEMBROS DA BANCA : DRAULIO BARROS DE ARAUJO LUIZ CARLOS SERRAMO LOPEZ MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA Data: 16/01/2020 Mostrar Resumo O estilo de vida contemporâneo tem promovido forte impacto na saúde e bem-estar mental das pessoas, conforme sugerem indicadores atuais da Organização Mundial de Saúde. Tal comprometimento, geralmente, está vinculado à desregulação dos mecanismos psicofisiológicos da resposta ao estresse, dada à variedade e à frequência de eventos estressores aos quais a população está exposta diariamente. Neste contexto, intervenções não-medicamentosas para reduzir o impacto destes agentes têm sido utilizadas, entre as quais, aquelas que integram as dimensões mente x corpo, como o mindfulness (ou atenção plena). Esta prática meditativa, que tem sido implicada na redução de sintomas de ansiedade, depressão e estresse, é normalmente definida em termos da habilidade para voltar a atenção ao momento presente com abertura, aceitação e gentileza, sendo avaliada como um estado ou um traço. Deste modo, o presente estudo se propôs a demonstrar, por meio de uma abordagem exploratória, se uma prática breve de mindfulness é influenciada pelo traço ou estado de mindfulness, ou ambos, e interfere sobre variáveis que expressam bem-estar psicológico. As nossas hipóteses predizem que (1) o alto traço de mindfulness está associado a melhor bem-estar psicológico; (2) a prática breve de mindfulness reduz os indicadores negativos e aumenta os indicadores positivos de bem-estar psicológico e, (3) essas mudanças são mediadas pelo aumento no estado de mindfulness induzido pela prática. A amostra foi formada por jovens universitários saudáveis (n=40; 20 homens) e foram coletadas medidas associadas à ansiedade (IDATE), afeto (PANAS), estresse (PSS, cortisol plasmático) e mindfulness (estado, SMS; traço, FFMQ). Inicialmente, por meio de uma análise de cluster (k-means), tais indivíduos foram classificados como alto/baixo traço de mindfulness, na qual aqueles com traço alto apresentaram menores níveis de estado e traço de ansiedade e de estresse percebido. Adicionalmente, a amostra foi testada a partir de sua divisão em um grupo controle pintura (GC, n=20) e um grupo mindfulness (GM, n=20) utilizando uma análise de variância mista (between: grupo, within: sessão [antes/após intervenção]) para investigar o efeito da intervenção entre e dentre os grupos. Dentro do GM houve redução do estado de ansiedade e do estresse percebido, e aumento do estado de mindfulness após a prática. Dentro de ambos os grupos houve redução do afeto negativo e dos níveis plasmáticos de cortisol, e nenhuma diferença foi encontrada em relação ao afeto positivo. Entre os dois grupos, apesar da tendência do GM apresentar menores níveis de estresse percebido após a intervenção em relação ao GC, nenhuma diferença foi significativa. Uma análise de mediação moderada evidenciou que o aumento do estado de mindfulness media aumento no afeto positivo e redução no estresse percebido e no cortisol. O efeito de mediação do estado de mindfulness na diminuição da ansiedade estado só ocorreu em indivíduos com alto traço de mindfulness. A despeito das limitações do tamanho amostral e da natureza exploratória do estudo, que utilizou múltiplas testagens para o mesmo conjunto de dados, esses resultados sugerem que o traço de mindfulness está associado a baixos níveis de estresse, e que uma intervenção breve baseada em mindfulness promove uma atenuação na resposta psicofisiológica negativa e media aumento no afeto positivo. Estes resultados apontam para um efeito positivo de uma prática breve de mindfulness, em um grupo específico de indivíduos, e abre perspectivas para novas investigações e sua aplicação em diferentes populações. Mostrar Abstract Contemporary lifestyle has a strong impact on people's health and mental well-being, as suggested by current World Health Organization indicators. Such impairment is generally linked to the deregulation of the psychophysiological mechanisms of stress response, given the variety and the frequency of stressful events to which the population is exposed daily. In this context, non-pharmacological interventions to reduce the impact of these agents have been used, including those that integrate the mind and body dimensions, such as mindfulness. This meditative practice, which has been implicated in reducing symptoms of anxiety, depression, and stress, is usually defined in terms of the ability to pay attention to the present moment with openness, acceptance, and kindness, being evaluated as a state or a trait. Thus, the present study aimed to demonstrate, through an exploratory approach, whether a brief practice of mindfulness depends on the trait or state of mindfulness, or both, and interferes with variables that express psychological well-being. Our hypotheses predict that (1) the high level of mindfulness is associated with better psychological well-being; (2) a brief practice of mindfulness reduces the indicators and increases the positive indicators of psychological well-being, and (3) these changes are mediated by practice-induced increase in state mindfulness. A sample consisted of healthy young university students (n = 40; 20 men) and measures associated with anxiety (STAI), affect (PANAS), stress (PSS, plasma cortisol), and mindfulness (state, SMS and trait, FFMQ) were collected. Initially, by means of a cluster analysis (k-means), these individuals were classified as high / low mindfulness trait, in which those with high trait presented lower levels of anxiety state and perceived stress. Additionally, the sample was tested by dividing it into a painting active control group (CG, n = 20) and a mindfulness training group (MG, n = 20) using a mixed variance analysis (between: group, within: session [before / after intervention]) to investigate the effect of the intervention between and within groups. Within GM there was a reduction in the anxiety state and perceived stress in addition to an increase in state mindfulness after the practice. Within both groups there was a reduction in negative affect and plasma cortisol levels and no difference was found for positive affect. Between the two groups, despite the tendency of the GM to present lower levels of stress perceived after the intervention in relation to the CG, no difference was significant. Moderate mediation analysis showed that the increase in state mindfulness mediated an increase in positive affect and a decrease in perceived stress and cortisol The mediating effect of state mindfulness in decreasing anxiety state occurs only in individuals with high mindfulness trait. Despite the limitations of the sample size and the exploratory nature of the study, which uses multiple tests for the same dataset, these results suggest that the mindfulness trait is associated with lower stress levels, and that a brief mindfulness-based intervention promotes attenuation of the negative psychophysiological response, and mediate increase in positive affect. These results point to a positive effect of a brief mindfulness practice in a specific group of individuals, and open perspectives for further investigation and its application in different populations.
2	ELIS BRISA DOS SANTOS Visualização da dinâmica de cálcio em circuitos neurais de camundongos com mini microscópios de epifluorescência e lentes cronicamente implantadas Orientador : RICHARDSON NAVES LEAO MEMBROS DA BANCA : DIEGO ANDRES LAPLAGNE EDUARDO BOUTH SEQUERRA FLAVIO FREITAS BARBOSA RICHARDSON NAVES LEAO Data: 03/02/2020 Mostrar Resumo Os neurônios são elétrica e quimicamente excitáveis, quando excitada suficientemente, diversos íons rapidamente movimentam-se através da membrana, despolarizando-a. Dentre esses íons, o Ca2+ é o único que além da participação no potencial de ação também é biologicamente ativo, participando em diversos eventos celulares, funcionando principalmente como um mensageiro celular. Estudar o papel do Ca2+ nos diversos eventos foi possível através do desenvolvimento de técnicas que permitiram aferir sua dinâmica, como o desenvolvimento de ferramentas ópticas, sendo a primeira geração compostas por corantes e posteriormente, com o advento da engenharia molecular, os indicadores de cálcio codificados genéticamente (GECIs), sendo estes compostos pela hibridização de uma proteína fluorescente ligada proximamente a uma proteína sensor. Desde os primeiros corantes até os GECIs mais atuais, muitos avanços foram feitos no que se trata de aumento da resolução temporal e espacial, sensibilidade ao Ca2+, resistência ao photobleaching, diminuição da fototoxidade e alta relação sinal/ruído. Entretanto, preparações in vivo em mamíferos continuaram sendo um desafio. Atualmente, um dos GECIs mais utilizados são as variantes do GCaMP, que é composto pela calmodulina, como proteína sensor, ligada a uma proteína fluorescente verde (GFP). Nesse trabalho iremos avaliar a expressão do GCaMP com diferentes promotores virais e os sinais de cálcio in vivo, em registros realizados com camundongos adultos andando em diferentes velocidades em esteira, com uso de lentes cronicamente implantadas e câmeras de epifluorescência. Mostrar Abstract Neurons are electrically and chemically excitable, when excited enough, several ions quickly move across the membrane, causing a depolarization. Among these ions, Ca2+ is the only one that in addition to participating in action potential is also biologically active, participating in various cellular events, acting primarily as a cellular messenger. Studying the role of Ca2+ in the various events was possible through the development of techniques that allowed to measure its dynamics, such as the development of optical tools, being the first generation composed of dyes and later, with the advent of molecular engineering, the genetically encoded calcium indicators (GECIs), composed by hybridization of a fluorescent protein linked to a sensor protein. From early dyes to the most current GECIs, many advances have been made in increasing temporal and spatial resolution, Ca2+ sensitivity, photobleaching resistance, decreased phototoxicity, and high signal-to-noise ratio. However, in vivo mammalian preparations remained a challenge. Currently, GCaMP variants are one of the most commonly used GECIs, which are composed of calmodulin as a sensor protein, linked to a green fluorescent protein (GFP). In this work we will evaluate GCaMP expression with different viral promoters and calcium signals in vivo, in records made with adult mice walking in a treadmill at different speeds, using chronically implanted lenses and epifluorescence cameras.
3	JOSÉ MEDEIROS DO NASCIMENTO FILHO Depressão no período periparto: Rastreio em mulheres primíparas de alto risco - análise de fatores hormonais, clínicos e epidemiológicos. Orientador : MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA MEMBROS DA BANCA : EMERSON ARCOVERDE NUNES MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA MARIA DA PENHA DE LIMA COUTINHO Data: 13/07/2020 Mostrar Resumo O transtorno depressivo maior (TDM) configura-se atualmente como um problema de saúde pública, acometendo mais de 300 milhões de pessoas no mundo. Essa situação reveste-se de importante gravidade no período puerperal, quando mulheres podem desenvolver sintomas depressivos atrelados às variações dos hormônios sexuais e do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal relacionadas tanto ao estado gestacional, como ao periparto, com consequências negativas para a mãe, o recém-nascido, ou ambos. Alguns estudos têm demonstrado que os hormônios esteroides e peptídeos possuem efeitos modulatórios em circuitos neurais associados ao cuidado parental, comportamento este que também é influenciado por fatores genéticos, socioambientais e econômicos. Deste modo, a intercorrência de depressão no pós-parto deve ser investigada de maneira mais ampla de modo a contemplar estes aspectos. Os objetivos deste estudo foram (1) descrever as características de uma amostra de parturientes primigestas em termos dos aspectos socioeconômicos e epidemiologia do pré-natal, e (2) modelar o risco de depressão nesta amostra. O desenho experimental constou de um estudo transversal e quantitativo onde foram entrevistadas 116 mulheres maiores de 18 anos, com fetos nascidos vivos, em até 48 horas após o parto. Foram utilizados questionários socioepidemiológico e de qualidade do pré-natal, e duas escalas de rastreio para depressão: Pacient Health Questionnaire 9 (PHQ9, ponto de corte 10) e Escala de Depressão Puerperal de Edimburgo (EPDS, ponto de corte 10). No dia seguinte à aplicação dos questionários foi realizada coleta de sangue para dosagem do cortisol matinal. A análise estatística evidenciou que a idade média das participantes foi de 24,37 anos (61,26%; n= 71) e que estas tinham, na sua maioria, renda familiar de até 1 salário mínimo (75%; n= 84) e união estável (72,41%; n=84), declarando receber muito ou muitíssimo apoio do parceiro. A média geral do número de consultas de pré-natal foi 8,65 + 3,19) com início das consultas em torno de 9,34 + 4,42 semanas. Oitenta mulheres (68,96%) afirmaram não ter sido indagadas sobre seu humor durante o pré-natal. Apenas 13,80% (n=16) relataram problemas psiquiátricos prévios. Desse total, 23,28% (n= 27) positivaram na EPDS e 52,59% (n= 61) positivaram na PHQ-9. Foi possível coletar amostras para análise do cortisol de 107 mulheres. Do total das parturientes foram selecionadas 46 com renda de até 1 salário mínimo distribuídas em dois grupos: 21 participantes que apresentaram rastreio positivo em EPDS e outras 25 participantes com os dois rastreios negativos (EPDS e PHQ9). Considerando o conjunto das 46 participantes dos dois grupos, a modelagem do risco de depressão no periparto foi realizada por meio de um modelo de regressão logística (Modelo I). Os fatores de risco encontrados foram menor idade, menores níveis de cortisol, presença de história psiquiátrica prévia e apoio do pai. Um outro, utilizando as 107 participantes (Modelo II) buscou identificar a predição para rastreio positivo. Nesta análise os fatores preditivos positivos foram a renda familiar de até um salário mínimo, morar na capital do estado e ter histórico psiquiátrico prévio. A partir dos resultados obtidos serão propostas adequações ao programa do pré-natal de alto risco da maternidade estudada e recomendações para rastreio de depressão no pós-parto imediato, utilizando o questionário PHQ2, de modo a permitir, uma intervenção nas pacientes potencialmente deprimidas. Mostrar Abstract Major depressive disorder (MDD) is currently a public health problem, affecting more than 300 million people worldwide. This disorder is extremely important in the puerperal period, when women may develop depressive symptoms linked to variations in sexual hormones and in the hypothalamic-pituitary-adrenal axis, both changes associated with gestational status and peri-partum, with negative consequences for the mother, the newborn, or both. Several studies have shown that steroid and peptides hormones have modulatory effects on neural circuits associated with parental care, a behavior that is also influenced by genetic, socio-environmental and economic factors. Thus, the occurrence of depression in the postpartum period should be investigated more broadly in order to address these aspects. The objectives of this study were (1) to describe the characteristics of a sample of primiparous pregnant women in terms of socioeconomic aspects and prenatal epidemiology, and (2) to model the risk of depression in this sample. The experimental design consisted of a cross-sectional and quantitative study in which 116 women over 18 years old, with live birth fetuses, were interviewed within 48 hours after delivery. Socio-epidemiological questionnaire that also included prenatal quality questions, and two screening scales for depression - Pacient Health Questionnaire 9 (PHQ9, cut-off point 10) and Edinburgh Puerperal Depression Scale (EPDS, cut-off point 10) were used. The day after the questionnaires were applied, blood was collected to measure morning cortisol. The statistical analysis showed that the average age of the participants was 24.37 years (61.26%; n = 71) and that most of them had a family income of up to 1 minimum wage (75%; n = 84), and stable union (72.41%; n = 84), declaring that they receive too much or too much support from their partner. The general average of the number of prenatal consultations was 8.65 + 3,19) with consultations beginning at around 9.34 + 4,42 weeks ). Eighty women (68.96%) stated that they had not been asked about their mood during the prenatal period. Only 13.80% (n = 16) women reported previous psychiatric problems. Of this total, 23.28% (n = 27) were positive on the EPDS and 52.59% (n = 61) were positive on the PHQ9. It was possible to collect samples for analysis of cortisol from 107 women. Of the total number of parturient women, 46 women with an income of up to 1 minimum wage were selected and divided into two groups: 21 participants who had a positive screening in EPDS and another 25 participants with both negative screenings (EPDS and PHQ9). Considering those 46 participants from both groups, the modeling of the risk of depression in the peripartum was performed using a logistic regression model (Model I). The risk factors found were younger age, lower levels of cortisol, presence of a previous psychiatric history, and support from the father. Another model, using the 107 participants (Model II), sought to identify the positive screening prediction. In this analysis, the positive predictive factors were family income of up to one minimum wage, residing in the state capital and previous psychiatric history. Based on the results obtained, adjustments to the high-risk prenatal program of the studied maternity will be proposed, and suggested recommendations for screening for depression in the immediate postpartum period, using the PHQ2 questionnaire, in order to allow an intervention in patients potentially depressed.
4	NATÁLIA CASTELO BRANCO MATOS Análise quantitativa das oscilações gama retinianas no gato Orientador : SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL MEMBROS DA BANCA : JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON KERSTIN ERIKA SCHMIDT SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL Data: 26/11/2020 Mostrar Resumo As oscilações gama da retina têm sido observadas em uma variedade de vertebrados. Evidências passadas e recentes apontam para seu papel na codificação de propriedades de imagens, como tamanho e continuidade. Começamos revisitando as relações já estabelecidas entre as características da oscilação e diferentes estímulos visuais no animal anestesiado. Analisamos SUAs (single-unit-activity), e MUAs (mult-unit activity) registradas na retina e no LGN de gatos enquanto os mesmos observavam estímulos complexos (vídeos curtos) ou simples (círculos de luz). Em experimentos subsequentes, o LGN de gatos acordados também foi registrado. Os animais foram posteriormente anestesiados com cetamina e, então com halotano. Observamos que em gatos anestesiados com halotano e sob condições naturais de estímulo, a resposta oscilatória gerada pela apresentação dos vídeos não foi confiável. As oscilações ocorreram em breves períodos, que parecem refletir principalmente o contraste da imagem. Por outro lado, círculos largos apresentados aos gatos anestesiados geraram oscilações gama de forma robusta, com a força das mesmas sendo modulada pela luminância e tamanho do estímulo. Curiosamente, nos animais acordados ou apenas anestesiados com cetamina, nenhuma oscilação pôde ser detectada, embora o entrainment com a taxa de atualização do monitor tenha sido observado até 120 Hz. Além disso, a oscilação gama na retina do gato se mostrou dependente da concentração de halotano. A atividade gama foi drasticamente reduzida à medida que os níveis de halotano diminuíram. Em conjunto, nossos resultados não apoiam um papel cognitivo para as oscilações gama no sistema retinogeniculado. Mostrar Abstract Retinal gamma oscillations have been observed in a variety of vertebrates. Recent and former evidence points to their involvement in encoding stimulus properties such as size and continuity. To investigate these claims, we started by revisiting already established relationships between oscillation characteristics and different visual stimuli in the anesthetized animal. We analyzed single and multi-unit activity recorded from the retina and LGN of cats while they observed complex (short videos) and simple (light circles) stimuli. In follow-up experiments, the LGN of awake cats was also recorded. The animals were subsequently anesthetized with ketamine and later on, halothane. We observed that under natural stimuli and halothane anesthesia, the oscillatory response elicited by video stimuli was unreliable. It occurred in brief periods, which seemed to mainly reflect image contrast. Large circles presented to anesthetized cats, on the other hand, robustly generated gamma-band oscillations, with its strength modulated by luminance and stimulus size. Interestingly, in the awake or ketamine only anesthetized animals, no oscillations could be detected, although entrainment to the monitor refresh rate was observed up to 120 Hz. Furthermore, gamma oscillation in the cat's retina was dependent on halothane concentration. Gamma activity was drastically reduced as levels of halothane were decreased. Taken together, our results do not support a cognitive role for gamma oscillations in the retinogeniculate system.
	Teses
1	GLEIDSON MENDES REBOUÇAS Diagnóstico diferencial baseado em variáveis autonômicas e estrutura do discurso entre transtornos neuropsiquiátricos utilizando aprendizagem de máquina. Orientador : MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA MEMBROS DA BANCA : EMERSON ARCOVERDE NUNES JOSÉ RODOLFO LOPES DE PAIVA CAVALCANTI MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA MARIO ANDRE LEOCADIO MIGUEL MELYSSA KELLYANE CAVALCANTI GALDINO SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO Data: 23/01/2020 Mostrar Resumo O estudo da natureza adaptativa da resposta ao estresse evidencia a participação principal de mecanismos fisiológicos associados ao Eixo endócrino hipotálamo-pituitária-adrenal (HPA) e do Sistema Nervoso Autônomo (SNA), nas suas divisões simpática e parassimpática, bem como do sistema imune. Indivíduos com diferentes transtornos neuropsiquiátricos apresentam sinais e sintomas que sugerem desregulação do SNA (disautonomia) e na expressão ou forma do discurso oral. Estas ocorrências se apresentam em outros transtornos que fazem parte do espectro psicofisiológico que inclui o Transtorno de Estresse Pós-traumático (TEPT) o Transtorno de Ansiedade (TA) e o Transtorno obsessivo compulsivo (TOC). Neste contexto, o objetivo deste estudo foi desenvolver um modelo matemático classificador de diagnóstico para o TEPT, baseado na análise de variáveis autonômicas e estrutura do discurso. Foram investigados 298 indivíduos do sexo masculino com idades entre 22 e 48 anos alocados em quatro grupos: TEPT (n = 76), TA (n = 77), TOC (n = 73) e Controle (n = 72). Os questionários PCL-5, BAI e YBOCS foram utilizados para obter os dados psicométricos relacionadas respectivamente ao TEPT, TA e TOC. O software SpeechGraphs® foi empregado para analisar a representação da trajetória de palavras e caracterizar quantitativamente a complexificação do discurso. Um sinal de ECG (ADInstruments modelo PowerLab®) foi utilizado para análise da variabilidade da frequência cardíaca (VFC) e da condutância de pele (RGP). Técnicas de machine learning (Decision Tree e Naive Bayes) foram empregadas para se obter o modelo matemático. O modelo gerado para classificação do TEPT baseado em medidas da VFC apresentou acurácia de 92,3% (p < 0,0001) e índice Kappa de 89,7% com a geração de um algoritmo de decisão utilizando medidas do eixo parassimpático (SDNN e RMSSD) e simpático (LF). O modelo gerado para classificação do TEPT baseado em medidas autonômicas de condutância de pele (μS) apresentou acurácia de 96,6% (p < 0,0001) e índice Kappa de 95,4% com a geração de um algoritmo de decisão utilizando medidas verificadas no segundo um e 180 da janela de cinco minutos. O modelo gerado para classificação do TEPT baseado em medidas de trajetória do discurso apresentou acurácia de 80,9% (p < 0,0001) e índice Kappa de 71,4% com a geração de um algoritmo de decisão utilizando medidas de diversidade lexical (Nodes), recorrência (RE, PE) e conectividade (LSC, LCC e L3). A classificação em níveis de severidade do transtorno permitiu a identificação, pelo método k-means, de 3 classes (graus) de elevação para cada variável. Os modelos gerados com medidas autonômicas apresentaram melhor precisão para a classificação do TEPT e apresentam o potencial de serem utilizados como um método mais eficiente para diagnóstico, futuras investigações sobre estratificação de risco, categorização da gravidade e acompanhamento da evolução clínica deste transtorno. Mostrar Abstract The study of the adaptive nature stress response shows the major participation of physiological mechanisms associated with the hypothalamic-pituitary-adrenal endocrine axis (HPA) and the Autonomic Nervous System (ANS), in its sympathetic and parasympathetic divisions, as well as the immune system. Individuals with differentneuropsychiatric disorders present signs and symptoms that suggest dysregulation of the ANS (dysautonomia) and the expression or form of oral speech. These occurrences are present in other disorders that are part of the psychophysiological spectrum that includes PTSD, AT and OCD. In this context, the objective of this study was to develop a diagnostic classification mathematical model for PTSD, based on the analysis of autonomic variables and discourse structure. We investigated 298 males aged 22 to 48 years allocated into four groups: PTSD (n = 76), AT (n = 77), OCD (n = 73) and Control (n = 72). The PCL-5, BAI and YBOCS questionnaires were used to obtain the psychometric data related respectively to PTSD, TA and OCD. The SpeechGraphs® software was used to analyze the representation of the word trajectory and to quantitatively characterize the speech complexification. An ECG signal (ADInstruments model PowerLab®) was used to analyze heart rate variability (HRV) and skin conductance (RGP). Machine learning techniques (Decision Tree and Naive Bayes) were employed to obtain the mathematical model. The model generated for PTSD classification based on HRV measurements presented accuracy of 92.3% (p <0.0001) and Kappa index of 89.7% with the generation of a decision algorithm using parasympathetic axis measurements (SDNN and RMSSD) and sympathetic (LF). The model generated for PTSD classification based on autonomic skin conductance (μS) measurements presented 96.6% accuracy (p <0.0001) and 95.4% Kappa index with the generation of a decision algorithm using measurements checked on the second one and 180 of the five-minute. The model generated for PTSD classification based on speech trajectory measurements presented accuracy of 80.9% (p <0.0001) and Kappa index of 71.4% with the generation of a decision algorithm using lexical diversity measures (Nodes), recurrence (RE, PE) and connectivity (LSC, LCC and L3). The classification in levels of severity of the disorder allowed the identification, by the k-means method, of 3 classes (degrees) of elevation for each variable. Models generated with autonomic measurements have better accuracy for PTSD classification and present the potential to be used as a more efficient method for diagnosis, future investigations into risk stratification, severity categorization and follow-up of the clinical evolution of this disorder.
2	THAWANN MALFATTI BORGES O papel da atividade do núcleo coclear dorsal na percepção de tinnitus em camundongos Orientador : EMELIE KATARINA SVAHN LEAO MEMBROS DA BANCA : EMELIE KATARINA SVAHN LEAO MARINE RAQUEL DINIZ DA ROSA NIVALDO ANTONIO PORTELA DE VASCONCELOS RICHARDSON NAVES LEAO RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL Data: 27/03/2020 Mostrar Resumo O zumbido induzido pelo ruído é um som fantasma, percebido sem uma fonte física, causado pela exposição excessiva ao ruído alto. O núcleo coclear dorsal (DCN), uma região conhecida por integrar vias somatossensoriais e auditivas, foi identificada como uma estrutura chave potencial na geração da percepção sonora fantasma. Aqui, nós primeiramente visamos a camada de saída do DCN usando vetores virais contendo o promotor da Proteína Kinase dependente de cálcio/calmodulina tipo II alfa (CaMKIIa) para expressar proteínas optogénicas e investigar como excitar (Channelrhodopsin-2, ChR2) ou inibir (enhanced Archaerhodopsin 3.0, eArch3.0) essas células do DCN afetam a resposta a sons nessa área. Descobrimos que a estimulação optogenética das células do DCN que expressam CaMKIIa-ChR2 ou CaMKIIa-eArch3.0 pode distorcer as respostas das unidades no DCN ao som. Em seguida, nós quimogeneticamente inibimos a atividade desse mesmo subgrupo de neurônios no DCN usando o Gi-coupled human M4 Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs (hM4Di DREADDs) para investigar seu papel na percepção do zumbido. Os camundongos foram expostos a ruído alto (90dBSPL, 1h, seguido de 2h de silêncio) para induzir o zumbido. Potenciais evocados auditivos de tronco encefálico (ABRs) e o teste de inibição de reflexo de sobressalto a partir de gap (GPIAS) foram registrados dois dias antes e duas semanas após a exposição ao ruído para confirmar a percepção do zumbido (diminuição significativa na resposta do GPIAS) sem perda auditiva. A atividade dos neurônios expressando CaMKIIa-hM4Di no DCN foi diminuída ao expressar e ativar farmacologicamente os hM4Di DREADDs. A percepção do zumbido foi avaliada quando os hM4Di DREADDs inibitórios foram ativados pela administração sistêmica de n-óxido de clozapina (CNO, 0,5mg/kg). Encontramos que CNO diminui respostas indicativas de zumbido (p = 0,038, n = 11 camundongos), em comparação com o grupo controle, o qual não mostrou melhoria das respostas do GPIAS (vírus controle; CaMKIIa-YFP + CNO, p = 0,696, n = 7 camundongos). Registros de atividade extracelular de unidades confirmaram que CNO diminui a frequência de disparo de unidades no DCN, altera a melhor frequência e banda de resposta ao som. Em seguida, neurônios CaMKIIa-hM4Di-mCherry+ do DCN foram quimogeneticamente inibidos durante a exposição ao ruído (n = 6 experimental e 6 controles), mas isso não impediu a indução do zumbido, nem a administração de CNO 2 semanas depois melhorou a detecção de gap, indicando que a percepção do zumbido não foi diminuída. Nossos resultados sugerem que células CaMKIIa-hM4Di-mCherry positivas no DCN não são cruciais para a indução do zumbido, mas desempenham um papel significativo na manutenção da percepção do zumbido em camundongos. Mostrar Abstract Noise-induced tinnitus is a phantom sound, perceived without a physical source, caused by over-exposure to loud noise. 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 first target the output layer of the DCN using viral vectors containing the CaMKIIa (CaMKIIa) promoter to express optogenetic proteins and investigate how exciting (Channelrhodopsin-2, ChR2) or inhibiting (enhanced Archaerhodopsin 3.0, eArch3.0) those DCN cells affects the DCN circuitry response to sound. We found that optogenetic stimulation of DCN cells expressing CaMKIIa-ChR2 or CaMKIIa-Arch can distort DCN units responses to sound. Next, we chemogenetically decrease activity of the same subgroup of DCN neurons using the Gi-coupled human M4 Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs (hM4Di DREADDs) to investigate their role in tinnitus perception. Mice were exposed to loud noise (90dBSPL, 1h, followed by 2h of silence) to induce tinnitus. Auditory brainstem responses (ABRs) and gap prepulse inhibition of acoustic startle (GPIAS) test were recorded two days before and two weeks after noise exposure to confirm tinnitus perception (significant decrease in GPIAS response) without permanent hearing loss. Activity of CaMKIIa-hM4Di+ neurons in the DCN was decreased by expressing and pharmacologically activating the hM4Di DREADDs. Perception of tinnitus was evaluated when inhibitory hM4Di DREADDs were activated by systemic clozapine-n-oxide (CNO, 0.5mg/kg) administration. We found CNO to decrease tinnitus-like responses (p = 0.038, n = 11 mice), compared to the control group that showed no improvement in GPIAS responses (control virus; CaMKIIa-YFP + CNO, p = 0.696, n = 7 mice). Unit recordings confirmed CNO to decrease DCN firing frequency, alter best frequency and broadness of response to sound. Next CaMKIIa-hM4Di-mCherry positive DCN neurons were instead chemogenetically inhibited during the noise exposure (n = 6 experimental and 6 control mice), but this did not prevent tinnitus induction, nor did CNO administration 2 weeks later improve gap-detection indicating tinnitus perception was not decreased. Our results suggest that CaMKIIa-hM4Di-mCherry positive cells in the DCN are not crucial for tinnitus induction but play a significant role in maintaining tinnitus perception in mice.
3	ANNIE DA COSTA SOUZA ESTADOS PSICODÉLICOS E SONO NO CÉREBRO DO RATO: ESTUDOS COMPORTAMENTAIS, ELETROFISIOLÓGICOS E MOLECULARES Orientador : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO MEMBROS DA BANCA : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO ADRIANO BRETANHA LOPES TORT RICHARDSON NAVES LEAO VITOR LOPES DOS SANTOS CLEITON LOPES AGUIAR VINICIUS ROSA COTA Data: 29/04/2020 Mostrar Resumo Psicodélicos - ou alucinógenos clássicos - são substâncias conhecidas por induzir estados alterados de consciência. Experimentos pioneiros com diversos alucinógenos demonstraram que esse efeito é dependente da atividade de receptores serotonérgicos 5-HT2A e 5-HT1A, porém devido à longa proibição dessas drogas para a pesquisa, relativamente pouco é conhecido quanto aos efeitos/correlatos eletrofisiológicos no cérebro. No primeiro capítulo do presente trabalho, investigamos os efeitos da 5-MeO-DMT e do d-LSD, dois potentes agonistas serotonérgicos, na atividade eletrofisiológica do hipocampo e do córtex pré-frontal de ratos. Encontramos alterações típicas de comportamento nos 15 minutos subsequentes à injeção das drogas, tais como aumento da locomoção, ocupância da arena, e ocorrência de comportamentos estereotipados (wetdog shake, andar descoordenado etc). Em acordo com resultados prévios, encontramos alterações nos potenciais de campo local (LFP) nas áreas pré-frontais (PFC), bem como no hipocampo (HP). Enquanto a potência na faixa de frequência de theta (5-10Hz) gama (30-100Hz) diminuiu em ambas as áreas nos primeiros 30 minutos após a injeção de 5-MeO-DMT, a potência na faixa de delta (0.5-4.5Hz) não apresentou variação significativa. De modo semelhante, porém tardio, o HP apresentou diminuição da potência na faixa de gama após ~4h30min da injeção de d-LSD. Além disso, encontramos um aumento da coerência entre PF e HP na faixa de Delta e Gama para os experimentos 5-MeO-DMT na condição i.p. Considerando que os achados acima mencionados sugerem que 5-MeO-DMT e d-LSD levam a estados cerebrais alterados em termos de eletrofisiologia, decidimos compará-los ao ciclo sono-vigília. Análises de mapa de estados demonstraram que ambas as substâncias promovem uma mudança no ciclo sono-vígilia. Os animais apresentaram maior velocidade durante estados classificados eletrofisiologicamente como sono REM e SWS. Em alguns casos foi possível observar também transições pouco usuais entre estados (WK para REM). Em outras palavras, ainda que o animal estivesse comportamentalmente acordado, essa vigília é similar à estados de sono, pelo menos em termos eletrofisiológicos. Em suma, esses resultados corroboram parcialmente os achados anteriores e trazem alguns pontos ao debate. Adicionalmente, os novos resultados encontrados aqui contribuem para um melhor entendimento das mudanças eletrofisiológicas causadas por alucinógenos no cérebro. O segundo capítulo dessa tese é dedicado à investigação do papel cognitivo das distintas fases do sono em termos moleculares (e eletrofisiológicos). Hipotetizamos que o sono de ondas lentas (SWS) e o sono REM possuem papeis e perfis de fosforilação proteica distintos no processamento de memórias durante o sono. Mais especificamente, fizemos um screening das proteínas fosforiladas no córtex somatossensorial e no hipocampo durante ambos fases do sono em animais expostos ou não expostos à novidade na vigília anterior. É conhecido na literatura que o sono dentre as diversas funções restauradoras, desempenha um papel importante na cognição e consolidação de memórias. Entretanto, pouco é conhecido quanto aos aspectos moleculares que estão por trás desse papel e que dinâmica tal perfil apresentaria durante as diferentes fases de SWS e sono REM. Em um trabalho do nosso grupo, demonstramos que a CaMKII fosforilada, uma proteína kinase relacionada à plasticidade sináptica, diminui durante o SWS e encontra-se com níveis aumentados durante o sono REM no hipocampo de ratos. Tal efeito ocorre somente em animais que foram previamente expostos a novidade na vigília anterior. Esse trabalho motiva a questão de quais outras proteínas estariam induzidas nessas fases de sono. A fim de responder essa questão realizamos experimentos semelhantes e análises de proteômica, buscando marcadores de proteínas fosforiladas. Identificamos 708 fosfoproteínas no total para as regiões HP e S1. Dentre as identificadas, encontramos diversas proteínas significativamente moduladas ao comparar fases de sono. Através de análises ontogenéticas encontramos que as proteínas moduladas pertencem a diversas classes, por exemplo, relacionadas ao organização de citoesqueleto, processamento de RNA, vias de sinalização por cálcio etc. Em termos quantitativos o SWS exposto a novidade comparado ao não exposto apresentou 9 proteínas significativamente moduladas no HP e 23 em S1. No sono REM de animais previamente expostos a novidade comparado aos animais não expostos encontramos que 3 proteínas foram significativamente moduladas no HP e 3 em S1. De forma geral os resultados apontam para uma maior abundância de proteínas significativamente moduladas no córtex de animais expostos a novidade durante o SWS (23 proteínas). Possivelmente essa modulação tanto para diminuição quanto para aumento da abundância de proteínas fosforiladas está relacionada aos up and down states que ocorrem no sono de ondas lentas. Já durante o sono REM, há menor número de proteínas significativamente moduladas em animais expostos versus não expostos (3 proteínas). Diversas funções foram identificadas nas análises funcionais e provavelmente refletem o funcionamento geral dos neurônios, especialmente durante o SWS. Entretanto, uma vez que a novidade está presente, tal estímulo geraria um direcionamento à fosforilação mais seletiva de proteínas relacionadas ao processamento sensorial, principalmente durante o sono REM. Tal ideia é corroborada por achados recentes quanto ao papel cognitivo do sono. Em camundongos, logo após aprendizado motor, durante o sono REM ocorre uma poda sináptica em sinapses que foram ‘enfraquecidas’ durante a tarefa. Enquanto as poucas sinapses que restaram são ‘reforçadas’. Mostrar Abstract Classic psychedelics (or hallucinogens) are substances known for altering consciousness. Early experiments on several classic psychedelics demonstrated that their psychoactive effect is dependent on 5-HT2A and 5-HT1A serotonergic receptors, but due to the long prohibition of these drugs, little is known about their electrophysiological effects on the brain. In the current work I set out to investigate the effects of 5-MeO-DMT and d-LSD, two potent serotonergic agonists, on the local field potentials (LFP) recorded from the hippocampus and prefrontal cortex of rats. Typical behavioral alterations ~15 min after drug injection were observed, such as increased locomotion, increased space occupancy, and the occurrence of stereotyped behaviors (wet-dog shake, uncoordinated gaiting etc). Similar to previous results, LFP alterations were detected in prefrontal cortical areas (PFC), as well as in the hippocampus (HP). The power in the Theta (5-12 Hz) and Gamma band (30-100 Hz) decreased in the two areas within the first 30 min after (i.p. and i.c.v.) 5-MeO-DMT injection for all experiments, except for the highest dose of 5-MeO-DMT (i.c.v.) in the PFC. Likewise, we found a similar result for d-LSD in the long-term analysis, there was a decrease in the Gamma power after ~4h30min after d-LSD (i.p.) injection. We found that power in the delta (0.5-4 Hz) band did not change significantly. Moreover, coherence analysis revealed that 5-MeO-DMT (i.p.) increased the coherence between HP and PFC in the Delta and Theta range. Next, I assessed how similar the changes caused by classic psychedelics are to the changes observed across the sleep-wake cycle. State map analysis revealed that both substances promoted a shift in the spectral profile typical of waking (WK) towards that of slow-wave sleep (SWS) or intermediated sleep (IS)/REM. Although animals remain awake after being treated with psychedelics, it is not a normal WK in terms of the LFP spectral profile. While some of the results obtained corroborate previous studies (e.g., the decrease in gamma power in the PFC), I also found divergent results, such as the decrease in PFC theta power. Altogether, the results are novel and promote a better understanding of the neurophysiological alterations caused by classic hallucinogens. The second chapter of this thesis is dedicated to the investigation of the cognitive role of the distinct sleep stages in terms of the molecular (and electrophysiological) correlates. We hypothesized that the SWS and REM sleep play distinct roles in memory processing during sleep and that the phosphoproteomic profiles are as well distinct. More specifically, we screened the phosphorylated proteins of the somatosensory cortex and the hippocampus of during both sleep stages of animals that were exposed or not exposed to novelty in the previous waking. It is known that besides its restorative role, sleep plays an important role in memory consolidation and cognition. However little is known on the molecular mechanism that underlies this function, and which dynamic it would have across the different sleep stages (SWS and REM sleep). In a previous work of our group, we have demonstrated that phosphorylated CaMKIIalpha, a kinase protein related to synaptic plasticity, is down-regulated during SWS and up-regulated during REM sleep in the hippocampus of rats exposed to novelty in the previous waking. This work has motivated follow-up research with the question: which are the other proteins that modulated in a sleep stage-dependent manner? In order to answer this question, we made similar experiments using a proteomic approach looking for protein phosphorylation markers. We identified a total of 2334 proteins in both brain regions of HP and primary somatosensory cortex (S1). Among the identified proteins we found a variety that was significantly modulated across the sleep cycle. The ontogenetic analysis revealed that the modulated proteins belong to several classes, for instance, cytoskeleton organization, RNA processing, calcium signalling pathways etc. In terms of quantitative analysis, the animals from slow-wave sleep group that were previously exposed to novelty presented 9 modulated proteins in the hippocampus, while 23 in the S1 region compared to non-exposed animals. In the same way, REM sleep exposed animals had 3 modulated proteins in the HP and 3 in the S1 compared to the non-exposed animals. Overall the results point that novelty-induced changes in protein phosphorylation levels are more pronounced in the S1 cortex than in HP, and that this seems to occur mainly during SWS. Possibly, this upward, as well as the downward modulation, could be related to the characteristics of the up and down state of the slow oscillations of SWS. On the other hand, during REM sleep, there are fewer modulated proteins. A variety of functions were identified and a great part of that refers to the general functioning of the neurons, especially during SWS. However, once that novelty is present, such stimuli would narrow the phosphorylation to a more specific/selective towards pathways related to sensory processing, mainly during REM sleep. Such an idea is corroborated by recent findings concerning the cognitive role of sleep. During REM sleep right after a motor learning, mice presented a synaptic pruning in the synapses that were ‘weakened’ during the task, while a little number of synapses were ‘strengthened

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 : KERSTIN ERIKA SCHMIDT EMELIE KATARINA SVAHN LEAO RALF ALBERT WERNER GALUSKE 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.
2	INGRID NOGUEIRA SOUSA CARACTERIZAÇÃO DE TIPOS CELULARES AFETADOS POR TINNITUS INDUZIDO POR RUÍDO NO CÓRTEX AUDITIVO DE CAMUNDONGOS Orientador : EMELIE KATARINA SVAHN LEAO MEMBROS DA BANCA : EMELIE KATARINA SVAHN LEAO RICARDO MAURÍCIO XAVIER LEÃO RICHARDSON NAVES LEAO Data: 17/08/2019 Mostrar Resumo O tinnitus é um estado anormal de atividade das células nervosas do sistema auditivo, que leva à percepção de sons fantasmas, como um zumbido nos ouvidos. Embora a percepção do tinnitus não seja prejudicial em si, pode levar a um estresse psicológico grave, a ansiedade e depressão. Vários estudos indicam o córtex auditivo como um alvo potencial para a estimulação transcraniana magnética/corrente contínua para aliviar a percepção do zumbido, mas pouco é conhecido sobre como esse zumbido altera os circuitos corticais. Aqui nós investigamos populações celulares da camada 5 (L5) do córtex auditivo primário (A1) em um modelo de tinnitus induzido por ruído. As células piramidais (PCs) da L5 são rotineiramente subdivididas em tipo A, que projetam corticofugal, ou PC tipo B, com projeção contralateral, post hoc. Encontramos que as propriedades de membrana foram diferentes entre as células mais jovens (P16-23) e as maduras (P38-53) e, portanto, optamos por incluir apenas animais com idade ≥1 mês para a superexposição ao ruído (4-20kHz, 90dB, 1,5 h). Em seguida, comparamos as propriedades ativas e passivas da membrana entre os dois subtipos de PCs, bem como entre animais controle e animais expostos ao ruído. Também usamos camundongos transgênicos Chrna2-cre para investigar a atividade de células inibitórias Martinotti entre os grupos experimentais. Vimos que a superexposição ao ruído não alterou as propriedades passivas da membrana das PCs do tipo A e tipo B quando examinadas de 5 a 8 dias após o trauma. Entretanto, encontramos PCs do tipo A tendo uma frequência de disparo significativamente menor em resposta a injeções de corrente positivas (150pA) após a superexposição ao ruído (controle A: 20,3 ± 1,8Hz, n = 11, ruído superexposto: 16,1 ± 1,2 Hz, n = 19, p = 0,050), enquanto as PCs do tipo B, por outro lado, aumentaram significativamente a frequência de disparo no estado estacionário (Controle B: 13,3 ± 1,3 Hz, n = 13, ruído superexposto: 19,5 ± 2,4 Hz, n = 22, p = 0,048). Interessantemente, dados preliminares das células Martinotti de animais superexpostos ao ruído mostram uma frequência de disparo inicial maior do que o controle (controle M: 70,05 ± 6,5 Hz, n = 8, ruído superexposta: 80,5 ± 3,4 Hz, n = 12), assim como maior frequência de estado estacionário (controle M: 20,35 ± 4,4Hz, ruído superexposto: 33,5 ± 4,9Hz). Como as células Martinotti são especificamente conectadas a PCs tipo A através de inibição recorrente, isso poderia sugerir que as células Martinotti protegem as PCs tipo A contra a hiperatividade acústica. Dados preliminares usando um marcador de atividade genética (CaMPARI, n = 4 ratos) também sugerem que a superexposição ao ruído não afeta as células uniformemente na camada 5-6 do A1. Juntos, esses resultados são um primeiro passo na identificação de neurônios corticais específicos afetados pelo zumbido induzido por ruído e quantificam as diferenças eletrofisiológicas observadas em cada subtipo. Entender os mecanismos celulares do zumbido é crucial para aprimorar os tratamentos utilizando estimulação cortical. Mostrar Abstract Tinnitus is an abnormal state of nerve cell activity of the auditory system, leading to perception of phantom sounds such as ringing of the ears. Although tinnitus perception is not harmful per se, it can lead to severe psychological stress, anxiety and depression. Several studies indicate the auditory cortex as a potential target for transcranial magnetic/direct current stimulation to alleviate tinnitus perception, yet little is known of how tinnitus alters cortical circuits. Here we investigate cellular populations of layer 5 (L5) of the primary auditory cortex (A1) in a mouse model of noise-induced tinnitus. L5 pyramidal cells (PCs) were routinely subdivided into putative corticofugal projecting type A, or contra-lateral projecting type B PCs, post hoc. We found that membrane properties were different between younger (P16-23) and mature cells (P38-53), and therefore we opted to only include animals ≥1 month of age for noise-overexposure (4-20kHz, 90dB, 1,5 hrs). Next we compared passive and active membrane properties between the two PC subtypes as well between control and tinnitus-like animals. We also used transgenic Chrna2-cre mice to investigate inhibitory Martinotti cells between the experimental groups. We found that noise overexposure did not change passive membrane properties of either type A or type B PCs when examined 5-8 days later. Instead we found type A PCs to fired with a significantly lower firing frequency in response to positive current injections (150pA) following noise overexposure (control A: 20,3±1,8Hz, n=11, noise-overexposed: 16,1±1,2Hz, n=19, p=0.050), while contrarily type B PCs significantly increased steady state firing frequency (Control B: 13,3±1,3Hz, n=13, noise-overexposed: 19,5±2,4Hz, n=22, p=0,048). Interestingly, preliminary data from Martinotti cells from noise-overexposed animals show a higher initial firing frequency than control (control M: 70,05±6,5Hz, n=8, noise-overexposed: 80,5±3,4Hz, n=12) and steady state frequency (control M: 20,35±4,4Hz, noise-overexposed: 33,5±4,9Hz). Since Martinotti cells are specifically connected to type A PCs through recurrent inhibition, this could suggest that Martinotti cells protects type A PCs from acoustic over-activity. Preliminary data using a genetic activity marker (CaMPARI, n=4 mice) also suggests that noise-overexposure does not affect cells uniformly in layer 5-6 of the A1.Together, these results are a first step in identifying specific cortical neurons affected by noise-induced tinnitus and quantify electrophysiological differences seen for each subtype. To understand the cellular mechanisms of tinnitus is crucial for improving treatments of tinnitus using cortical stimulation.
	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 : ALINE DE SOUZA PAGNUSSAT CLAUDIO DA CUNHA DIEGO ANDRES LAPLAGNE MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA 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 : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT KOICHI SAMESHIMA MÁRCIO FLÁVIO DUTRA MORAES RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO 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 DIEGO ANDRES LAPLAGNE ANA CAROLINA LUCHIARI CYNTHIA LORENA KATCHE FLAVIO FREITAS BARBOSA 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.
4	JOSÉ HENRIQUE TARGINO DIAS GÓIS Codificação de velocidade no hipocampo dorsal Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT MEMBROS DA BANCA : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT DANIEL YASUMASA TAKAHASHI RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA WERNER TREPTOW WILFREDO BLANCO FIGUEROLA Data: 06/12/2019 Mostrar Resumo Edward Tolman postulou a existência de mapas cognitivos no cérebro para explicar a capacidade animal de navegar no espaço. Desde então, as neurociências buscam descrever componentes cerebrais promotores desta capacidade. No presente trabalho, apresento avanços na caracterização de uma sub-população neuronal engajada na codificação da velocidade escalar do corpo de ratos. Ao analisar um banco de dados aberto, redescobri a existência do código de velocidade presente na taxa de emissão de potenciais de ação dos neurônios do hipocampo dorsal. Demonstrei que esse código independe da frequência de oscilação teta (4-12 Hz), que ele é estável ao longo do espaço e do tempo, e que é persistente a diferentes contextos. Classifiquei os neurônios entre excitatórios e inibitórios a partir do formato da onda dos potencias de ação, da taxa de emissão de potenciais de ação, e da interdependência temporal da emissão dos potenciais de ação entre pares de neurônios. Esta classificação revelou que, ao usar a correlação de Pearson como métrica de codificação, na arena quadrada apenas os neurônios inibitórios codificam a velocidade, embora haja uma modulação na média da atividade dos excitatórios. Intrigantemente, ao verificar a codificação na arena linear, a correlação de Pearson tornou indistinguíveis as taxas de codificação entre as duas classes de neurônios. Então, formulei uma hipótese que a aparente codificação da velocidade pelos neurônios piramidais na arena linear seria espúria, subproduto da codificação do espaço. Simulei neurônios artificiais que emitem potenciais de ação influenciados pelo comportamento real do animal; nas simulações os neurônios possuíam codificação ou de velocidade ou de espaço. As simulações replicaram os dados reais, isto é, a correlação de Pearson detectou o código de velocidade nas células influenciadas por velocidade nas duas arenas, mas para as células influenciadas pelo espaço apenas na arena linear. As simulações replicaram os dados reais de forma que a correlação de Pearson classificou as células de velocidade como tais nas duas arenas e as células espaciais apenas na arena linear. Para resolver esta interdependência etológica, adotei um modelo linear-não-linear e o aumento da verossimilhança logarítmica a um modelo de média fixa como medida de codificação. Esta análise confirmou a prevalência do código de velocidade nos interneurônios, bem como a hipótese da codificação espúria. Os resultados do presente trabalho demonstram que um código de velocidade está presente no hipocampo dorsal na atividade de neurônios inibitórios. Mostrar Abstract Edward Tolman postulated the existence of cognitive maps in the brain to explain the animal capability of spatial navigation. Since then, neuroscience seeks to describe brain components underlying this capability. In the present work, I describe advancements in the characterization of a neural subpopulation engaged in coding the scalar velocity of rat bodies. Upon analyzing an open database, I re-discovered the existence of a velocity code present in the rate of emission of action potentials of neurons in the dorsal hippocampus. I found that this code is independent of theta oscillation frequency (4-12 Hz) and stable over space and time; moreover, it also persists in different contexts. I then classified the neurons as excitatory and inhibitory by the action potential waveform shapes, the rate of emission of action potentials and the temporal inter-dependency of action potential emission between pairs of neurons. This classification revealed that, by using Pearson's correlation as a coding metric, in the square open-field arena only inhibitory neurons coded for speed, even though there was a modulation of the average activity of excitatory neurons. Intriguingly, when checking speed coding in the linear arena, Pearson's correlation made indistinguishable the rate coding between neuronal classes. I then formulated the hypothesis that the apparent speed code of pyramidal neurons in the linear arena is spurious, due to a by-product of their spatial code. To prove this, I simulated artificial neurons that emitted action potentials influenced by the actual animal behavior; the simulated neurons coded either speed or space. The simulation replicated real data, that is, Pearson's correlation detected speed code in speed-influenced simulated cells in both arenas, but in space-influenced simulated cells the speed coding was only present in the linear arena. To solve this ethological interdependency, I adopted a linear-non-linear model and the log-likelihood increase to a fixed mean model as a new coding metric. This analysis disentangled the ethological issue, satisfactorily classifying the simulated neurons and confirming the spurious hypothesis coding and the prevalence of speed code in interneurons. The results of the present work demonstrate that a genuine speed code is present in the dorsal hippocampus in inhibitory interneurons.
5	JÉSSICA ALVES DE MEDEIROS ARAÚJO Papel de ZBTB20 na especificação de neurônios supragranulares e astróccitos no neocórtex Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA MEMBROS DA BANCA : MARCOS ROMUALDO COSTA EMELIE KATARINA SVAHN LEAO KERSTIN ERIKA SCHMIDT CECÍLIA HEDIN-PEREIRA JOÃO RICARDO MENEZES ULRICH MÜLLER Data: 17/12/2019 Mostrar Resumo A organização dos circuitos neocorticais é fundamental para a percepção sensorial,aprendizado e integração multisensorial. Na área somatossensorial primária (S1), os neurônios dacamada IV recebem entradas talâmicas e projetam para neurônios da camada II/III. Esses neurôniossuperficiais podem conectar outros neurônios dentro de S1 e dentro de outras áreas do hemisférioipsi ou contralateral, cooperando assim para selecionar uma interpretação consistente com suasvárias entradas corticais e subcorticais. Neste trabalho, nós mostramos que a expressão do fator detranscrição Zinc Finger And BTB Domain-Containing Protein 20 (Zbtb20) em progenitores neocorticaisé necessária e suficiente para regular a geração e a conectividade de neurônios supragranulares. Adeleção condicional desse gene nos progenitores leva a um aumento no número e distribuição radialde neurônios RORb+ (camada IV) à custa dos neurônios Brn2 + (camadas II/III). Essa mudança naorganização laminar do neocórtex é acompanhada por uma expansão da arborização axonal talâmicae da área do barril em S1. Além disso, os neurônios da camada superior aumentam suas projeçõesaxonais intra-hemisféricas, enquanto reduzem a inervação contralateral na ausência da expressão deZbtb20. Essas alterações também são observadas, embora em menor grau, após a deleção do Zbtb20nos neurônios pós-mitóticos, indicando que o Zbtb20 atua em estágios sequenciais da progressão dalinhagem dos progenitores neocorticais, ajustando os destinos neuronais nas camadas corticaissuperiores e contribuindo para a organização das projeções axonais dos neurônios calosos (CPN - doinglês, “callosal projection neurons”) . Além desses efeitos na especificação de CPNs, tambémmostramos que o ZBTB20 regula a astrogliogênese de maneira temporal específica. A superexpressão de ZBTB20 em E14, mas não em E16, aumenta a astrogliogênese neocortical, enquanto a expressãode um ZBTB20 negativo-dominante (DN) em E16, mas não em E14, reduz a astrogliogênese. Emconjunto, nossos resultados indicam que o ZBTB20 é um importante regulador da especificação detipos e subtipo celulares no neocórtex em desenvolvimento. Mostrar Abstract Organization of neocortical circuits is critical for sensory perception, learning and multisensoryintegration. In the primary somatosensory area (S1) layer IV neurons receive thalamic inputs andsynapse onto layer II/III neurons. These superficial neurons may connect other neurons within S1 andwithin other areas in the ipsi or contralateral hemisphere, thus cooperating to select aninterpretation consistent with their various cortical and subcortical inputs. Here we show thatexpression of the transcription factor Zinc Finger And BTB Domain-Containing Protein 20 (Zbtb20) inneocortical progenitors is necessary and sufficient to regulate the generation and hiring patterns ofupper layer neurons. Conditional deletion of this gene in progenitors leads to an increase in thenumber and radial occupancy of RORb+/layer IV at the expense of Brn2+/layers II/III neurons. Thischange in the laminar organization of the neocortex is accompanied by an expansion of thalamicaxonal arborization and barrel area in S1. Furthermore, upper layer neurons increase their intra-hemispheric axonal projections, while reducing contralateral innervation in the absence of Zbtb20expression. These alterations are also observed, albeit at a lesser extent, after Zbtb20 deletion inpost-mitotic neurons, indicating that Zbtb20 act at sequential stages of the lineage progression ofneocortical progenitors, fine-tuning neuronal fates in upper cortical layers and contributing to theproper wiring of callosal projecting neurons (CPNs). Besides these effects in CPN fate specification,we also show that ZBTB20 regulates astrogliogenesis in a time-specific fashion. ZBTB20overexpression at E14, but not at E16, increases neocortical astrogliogenesis, whereas expression ofa dominant-negative (DN) ZBTB20 at E16, but not E14, reduces astrogliogenesis. Altogether, ourresults indicate that ZBTB20 is an important regulator of cell type/subtype specification in thedeveloping neocortex.

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 : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA HINDIAEL AERAF BELCHIOR CLEITON LOPES AGUIAR 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	GENEDY KARIELLY DA SILVA APOLINARIO Acerca da participação PKMζ na reconsolidação da memória de reconhecimento de objetos Orientador : MARTIN PABLO CAMMAROTA MEMBROS DA BANCA : MARTIN PABLO CAMMAROTA DIEGO ANDRES LAPLAGNE FLAVIO FREITAS BARBOSA 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 MROmediante um mecanismo que envolve mudanças na eficácia sinápticahipocampal e na sinalização mediada pelo fator neurotrófico derivado docérebro (BDNF). Por sua vez, o BDNF modula positivamente a indução e amanutenção da potenciação de longa duração (LTP) através de um processoque requer a ativação de uma isoforma de PKC atípica denominada proteínaquinase M zeta (PKMζ) a qual, acredita-se, é capaz de preservar as memóriasao controlar a funcionalidade dos receptores AMPA (AMPAR). No entanto, eapesar desses antecedentes, a possível participação da PKMζ nareconsolidação da MRO ainda não tem sido estudada. Utilizando ratos Wistarmachos, nós encontramos que a inibição da PKMζ hipocampal com o peptídeoinibitório zeta (ZIP) ou com oligonucleotídeos antisentido, mas não o bloqueioda PKCι/λ com ICAP, impediu a retenção da MRO, mas só apenas quando estafoi reativada na presença de um objeto desconhecido. Consistente com essesresultados, a reativação da MRO aumentou os níveis de expressão da PKMζhipocampal unicamente quando esta ocorreu em presença de um objeto nãofamiliar. Também encontramos que a coinfusão de BDNF recombinantereverteu à amnésia induzida pela inibição da síntese proteica hipocampal apósa reativação da MRO, mas não aquela provocada pelo ZIP, o qual não afetou a atividade oscilatória espontânea. Mais ainda, observamos que o bloqueio dainserção dos AMPAR na membrana neuronal prejudicou a retenção da MROenquanto que a inibição farmacológica da endocitose destes receptoresaumentou os níveis de GluA1 e GluA2 associados às PSDs hipocampais ereverteu o efeito amnésico do ZIP. Sabe-se que a consolidação da MRO, masnão sua reconsolidação, requer a indução de síntese de proteínas no córtexentorrinal (CE). Nós encontramos que aqueles animais que se tornaramamnésicos pela administração de ZIP após a reativação da MRO readquiriramesta quando retreinados, mas a inibição da síntese proteica no CE impediuesse reaprendizado, como se a memória em questão tivesse tido que serconsolidada novamente. Nossos resultados demonstram que a PKMζhipocampal atua downstream o BDNF para regular a reciclagem dos AMPARdurante a reconsolidação, e indicam que a inibição da PKMζ durante esseprocesso 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 : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ MARTIN PABLO CAMMAROTA BEATRIZ DE OLIVEIRA MONTEIRO 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 : CECÍLIA HEDIN-PEREIRA EDUARDO BOUTH SEQUERRA 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 : CECÍLIA HEDIN-PEREIRA EMELIE KATARINA SVAHN LEAO MARCOS ROMUALDO COSTA 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 : SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL KERSTIN ERIKA SCHMIDT JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON 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 : REGINA HELENA DA SILVA MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA FLAVIO FREITAS BARBOSA VANESSA COSTHEK ABILIO 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 : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ EDUARDO BOUTH SEQUERRA RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA BEATRIZ DE OLIVEIRA MONTEIRO OLAGIDE WAGNER DE CASTRO 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 : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ CRISTOVAM WANDERLEY PICANÇO DINIZ EMELIE KATARINA SVAHN LEAO JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON KERSTIN ERIKA SCHMIDT 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 : CECÍLIA HEDIN-PEREIRA CLEITON LOPES AGUIAR EDUARDO BOUTH SEQUERRA EMELIE KATARINA SVAHN LEAO MARCOS ROMUALDO COSTA 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 : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT CESAR RENNO COSTA MARCELO BUSSOTTI REYES NIVALDO ANTONIO PORTELA DE VASCONCELOS SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO 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 : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT DIEGO ANDRES LAPLAGNE EMELIE KATARINA SVAHN LEAO RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA MÁRCIO FLÁVIO DUTRA MORAES PABLO DANIEL TORTEROLO MINETTI 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 : BRUNO LOBAO SOARES IVANI BRYS MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA MARIO ANDRE LEOCADIO MIGUEL TIAGO ARRUDA SANCHEZ 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 : DRAULIO BARROS DE ARAUJO MARIO ANDRE LEOCADIO MIGUEL LUIS FERNANDO FARAH DE TOFOLI 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	BÁRBARA CIRALLI BOERNER O PAPEL DAS VOCALIZAÇÕES ULTRASSÔNICAS DOS RATOS NO COMPORTAMENTO LOCOMOTOR SOCIAL Orientador : DIEGO ANDRES LAPLAGNE MEMBROS DA BANCA : DIEGO ANDRES LAPLAGNE RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA FLAVIO FREITAS BARBOSA 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 : DIEGO ANDRES LAPLAGNE EMELIE KATARINA SVAHN LEAO PETER MAURICE ERNA CLAESSENS 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 TARCISO ANDRE FERREIRA VELHO OLAGIDE WAGNER DE CASTRO 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 : SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL KERSTIN ERIKA SCHMIDT JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON 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 : RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA EDUARDO BOUTH SEQUERRA 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.
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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 : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ ELIENE SILVA ARAUJO EMELIE KATARINA SVAHN LEAO PATRÍCIA MARIA VANZELLA 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 : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ JOÃO RICARDO MENEZES MARCOS ROMUALDO COSTA MARIANA SOUZA DA SILVEIRA RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA 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	NATÁLIA BEZERRA MOTA MAPEAMENTO MENTAL ATRAVÉS DA ANÁLISE COMPUTACIONAL DO DISCURSO Orientador : MAURO COPELLI MEMBROS DA BANCA : CLAUDIA DOMINGUES VARGAS CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ MAURO COPELLI RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM SILVIA ALICE BUNGE 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. Seguiremosampliando 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 sobrecognição 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 BRUNO LOBAO SOARES ELISA HARUMI KOZASA TIAGO ARRUDA SANCHEZ 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 : DRAULIO BARROS DE ARAUJO ADRIANO BRETANHA LOPES TORT EDUARDO BOUTH SEQUERRA ANDERSON MARCELO WINKLER JOSE NEANDER SILVA ABREU 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 : CECÍLIA HEDIN-PEREIRA DIEGO ANDRES LAPLAGNE EMELIE KATARINA SVAHN LEAO GABRIEL MAISONNAVE ARISI MARCOS ROMUALDO COSTA 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 : ALLAN PABLO DO NASCIMENTO LIMEIRA ANTONIO PEREIRA JUNIOR DRAULIO BARROS DE ARAUJO 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 : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT DIEGO ANDRES LAPLAGNE FLAVIO FREITAS BARBOSA 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 : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ HINDIAEL AERAF BELCHIOR JOAO PEREIRA LEITE 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 : GEORGE CARLOS DO NASCIMENTO RICARDO MAURÍCIO XAVIER LEÃO RICHARDSON NAVES LEAO 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 : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ MAURO COPELLI ALVARO JOSE MAGALHÃES DE QUEIROZ 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 : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT BRUSS REBOUÇAS COELHO LIMA JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON KERSTIN ERIKA SCHMIDT SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL 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 : CECÍLIA HEDIN-PEREIRA EMELIE KATARINA SVAHN LEAO MARCOS ROMUALDO COSTA RICARDO AUGUSTO DE MELO REIS SANDRO JOSE DE SOUZA 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 : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT DIEGO ANDRES LAPLAGNE SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL OLAVO BOHRER AMARAL PABLO JOSE FUNTEALBA DURAN 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 : CLAUDIO DA CUNHA JEFERSON DE SOUZA CAVALCANTE REGINA HELENA DA SILVA RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA RUI DANIEL SCHRODER PREDIGER 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 : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT DIEGO ANDRES LAPLAGNE JANINE INEZ ROSSATO CLAUDIO DA CUNHA FLAVIO FREITAS BARBOSA 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 : CHRISTOPHER KUSHMERICK EMELIE KATARINA SVAHN LEAO GILAD SILBERBERG KERSTIN ERIKA SCHMIDT MARTIN PABLO CAMMAROTA 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 celularesmuda 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 temporallyaligned. 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 : GEORGE CARLOS DO NASCIMENTO RICHARDSON NAVES LEAO WILFREDO BLANCO FIGUEROLA 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 : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT DIEGO ANDRES LAPLAGNE OLAVO BOHRER AMARAL 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 MARCOS ROMUALDO COSTA STEVENS KASTRUP REHEN 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 : JOHN FONTENELE ARAUJO SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO SIONALDO EDUARDO FERREIRA 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 RICARDO MAURÍCIO XAVIER LEÃO RICHARDSON NAVES LEAO 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 : SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON 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 : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ MARCELO CAIRRÃO ARAUJO RODRIGUES RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA 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 : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT BRUSS REBOUÇAS COELHO LIMA MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN MÁRCIO FLÁVIO DUTRA MORAES RICHARDSON NAVES LEAO SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO 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 : DIEGO ANDRES LAPLAGNE MARTIN PABLO CAMMAROTA OLAVO BOHRER AMARAL RICHARDSON NAVES LEAO VINICIUS ROSA COTA 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 : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ DIEGO ANDRES LAPLAGNE ISABEL MARIAN HARTMANN DE QUADROS RICHARDSON NAVES LEAO WILFREDO BLANCO FIGUEROLA 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 JEAN FABER FERREIRA DE ABREU KERSTIN ERIKA SCHMIDT 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 : SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL DIEGO ANDRES LAPLAGNE 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; AUROCsmáximas 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; AUROCsmáximas 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 : CECÍLIA HEDIN-PEREIRA MARCOS ROMUALDO COSTA RODRIGO NEVES ROMCY 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 : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ EMELIE KATARINA SVAHN LEAO RICHARDSON NAVES LEAO SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO VINICIUS ROSA COTA 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 : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT MARIA ELISA CALCAGNOTTO OLAVO BOHRER AMARAL RICHARDSON NAVES LEAO SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL 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 : KERSTIN ERIKA SCHMIDT ADRIANO BRETANHA LOPES TORT SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL JEAN CHRISTOPHE HOUZEL 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 : ANTONIO PEREIRA JUNIOR CARLOMAGNO PACHECO BAHIA JOHN FONTENELE ARAUJO LIA REJANE MULLER BEVILAQUA WALACE GOMES LEAL 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 OLAVO BOHRER AMARAL RICHARDSON NAVES LEAO 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	NATÁLIA BEZERRA MOTA Análise de grafos aplicada a relatos de sonhos: ferramenta diagnóstica objetiva e diferencial para psicose esquizofrênica e bipolar. Orientador : MAURO COPELLI MEMBROS DA BANCA : LEANDRO FERNANDES MALLOY-DINIZ MAURO COPELLI SANDRO JOSE DE SOUZA 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 : CARMEM GOTTFRIED MARCOS ROMUALDO COSTA RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA 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 : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL 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 : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ ADRIANO BRETANHA LOPES TORT 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 RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA VANESSA COSTHEK ABILIO 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 : DRAULIO BARROS DE ARAUJO EDSON AMARO JUNIOR SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO 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 : CECÍLIA HEDIN-PEREIRA CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ MARCOS ROMUALDO COSTA 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 CLAUDIA DOMINGUES VARGAS DRAULIO BARROS DE ARAUJO 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 : JOÃO RICARDO MENEZES LUCIANA DUARTE MARTINS DA MATTA MARCOS ROMUALDO COSTA 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 : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ MARCELO CAIRRÃO ARAUJO RODRIGUES RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA 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 : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT DRAULIO BARROS DE ARAUJO 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.