Dissertações/Teses

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

  • Orientador : KERSTIN ERIKA SCHMIDT
  • Data: 28/04/2017
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  • 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. 

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  • 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
  • Data: 27/07/2017
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  • 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. 

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

  • Orientador : DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • Data: 18/08/2017
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  • 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.

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

  • Orientador : DIEGO ANDRES LAPLAGNE
  • Data: 28/08/2017
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  •                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.

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  • 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
  • Data: 31/08/2017
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  • 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.

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  • 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
  • Data: 31/08/2017
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  • 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.

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

  • Orientador : RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • Data: 31/08/2017
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  • 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.

Teses
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  • 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
  • Data: 23/02/2017
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  • 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.

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

  • Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA
  • Data: 11/04/2017
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  • 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.

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

  • Data: 11/07/2017
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  • Entender comportamentos humanos complexos como a linguagem e suas variações em diferentes situações é um importante objeto de estudo há muitos anos. Uma abordagem naturalística e quantitativa para medir precisamente variações de linguagem do ponto de vista estrutural e semântico apontam para um avanço nessa área, possibilitanto-nos medir variações manifestadas em discurso livre que refletem declínio cognitivo em situções patológicas, como nas psicoses, ou no desenvolvimento cognitivo em crianças em aprendizado, e até mesmo durante o processamento de memórias em estados fisiológicos alterados de consciência, como o que ocorre durante os sonhos. Nesse trabalho iniciaremos discutindo a elaboração de ferramentas para ánalise de estrutura da fala inspiradas nas descrições psicopatológicas de doenças mentais, sua aplicação para diagnóstico diferencial de psicose e demências, assim como a aplicação de ferramentas semânticas para predição de episódios psicóticos. Seguiremos
    ampliando esse olhar para fora do patológico, observando como variam essas medidas de estrutura da linguagem com o desenvolvimento cognitivo saudável e sua relação com a educação, vendo em uma população ampla com grande variação de idades como se dá o desenvolvimento dessas medidas ao longo do desenvolvimento educacional e seus correlatos com o desenvolvimento da literatura. Finalizaremos aplicando ferramentas de similaridade semântica como estratégia para medir reverberação de memórias durante os sonhos e seus correlatos eletrofisiológicos em um experimento de transição entre vigília e sono. Podemos concluir a partir dos dados gerados que essas ferramentas apresentam grande potencial para melhorar a precisão na medida de comportamentos humanos complexos expressos na fala, de maneira naturalística, possibilitando investigações intrigantes sobre
    cognição e a consciência humana.

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  • 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
  • Data: 25/07/2017
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  • 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.

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

  • Orientador : DRAULIO BARROS DE ARAUJO
  • Data: 28/07/2017
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  •  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.

     

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  • 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
  • Data: 30/08/2017
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  • 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.

     

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

  • Orientador : ANTONIO PEREIRA JUNIOR
  • Data: 28/04/2016
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  • 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
  • Data: 17/08/2016
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  • 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.

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

  • Orientador : RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
  • Data: 30/08/2016
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  • 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.


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


  • Orientador : RICHARDSON NAVES LEAO
  • Data: 20/09/2016
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  • 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. 
     
5
  • SYLVIA GALVÃO DE VASCONCELOS PINHEIRO
  • Análise de grafos de textos literários: investigação de traços psicóticos

  • Orientador : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • Data: 30/09/2016
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  • 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.

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
  • Data: 29/01/2016
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  • 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
  • Data: 29/02/2016
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  • 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
  • Data: 07/04/2016
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  • 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.

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
  • Data: 06/05/2016
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  • 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
  • Data: 04/10/2016
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  • 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.    

     

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

  • Orientador : EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
  • Data: 01/12/2016
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  • A sincronização neuronal surge de uma interação cooperativa de vários tipos celulares através de excitação e inibição. Os mecanismos por trás desse tipo de coordenação neuronal são, provavelmente, os mais dinâmicos entre as funções cerebrais, dificultando sua compreensão. Entre os fatores que dificultam o estudo da sincronia, pode-se citar: o vasto número de tipos de celulares, a diversidade de processos sinápticos, a contribuição de uma multiplicidade de canais e correntes iônicas, entre outros. Essa tese tem como objetivo entender o papel de interneurônios que especificamente inervam o domínio distal dos dendritos de células piramidais do córtex e hipocampo, na sincronização de neurônios em suas respectivas redes.


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


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

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

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
  • Data: 24/02/2015
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  • 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
  • Data: 13/03/2015
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  • 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
  • Data: 08/04/2015
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  • 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
  • Data: 10/04/2015
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  • 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.

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  • 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
  • Data: 26/06/2015
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    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.


     

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  • 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
  • Data: 28/08/2015
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  • 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.


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  • 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
  • Data: 30/10/2015
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  • 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
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  • VITOR LOPES DOS SANTOS
  • CONTRIBUIÇÕES PARA O ESTUDO DO CÓDIGO NEURAL

  • Orientador : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • Data: 25/02/2015
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  •    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
  • Data: 20/03/2015
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  • 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
  • Data: 16/12/2015
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  • 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
  • Data: 03/07/2014
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  • 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
  • Data: 22/07/2014
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  • Hebb propôs que sinapses entre neurônios que disparam de forma síncrona são fortalecidas formando assembleias de células e sequências de fase. A primeira, numa escala menor, é um conjunto de células sincronizadas, que funcionam de forma transitória como um sistema fechado de processamento; a última, numa escala maior, corresponde à ativação sequencial de assembleias de células neuronais capazes de representar percepções e comportamentos. Atualmente, o registro de grandes populações neuronais permite a detecção simultânea de diversas assembleias neuronais. No âmbito da teoria de Hebb, o próximo passo lógico é a análise das sequências de fase. Neste trabalho investigamos seqüências de fase como padrões de ativações consecutivas de assembleias, analisando a relação entre comportamento animal e atributos de grafos de assembleias. Foram estudados trens de disparo neuronal registrados no hipocampo e neocórtex de 5 ratos adultos, antes, durante e depois da exploração de novos objetos (períodos experimentais). Para definir um grafo de assembleia, cada assembleia correspondeu a um nó, e cada aresta correspondeu à sequência temporal de ativação de nós consecutivos. A soma da ativação de todas as assembleias foi proporcional à taxa de disparo, mas a atividade de assembleias individuais não. O repertório de assembleias permaneceu estável ao longo dos períodos experimentais, indicando que a experiência com novos objetos não criou novas assembleias no rato adulto. Os atributos de grafos das assembleia, por outro lado, variaram significativamente entre os estados comportamentais e períodos experimentais e foram distintos o suficiente para permitir a classificação automática dos períodos experimentais (classificador Naive Bayes; AUROCs
    máximas variaram entre 0,55 a 0,99) e estados comportamentais (vigília, sono de ondas lentas e sono de movimento rápido dos olhos; AUROCs máximas variaram entre 0,64 e 0,98). Nossos achados reforçam a teoria Hebbiana de que as assembleias neuronais correspondem a estruturas primitivas de representação, quase inalteradas na maturidade, enquanto as seqüências de fase são instáveis entre os estados comportamentais e mudam após novas experiências. Os resultados são compatíveis com um papel das sequências de fase no comportamento e cognição.

3
  • ANNIE DA COSTA SOUZA
  • Estimulação optogenética do septo medial no rato anestesiado e em livre comportamento.

  • Orientador : SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • Data: 15/10/2014
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  • 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.

4
  • GEISSY LAINNY DE LIMA ARAUJO
  • Efeitos da sinalização por Sonic Hedgehog sobre a proliferação de células-tronco neurais e gliogênese no córtex cerebral em desenvolvimento

  • Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA
  • Data: 15/10/2014
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  • 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.

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

  • Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • Data: 05/02/2014
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  • 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
  • Data: 31/03/2014
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  • 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
  • Data: 05/09/2014
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  • 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
  • Data: 04/03/2013
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  • Por décadas o imageamento óptico se mostrou uma técnica muito poderosa no estudo da atividade de neurônios, tanto in vitro como no cérebro intacto. Recentemente, indicadores ópticos codificados geneticamente surgiram como ferramentas de alta resolução espacial e temporal não-invasivos, utilizados para o monitoramento da atividade de neurônios individuais e de populações neuronais específicas. Tais indicadores optogenéticos são basicamente compostos por duas proteínas. A primeira atua como um biosensor que detecta alteraҫões referentes a um sinal fisiológico específico (como por exemplo concentraҫão de Ca2+, voltagem ou pH), sendo portanto o segmento que determina a sensibilidade da proteína-repórter. A segunda porҫão dos indicadores é por sua vez uma proteína fluorescente, que converte os sinais fisiológicos detectados em variações na emissão de fluorescência.O rápido aumento do número de novos indicadores optogenéticos, juntamente com a ausência de comparações desses indicadores sob condições idênticas gerou a dificuldade de escolher a proteína mais adequada, a depender do desenho experimental em questão. A proposta do nosso estudo foi comparar três proteínas-repórter recentemente desenvolvidas: os indicadores de cálcio GCaMP3 e R-GECO1 e o indicador de voltagem VSFP butterfly1.2. 
     
    Eles foram expressos em neurônios hipocampais em cultura, os quais foram submetidos às técnicas de patch-clamp e imageamento óptico. Após experimentos, algumas culturas foram fixadas e marcadas para sinapsina-1 e MAP2, demonstrando maturidade neuronal. Os três grupos (cada um expressando uma das proteínas) exibiram valores de potencial de membrana semelhantes (in mV GCaMP3: -56 ±8.0; R-GECO1: -57 ±2.5; VSFP: -60 ±3.9; p = 0,86); todavia, o grupo de neurônios expressando VSFP apresentou valor médio de resistência de input inferior aos demais grupos (in Mohms, GCaMP3: 161 ±18.3; R-GECO1: 128 ±15.3; VSFP: 94 ±14.0; p = 0,02). Cada neurônio foi submetido a protocolos de injeҫão de correntes em diferentes frequências (10 Hz, 5 Hz, 3 Hz, 1,5 Hz e 0,7 Hz) e registramos seu efeito sobre a emissão de fluorescência no tempo. Em nosso estudo, apenas 26,7% (4/15) dos neurônios expressando VSFP apresentaram sinal de fluorescência detectável em resposta a potenciais de aҫão. O valor médio da relaҫão sinal-ruído (SNR) obtido em resposta a cinco disparos (10 Hz) foi pequeno (1.3 ±0,21), porém a cinética rápida daVSFP permitiu a discriminaҫão de potenciais de aҫão como picos individuais, permitindo a detecҫão de 53% dos disparos evocados. Frequências inferiores a 5 Hz e sinais subliminares foram indetectáveis devido ao alto ruído. Por sua vez, os indicadores de cálcio mostraram a maior mudança na fluorescência após o mesmo protocolo (cinco disparos a 10 Hz). Dos neurônios expressando GCaMP3, 80% (8/10) exibiram sinal, com valor médio de SNR 21 ±6,69 (soma), enquanto para R-GECO1, 50% (2/4) dos neurônios possuíam sinal, com valor médio de SNR 52 ±19,7 (soma). Para a frequência de 10 Hz, foram detectados 54% dos disparos com GCaMP3 e 85% com R-GECO1. Potenciais de aҫão foram detectáveis nas frequências analisadas and foi detectado sinal de fluorescência também de despolarizaҫões subliminares.
     
    Pelo fato de GCaMP3 apresentar maior probabilidade de obtenҫão de sinal, bem como alto SNR, alguns experimentos foram realizados somente com essa proteína. Demonstramos que GCaMP3 é eficaz na detecҫão da entrada de inputs sinápticos (envolvendo influxo de Ca2+), com alta resoluҫão espacial e temporal. Observamos também diferenҫas entre o sinal decorrente de disparos evocados e de disparos ocorrendo espontaneamente. Nos registros em grupos celulares, GCaMP3 mostrou clara discriminaҫão entre células ativadas e em silêncio, bem como se revela uma ferramenta em potencial nos estudos de sicronizaҫão neuronal. Assim, nossos resultados indicam que os indicadores de cálcio atuais já permitem a execuҫão de estudos minuciosos de comunicaҫão neuronal, incluindo desde espinas dendríticas individuais até a alternativa de investigar eventos de sincronia em redes neuronais geneticamente definidas. Em contrapartida, embora ainda em aprimoramento, estudos com VSFPs representam uma tecnologia promissora para o monitoramento de atividade neural e poderá ser futuramente mais adequado do que os indicadores de cálcio, uma vez que neurônios trabalham em  uma escala de tempo mais veloz do que eventos de cálcio podem prever.
2
  • NATALIA BEZERRA MOTA
  • Análise de grafos aplicada a relatos de sonhos: ferramenta diagnóstica objetiva e diferencial para psicose esquizofrênica e bipolar.

  • Data: 26/07/2013
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  • 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
  • Data: 23/08/2013
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  • 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.

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  • 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
  • Data: 27/08/2013
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  • 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
  • Data: 13/12/2013
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  • 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 MACEDO
  • 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
  • Data: 27/04/2012
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  • 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
  • Data: 25/05/2012
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  • 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
  • Data: 10/08/2012
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  • 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. 

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  • 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 : ANTONIO PEREIRA JUNIOR
  • Data: 24/08/2012
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  • 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.

     

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

  • Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA
  • Data: 21/09/2012
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  • 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. 

     


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

  • Orientador : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
  • Data: 11/10/2012
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  • 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
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  • ROBSON SCHEFFER TEIXEIRA
  • CARACTERIZAÇÃO DOS ACOPLAMENTOS FASE-AMPLITUDE NA REGIÃO CA1 DO HIPOCAMPO

  • Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
  • Data: 02/12/2011
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  • 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.

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