|
Dissertações |
|
|
1
|
-
RAFAEL HUGO DE ANDRADE PEDROSA
-
IMPLANTAÇÃO DA TÉCNICA DE REGISTRO DE CÉLULAS DE LUGAR UTILIZANDO MICRODRIVES DE TETRODOS MÓVEIS EM RATOS
-
Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
-
MEMBROS DA BANCA :
-
ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
-
RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
-
HINDIAEL AERAF BELCHIOR
-
CLEITON LOPES AGUIAR
-
Data: 09/04/2018
-
-
Mostrar Resumo
-
A formação de mapas espaciais depende do hipocampo e de estruturas associadas. A atividade eletrofisiológica na região CA1 do hipocampo codifica representações espaciais através de aumentos da taxa de disparos de neurônios piramidais, conhecidos por células de lugar. O presente trabalho visou a implementação da técnica de registro eletrofisiológico hipocampal através da utilização de microdrives de múltiplos tetrodos móveis. Para isso, desenvolvemos um protótipo de microdrive e fizemos cirurgias estereotáxicas em ratos para o implante crônico bilateral. O novo protótipo de microdrive conteve 16 tetrodos móveis e permitiu o posicionamento progressivo individual dos tetrodos na camada piramidal da região CA1 do hipocampo dorsal. Após a recuperação cirúrgica dos animais, realizamos o registro da atividade eletrofisiológica extracelular da região CA1 enquanto ratos buscavam por recompensa de água nas extremidades de um labirinto linear. As formas de onda dos potenciais de ação registrados foram classificadas como unidades neuronais individuais por algoritmos de classificação semi-automáticos. Cada disparo de um dado neurônio foi então associado à posição instantânea do rato no labirinto linear, e assim detectamos campos receptivos das células de lugar. Dessa forma, pudemos validar o protótipo de microdrive desenvolvido e, com isso, fornecer uma base metodológica importante para futuros estudos almejando entender a codificação espacial do ambiente e a formação de memórias espaciais.
-
Mostrar Abstract
-
The formation of spatial maps depends on the hippocampus and associated structures. Electrophysiological activity in the CA1 region of the hippocampus encodes spatial representations through increases in the firing rate of pyramidal neurons, known as place cells. The present work aimed the implementation of hippocampal electrophysiological recording technique through the use of microdrives of multiple movable tetrodes. For this, we developed a microdrive prototype and performed stereotaxic surgeries in rats for bilateral chronic implant. The new prototype microdrive contained 16 movable tetrodes and allowed the individual progressive positioning of the tetrodes in the pyramidal layer of CA1 region of the dorsal hippocampus. After the surgical recovery of the animals, we recorded the extracellular electrophysiological activity of the CA1 region while rats searched for water reward at the ends of a linear track. The waveforms of recorded action potentials were then classified as individual neural units by semi-automatic classification algorithms. Each firing of a given neuron was then associated with the instantaneous position of the rat on the linear track, which allowed for detecting place fields of the place cells. We have thus validated the microdrive prototype we developed and, thereby, provided an important methodological basis for future studies aiming to understand the spatial encoding of the environment and the formation of spatial memories.
|
|
|
2
|
-
GÊNEDY KARIELLY DA SILVA APOLINÁRIO
-
Acerca da participação PKMζ na reconsolidação da memória de reconhecimento de objetos
-
Orientador : MARTIN PABLO CAMMAROTA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
MARTIN PABLO CAMMAROTA
-
DIEGO ANDRES LAPLAGNE
-
FLAVIO FREITAS BARBOSA
-
Data: 18/07/2018
-
-
Mostrar Resumo
-
Recordar fatos e eventos necessita da memória de reconhecimento de objetos
(MRO). O processo de reconsolidação integra nova informação na MRO
mediante um mecanismo que envolve mudanças na eficácia sináptica
hipocampal e na sinalização mediada pelo fator neurotrófico derivado do
cérebro (BDNF). Por sua vez, o BDNF modula positivamente a indução e a
manutenção da potenciação de longa duração (LTP) através de um processo
que requer a ativação de uma isoforma de PKC atípica denominada proteína
quinase M zeta (PKMζ) a qual, acredita-se, é capaz de preservar as memórias
ao controlar a funcionalidade dos receptores AMPA (AMPAR). No entanto, e
apesar desses antecedentes, a possível participação da PKMζ na
reconsolidação da MRO ainda não tem sido estudada. Utilizando ratos Wistar
machos, nós encontramos que a inibição da PKMζ hipocampal com o peptídeo
inibitório zeta (ZIP) ou com oligonucleotídeos antisentido, mas não o bloqueio
da PKCι/λ com ICAP, impediu a retenção da MRO, mas só apenas quando esta
foi reativada na presença de um objeto desconhecido. Consistente com esses
resultados, a reativação da MRO aumentou os níveis de expressão da PKMζ
hipocampal unicamente quando esta ocorreu em presença de um objeto não
familiar. Também encontramos que a coinfusão de BDNF recombinante
reverteu à amnésia induzida pela inibição da síntese proteica hipocampal após
a reativação da MRO, mas não aquela provocada pelo ZIP, o qual não afetou a
atividade oscilatória espontânea. Mais ainda, observamos que o bloqueio da
inserção dos AMPAR na membrana neuronal prejudicou a retenção da MRO
enquanto que a inibição farmacológica da endocitose destes receptores
aumentou os níveis de GluA1 e GluA2 associados às PSDs hipocampais e
reverteu o efeito amnésico do ZIP. Sabe-se que a consolidação da MRO, mas
não sua reconsolidação, requer a indução de síntese de proteínas no córtex
entorrinal (CE). Nós encontramos que aqueles animais que se tornaram
amnésicos pela administração de ZIP após a reativação da MRO readquiriram
esta quando retreinados, mas a inibição da síntese proteica no CE impediu
esse reaprendizado, como se a memória em questão tivesse tido que ser
consolidada novamente. Nossos resultados demonstram que a PKMζ
hipocampal atua downstream o BDNF para regular a reciclagem dos AMPAR
durante a reconsolidação, e indicam que a inibição da PKMζ durante esse
processo apaga a MRO.
-
Mostrar Abstract
-
Remembering facts and events requires object recognition memory (MRO). Reconsolidation integrates new information into MRO through bidirectional changes in hippocampal synaptic efficacy and BDNF signaling. In turn, BDNF enhances long term potentiation (LTP) through protein kinase Mζ (PKMζ), which might preserve memory by controlling AMPAR function. However, the possible involvement of PKMζ in ORM reconsolidation has not yet been studied. In rats, we found that hippocampal PKMζ inhibition with zeta-inhibitory peptide (ZIP) or antisense oligonucleotides, but not PKCι/λ inhibition with ICAP, hindered retention provided MRO was reactivated simultaneously with the introduction of a novel object. Similarly, ORM reactivation increased hippocampal PKMζ only when it happened in the presence of an unfamiliar object. BDNF co-infusion reversed the amnesia induced by post-reactivation hippocampal protein synthesis inhibition but not that triggered by ZIP, which did not affect spontaneous oscillatory activity. Moreover, reduction of hippocampal AMPAR surface expression after MRO reactivation hampered retention, whereas blockade of AMPAR endocytosis increased PSD GluA1/GluA2 and reversed the amnesic effect of ZIP. MRO consolidation, but not reconsolidation, requires protein synthesis in entorhinal cortex (CE). We found that animals rendered amnesic by intra-CA1 ZIP reacquired MRO upon retraining, but inhibition of CE protein synthesis impaired relearning as if MRO had to be consolidated anew. Our results show that hippocampal PKMζ acts downstream BDNF to regulate AMPAR recycling at the time of reconsolidation and indicate that PKMζ inhibition during this process deletes MRO.
|
|
|
3
|
-
RODRIGO MARQUES DE MELO SANTIAGO
-
Reconsolidação e Extinção de Memórias: Uma Abordagem Computacional
-
Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
-
MEMBROS DA BANCA :
-
ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
-
JANINE INEZ ROSSATO
-
OLAVO BOHRER AMARAL
-
Data: 20/08/2018
-
-
Mostrar Resumo
-
A reconsolidação e a extinção de memórias aversivas e suas condições limitantes têm sido estudadas exaustivamente a fim de se traçar melhores estratégias para o tratamento de desordens relacionadas ao medo e à ansiedade. Em 2011, Osan et al. desenvolveram um modelo computacional para a exploração de tais fenômenos baseado na dinâmica de atratores, na plasticidade hebbiana e na degradação sináptica induzida por erro de predição. Este modelo foi capaz de explicar em um formalismo único diversos achados experimentais relativos ao comportamento de congelamento (freezing) de roedores sujeitos a paradigmas de consolidação, reconsolidação e extinção de memórias de medo ao contexto. Em 2017, Radiske et al., a partir de experimentos em ratos submetidos a tarefa de esquiva inibitória, descobriram que o conhecimento prévio do atual contexto aversivo como não-aversivo é uma condição de contorno para a reconsolidação da memória do choque experienciado no contexto. No presente trabalho, visamos investigar se o formalismo introduzido por Osan et al. (2011) é suficientemente geral para explicar os resultados comportamentais descritos por Radiske et al. (2017). Para tanto, primeiro implementamos o modelo de Osan et al. (2011) em uma linguagem de programação aberta (Python) e o validamos através da replicação dos principais resultados reportados na publicação original referentes ao condicionamento de medo ao contexto. Em seguida, adaptamos o modelo para simular protocolos experimentais na tarefa de esquiva inibitória empregados por Radiske et al. (2017). Os resultados mostram que a condição limitante encontrada por Radiske et al. (2017) é compatível com a dinâmica de uma rede de atratores que suporta um sistema de labilização sináptica comum à reconsolidação e extinção. Por fim, através da varredura de parâmetros do modelo – como os níveis de síntese e degradação proteica –, fornecemos previsões comportamentais na tarefa de esquiva inibitória passíveis de serem testadas experimentalmente.
-
Mostrar Abstract
-
he reconsolidation and extinction of aversive memories and their boundary conditions have been extensively studied in order to outline better strategies for the treatment of fear and anxiety related disorders. In 2011, Osan et al. developed a computational model for exploring such phenomena based on attractors dynamics, Hebbian plasticity and synaptic degradation induced by prediction error. This model was able to explain in a single formalism several experimental findings regarding the freezing behavior of rodents submitted to paradigms of contextual fear memory consolidation, reconsolidation and extinction. In 2017, Radiske et al., based on experiments in rats subjected to the inhibitory avoidance task, found that the previous knowledge of the current aversive context as non-aversive is a boundary condition for the reconsolidation of the shock memory experienced in that context. In the present work, we aimed to investigate whether the formalism introduced by Osan et al. (2011) is sufficiently general to explain the behavioral results described by Radiske et al. (2017). To do so, we first implemented the Osan et al.'s (2011) model in an open programming language (Python) and validated it through the replication of the main results reported in the original publication regarding contextual fear conditioning. Then, we adapted the model to simulate experimental protocols in the inhibitory avoidance task employed by Radiske et al. (2017). The results show that the boundary condition found by Radiske et al. (2017) is compatible with the dynamics of an attractor network that supports a synaptic labilization system common to reconsolidation and extinction. Finally, by scanning some model parameters – such as the levels of protein synthesis and degradation –, we provide behavioral predictions in the inhibitory avoidance task that can be tested experimentally.
|
|
|
4
|
-
CAROLINE PEREIRA DE ARAÚJO
-
ALTERAÇÕES COMPORTAMENTAIS INDUZIDAS PELA ADMINISTRAÇÃO INTRAHIPOCAMPAL DE PILOCARPINA: RELEVÂNCIA PARA O ESTUDO DAS COMORBIDADES EM MODELOS ANIMAIS DE EPILEPSIA DO LOBO TEMPORAL
-
Orientador : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
-
MEMBROS DA BANCA :
-
CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
-
MARTIN PABLO CAMMAROTA
-
BEATRIZ DE OLIVEIRA MONTEIRO
-
Data: 31/08/2018
-
-
Mostrar Resumo
-
A epilepsia do lobo temporal (ELT) é a forma mais comum de epilepsia focal. Modelos animais reproduzem a condição humana por meio da administração sistêmica de pilocarpina (PILO) ou ácido caínico (KA). Experimentalmente, esses modelos envolvem um insulto inicial (status epilepticus - SE), que resulta em morte neuronal, reorganização estrutural e crises espontâneas e recorrentes, além de prejuízos de performance em
diversas tarefas comportamentais. As estruturas neurais associadas aos prejuízos cognitivos desses modelos não são inteiramente conhecidas, e provavelmente a existência de múltiplos focos epilépticos contribui para a variabilidade experimental frequentemente observada. Como forma de reduzir o aparecimento de múltiplos focos epilépticos, propomos um protocolo no qual os agentes convulsivantes são administrados localmente (i.e., diretamente em um hipocampo ao invés da via intraperitoneal, i.p.). Apesar de estudos com KA em camundongos já terem sido realizados, nenhum trabalho avaliou os efeitos da administração intra-hipocampal (ihpc) de PILO em camundongos. Assim, neste trabalho é apresentado os efeitos comportamentais agudos e crônicos da aplicação ihpc de 4 doses de PILO (70, 245, 400 e 700 µg, diluídas em 1 µL) em camundongo anestesiados com isoflurano. Animais tratados com KA (20 mM, 50 nL) e cloreto de sódio (0,9%) foram usadas como tratamentos controle. Observamos uma correlação entre a severidade do SE (quantificado agudamente por escalas e de maneira indireta, por meio da evolução ponderal) e a concentração de PILO administrada. Ao contrário do observado quando dada
sistemicamente, o tratamento ihpc (n = 63) não resulta em crises tônicas, contribuindo para a baixa mortalidade do modelo (ihpc: 4/62; ip: 10/11). No período crônico (1 mês após o SE), camundongos tratados com altas doses de PILO apresentaram crises espontâneas, assim como os animais tratados com KA. Testes comportamentais revelaram que animais epilépticos (independente do agente convulsivante) apresentam maior ambulação estereotipada (campo aberto) que animais do grupo controle. Em testes de memória dependentes do hipocampo, o tratamento com PILO, especialmente em altas doses, prejudicou o desempenho na tarefa de reconhecimento de objetos, mas não no labirinto de Barnes. Animais do grupo KA apresentaram desempenho inferior em todos os
testes, quando comparado ao grupo PILO (alta dose). Em conjunto, nossos resultados demonstram que a administração ihpc de PILO em camundongos resulta em crises espontâneas e recorrentes, além de prejuízos cognitivos moderados (compatíveis com as comorbidades observadas em seres humanos com ELT), além de baixa mortalidade. Acreditamos que o presente modelo apresenta validade de face para ELT, podendo servir como alternativa aos modelos do KA (cujo custo é alto) e à via de administração (cuja mortalidade é alta quando a PILO é administrada sistemicamente).
-
Mostrar Abstract
-
Temporal Lobe Epilepsy (TLE) is the most common form of focal epilepsy. The human condition can be modeled in animals by the systemic administration of pilocarpine (PILO) or kainic acid (KA). The experimental approach involves an initial insult (status epilepticus - SE) resulting in wide-spread cell death, structural reorganization, chronic spontaneous seizures and, impaired performance in memory tasks and anhedonia. The identification of the anatomical substrates related to the cognitive impairments in those models is not entirely known, since systemic administration may lead to multiple epileptic foci. To minimize the impact of spatially distributed, numerous epileptic foci, on cognitive performance, we present a protocol in which the convulsant agent is administered directly in the target structure of interest (i.e., straight into the hippocampus). This approach has been used for KA in mice, but no systematic study has evaluated the effects of intrahippocampal administration of PILO. Here, we described the acute and chronic behavioral effects of the intrahippocampal administration of PILO (4 doses: 70, 245, 400 e 700 µg, in 1 µL) in mice during isoflurane anesthesia. KA (20 mM, 50 nL) and saline (0.9 %) were used as positive and negative controls, respectively. The results show a correlation between the severity of the SE and
the dose of PILO given (measured acutely by behavioral scores and indirectly through the evolution of weight). Interestingly, intrahippocampal PILO injection (N=62) did not elicit tonic seizures, as commonly observed after systemic administration which contributed to the low mortality rate of the model (4 out of 63 and 10 out of 11, respectively). In the chronic phase (1 month after SE), mice treated with high doses of PILO and KA presented spontaneous seizures. Behavioral tests revealed that epileptic animals (independent of the convulsive drug used) present higher stereotyped ambulation (in the open-field) than animals from the control group. In hippocampal-dependent memory tests, PILO treatment, especially at high doses, impaired performance in the object
recognition task, but not in the Barnes maze. Animals from the KA group presented impaired performance in all memory tests compared with the PILO group (high dose). Taken together, our results demonstrate that ihpc
administration of PILO in mice results in spontaneous and recurrent seizures, as well as moderate cognitive impairment (compatible with comorbidities observed in humans with TLE), and low mortality rate. We believe that the present model has face validity for human TLE, and may serve as an alternative to KA models (which are expensive) and to the route of administration (high mortality when PILO is administered systemically).
|
|
|
5
|
-
BRUNA SANTOS DE CARVALHO
-
INFLUÊNCIA DA ATIVIDADE ELÉTRICA SOBRE ESPECIFICAÇÃO DE PROGENITORES NEURAIS DA ZONA SUBVENTRICULAR DO ADULTO
-
Orientador : EDUARDO BOUTH SEQUERRA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
CECÍLIA HEDIN-PEREIRA
-
EDUARDO BOUTH SEQUERRA
-
EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
-
Data: 31/08/2018
-
-
Mostrar Resumo
-
A zona subventricular (ZS) é o sítio de geração de novos neurônios da neurogênese adulta para o bulbo olfatório (BO). Os progenitores da ZS geram principalmente dois tipos de interneurônios que se integram ao OB: granulares e periglomerulares (PG). Estas células também podem ser subdivididas com base na expressão das proteínas Calbindina, Calretinina ou Tirosina Hidroxilase. Os mecanismos que levam à especificação desses tipos neuronais são desconhecidos. Na neurogênese da medula espinhal, a identidade de neurotransmissor é especificada de acordo com a atividade elétrica espontânea inicial nas células progenitoras e precursoras. Este padrão de atividade elétrica leva à expressão de fatores de trancrição e diferenciação em um subtipo particular de neurônio. A manipulação da atividade elétrica pode alterar o destino dos progenitores e neurônios derivados. Nossa hipótese é que a especificação dos interneurônios do sistema ZS-BO também poderia ser influenciada pela atividade elétrica. Para testar essa hipótese, dois experimentos foram projetados para manipular a eletricidade da célula de forma aguda ou crônica. No primeiro, camundongos DCX-Cre-ER2 / lox-GFP foram injetados com Ácido Caínico (AC) ou PBS na Via Migratória Rostral (VMR), onde neuroblastos migram da ZS para o OB. Tamoxifeno foi injetado 4 dias após a injeção de AC para a marcação de neuroblastos imaturos afetados pelo cainato. A perfusão foi realizada 45 dias após a injeção de KA. Em um segundo conjunto de experimentos, camundongos do tipo selvagem foram injetados com um retrovírus contendo o RNA para a expressão de NaChBac, um canal bacteriano de sódio que aumenta a atividade elétrica da célula. Este canal é fundido com o GFP que identifica as células infectadas. Para controle, foi utilizada uma versão mutada e não funcional do canal chamada EtoK. A identidade celular foi analisada 45 dias após a injeção. Nossos resultados preliminares sugerem que os neuroblastos estimulados pela abordagem aguda se diferenciam em neurônios TH + PG à custa do fenótipo Calbindina + PG.
-
Mostrar Abstract
-
The Subventricular zone (SVZ) is the site of adult neurogenesis to the olfactory bulb (OB). SVZ progenitors generate mainly two types of interneurons that integrate in the OB: granular and periglomerular (PG) neurons. These cells can also be further subdivided based on the expression of the proteins calbindin, calretinin or tyrosine hydroxylase. The mechanisms that lead to the specification into these neuronal types are unknown. In the spinal cord neurogenesis, neurotransmitter identity is specified according to early spontaneous electrical activity in progenitor and precursor cells. This electrical pattern guide master transcription factors expression and the differentiation in a particular subtype. Manipulation of electrical activity can change de fate of progenitors and derived neurons. We hypothesize that the specification of SVZ-OB interneurons could also be influenced by electrical activity. To test this hypothesis, two experiments were designed to manipulate the cell electricity either acutely or chronicly. First, DCX-Cre-ER2/lox-GFP mice were injected with Kainic Acid (KA) or PBS in the neuroblasts migratory route to the bulb. Tamoxifen was injected 4 days after to label immature neuroblasts affected by KA and perfusion was performed 45 days after KA injection. In a second set of experiments, wild type mice were injected with a retrovirus containing the RNA for the expression of NaChBac, a bacterial sodium channel that increases electric activity. This channel is fused with the GFP that labels the infected cells. To control this experiment, a mutated non-functional version of the NaChBac channel was used. Cell identity was analyzed 45 days after injection. Our preliminary results suggest that the neuroblasts stimulated by the acute approach differentiate into TH+ PG neurons at the expense of Calbindin+ PG phenotype
|
|
|
6
|
-
ANA RAQUEL MELO DE FARIAS
-
REPROGRAMAÇÃO DE CÉLULAS ASTROGLIAIS EM NEURÔNIOS UTILIZANDO COQUETEL DE PEQUENAS MOLÉCULAS
-
Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
CECÍLIA HEDIN-PEREIRA
-
EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
-
MARCOS ROMUALDO COSTA
-
Data: 28/11/2018
-
-
Mostrar Resumo
-
A reprogramação de diferentes tipos celulares especializados em outros tem sido um campo amplamente estudado nos últimos anos. Mais especificamente, a geração de neurônios induzidos (iNs) é ultilizada com o objetivo de aplicar estas células no estudo de modelos patológicos e em terapia celular, com foco no tratamento de pacientes com doenças neurodegenerativas ou lesões agudas no sistema nervoso central. Diversas metodologias têm sido utilizadas para essa abordagem, incluindo a reprogramação de células de outras linhagens em neurônios, de forma direta ou indireta. Entretanto, a maioria dos protocolos de reprogramação celular depende da superexpressão de genes ectópicos, o que pode ocasionar outras alterações transitórias não almejadas nas células reprogramadas. A fim de trasnpor esses possíveis efeitos colaterais, investigou-se neste trabalho a possibilidade de reprogramação de astrócitos de camundongos pós-natais em neurônios, através da exposição transitória das células a um coquetel de pequenas moléculas adicionado ao meio de cultivo celular. O referido coquetel inclui moléculas que atuam em diferentes vias celulares, dentre as quais a regulação da expressão gênica, a modulação da neurogênese e o controle do ciclo celular, tendo sido previamente utilizado na reprogramação de fibroblastos em neurônios. Para demonstrar o fenótipo das células após o tratamento com o coquetel, foram avaliados aspectos como expressão de proteínas tipicamente neuronais e astrocitárias, morfologia, sobrevivência, proliferação e expressão gênica, através das técnicas de imunocitoquímica, vídeo-microscopia de tempo intervalado e RT-qPCR. Com base nos dados obtidos observou-se que o coquetel de drogas utilizado induziu nos astrócitos tratados um aumento da expressão de genes relacionados ao perfil neuronal e uma mudança significativa em sua morfologia, embora esta não seja tipicamente de neurônios. Indicando assim, que a combinação de pequenas moléculas utilizada não é suficiente para reprogramar de forma eficaz células astrocitárias em neurônios induzidos.
-
Mostrar Abstract
-
The reprogramming of different specialized cell types in others has been a field widely studied in recent years. More specifically, the generation of induced neurons (iNs) is used with the objective of applying these cells in the study of pathological models and in cellular therapy, focusing on the treatment of patients with neurodegenerative diseases or acute lesions in the central nervous system. Several methodologies have been used for this approach, including the reprogramming of cells from other lineages into neurons, either directly or indirectly. However, most of the cellular reprogramming protocols depend on the overexpression of ectopic genes, which may lead to other transient changes not desired in reprogrammed cells. In order to overcome these possible side effects, we investigated the possibility of reprogramming astrocytes from postnatal mice into neurons through the transient exposure of the cells to a cocktail of small molecules added to the cell culture medium. This cocktail includes molecules that act in different cellular pathways, among which the regulation of gene expression, the modulation of neurogenesis and the control of the cell cycle, previously been used in the reprogramming of fibroblasts into neurons. To demonstrate the phenotype of the cells after treatment with the cocktail, aspects such as the expression of typically neuronal and astrocytic proteins, morphology, survival, proliferation and gene expression were evaluated through the techniques of immunocytochemistry, time-lapse video-microscopy and RT-qPCR. Based on the data obtained it was observed that the drug cocktail used induced in the treated astrocytes an increase in the expression of genes related to the neuronal profile and a significant change in its morphology, although this is not typical of neurons. Thus indicating that the combination of small molecules used is not sufficient to effectively reprogram astrocyte cells into induced neurons.
|
|
|
7
|
-
LUANA DANTAS DA SILVA
-
DECAIMENTO DA FREQUÊNCIA GAMMA: COMPARAÇÕES ENTRE A RETINA, NÚCLEO GENICULADO LATERAL E CÓRTEX VISUAL
-
Orientador : SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
-
MEMBROS DA BANCA :
-
SERGIO TULIO NEUENSCHWANDER MACIEL
-
KERSTIN ERIKA SCHMIDT
-
JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON
-
Data: 14/12/2018
-
-
Mostrar Resumo
-
Oscilações gamma (30 a 90 Hz) tem sido implicadas em processos cognitivos, como a ligação perceptual (Singer, 1999; Uhlhaas et al., 2009), a atenção (Fries, 2001; Gregoriou et al., 2015), a memória (Pesaran et al., 2002; Montgomery e Buzsáki, 2007) e a expectativa temporal (Lima et al., 2011). No sistema visual, padrões de atividade gama aparecem nos diferentes níveis do processamento. A atividade gamma tem sido apontada como um importante mecanismo para codificação sensorial e para o controle do fluxo de informação nos sistemas cortico-corticais, como sugerido originalmente por Pascal Fries (Fries, 2005; Fries, 2009; Fries, 2015), na sua hipótese de "comunicação através da coerência" (comunication through coherence - (CTC) hipótese). Recentemente, trabalhos experimentais em macacos sugerem que o controle da frequência pode ser crucial para a comunicação neural, por exemplo entre as áreas corticais V1 e V4 (Bosman et al, 2012). Além disto, foi demonstrado que diferentes frequências podem ser usadas como canais distintos para transmissão de informação, como por exemplo entre o FEF e V4, um mecanismo também descrito no hipocampo (Colgin et al., 2009). Desta forma, é possível que a frequência seja um parâmetro fundamental de controle das oscilações gamma. De fato, alguns trabalhos indicam que a frequência pode variar em função da carga de atenção (Bosman et al, 2012). O presente estudo realiza comparações entre a gamma gerada por mecanismos bem distintos: 1) o sistema retino-geniculado do gato anestesiado e 2) o córtex visual primário de capuchinhos acordados. Observamos um forte decaimento ao longo das respostas nestes dois sistemas. Participaram deste estudo 3 macacos adultos (capuchinhos Sapajus libidinosos e Sapajus nigritus, machos e fêmeas) e 4 gatos adultos. Nossos dados mostra que o decaimento da frequência gamma no córtex visual primário (macaco acordado) é surpreendentemente similar ao observado no sistema retina-geniculado (gato anestesiado).
-
Mostrar Abstract
-
In addition, the presence of gamma oscillations (30 to 90 Hz) has been implicated in cognitive processes such as perceptual attachment (Singer, 1999; Uhlhaas et al., 2009), attention (Fries, 2001; Gregoriou et al. Pesaran et al., 2002; Montgomery and Buzsáki, 2007) and the temporal expectation (Lima et al., 2011). In the visual system, gamma activity patterns appear at different levels of processing. Gamma activity has been identified as an important mechanism for sensory coding and for controlling the flow of information in cortical-cortical systems, as originally suggested by Pascal Fries (Fries, 2005, Fries, 2009), in his hypothesis of "communication through coherence" (CTC) hypothesis). Recently, experimental work on monkeys has suggested that frequency control may be crucial for neural communication, for example between cortical areas V1 and V4 (Bosman et al, 2012). Furthermore, it has been demonstrated that different frequencies can be used as distinct channels for information transmission, such as between FEF and V4, a mechanism also described in the hippocampus (Colgin et al., 2009). In this way, it is possible that the frequency is a fundamental parameter for the control of gamma oscillations. In fact, some studies indicate that frequency may vary according to the attention load (Bosman et al, 2012). The present study makes comparisons between the gamma generated by very different mechanisms: 1) the retinogeniculate system of the anesthetized cat and 2) the primary visual cortex of the capuchins agreed. We observed a strong decay along the responses in these two systems. Three adult monkeys (Capuchinhos sapajus libidinosus and Sapajus nigritus, male and female) and 4 adult cats participated in this study. Our data shows that the decay of gamma frequency in the primary visual cortex (awake monkey) is surprisingly similar to that observed in the retinogeniculate system (anesthetized cat).
|
|
|
Teses |
|
|
1
|
-
PRISCILA TAVARES MACÊDO
-
INVESTIGAÇÃO DOS SINTOMAS INICIAIS DA DOENÇA DE ALZHEIMER EM RATOS WISTAR SUBMETIDOS À INFUSÃO INTRACEREBRAL DE PEPTÍDEOS AMILÓIDES E DO POTENCIAL NEUROPROTETOR DO EXTRATO DE ERYTHRINA VELUTINA POR MEIO DO LABIRINTO DE BARNES
-
Orientador : REGINA HELENA DA SILVA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
REGINA HELENA DA SILVA
-
MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA
-
RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
-
FLAVIO FREITAS BARBOSA
-
VANESSA COSTHEK ABILIO
-
Data: 30/01/2018
-
-
Mostrar Resumo
-
A doença de Alzheimer (DA) afeta cerca de 25 milhões de pessoas no mundo, e é caracterizada pelo declínio progressivo da função cognitiva, em especial da memória episódica. É multifatorial, e o acúmulo de peptídeos β-amiloides (Aβ) é considerado o principal mecanismo da neurodegeneração subjacente à doença. Os Aβ são os principais componentes das placas amióides, um dos marcos fisiopatológicos no encéfalo dos pacientes. A infusão intracerebral de Aβ em ratos é um modelo animal de DA muito utilizado, produzindo seu acúmulo em regiões cerebrais afetadas, como o hipocampo e o neocórtex, e déficits cognitivos compatíveis com os sintomas, como déficits na memória espacial. Porém, a maioria dos estudos evidencia déficits equivalentes aos estágios moderado e avançado da DA após a infusão prolongada de Aβ, sem avaliar déficits mais sutis de estágios iniciais. Isso seria relevante para compreensão dos mecanismos fisiopatológicos e para o teste de possíveis tratamentos neuroprotetores. Uma tarefa utilizada para avaliar déficits relacionados à disfunção hipocampal em ratos é o labirinto de Barnes. Os animais são expostos a uma plataforma circular, com buracos ao redor, sendo apenas um deles conectado a um esconderijo. Nessa tarefa, os animais guiam-se por pistas distais para encontrar o local seguro. O desempenho dos animais nas nos treinos (exposições repetidas com o esconderijo sempre no mesmo local) e teste (reexposição a intervalos variáveis sem o esconderijo) é utilizado para avaliação do aprendizado e memória (evocação) da tarefa, respectivamente. Tal avaliação é feita por parâmetros gerais de desempenho, como latência e distância até o alvo, número de visitas a buracos errados, dentre outros, e por uma análise específica de estratégias de busca usadas para atingir o alvo. O animal pode se localizar pelas pistas distais (dispostas ao redor do labirinto), utilizando informação espacial (estratégia direta) ou outros tipos de busca, visitando de maneira aleatória ou seriada buracos do aparato (estratégias não diretas). Essa avaliação permite a detecção de alterações no modo de solução da tarefa, mesmo que uma manipulação experimental não modifique os parâmetros gerais de desempenho. No presente trabalho, objetivamos investigar possíveis sinais cognitivos iniciais da DA em ratos Wistar submetidos à infusão intracerebral de Aβ, e os efeitos de um potencial tratamento neuroprotetor, por meio da avaliação da memória espacial no labirinto de Barnes. Utilizamos o extrato alcalóide de Erythrina velutina (“mulungu”), cujos componentes mostram ações ansiolíticas, anti-inflamatórias, antioxidantes e pró-colinérgicas. Na 1ª etapa, padronizamos a tarefa de Barnes para as nossas condições experimentais, e verificamos se há influência da repetição de exposições ao labirinto (importante para verificação de progressão de sinais cognitivos) ou da implantação das cânulas intracerebrais no desempenho dos animais. Animais que passaram ou não pela cirurgia para implantação de cânulas (bilateralmente na sub-região hipocampal CA1 e no ventrículo lateral) passaram por 5 sequências de exposição ao labirinto de Barnes (4 treinos com 4 trials cada, um teste após 24h e um teste após 10 dias). Os resultados mostraram que houve aprendizado da tarefa (diminuição da latência e distância para o alvo, diminuição de erros e aumento da exploração do quadrante alvo) ao longo dos trials em todas as sequências. Ambos os grupos mostraram evocação da tarefa nos testes, havendo um desempenho ligeiramente melhor do grupo implantado, o que pode ser decorrente de diferenças basais entre os animais discriminados em grupos. Concluímos que a tarefa pode ser realizada repetidamente, e em animais com implantes cerebrais de cânulas, sem prejuízo de desempenho. Na segunda etapa, investigamos o uso de diferentes estratégias no labirinto de Barnes na presença ou ausência de pistas distais. Ratos foram expostos aos treinos no labirinto de Barnes, e no teste (24h após) parte dos animais foi exposta ao labirinto na presença de pistas distais (condição ‘espacial’) e a outra parte passou pelo teste com uma cortina preta em volta do labirinto (condição ‘não-espacial’). Ambos os grupos aprenderam e evocaram a tarefa, entretanto os animais expostos às pistas distais preferiram o uso de estratégia direta, enquanto o grupo não-espacial preferiu outras estratégias. Concluímos que a retirada de pistas distais não impede que os animais encontrem o alvo, e para isso utilizam estratégias de busca alternativas ao uso de informação espacial. Na terceira etapa (2 experimentos) verificamos os efeitos da infusão intracerebral de peptídeos Aβ sobre o aprendizado e a memória no labirinto de Barnes. No experimento 1, ratos receberam 15 infusões diárias de salina ou Aβ (30, 100 ou 300 pmol) i.c.v., sendo que no 1º dia de tratamento houve infusões em CA1. Foram submetidos a 3 sequências de exposição ao Barnes (treinos, teste 24h e reteste 10 dias). A sequência I foi realizada antes da cirurgia (na qual ocorreu o aprendizado para todos os animais), a II a partir da 11ª infusão, e a III 10 dias depois. Nas sequências II e III, houve grande variação do comportamento dos animais Aβ, de modo que não foram observadas diferenças entre os grupos. Houve uma alta mortalidade dos animais. Ao fim dos experimentos comportamentais, os animais foram eutanasiados e submetidos à imunohistoquímica para Aβ, cuja análise por densitometria ótica relativa mostrou aumento de sua marcação no hipocampo e neocórtex. Concluímos que, houve deposição de peptídeos Aβ, o tratamento não promoveu déficits na tarefa. No 2º experimento verificamos os efeitos da infusão de Aβ sobre o desempenho geral e estratégias de busca no labirinto de Barnes. Os animais (salina ou Aβ 30 pmol) foram submetidos a uma sequência de exposição ao Barnes com 4 treinos de 2 trials cada e um teste realizado 3 dias depois. As modificações no protocolo visaram dificultar a tarefa. Não houve diferenças entre os grupos no aprendizado. No teste, embora os animais Aβ mostrassem alguma evocação, estes utilizaram preferencialmente estratégias aleatória e seriada, enquanto os salinas preferiram a estratégia direta. Concluímos que a infusão de Aβ promoveu alterações sutis na memória espacial compatíveis com a manifestação inicial da DA, indicando relevância para investigações mecanicísticas e terapêuticas em estágios precoces da doença. Na última etapa, animais submetidos ao mesmo tratamento de infusão com Aβ (30 pmol) foram tratados concomitantemente com 200 mg/kg do extrato de mulungu por via oral. Os grupos (salina, Ab, mulungu e Ab + mulungu) foram submetidos a 2 sequências de Barnes (a partir da 11ª infusão e dez dias depois). De forma geral, não foram observadas diferenças entre os grupos nos parâmetros referentes ao aprendizado ou à evocação da tarefa. Sendo assim, concluímos que o protocolo utilizado não foi capaz de detectar um efeito benéfico do extrato de mulungu no modelo de DA por infusão de peptídeos Aβ.
-
Mostrar Abstract
-
Alzheimer’s disease (AD) is present in 25 million people in the world, and is characterized by the progressive decline of cognition, mainly episodic memory. AD is multifactorial, and the accumulation of amyloid peptides (Aβ) is the main proposed mechanism underlying neurodegeneration. Aβ are the main components of the amyloid plaques in the brain, that are physiopathological hallmarks of the disease. Intracerebral infusion of Aβ in rats is usually used as an animal model of DA and generates the accumulation of these peptides in the brain together with spatial memory impairment. However, most studies show moderate to severe deficits after chronic Aβ infusion, without evaluation of possible subtle initial deficits. The study of the initial stages of AD is relevant for mechanicistic and therapeutic investigations. The Barnes maze has been used for investigating deficits in the hippocampal function in rats. The animals are exposed to a circular apparatus with holes in its periphery. One of the holes is connected to a safe place. In this task, rats navigate guided by distal cues to find this safe compartment. The performance of the animals in the training phase (repeated exposures to the apparatus with the safe box placed in the same position) and test probe (reexposure after variable intervals without the safe box) is used to the evaluation of acquisition and retrieval of the spatial task, respectively. The evaluation is conduct by parameters of general performance (latency and distance to reach target, number of errors, among others) and by a specific analysis of search strategies. In this way, the animal use spatial information and move directly towards the target (direct strategy), visit sequential holes until reach the target (serial strategy) or visit holes in a non-systematic fashion until reach the target (aleatory search). The analysis of strategies allows the detection of alterations in the mode of solution of the task, even if a given experimental approach does not modify the general performance parameters. In the present study, we aimed to investigate possible initial cognitive signs of AD in Wistar rats submitted to intracerebral infusions of Aβ, as well as the effects of a potentially neuroprotective treatment, by the evaluation of spatial memory in the Barnes maze. We used the alkaloid extract of Erythrina velutina (“mulungu”), which was previously studied for anxiolytic, anti-inflammatory, antioxidant and cholinergic actions. First, we standardized the task to our experimental conditions, and verified a possible influence of repeated expositions to the apparatus (for future long-term protocols) or of the implantation of the cannulas in the brain. Rats went through (or not) to implantation of cannulas (bilaterally in the hippocampal CA1 and in the lateral ventricle) and were exposed to 5 sequences of exposition to the Barnes maze (4 trainning sessions with 4 trials each, a 24h test and a 10-day retest sessions). Results showed that rats learned the task, showing diminished latency and distance to target, decreased erros and increased target quadrant exploration across the trials of all sequences. Both groups showed task retrieval, and there was a slightly improved performance in the implanted group. We concluded that the task can be held repeatedly, and in implanted animals, without altering the performance. In the second phase, we investigated the use of different strategies in the Barnes maze by rats submitted to the presence of absence of distal cues. Rats were exposed to the training phase, and in the probe session (24 h later) half the animals were exposed to the maze in the presence of the same distal cues used in training (spatial group), while the other rats went through the probe test without those cues (a black curtain was placed around the maze – non-spatial group). Both groups learned the task, but the spatial group preferred the used of direct strategies, while the non-spatial group preferred other strategies. We concluded that the removal of distal cues does not hinder the execution of the task, and the animals use alternative search modes under this condition. In the third phase (two experiments) we verified the effects of the intracerebral infusion of Aβ on the acquisition and retrieval of Barnes task. In experiment 1, rats received 15 daily i.c.v. infusions of saline or Aβ (30, 100 ou 300 pmol) plus bilateral CA1 infusions in the first day, and were exposed to 3 sequences of Barnes task (training, 24h test and 10-day retest in each sequence). Sequence I was held before surgery (all the animals learned the task), II started at 11th infusion and III started 10 days after II. The behavior of the Aβ-treated animals varied greatly at sequences II and III, and hence no differences were observed. There was high mortality due to treatment. At the end of the behavioral sessions, saline and Aβ 30pmol groups were euthanized for Aβ immunohistochemistry. The analysis by relative optical density showed increased Aβ staining in the hippocampus and neocortex. We concluded that, although there was Aβ deposition, the treatment did not induce performance deficits. In experiment 2 we investigated the effects of Aβ (30 pmol) infusion on the search strategies in the Barnes maze. Animals went through one sequence of Barnes task (4 trainings with 2 trials each and a 3-day test, in order to increase difficulty). In the probe test, although Aβ animals showed some retrieval, they showed preference for non-spatial strategies, opposed to saline-treated rats. We concluded that Aβ infusion induced subtle alterations in spatial memory, compatible with the initial stages of AD, which is relevant for investigations of potential neuroprotective approaches. In the last stage, animals submitted to the same infusion protocol described above were concomitantly treated orally with 200 mg/kg of mulungu extract and went through 2 Barnes task sequences. In general, no differences were observed among the groups in acquisition or retrieval. Thus, we concluded that the protocol used here was not able to detect a beneficial effect of mulungu extract in the Aβ infusion AD model.
|
|
|
2
|
-
KELLY SOARES FARIAS
-
USO DE TRANSPLANTE DE ASTRÓCITOS NA REDUÇÃO DA EPILEPSIA EXPERIMENTAL
-
Orientador : CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
-
MEMBROS DA BANCA :
-
CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
-
EDUARDO BOUTH SEQUERRA
-
RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
-
BEATRIZ DE OLIVEIRA MONTEIRO
-
OLAGIDE WAGNER DE CASTRO
-
Data: 28/02/2018
-
-
Mostrar Resumo
-
Os astrócitos, células especializadas da glia, estão envolvidos na homeostase extracelular por tamponar íons de potássio (K+), metabolizar neurotransmissores, controlar o disparo e a sincronização neuronal e contribuir para a formação da barreira hematoencefálica. Em condições patológicas, os astrócitos podem alterar a sua morfologia (hipertrofia de seus processos celulares) e bioquímica (aumento da expressão da proteína ácida fibrilar glial, GFAP), sendo conhecidos por astrócitos reativos (a.k.a., gliose reativa). Apesar de serem frequentemente observados em regiões cerebrais associadas à geração e propagação de crises epilépticas, a participação dos astrócitos reativos na sincronização anormal é pouco conhecida. Enquanto os astrócitos modificam o metabolismo do potássio e do glutamato, a sua reativação, por períodos prolongados, pode levar à disfunção da atividade neuronal. A epilepsia do lobo temporal (ELT), uma das formas mais comuns de epilepsia e frequentemente associada à refratariedade ao tratamento farmacológico, é caracterizada por morte neuronal em regiões temporais (esclerose do hipocampo), reorganização sináptica (brotamento aberrante de fibras musgosas) e gliose reativa. Nessa tese testamos a hipótese de que o transplante de astrócitos imaturos no hipocampo de animais cronicamente epiléticos reduzirá a atividade epileptiforme, incluindo a ocorrência de crises espontâneas eletrográficas e comportamentais. Para isso, os animais foram feitos epilépticos pela injeção sistêmica da pilocarpina (que induziu o estado epiléptico, SE) e foram transplantados unilateralmente no hilo do giro denteado (GD) com astrócitos que expressavam a proteína fluorescente verde (GFP+) 30 dias após o SE. A alocação dos animais epilépticos nos grupos controle (SE-controle) e experimental (SE-astro GD) foi feita de acordo com a severidade comportamental do SE. Atividades epileptiformes espontâneas (espículas interictais, oscilações de alta frequência e crises recorrentes) foram registradas em ambos os hipocampos (tratado e não tratado) usando eletrodos cronicamente implantados. A sobrevivência dos astrócitos foi de 1 %. Astrócitos GFP+ foram encontrados em diversas sub-regiões hipocampais por até sete meses após o transplante, sendo que algumas células migraram aproximadamente até 1500 µm no polo anteroposterior. Essas células foram localizadas principalmente no hilo, na camada granular do giro dentado e na camada molecular do hipocampo, e em alguns animais, no córtex, tálamo e fímbria. Células ou grupos de tecidos indicativos de tumor não foram identificados. A atividade epileptiforme eletrográfica foi registrada em 80% dos animais controle (SE-controle, N = 8/10), em 80% dos animais experimentais com astrócitos GFP+ localizados no córtex (SE-Astro Córtex, N = 4/5) e em 60% dos animais com astrócitos GFP+ no hipocampo (SE-Astro GD, N=2/5). A frequência de crises espontâneas foi variável entre os animais (21 vs 12 vs 1 crises espontâneas registradas nos grupos SE-control, SE-Astro Córtex e SE- Astro GD, respectivamente) e não houve diferença na frequência de crises entre os grupos (crises/hora: 0,05 ± 0,01 vs 0,03 ± 0,003 vs 0,02, para SE-controle e SE-Astro Córtex e SE-Astro GD, respectivamente). O transplante dos astrócitos não alterou a duração das crises (67,5 ± 3,6 s vs 74,2 ± 3,9 s vs 65,3, para SE-controle e SE-Astro Córtex e SE-Astro GD, respectivamente). Além disso, não observamos diferenças quanto à morfologia, periodicidade ou frequência das espículas interictais do hipocampo entre os grupos experimentais e/ou entre os hemisférios tratados. Interessantemente, o transplante de astrócitos reduziu significativamente a severidade das crises comportamentais nos animais que receberam astrócitos no córtex (Escala livre: 5,0 ± 0,6 vs 4,0 ± 0,4, SE-controle e SE-Astro Córtex, respectivamente, p=0,02, teste de Mann-Whitney). O grupo SE-Astro GD apresentou apenas uma crise epiléptica e, portanto, não candidato a estatística. Nossos resultados enfatizam o uso da terapia celular para o tratamento das epilepsias e reforçam a importância do sítio do transplante para a redução da atividade epileptiforme.
-
Mostrar Abstract
-
Astrocytes are specialized glial cells involved in the extracellular homeostasis by buffering potassium cation (K+) concentration, metabolizing neurotransmitters, controlling neuronal firing and synchronization and contributing to the blood-brain barrier. Under pathological conditions, astrocytes may change their morphology in order to compensate abnormal function, being referred to as activated astrocytes (reactive gliosis). This phenomenon is commonly observed in brain regions associated with seizure generation and spread, although its role in abnormal synchronization is unknown. While astrocytes can enhance potassium and glutamate-related metabolism, sustained long-term reactivation can lead to neuronal dysfunction. Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common form of epilepsy and is usually associated to refractoriness. TLE is characterized by extensive cell death (hippocampal sclerosis), synaptic reorganization (mossy fiber sprouting) and reactive gliosis. Here, we hypothesize that transplantation of immature astrocytes in chronically epileptic hippocampus would reduce epileptiform activity, including the occurrence of electrographic and behavioral seizures. To test this hypothesis, animals made epileptic by the systemic injection of pilocarpine (which induced status epilepticus, SE) were unilaterally transplanted with green fluorescent protein-positive (GFP) astrocytes into the hippocampus 30 days after the SE. Group assignment (SE-Saline e SE-Astro GD) was made according to SE behavioral severity and spontaneous epileptiform activities (interictal spikes, high-frequency oscillations, seizures) were recorded in both (treated and untreated) hippocampi using chronically implanted multi-electrodes. Astrocytes had migrated approximately 1500µm injection site, and survival rate was 1%. Astrocytes were found in the host hippocampus seven months after transplantation and were mainly localized at the hilus, at the granular layer of the dentate gyrus, at molecular layer of hippocampus. Cells or tissue clusters indicative of tumor were not identified. In a second group, astrocytes were found in the cortex and constituted the SE-Astro Cortex group. No difference was found in epileptiform activity recorded between groups. Epileptiform electrographic activity was recorded in 80% of control animals (SE-Saline, N= 8/10, in 80% of SE-Astro Cortex group (SE-Astro Córtex, N=4/5) and in 60% of animals that received astrocytes into the hippocampus (SE-Astro GD, N=2/5). Spontaneous seizure occurrence was variable between animals (21 vs 12 vs 1 recorded seizures in SE-Saline and SE-Astro Cortex and SE-Astro GD groups, respectively), however, no difference was observed in seizure frequency between groups (seizures/hour: 0.05±0.01 vs 0.03±0.003 vs 0.02, SE-Saline, SE-Astro Cortex and SE-Astro GD, respectively). Astrocytes grafting did not change seizure duration (67.5 ± 3.6 s vs 74.2 ± 3.9 s vs 65.3 s for SE-Saline, SE-Astro Cortex and SE-Astro GD groups, respectively). Also, we did not observe any difference in the morphology, periodicity or frequency of hippocampal interictal spikes between experimental groups and/or treated hemisphere. Additionally, however, the animals of SE-Astro Cortex group showed reduced behavioral seizure severity (scores: 5 ± 0.1 vs 4 ± 0.4; for SE-Saline and SE-Astro Cortex, respectively; p =0.02, Mann-Whitney test). SE-Astro GD group animals showed only one spontaneous seizure, and therefore not a candidate for statistics. Even thought the small sample size, our results present the cell therapy relevance for the treatment of epilepsies and reinforce importance of transplantation site for epileptiform activity reduction.
|
|
|
3
|
-
DARDO NAHUEL FERREIRO
-
Propriedades funcionais e disposição espacial de neurônios no córtex visual primário: comparação eletrofisiológica entre a cutia amazônica e o gato doméstico.
-
Orientador : KERSTIN ERIKA SCHMIDT
-
MEMBROS DA BANCA :
-
CLAUDIO MARCOS TEIXEIRA DE QUEIROZ
-
CRISTOVAM WANDERLEY PICANÇO DINIZ
-
EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
-
JEROME PAUL ARMAND LAURENT BARON
-
KERSTIN ERIKA SCHMIDT
-
Data: 27/03/2018
-
-
Mostrar Resumo
-
Até o momento, não há evidências de um mapa de preferências de orientação em colunas no córtex visual primário de roedores, como geralmente observado em carnívoros e primatas. No entanto, neurônios seletivos de orientação foram encontrados em todas as espécies de roedores investigadas, embora intercaladas. Isso abre a questão de saber se a conectividade subjacente ao surgimento de propriedades de resposta cortical seletiva em animais com organização intercalada em comparação com mapas colunares segue um plano de conexões diferente. Os dados dos roedores até agora disponíveis são principalmente para espécies com hábitos noturnos ou crepusculares e tamanho pequeno do cérebro, dois fatores que também poderiam contribuir para desenvolver uma arquitetura funcional diferente.
Portanto, nos propusemos comparar a arquitetura funcional do córtex visual primário dos carnívoros com a de um grande roedor com hábitos diurnos e um tamanho de V1 comparável aos gatos e primatas pequenos. Para este fim, realizamos registros eletrofisiológicos multi-sitio usando matrizes espaciais no córtex visual de gatos (Felis catus) e agoutis (Dasyprocta aguti) anestesiados. Os estímulos visuais consistiram em grades orientadas, de várias frequências espaciais e temporais.
Em geral, os agoutis apresentaram índices de seletividade de orientação muito menores (mediana de OSI = 0,10) do que os gatos (mediana de OSI = 0,19). Para descrever a arquitetura funcional baseada nos dados eletrofisiológicos, quantificamos a diferença de preferência de orientação entre neurônios de acordo com a distância cortical entre eles. Como esperado, esta análise revelou uma característica diminuição lenta na similaridade de preferência de orientação neuronal para gatos. Nenhuma modularidade "clássica" foi encontrada para agoutis, mas um agrupamento de neurônios com preferência de orientação semelhante foi observado para distâncias curtas (< 250 um).
Em geral, nossos resultados são consistentes com as "mini-colunas" de preferência de orientação reportadas na literatura recente em camundongos e, portanto, reforçam as provas de que os mapas intercalados dos roedores não são aleatórios, como anteriormente assumido. Não podemos confirmar, no entanto, literatura teórica recente sugerindo que os agoutis podem ter mapas de preferências de orientação colunar "clássicos". A pesquisa futura deve se concentrar em compreender os circuitos, que levam a pequenos campos receptivos seletivos em agoutis e excelente desempenho visual, mesmo adotando uma arquitetura funcional diferente.
-
Mostrar Abstract
-
So far, there is no evidence of a columnar orientation preference map in rodent primary visual cortex, such as commonly observed in carnivores and primates. At the same time, orientation selective neurons have been found in all rodent species investigated, though interspersed. This opens up the question whether the connectivity underlying the emergence of selective cortical response properties in animals with interspersed as compared to columnar maps follows a different blueprint. Rodent data are so far mainly available for species with nocturnal or crepuscular habits and small brain size, two factors that could also contribute to develop a different functional architecture.
Therefore, we set out to compare the functional architecture of the primary visual cortex of carnivores with that of a big rodent with diurnal habits, and a V1 size comparable to cats and small primates. To this end, we performed multi-site electrophysiological recordings using spatial arrays from both anesthetized cats’ (Felis catus) and agoutis’ (Dasyprocta aguti) visual cortex. Visual stimuli consisted of oriented gratings of several spatial and temporal frequencies.
Agoutis presented much smaller orientation selectivity indices (median OSI = 0.10) than cats (median OSI = 0.19). In order to describe the functional architecture based on the electrophysiological data, we quantified the orientation preference difference between neurons according to the cortical distance between them. As expected, this analysis revealed a characteristic slow decrease in neuronal orientation preference similarity for cats. No such “classical” modularity was found for agoutis, but a clustering of neurons with similar orientation preferences was observed for short ranges (< 250um).
Overall, our results are consistent with recent literature reporting ‘mini-columns’ of orientation preference in mice, and therefore further prove that the rodents’ interspersed maps are not random, as previously assumed. We cannot confirm, however, recent theoretical literature suggesting that agoutis might have “classical” columnar orientation preference maps. Future research should focus to understand the circuits, which lead to small selective receptive fields in agoutis and great visual performance while adopting a different functional architecture.
|
|
|
4
|
-
JULIANA ALVES BRANDAO MEDEIROS DE SOUSA
-
Herança epigenética do comportamento social e organização de circuitos neuronais do córtex pré-frontal em um modelo animal de autismo
-
Orientador : MARCOS ROMUALDO COSTA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
CECÍLIA HEDIN-PEREIRA
-
CLEITON LOPES AGUIAR
-
EDUARDO BOUTH SEQUERRA
-
EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
-
MARCOS ROMUALDO COSTA
-
RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
-
Data: 10/08/2018
-
-
Mostrar Resumo
-
O autismo compreende um grupo heterogêneo de desordens caracterizado por déficits sensoriais, motores, de linguagem e principalmente sociais, percebidos logo no início da infância. Fatores genéticos e epigenéticos, assim como fatores ambientais, estão fortemente envolvidos na predisposição ao autismo. Estudos em modelos animais da doença sugerem que estes mesmos fatores podem alterar o desenvolvimento do sistema nervoso central, modificando padrões de diferenciação e maturação neuronal e gerando uma circuitaria cerebral disfuncional. Logo, identificar as alterações neurais no cérebro em desenvolvimento pode fornecer pistas sobre as causas e possíveis tratamentos do autismo. O modelo animal induzido através de administração de VPA em ratas grávidas foi previamente caracterizado pelo nosso grupo. Nós demonstramos que animais expostos ao VPA durante a gestação (F1VPA) apresentam comportamentos “tipo-autista” na vida pós-natal, tais como hiperlocomoção, estereotipia prolongada e redução da interação social. Histologicamente, detectamos uma redução no número de interneurônios parvalbumina (PV)+ no córtex pré-frontal medial (CPFm) destes animais em comparação aos controles. Considerando os efeitos do VPA sobre a estrutura da cromatina e metilação do DNA, levantamos a hipótese de que alterações comportamentais e histológicas observadas em animais F1VPA seriam transmissíveis para a geração seguinte, independente de novas exposições ao VPA. Neste trabalho, analisamos o comportamento e a histologia do CPFm na progênie dos animais F1VPA, doravante denominados F2. Observamos que estes animais apresentam significante redução na interação social e na frequência de levantamentos exploratórios quando comparados aos animais controle. Esta redução na preferência social, no entanto, foi intermediária entre aquela apresentada por animais controle e animais F1VPA, sendo que nestes últimos os prejuízos no comportamento social foram mais intensos. Por outro lado, não observamos hiperlocomoção, nem alterações na ambulação exploratória ou no padrão de estereotipias em animais F2 quando comparados aos controles. Locomoção, exploração e estereotipias tiveram seus perfis normalizados com relação aos animais F1VPA. A fim de testar se os prejuízos comportamentais na F2 advinham de diferenças nos cuidados parentais de mães VPA e mães controle sobre seus filhotes, realizamos experimentos de adoção cruzada. Nós observamos que animais F2 cuidados por mães controle apresentam baixos índices de sociabilidade quando comparados a animais controle cuidados por mães controle, o que corrobora a interpretação de que as alterações observadas nestes animais são herdadas epigeneticamente. A avaliação histológica do tecido cortical revelou um aumento no número de neurônios PV+ no CPFm em animais F2, sugerindo um desbalanço excitatório/inibitório na circuitaria fronto-cortical, também observado em animais da F1VPA, porém em direção oposta. Portanto, os dados apresentados indicam que a exposição pré-natal ao VPA induz alterações epigenéticas em ratos que podem ser transmitidas aos seus descendentes. Este modelo poderá contribuir no futuro para a identificação de assinaturas genéticas associadas com as alterações comportamentais e histológicas observadas no autismo.
-
Mostrar Abstract
-
Autism comprises a heterogeneous group of disorders characterized by sensory, motor, language and mainly social deficits perceived early in childhood. Genetic and epigenetic factors, as well as environmental factors, are strongly involved in the predisposition to autism. Studies in animal models of the disease suggest that these same factors can alter the development of the central nervous system, modifying patterns of differentiation and neuronal maturation and generating a dysfunctional brain circuitry. Therefore, identifying the neural changes in the developing brain can provide clues about the causes and possible treatments of autism. Our group previously characterized the animal model induced by administration of VPA in pregnant rats. We demonstrated that VPA-exposed animals during pregnancy (F1VPA) exhibit "autistic" behaviors in postnatal life, such as hyper locomotion, prolonged stereotypy, and reduced social interaction. Histologically, we detected a reduction in the number of parvalbumin (PV)+ interneurons in the medial prefrontal cortex (mPFC) of these animals compared to controls. Considering the effects of VPA on chromatin structure and DNA methylation, we hypothesized that behavioral and histological changes observed in F1VPA animals would be transmissible for the next generation, independent of new VPA exposures. In this work, we analyzed the behavior and histology of mPFC in F1VPA progeny, hereafter referred to as F2. We observed that these animals present a significant reduction in social interaction and in the frequency of exploratory surveys when compared to control animals. This reduction in social preference, however, was intermediate between that presented by control animals and F1VPAanimals, with the latter showing the most severe deficit in social behavior. On the other hand, we observe neither hyper locomotion, nor alterations in the exploratory ambulation or stereotyped behaviors in F2 animals when compared to the controls. Locomotion, exploration and stereotypies had their profiles normalized with respect to F1VPA animals. In order to test whether behavioral impairments in F2 stemmed from differences in parental care of VPA mothers and control mothers on their offspring, we performed cross-fostering experiments. We observed that F2 animals cared for by control mothers presented low rates of sociability when compared to control animals cared for by control mothers, which corroborates the interpretation that the observed changes in F2 animals are epigenetically inherited. The histological evaluation of cortical tissue revealed an increase in the number of PV+ neurons in the mPFC in F2 animals, suggesting an excitatory/inhibitory imbalance in the fronto-cortical circuitry, also observed in F1VPA animals, but in the opposite direction. Therefore, the data presented indicate that prenatal exposure to VPA induces epigenetic changes in rats that can be transmitted to their offspring. This model may contribute in the future to the identification of genetic signatures associated with the behavioral and histological changes observed in autism.
|
|
|
5
|
-
BRYAN DA COSTA SOUZA
-
Estudos eletrofisiológicos no hipocampo – desenvolvendo novas técnicas de análise e investigando a codificação neural
-
Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
-
MEMBROS DA BANCA :
-
ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
-
CESAR RENNO COSTA
-
MARCELO BUSSOTTI REYES
-
NIVALDO ANTONIO PORTELA DE VASCONCELOS
-
SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
-
Data: 07/12/2018
-
-
Mostrar Resumo
-
Eletrofisiologia extracelular é uma das principais ferramentas para o estudo da atividade neural em modelos animais. Além de possuir alta resolução temporal, essa técnica é estável o suficiente para permitir o registro dos animais em livre comportamento. Dentre as áreas estudadas pela eletrofisiologia, as regiões da formação hipocampal receberam destaque notável nas últimas décadas devido a sua relação com memória e navegação espacial, funções cognitivas essenciais na vida humana. Nesse sentido, vários correlatos neurais da codificação do espaço têm sido estudados para entender as bases do processamento neural. Entre eles, destacam-se as células de lugar, que aumentam sua taxa de disparo quando o animal se encontra em determinados locais. Nesta tese, exploramos a eletrofisiologia hipocampal em diversos níveis que abarcam o objetivo final de entender os diferentes mecanismos de codificação usados pelo cérebro através de três trabalhos. No primeiro trabalho abordamos o problema de classificação de disparos, que consiste em distinguir a identidade neuronal das formas de ondas detectadas pelo eletrodo extracelular. Investigamos o uso de misturas gaussianas para extração de características e clusterização das formas de onda. Após avaliar as melhores estratégias usando dados reais e simulados, comparamos a performance do nosso algoritmo com outros dois métodos de classificação de disparos. Nosso algoritmo, que combina as duas principais técnicas de extração de características com um novo método de redução de dimensionalidade, obteve resultados similares ou melhores aos outros dois métodos comparados. No segundo trabalho, analisamos métricas atuais utilizadas para encontrar células cujos disparos possuem informação relativa à navegação espacial, tais quais células de lugar, de velocidade, de direção da cabeça, entre outros. Usando dados simulados e reais, comparamos como a informação estimada por cada métrica se correlaciona com a informação empírica estimada por um classificador bayesiano. Nossos resultados revelaram que as duas principais métricas falham em detectar a informação presente em células com altas taxa de disparo basal, enviesando o universo de correlatos neurais encontrados. Por fim, no terceiro trabalho, exploramos as diferenças entre os dois mecanismos de codificação propostos para as células de lugar: codificação por taxa de disparo e por tempo de disparo. Analisamos a dinâmica de acoplamento das células de lugar às oscilações teta, comparando-a com a dinâmica do aumento da taxa de disparo. Nossos resultados revelaram uma assimetria entre os dois mecanismos, com o acoplamento às oscilações teta precedendo as mudanças mais significativas na taxa de disparo, o que corrobora a hipótese de que ambas codificações são independentes. Além disso, encontramos que as posições futuras do animal são mais extensamente representadas pela codificação temporal do que as posições passadas, indicando um possível papel desse mecanismo no planejamento da trajetória. Em suma, os resultados desta tese contribuem para o entendimento da codificação neural bem como para o desenvolvimento de novas metodologias no campo da eletrofisiologia hipocampal.
-
Mostrar Abstract
-
Extracellular electrophysiology is among the main tools used for studying neural activity. In addition to having a high temporal resolution, this technique is stable enough to allow for recording freely-moving animals. In the last decades, the electrophysiology of the hippocampal formation has received particular attention due to the discovery of its relationship with memory and spatial navigation. Specifically, many spatial correlates have been investigated to understand the basis of neural encoding, such as place cells, which increase their firing rate when the animal is at particular locations of the environment. In this thesis, we present three studies exploring hippocampal electrophysiology through different levels of analysis, which aim at better understanding the different coding mechanisms used by the brain. In the first work, we focus on the problem of spike sorting, which consists in the classification of the waveforms detected by the extracellular recording. We investigated the use of Gaussian mixture models to perform feature extraction and clusterization of the waveforms. After using real and simulated data to evaluate the best strategies of our algorithm, we compared our spike sorting to two other known methods. Our algorithm, which combines two main feature extraction techniques with a new method of dimensionality reduction, showed better, or similar, results compared to the two other spike sorters. In the second work, we analyzed the current metrics used to find neurons presenting some spatial correlate, or information, such as place cells, head-direction cells, and speed cells. Using real and simulated data, we evaluated how the spatial information estimated by each metric correlated to the empirical information obtained using a Naive-Bayes classifier. Our results showed that the two main current metrics fail to detect the information content of neurons with high basal firing rate, and thus bias the universe of spatial correlates to low-firing cells. Finally, in the third work, we explored the differences in the proposed mechanisms underlying place cell firing: rate coding and temporal coding. We analyzed the dynamics of coupling between place cells and theta oscillations, comparing it to the firing rate dynamics. Our results revealed an asymmetry between the two mechanisms, with the theta coupling place cells preceding its major changes in firing rate, which corroborate the hypothesis that temporal and rate coding are independent mechanisms. Beyond that, we found that temporal coding represents more extensively the future positions of the animal than the past ones, suggesting its involvement in trajectory planning. In summary, the results of this thesis contribute to both the understanding of neuronal encoding and the development of new techniques in the field of hippocampal electrophysiology
|
|
|
6
|
-
ANDRE LUIZ VIEIRA LOCKMANN
-
Oscilações neurais sincronizando circuitos olfatórios e hipocampais
-
Orientador : ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
-
MEMBROS DA BANCA :
-
ADRIANO BRETANHA LOPES TORT
-
DIEGO ANDRES LAPLAGNE
-
EMELIE KATARINA SVAHN LEAO
-
RODRIGO NEVES ROMCY PEREIRA
-
MÁRCIO FLÁVIO DUTRA MORAES
-
PABLO DANIEL TORTEROLO MINETTI
-
Data: 13/12/2018
-
-
Mostrar Resumo
-
Os potenciais de campo local do cérebro de roedores exibem oscilações proeminentes que, em teoria, coordenam o fluxo de informação nos circuitos neuronais. Esta tese investigou oscilações que emergem simultaneamente nos sistemas olfatório e hipocampal de ratos e que supostamente medeiam a comunicação entre estas áreas. Apresentamos os principais resultados em 4 publicações – dois artigos de opinião (1 e 4) e dois experimentais (2 e 3). O artigo 1 discute a origem controversa das oscilações lentas (~ 1 Hz) dos potenciais de campo local que surgem no hipocampo de roedores durante sono e anestesia. Seriam estas oscilações geradas por processamento interno com o neocórtex, ou se acoplariam com inputs externos da respiração nasal rítmica? Abordamos experimentalmente esta questão no artigo 2. Através de registros simultâneos de respiração nasal e de potenciais de campo local em ratos anestesiados com uretano, mostramos que o hipocampo exibe duas oscilações lentas independentes: uma que segue as flutuações up-and-down do neocórtex e outra que que segue o ritmo neural acoplado à respiração presente no bulbo olfatório – e, por extensão, a respiração propriamente dita. O artigo 3 mostra que o bulbo olfatório também impõe oscilações beta (10-20 Hz) no hipocampo. Conjuntamente, os artigos 2 e 3 indicam que mecanismos relacionados geram oscilações acopladas à respiração e oscilações beta: ambos ritmos chegam ao hipocampo por meio de aferências do córtex entorrinal ao giro denteado; além disso, a fase do ritmo respiratório modula a amplitude das oscilações beta. Com base em nossos resultados e em publicações de outros grupos, no artigo 4 defendemos que a oscilação delta que sincroniza o córtex pré-frontal e o hipocampo na verdade é um ritmo acoplado à respiração. Em suma, esta tese corrobora que oscilações acopladas à respiração e oscilações beta medeiam a comunicação olfato-hipocampal.
-
Mostrar Abstract
-
Local field potentials (LFPs) in the rodent brain exhibit prominent oscillations, which have been suggested to oordinate information flow across neuronal circuits. This thesis investigated oscillations that simultaneously emerge in the rat olfactory and hippocampal systems and supposedly mediate their communication. The main results and insights are presented in four publications – two commentary (1 and 4) and two experimental (2 and 3) papers. Paper 1 discusses the controversial origin of low-frequency LFP oscillations (~ 1 Hz) that appear in the rodent hippocampus during sleep and anesthesia. Do these oscillations reflect internal processing with the neocortex or do they couple to external inputs from rhythmic nasal respiration? This question is experimentally addressed in paper 2. By simultaneously recording nasal respiration and LFPs from urethane-anesthetized rats, we show that the hippocampus exhibits two independent low-frequency oscillations: one that entrains to neocortical “up-and-down” state transitions and another that entrains to the olfactory bulb respiration-coupled rhythm (RR) – and to respiration itself. Paper 3 further shows that the olfactory bulb also drives beta oscillations (10-20 Hz) in the hippocampus. Together, papers 2 and 3 indicate that related network mechanisms generate hippocampal beta and RR: both rhythms are relayed to the hippocampus by entorhinal cortex inputs to the dentate gyrus and, additionally, the phase of RR modulates beta amplitude. Based on our own results and on publications from other groups, in paper 4 we defend that the recently described delta-band oscillations coupling prefrontal cortex and hippocampus correspond to RR. In all, this thesis supports that respiration-coupled and beta oscillations mediate olfacto-hippocampal communication.
|
|
|
7
|
-
GEISSY LAINNY DE LIMA ARAÚJO
-
Efeitos psicofisiológicos de uma breve intervenção baseada em mindfulness em adultos jovens saudáveis
-
Orientador : MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA
-
MEMBROS DA BANCA :
-
BRUNO LOBAO SOARES
-
IVANI BRYS
-
MARIA BERNARDETE CORDEIRO DE SOUSA
-
MARIO ANDRE LEOCADIO MIGUEL
-
TIAGO ARRUDA SANCHEZ
-
Data: 18/12/2018
-
-
Mostrar Resumo
-
O treinamento baseado em mindfulness vem sendo utilizado com intuito de facilitar mecanismos adaptativos que mediam a redução de sintomas de ansiedade, depressão e estresse por meio do aumento da habilidade atencional, regulação emocional e, numa perspectiva mais ampla, o alcance de uma boa qualidade de vida. O presente estudo analisa as variáveis relacionadas aos perfis de atenção sustentada, interocepção, ansiedade, afeto e marcadores da resposta ao estresse agudo em adultos jovens submetidos a um treinamento baseado em mindfulness durante 30 minutos, em três dias consecutivo. Os dados eletrofisiológicos, hormonais e comportamentais foram coletados nas situações pré e pós intervenção em um grupo controle ativo (n=20) e um grupo experimental (n=20). Os resultados evidenciaram diferenças entre grupos relacionadas a interocepção, mindfulness e atenção sustentada após o treinamento, a partir de medidas psicológicas e análises de potenciais evocados. Além disso, análises intragrupo indicaram redução de ansiedade, aumento de sensibilidade interoceptiva e de estado de mindfulness após a intervenção no grupo experimental, além de redução no afeto negativo e estresse percebido em ambos os grupos. Nesse sentido, sugere-se que a intervenção breve baseada em mindfulness impacta positivamente no desempenho cognitivo e emocional dos indivíduos e estes resultados são consistentes com outros estudos da literatura que apresentam intervenções mais longas utilizando o treinamento mindfulness em diferentes populações e contextos.
-
Mostrar Abstract
-
Mindfulness-based training have been used to facilitate more adaptative mechanisms aimed to reduce anxiety, depression, stress, and improve attention regulation, emotions and enhance quality of life. The present study integrates variables related to sustained attention, interoception, affect and stress response in young adults submitted to a three-day training using a mindfulness-based training. The aim of this study is to understand the mechanism by which the mindfulness meditation practice acts acutely regarding to the variables approached. Electrophysiological, hormonal and behavioral data were collected in two moments, pre and post intervention, in an active control group (n= 20) and an experimental group (n= 20) Our results suggest a difference between groups related to interoception, mindfulness and sustained attention after training. These results are represented through psychological measures and analysis of event-related potentials in one well validated attention task. In addition, intragroup analyzes suggest reduction of anxiety, increased interoceptive sensitivity and state of mindfulness after intervention in the experimental group. Moreover, the data shows lower negative affect and perceived stress in both groups after intervention. In this sense, it is suggested that the brief mindfulness-based intervention impacts on the cognitive performance regarding to an attentional test, with decrease of latency and increase of amplitude of the P300 component. Besides that, increased state of mindfulness, interoception and decrease in the levels of negative affect and perceived stress are also important results consistent with previous findings related to more traditional interventions using mindfulness meditation in a variety of populations
|
|
