Loss of noradrenaline transporter sites in frontal cortex of rats with acute (ischemic) liver failure.

There is increasing evidence that central noradrenaline (NA) transport mechanisms are implicated in the central nervous system complications of acute liver failure. In order to assess this possibility, binding sites for the high affinity NA transporter ligand [3H]-nisoxetine were measured by quantitative receptor autoradiography in the brains of rats with acute liver failure resulting from hepatic devascularization and in appropriate controls. In vivo microdialysis was used to measure extracellular brain concentrations of NA. Severe encephalopathy resulted in a significant loss of [3H]-nisoxetine sites in frontal cortex and a concomitant increase in extracellular brain concentrations of NA in rats with acute liver failure. A loss of transporter sites was also observed in thalamus of rats with acute liver failure. This loss of NA transporter sites could result from depletion of central NA stores due to a reserpine-like effect of ammonia which is known to accumulate to millimolar concentrations in brain in ischemic liver failure. Impaired NA transport and the consequent increase in synaptic concentrations and increased stimulation of neuronal and astrocytic noradrenergic receptors could be implicated in the pathogenesis of the encephalopathy and brain edema characteristic of acute liver failure.

Decreased 5-F{T1fti Receor Gene Expression and 5-F4T11 Receptor Protein in the Cerebra'' Cortex and Brain Stem during Pancreatic Regenera tion in Rats

The present study was to investigate the rote of central 5-11T and 5-HT,:v receptor Lindin4o and acne expression in it 'at mo(lel of pancreatic regeneration using 60" -, pancreatcutumy. The pancreatic regeneration was evaluated by 5-HT content and 5-HT,,receptor gene expression in the cerebral cortex (CC) and brain stem MS) of Alain opcrate,t, 7 It utd 7 (.lays panereatectomised rats. 5-11T content significantly increased in the CC' (I' 1.1)11 and 13S (P 0.05) of 72 Ii p.ntcreateetomiscd rats. Sympathetic activity was decreased as indicated by the significantly decreased norcpiuephrine (NIi) and epinephrine (FTI) Icvcl (1' < 0.001 and P < 0.05) in the plasma of 72 h panereateetomised rats. 5-111 ,^, receptor density and affinity was decreased in the CC (P < 0.01) and BS (P < 0.01). These rh:)nge; correlated with a diminished 5-IITIA receptor mRNA expression in the brain region. studied. Our resuils suggest that the brain 5-11T through 5-HTin receptor has it funcuon:0 rule iii 11w pi+ncreatic regcner:ttion through the sympathetic regulation.

Vector-Based Integration of Local and Long-Range Information in Visual Cortex

Integration of inputs by cortical neurons provides the basis for the complex information processing performed in the cerebral cortex. Here, we propose a new analytic framework for understanding integration within cortical neuronal receptive fields. Based on the synaptic organization of cortex, we argue that neuronal integration is a systems--level process better studied in terms of local cortical circuitry than at the level of single neurons, and we present a method for constructing self-contained modules which capture (nonlinear) local circuit interactions. In this framework, receptive field elements naturally have dual (rather than the traditional unitary influence since they drive both excitatory and inhibitory cortical neurons. This vector-based analysis, in contrast to scalarsapproaches, greatly simplifies integration by permitting linear summation of inputs from both "classical" and "extraclassical" receptive field regions. We illustrate this by explaining two complex visual cortical phenomena, which are incompatible with scalar notions of neuronal integration.

Direct evidence for attention-dependent influences of the frontal eye-fields on feature-responsive visual cortex

Voluntary selective attention can prioritize different features in a visual scene. The frontal eye-fields (FEF) are one potential source of such feature-specific top-down signals, but causal evidence for influences on visual cortex (as was shown for "spatial" attention) has remained elusive. Here, we show that transcranial magnetic stimulation (TMS) applied to right FEF increased the blood oxygen level-dependent (BOLD) signals in visual areas processing "target feature" but not in "distracter feature"-processing regions. TMS-induced BOLD signals increase in motion-responsive visual cortex (MT+) when motion was attended in a display with moving dots superimposed on face stimuli, but in face-responsive fusiform area (FFA) when faces were attended to. These TMS effects on BOLD signal in both regions were negatively related to performance (on the motion task), supporting the behavioral relevance of this pathway. Our findings provide new causal evidence for the human FEF in the control of nonspatial "feature"-based attention, mediated by dynamic influences on feature-specific visual cortex that vary with the currently attended property.

How self-determined choice facilitates performance: a key role of the ventromedial prefrontal cortex

Recent studies have documented that self-determined choice does indeed enhance performance. However, the precise neural mechanisms underlying this effect are not well understood. We examined the neural correlates of the facilitative effects of self-determined choice using functional magnetic resonance imaging (fMRI). Participants played a game-like task involving a stopwatch with either a stopwatch they selected (self-determined-choice condition) or one they were assigned without choice (forced-choice condition). Our results showed that self-determined choice enhanced performance on the stopwatch task, despite the fact that the choices were clearly irrelevant to task difficulty. Neuroimaging results showed that failure feedback, compared with success feedback, elicited a drop in the vmPFC activation in the forced-choice condition, but not in the self-determined-choice condition, indicating that negative reward value associated with the failure feedback vanished in the self-determined-choice condition. Moreover, the vmPFC resilience to failure in the self-determined-choice condition was significantly correlated with the increased performance. Striatal responses to failure and success feedback were not modulated by the choice condition, indicating the dissociation between the vmPFC and striatal activation pattern. These findings suggest that the vmPFC plays a unique and critical role in the facilitative effects of self-determined choice on performance.

Efeitos da eliminação de neurônios infragranulares sobre a especificação de neurônios supragranulares do córtex cerebral

The cerebral cortex of mammals is histologically organized into different layers of excitatory neurons that have distinct patterns of connections with cortical or subcortical targets. During development, these cortical layers are established through an intricate combination of neuronal specification and migration in a radial pattern known as "insideout": deep-layer neurons are generated prior to upper-layer neurons. In the last few decades, several genes encoding transcription factors involved in the sequential specification of neurons destined to different cortical layers have been identified. However, the influence of early-generated neurons in the specification of subsequent neuronal cohorts remains unclear. To investigate this possible influence, we induced the selective death of cortical neurons from layer V and VI before the generation of layer II, III and IV neurons. Thus, we can evaluate the effects of ablation of early born neurons on the phenotype of late born neurons. Our data shows that one-day after ablation, layer VI neurons expressing the transcription factor TBR1 are newly generated while virtually no neuron expressing TBR1 was generated in the same age in control animals. This suggests that progenitors involved in the generation of neurons destined for superficial layers suffer interference from the selective death of neurons in deep layers, changing their specification. We also observed that while TBR1-positive neurons are located exclusively in deep cortical layers of control animals, many TBR1-positive neurons are misplaced in superficial layers of ablated animals, suggesting that the migration of cortical neurons could be controlled independently of neuronal phenotypes. Furthermore, we observed an increase in layer V neurons expressing CTIP2 and neurons expressing SATB2 and that these cells have changed their distributions. As a conclusion, our data indicate the existence of a mechanism of control exercised by the early-generated neurons in the cerebral cortex on the fate of the progenitors involved in the generation of the following cortical neurons. This mechanism could help to control the number of neurons in different layers and contribute to the establishment of different cortical areas

Distribution of NADPH-diaphorase-positive neurons in the prefrontal cortex of the Cebus monkey

We studied the distribution of NADPH-diaphorase (NADPH-d) activity in the prefrontal cortex of normal adult Cebus apella monkeys using NADPH-d histochemical protocols. The following regions were studied: granular areas 46 and 12, dysgranular areas 9 and 13, and agranular areas 32 and Oap. NADPH-d-positive neurons were divided into two distinct types, both non-pyramidal. Type I neurons had a large soma diameter (17.24 +/- 1.73 pm) and were densely stained. More than 90% of these neurons were located in the subcortical white matter and infragranular layers. The remaining type I neurons were distributed in the supragranular layers. Type II neurons had a small, round or oval soma (9.83 +/- 1.03 mu m), and their staining pattern varied markedly. Type II neurons were distributed throughout the cortex, with their greatest numerical density being observed in layers II and III. In granular areas, the number of type II neurons was up to 20 times that of type I neurons, but this proportion was smaller in agranular areas. Areal density of type II neurons was maximum in the supragranular layers of granular areas and minimum in agranular areas. Statistical analysis revealed that these areal differences were significant when comparing some specific areas. In conclusion, our results indicate a predominance of NADPH-d-positive cells in supragranular layers of granular areas in the Cebus prefrontal cortex. These findings support previous observations on the role of type II neurons as a new cortical nitric oxide source in supragranular cortical layers in primates, and their potential contribution to cortical neuronal activation in advanced mammals. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of unilateral decortication on β-adrenergic receptors in the remaining cortex and in the hypothalamus of female rats

Many experiments have been performed to evaluate the physiological role of catecholaminergic mechanisms of gonadotropin release. The purpose of the present study was to determine the concentration of β-adrenoreceptors in the remaining (right) cerebral cortex and in right and left hypothalamic halves of hemi-decorticated female rats which exhibited elevated plasma gonadotropin levels as observed previously. The density of β-receptors was measured using a high-affinity β-adrenergic ligand, iodocyanopindolol (ICYP). Scatchard estimates were obtained for maximum binding (B(max) fmol/mg of tissues) from pooled cerebral cortical and hypothalamic tissue of animals under several experimental conditions after hemi-decortication and sham operation. There was an increase in β-adrenoreceptor density in the remaining (right) cerebral cortex at all times examined in hemi-decorticate in comparison with the sham-operated animals (7 days, +10.9%; 21 days, +8.4%; 90 days, +22%; and 90 days plus ovariectomy, +34.8%). The number of β-adrenoreceptors in the right hypothalamic half in hemi-decorticates decreased at 21 days (-42.20%) and then increased at 90 days (+76.63%) and 90 days plus ovariectomy (+51.75%) when compared with the left hypothalamic half. At the same time there were no significant changes in the sham-operated animals when comparing the receptor density in the right and left hypothalamic halves, respectively. Thus, our results suggest a direct adrenergic pathway by which the left cortex can influence the right cortex and a crossed pathway to the contralateral hypothalamus changing adrenergic activity which can alter the β-adrenergic receptor binding capacity in the hypothalamus.

The anatomical connections of the macaque monkey orbitofrontal cortex. A review

The orbitofrontal cortex (OfC) is a heterogeneous prefrontal sector selectively connected with a wide constellation of other prefrontal, limbic, sensory and premotor areas. Among the limbic cortical connections, the ones with the bippocampus and parabippocampal cortex are particularly salient. Sensory cortices connected with the OfC include areas involved in olfactory, gustatory, somatosensory, auditory and visual processing. Subcortical structures with prominent OfC connections include the amygdala, numerous thalamic nuclei, the striatum, hypothalamus, periaqueductal gray matter, and biochemically specific cell groups in the basal forebrain and brainstem. Architectonic and connectional evidence supports parcellation of the OfC. The rostrally placed isocortical sector is mainly connected with isocortical areas, including sensory areas of the auditory, somatic and visual modalities, whereas the caudal non-isocortical sector is principally connected with non-isocortical areas, and, in the sensory domain, with olfactory and gustatory areas. The connections of the isocortical and non- isocortical orbital sectors with the amygdala, thalamus, striatum, hypotbalamus and periaqueductal gray matter are also specific. The medial sector of the OfC is selectively connected with the bippocampus, posterior parabippocampal cortex, posterior cingulate and retrosplenial areas, and area prostriata, while the lateral orbitofrontal sector is the most heavily connected with sensory areas of the gustatory, somatic and visual modalities, with premotor regions, and with the amygdala.

Indução de plasticidade cerebral por remoção da matriz extracelular após lesão isquêmica no córtex sensório-motor de ratos

O acidente vascular cerebral (AVC) é a terceira maior causa de mortalidade e incapacidade no mundo e a principal causa de mortes no Brasil. Após a lesão isquêmica, pela capacidade limitada do Sistema Nervoso Central (SNC) se regenerar, os déficits funcionais geralmente são incapacitantes e permanentes. A incapacidade de regeneração decorre, dentre outros fatores, do acúmulo de proteoglicanos de sulfato de condroitina (PGSC) no local da lesão, inibindo a plasticidade no microambiente extracelular. A enzima condroitinase ABC (ChABC) tem se mostrado eficiente para degradar os PGSC, proporcionando plasticidade. Esta pesquisa se propõe a avaliar o efeito da remoção de PGSC após uma lesão isquêmica no córtex sensório-motor primário de ratos. Para tal, utilizou-se 20 ratos Wistar, em 4 grupos experimentais, controle e tratado, com tempo de sobrevida de 7 e 14 dias. Induziu-se uma lesão isquêmica através de microinjeções do vasoconstritor ET-1 (Endotelina-1) no córtex sensório-motor, implantou-se um polímero de Etileno vinil acetato saturado com ChABC (tratado) ou BSA (controle). Morfologicamente, avaliamos a área de lesão, que se mostrou sem diferença estatística entre grupo controle 7 dias (média de 1653,8 ± 162,57mm²), tratado 7 dias (média de 2067,3 ± 235,42mm²), controle 14 dias (média de 1267,16 ± 280,6mm²), tratado 14 dias (média de 1323,8 ± 297,05mm²) após lesão; a quantidade de astrócitos, que também se mostrou sem diferença estatística entre grupo controle 7 dias (média de 16,6±4,67 células/campo), tratado 7 (média de 21,07±1,87 células/campo) e controle 14 (média de 17,46±0,80 células/campo), tratado 14 (média de 18,51±2,60 células/campo) dias após lesão; e a expressão de controitin degradado, que qualitativamente foi mais expresso nos ratos tratados 7 e 14 dias após lesão. Comportamentalmente, no teste do cilindro, animais tratados tiveram índice de assimetria menor já em 7 dias após lesão, com diferença significativa entre os grupos. No teste da escada horizontal, os animais tratados tiveram menor diferença intragrupo que os controles. Em 7 dias após lesão, já estavam com o mesmo desempenho funcional que seu pré-cirúrgico. Os dados comportamentais demonstram que a ChABC foi eficaz na melhora do desempenho funcional de maneira precoce, o que significa que a degradação das PGSC abre uma janela plástica na lesão isquêmica cortical, sem influenciar no tamanho da lesão e quantidade de astrócitos na cicatriz glial, porém com melhora do desempenho funcional de maneira precoce. Novos estudos devem ser realizados, associando a ChABC a terapêuticas adjuvantes no tratamento de lesões isquêmicas experimentais.

Mapeamento de regiões de ativação cerebral durante tarefas deglutórias por imagens de ressonância magnética funcional

INTRODUÇÃO: A deglutição é um processo fisiológico complexo que acontece por uma sequência motora automática, regulada por um complicado mecanismo neuromotor e neuromuscular que é iniciado de maneira consciente e é resultado da integridade anatômica e funcional de diversas estruturas faciais. É de extrema importância para a nutrição do organismo como um todo. Um dos maiores desafios no campo das ciências é identificar os substratos neurais de comportamentos fisiológicos, incluindo esse processo de deglutição. O desenvolvimento da tecnologia em neuroimagem funcional nos últimos anos está provocando um rápido avanço no conhecimento de funções cerebrais, o que resultou numa explosão de novos achados em neurociência. OBJETIVO: Mapear as regiões de ativação cerebral durante o fenômeno da deglutição por meio do exame de ressonância magnética funcional. MÉTODO: Participaram do estudo quatro indivíduos do sexo feminino, com idade entre 18 e 30 anos, sem alterações neurológicas, estruturais e alimentares. Após a aprovação da Instituição (Clínica Lobo), do Comité de Ética e Pesquisa do Instituto de Ciências da Saúde (ICS) e a aprovação escrita de cada paciente através do termo de consentimento livre e esclarecido, foram submetidos a quatro provas deglutórias, utilizando a técnica de ressonância magnética funcional. RESULTADOS: Foi possível a determinação da ativação dos hemisférios cerebrais e cerebelares e as especificas áreas que os compõem. Mesmo com uma amostragem pequena, os resultados das análises individuais mostraram padrões de acordo com a literatura, conjuntamente com dados novos. DISCUSSÃO: O cerebelo é responsável pela coordenação da ação motora e manutenção da harmonia dos movimentos, posição e equilíbrio do bolo alimentar; o bolbo raquidiano juntamente com o tronco cerebral constitui o centro de atividades reflexas que controla funções ou respostas orgânicas automáticas como a deglutição; o mesencéfalo é a parte do encéfalo que coordena a informação visual; o tálamo encaminha quase todo o tipo de informação sensorial para as zonas específicas do córtex cerebral; o hipotálamo, importante na experimentação das sensações de prazer, regula as funções homeostáticas do corpo, gustação, olfação, salivação, interagindo com o sistema nervoso autônomo e o sistema límbico está ligado ao controle e direção das reações emocionais, sob a ação da amígdala, no processamento de odores e no armazenamento de conteúdos da memória, aqui através do hipocampo. CONCLUSÃO: O ato de deglutir é um processo complexo, ativando muitas áreas cerebrais, dentre elas podemos destacar a gustativa, mental/visual e a olfativa e que é iniciado muito antes dos processos mecânicos envolvidos, conforme demonstrado pelas áreas corticais e subcorticais ativadas. A área olfativa foi a mais notadamente destacada nas imagens colhidas pela Rmf.

Efeito combinado do exercício físico e da degradação da matriz extracelular na plasticidade do córtex cerebral após isquemia

O acidente vascular cerebral (AVC) é a maior causa de mortes e incapacidades neurológicas no Brasil, e mais de 80% deles são decorrentes de evento isquêmico. Os sobreviventes de AVC apresentam uma variedade de déficits motores, cognitivos e sensoriais, que prejudicam suas atividades de vida diária, limitando assim sua independência. Portanto, torna-se cada vez mais necessário elaborar estratégias terapêuticas que promovam a recuperação funcional de pacientes acometidos por AVC. Após isquemia do tecido nervoso, ocorre no meio extracelular a super expressão de moléculas inibitórias a regeneração neuronal e à plasticidade sináptica, como os proteoglicanos de sulfato de condroitina (PGSCs), o principal componente das redes perineuronais (RPNs). A remoção destas moléculas com a ação da enzima condroitinase ABC (ChABC) tem sido usada como estratégia para induzir a plasticidade neuronal. Outro fator que tem sido utilizado para estimular a neuroplasticidade é o exercício físico específico para o membro afetado após AVC. O exercício físico está relacionado à liberação de neurotrofinas, importantes para a regeneração do sistema nervoso. Portanto, a remoção dos PGSCs junto com o exercício físico pode potencializar a indução da plasticidade cerebral e recuperação funcional após lesão isquêmica experimental na área sensório-motora de ratos. Para testar nossa hipótese, utilizamos n=16 ratos (Ratus norvergicus) da linhagem Wistar, divididos nos seguintes grupos experimentais (todos com sobrevida de 21 dias após AVC isquêmico): Grupo Controle ou BSA (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com BSA); Grupo Exercício (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com BSA + exercício físico específico); Grupo ChABC (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com ChABC); e Grupo ChABC + Exercício (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com ChABC + exercício físico específico). A lesão isquêmica foi induzida através de microinjeções do vasoconstritor Endotelina-1 (ET-1) no córtex sensório-motor, na representação da pata anterior. Logo em seguida foi implantado uma microfatia de polímero de Etileno vinil acetato saturado com ChABC (grupos ChABC e ChABC + Exercício) ou BSA (grupos Controle e Exercício). Foram avaliadas a área de lesão e a degradação dos PGSCs, além da recuperação funcional da pata afetada através do teste da exploração vertical e do teste da escada horizontal. Avaliamos a área de lesão (mm²) com auxílio do programa ImageJ (NIH, USA), delimitando a área com palor celular e também marcada com azul de colanil que estava presente na solução de injeção do peptídeo vasoconstritor ET-1 e verificamos que não houve diferença significativa no tamanho da área de lesão entre os grupos Controle (0,48±0,12), Exercício (0,46±0,05), ChABC (0,50±0,18) e ChABC + Exercício (0,55±0,05) (ANOVA, pós-teste de Tukey, ***p<0,001; **<0,01; *p<0,5). Animais que foram submetidos à remoção enzimática dos PGSCs apresentaram imunomarcação para o anticorpo anti-condroitin-4-sulfato (C4S) na área de lesão ao final da sobrevida, não havendo evidencias de degradação de PGSCs nos grupos Controle e Exercício. Verificamos ainda no teste do cilindro que a indução da lesão isquêmica não provocou perda funcional ampla, não alterando o comportamento exploratório, nem a frequência de uso da pata anterior afetada dos animais após a lesão (grupo Controle: pré-lesão ou baseline (0,33±0,10), 3 (0,29±0,17), 7 (0,30±0,10), 14 (0,29±0,16) e 21 (0,27±0,13) dias após a lesão; grupo Exercício: pré-lesão ou baseline (0,30±0,12), 3 (0,32±0,24), 7 (0,19±0,37), 14 (0,31±0,10) e 21 (0,32±0,09) dias após a lesão; grupo ChABC: pré-lesão ou baseline (0,34±0,07), 3 (0,20±0,11), 7 (0,23±0,07), 14 (0,33±0,14) e 21 (0,39±0,16) dias após a lesão; grupo ChABC + Exercício: pré-lesão ou baseline (0,34±0,04), 3 (0,20±0,09), 7 (0,26±0,04), 14 (0,18±0,08) e 21 (0,27±0,04) dias após a lesão) (ANOVA, pós-teste de Tukey, ***p<0,001; **<0,01; *p<0,5). O grupo que teve apenas a remoção dos PGSCs apresentou um melhor desempenho motor no teste da escada horizontal, mantendo sua frequência de acertos quando comparado aos demais grupos, sendo que ao final da sobrevida de 21 dias, os grupos Controle e ChABC + Exercício alcançaram uma recuperação espontânea (equivalente ao teste pré-lesão), se aproximando do grupo ChABC. Apenas o grupo tratado somente com Exercício não alcançou a recuperação espontânea, apresentando um desempenho motor significativamente inferior aos demais grupos em todos os momentos de reavaliação (grupo Controle: pré-lesão ou baseline (7,70±0,54), 3 (5,30±0,71), 7 (5,4±1,14), 14 (5,20±0,37) e 21 (6,70±0,48) dias após a lesão; grupo Exercício: pré-lesão ou baseline (8,40±0,28), 3 (4,30±0,48), 7 (4,75±0,50), 14 (5,35±0,41) e 21 (5,05±0,67) dias após a lesão; grupo ChABC: pré-lesão ou baseline (7,65±0,97), 3 (6,90±0,65), 7 (7,80±0,37), 14 (7,15±0,87) e 21 (7,45±0,32) dias após a lesão; e grupo ChABC + Exercício: pré-lesão ou baseline (8,10±0,22), 3 (3,65±1,48), 7 (4,95±1,06), 14 (7,35±0,37) e 21 (6,70±0,48) dias após a lesão (ANOVA, pós-teste de Tukey, ***p<0,001; **<0,01; *p<0,5). Portanto, a remoção dos PGSCs, o exercício físico forçado precoce e sua associação não influenciaram no tamanho da área de lesão após isquemia focal no córtex sensório-motor. Porém, apenas a remoção dos PGSCs das redes perineuronais melhorou precocemente o desempenho motor do membro afetado após isquemia focal no córtex sensório-motor. Enquanto que a remoção dos PGSCs associada ao exercício físico melhorou o desempenho motor do membro afetado após a lesão, porém essa melhora foi tardia. E o exercício físico aplicado precocemente após isquemia focal no córtex sensório-motor prejudicou o desempenho motor do membro afetado.

Relação entre início da resposta faríngea e lateralização da lesão cerebral no acidente vascular encefálico

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Avaliação da teneurina-2 (Ten-2) nos astrócitos do córtex cerebral de ratos adultos após lesão mecânica. Estudo imuno-histoquímico e de expressão gênica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação da teneurina-2 (Ten-2) nos astrócitos do córtex cerebral de ratos adultos após lesão mecânica. Estudo imuno-histoquímico e de expressão gênica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)