Coupling Between GABA(A)-R Ligand-Binding Activity and Membrane Organization in beta-Cyclodextrin-Treated Synaptosomal Membranes from Bovine Brain Cortex: New Insights from EPR Experiments

Correlations between GABA(A) receptor (GABA(A)-R) activity and molecular organization of synaptosomal membranes (SM) were studied along the protocol for cholesterol (Cho) extraction with beta-cyclodextrin (beta-CD). The mere pre-incubation (PI) at 37A degrees C accompanying the beta-CD treatment was an underlying source of perturbations increasing [H-3]-FNZ maximal binding (70%) and K (d) (38%), plus a stiffening of SMs' hydrocarbon core region. The latter was inferred from an increased compressibility modulus (K) of SM-derived Langmuir films, a blue-shifted DPH fluorescence emission spectrum and the hysteresis in DPH fluorescence anisotropy (A (DPH)) in SMs submitted to a heating-cooling cycle (4-37-4A degrees C) with A (DPH,heating) < A (DPH,cooling). Compared with PI samples, the beta-CD treatment reduced B (max) by 5% which correlated with a 45%-decrement in the relative Cho content of SM, a decrease in K and in the order parameter in the EPR spectrum of a lipid spin probe labeled at C5 (5-SASL), and significantly increased A (TMA-DPH). PI, but not beta-CD treatment, could affect the binding affinity. EPR spectra of 5-SASL complexes with beta-CD-, SM-partitioned, and free in solution showed that, contrary to what is usually assumed, beta-CD is not completely eliminated from the system through centrifugation washings. It was concluded that beta-CD treatment involves effects of at least three different types of events affecting membrane organization: (a) effect of PI on membrane annealing, (b) effect of residual beta-CD on SM organization, and (c) Cho depletion. Consequently, molecular stiffness increases within the membrane core and decreases near the polar head groups, leading to a net increase in GABA(A)-R density, relative to untreated samples.

Involvement of specific macrophage-lineage cells surrounding arterioles in barrier and scavenger function in brain cortex.

The transport of solutes between blood and brain is regulated by a specific barrier. Capillary endothelial cells of brain are known to mediate barrier function and facilitate transport. Here we report that specific cells surrounding arterioles, known as Mato's fluorescent granular perithelial (FGP) cells or perivascular microglial cells, contribute to the barrier function. Immunohistochemical and in situ hybridization studies indicate that, in normal brain cortex, type I and type II macrophage scavenger receptors are expressed only in FGP/perivascular microglial cells, and surface markers of macrophage lineage are also detected on them. These cells mediate the uptake of macromolecules, including modified low density lipoprotein, horseradish peroxidase, and ferritin injected either into the blood or into the cerebral ventricles. Accumulation of scavenged materials with aging or after the administration of a high-fat diet results in the formation of honeycomb-like foam cells and the narrowing of the lumen of arterioles in the brain cortex. These results indicate involvement of FGP/perivascular microglial cells in the barrier and scavenger functions in the central nervous system.

Discovery of adrenomedullin in rat ischemic cortex and evidence for its role in exacerbating focal brain ischemic damage.

Focal brain ischemia is the most common event leading to stroke in humans. To understand the molecular mechanisms associated with brain ischemia, we applied the technique of mRNA differential display and isolated a gene that encodes a recently discovered peptide, adrenomedullin (AM), which is a member of the calcitonin gene-related peptide (CGRP) family. Using the rat focal stroke model of middle cerebral artery occlusion (MCAO), we determined that AM mRNA expression was significantly increased in the ischemic cortex up to 17.4-fold at 3 h post-MCAO (P < 0.05) and 21.7-fold at 6 h post-MCAO (P < 0.05) and remained elevated for up to 15 days (9.6-fold increase; P < 0.05). Immunohistochemical studies localized AM to ischemic neuronal processes, and radioligand (125I-labeled CGRP) displacement revealed high-affinity (IC50 = 80.3 nmol) binding of AM to CGRP receptors in brain cortex. The cerebrovascular function of AM was studied using synthetic AM microinjected onto rat pial vessels using a cranial window or applied to canine basilar arteries in vitro. AM, applied abluminally, produced dose-dependent relaxation of preconstricted pial vessels (P < 0.05). Intracerebroventricular (but not systemic) AM administration at a high dose (8 nmol), prior to and after MCAO, increased the degree of focal ischemic injury (P < 0.05). The ischemia-induced expression of both AM mRNA and peptide in ischemic cortical neurons, the demonstration of the direct vasodilating effects of the peptide on cerebral vessels, and the ability of AM to exacerbate ischemic brain damage suggests that AM plays a significant role in focal ischemic brain injury.

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.

Expression of proinflammatory cytokines tumor necrosis factor-alpha and interleukin-1beta in the brain during experimental group B streptococcal meningitis

We performed mRNA in situ hybridization for TNF-alpha and IL-1beta from infant rats with group B streptococcal meningitis. Induction of both cytokines was seen in the ependyma and the meninges at 4 h. Both cytokines were expressed in the brain parenchyma at 12 h. Induction of IL-1beta mRNA was seen in vessels within the brain cortex. Neutrophilic infiltrate at all time points examined was minimal and could not account for the observed cytokine expression.

Cloning and expression of a cDNA encoding a bovine brain brefeldin A-sensitive guanine nucleotide-exchange protein for ADP-ribosylation factor

A 200-kDa guanine nucleotide-exchange protein (p200 or GEP) for ADP-ribosylation factors 1 and 3 (ARF1 and ARF3) that was inhibited by brefeldin A (BFA) was purified earlier from cytosol of bovine brain cortex. Amino acid sequences of four tryptic peptides were 47% identical to that of Sec7 from Saccharomyces cerevisiae, which is involved in vesicular trafficking in the Golgi. By using a PCR-based procedure with two degenerate primers representing sequences of these peptides, a product similar in size to Sec7 that contained the peptide sequences was generated. Two oligonucleotides based on this product were used to screen a bovine brain library, which yielded one clone that was a partial cDNA for p200. The remainder of the cDNA was obtained by 5′ and 3′ rapid amplification of cDNA ends (RACE). The ORF of the cDNA encodes a protein of 1,849 amino acids (≈208 kDa) that is 33% identical to yeast Sec7 and 50% identical in the Sec7 domain region. On Northern blot analysis of bovine tissues, a ≈7.4-kb mRNA was identified that hybridized with a p200 probe; it was abundant in kidney, somewhat less abundant in lung, spleen, and brain, and still less abundant in heart. A six-His-tagged fusion protein synthesized in baculovirus-infected Sf9 cells demonstrated BFA-inhibited GEP activity, confirming that BFA sensitivity is an intrinsic property of this ARF GEP and not conferred by another protein component of the complex from which p200 was originally purified.

A genetic analysis of cortical thickness in 372 twins

Imaging genetics is a new field of neuroscience that blends methods from computational anatomy and quantitative genetics to identify genetic influences on brain structure and function. Here we analyzed brain MRI data from 372 young adult twins to identify cortical regions in which gray matter volume is influenced by genetic differences across subjects. Thickness maps, reconstructed from surface models of the cortical gray/white and gray/CSF interfaces, were smoothed with a 25 mm FWHM kernel and automatically parcellated into 34 regions of interest per hemisphere. In structural equation models fitted to volume values at each surface vertex, we computed components of variance due to additive genetic (A), shared (C) and unique (E) environmental factors, and tested their significance. Cortical regions in the vicinity of the perisylvian language cortex, and at the frontal and temporal poles, showed significant additive genetic variance, suggesting that volume measures from these regions may provide quantitative phenotypes to narrow the search for quantitative trait loci that influence brain structure.

The contribution of genes to cortical thickness and volume

We analyzed brain MRI data from 372 young adult twins toidentify cortical regions in which gray matter thickness and volume are influenced by genetics. This was achieved using an A/C/E structural equation model that divides the variance of these traits, at each point on the cortex, into additive genetic (A), shared (C), and unique environmental (E) components. A strong genetic influencewas found in frontal and parietal regions. Inaddition, we correlated cortical thickness with full-scale intelligence quotient for comparison with the A/C/E maps, and several regions where cortical structure was correlated with intelligence quotient are under genetic control. These cortical measures may be useful phenotypes to narrow the searchfor quantitative trait lociinfluencing brain structure.

Studies on neurotransmitter-stimulated phospholipid metabolism with cerebral tissue suspensions: A possible biochemical correlate of synaptogenesis in normal and undernourished rats

The phenomenon of neurotransmitter-stimulated incorporation of32Pi into phosphatidic acid and inositol phosphatides (neurotransmitter effect) in developing brain was studied in vitro as a possible measure of synaptogenesis. While the neurotransmitter effect was not observed with brain homogenates, highly consistent and significant effects were noted with brain tissue suspensions obtained by passing the tissue through nylon bolting cloth. The magnitude of the effect decreased with the increase in mesh number. Maximum stimulations obtained with the 33 mesh adult brain cortex preparations (mean±S.E.M. of6experiments) were203 ± 8%, 316 ± 11 % and150 ± 8% with 10−3 M acetylcholine (ACh) + 10−3 M eserine; 10−2 M norepinephrine (NE) and 10−2 M serotonin (5-HT), respectively. Experiments with developing rat brain at 7, 14 and 21 days of age showed that the neurotransmitter effects due to ACh, NE and 5-HT increase progressively in different regions of the brain but that there are marked regional differences. It is suggested that the neurotransmitter effect is a valid biochemical correlate of synaptogenesis. In rats undernourished from birth t0 21 days of age, by increasing the litter size, the neurotransmitter effect with ACh, NE or 5-HT was not altered in the cortex but was significantly reduced in the brain stem. In cerebellum the effects due to ACh and NE were significantly altered, while that with 5-HT was unaffected. It is concluded that cholinergic, adrenergic and serotonergic synapses are relatively unaffected in the cortex but are significantly affected in the brain stem by undernutrition. In the cerebellum of undernourished rats the adrenergic and cholinergic, but not serotonergic systems, are altered.

Entre crânios analógicos e imagens digitais: alguns antecedentes históricos e culturais das tecnologias de neuro-imageamento

Nos últimos anos, temos nos deparado com a difusão maciça e a popularização crescente de descrições biológicas para aspectos outrora pensados como mentais, sociais, ou relacionais. Visível em diversas arenas leigas e científicas, esta tendência freqüentemente elege o cérebro como o órgão privilegiado da sua atenção. A cada semana é divulgada uma nova localização cerebral correlacionada os mais variados aspectos comportamentais e ou de personalidade. Acompanhando este movimento, é notável o esforço intelectual e financeiro despendido nos últimos anos no campo da saúde mental, no sentido de fazer avançar pesquisas cujo foco central é a descoberta das bases neurobiológicas dos transtornos mentais. Esta tendência apontaria na direção de uma fusão entre a psiquiatria e a neurologia em uma disciplina única, de teor fisicalista, chamada por alguns de cerebrologia. Dentre os acontecimentos que serviram de alicerce para a legitimação e a popularização desta tendência, o desenvolvimento nas últimas décadas de novas técnicas e tecnologias de visualização médica, como a tomografia por emissão de pósitrons (PET scan) e a ressonância magnética funcional (fMRI), foi fundamental. Elas permitiram a construção de imagens das mais diversas categorias nosográficas construídas no campo psiquiátrico, veiculando tacitamente uma série de pressupostos e promessas. Malgrado o imaginário cultural sustentado por estas tecnologias e todo o esforço despendido nas últimas décadas no sentido de se tentar localizar os marcadores biológicos dos transtornos psiquiátricos, não há, até o presente momento, nenhum resultado conclusivo que autorize o diagnóstico por imagem de nosografias como a esquizofrenia, a depressão, e muito menos o jogo patológico. Apesar de todo o alarde midiático e dos montantes milionários direcionados para pesquisas nesta área, os resultados concretos obtidos até agora não estão livres das mais ferozes controvérsias. Entretanto, ainda que estejamos muito longe da construção de mapas precisos para as perturbações mentais é espantoso o poder de convencimento que as neuro-imagens comportam na atualidade. Os scans são exibidos como verdades visuais, ou fatos acerca das pessoas e do mundo, numa proporção muito superior aos dados que apresentam. Alguns críticos chamam este aspecto de neurorealismo, ou de retórica da auto-evidência. A intenção deste trabalho é problematizar o poder persuasivo que as neuro-imagens detém na contemporaneidade, especialmente quando utilizadas com a finalidade diagnóstica no campo da saúde mental. Se estas imagens transmitem uma ideia de neutralidade, transparência imediata e auto-evidência, este trabalho almeja inseri-las num contexto sócio-histórico, a partir do qual puderam adquirir sentido, familiaridade e valor de verdade. O ponto de partida é o de que elas estão localizadas no cruzamento de dois movimentos históricos distintos: o das ilustrações médicas, em sua relação com a produção de conhecimento objetivo; e o das pesquisas acerca da localização no córtex cerebral de comportamentos complexos e traços de personalidade. Além de estabelecer algumas condições históricas de possibilidade para a emergência de um neo-localizacionismo cerebral, mediado pelas novas tecnologias de imageamento, pretende-se enfatizar algumas descontinuidades com projetos anteriores e marcar a influência do contexto cultural da atualidade para o sucesso e poder persuasivo deste tipo de tecnologia.

A novel implantable multichannel silicon-based microelectrode

Silicon-based microelectrodes have been confirmed to be helpful in neural prostheses. The fabricated 7-channel silicon-based microelectrode was feasible to be implanted into the brain cortex. The manufacturing process by microelectromechanical system (MEMS) technology was detailed with four photolithographic masks. The microscopic photographs and SEM images indicated that the probe shank was 3mm long, 100 mu m wide and 20 mu m thick with the recording sites spaced 120 mu m apart for good signal isolation. To facilitate the insertion and minimize the trauma, the microelectrode is narrowed down gradually near the tip with the tip taper angle of 6 degrees. Curve of the single recording site impedance versus frequency was shown by test in vitro and the impedance declined from 150.5 k Omega to 6.0 k Omega with frequency changing from 10 k to 10MHz.

Studies on the exaggerated inflammatory response caused by streptococcus suis at systemic and central nervous system levels

Streptococcus suis de type 2 est un microorganisme pathogène d’importance chez le porc. Il est la cause de différentes pathologies ayant comme caractéristique commune la méningite. C’est également un agent émergeant de zoonose : des cas cliniques humains ont récemment été rapportés en Asie. Cependant, la pathogénèse de S. suis n’est pas encore complètement élucidée. Jusqu’à présent, la réponse pro-inflammatoire initiée par S. suis n’a été étudiée qu’in vitro. L’étude du choc septique et de la méningite requiert toujours des modèles expérimentaux appropriés. Au cours de cette étude, nous avons développé un modèle in vivo d’infection chez la souris qui utilise la voie d’inoculation intra-péritonéale. Ce modèle a servi à l’étude de la réponse pro-inflammatoire associée à ce pathogène, tant au niveau systémique qu’au niveau du système nerveux central (SNC). Il nous a également permis de déterminer si la sensibilité aux infections à S. suis pouvait être influencée par des prédispositions génétiques de l’hôte. Le modèle d’infection par S. suis a été mis au point sur des souris de lignée CD1. Les résultats ont démontré une bactériémie élevée pendant les trois jours suivant l’infection. Celle-ci était accompagnée d’une libération rapide et importante de différentes cytokines pro-inflammatoires (TNF-α, IL-6, IL-12p40/p70, IFN-ɣ) et de chémokines (KC, MCP-1 and RANTES), qui ont entraîné un choc septique et la mort de 20 % des animaux. Ensuite, pour confirmer le rôle de l’inflammation sur la mortalité et pour déterminer si les caractéristiques génétiques de l’hôte pouvaient influencer la réponse inflammatoire et l’issue de la maladie, le modèle d’infection a été étendu à deux lignées murines consanguines différentes considérées comme résistante : la lignée C57BL/6 (B6), et sensible : la lignée A/J. Les résultats ont démontré une importante différence de sensibilité entre les souris A/J et les souris B6, avec un taux de mortalité atteignant 100 % à 20 h post-infection (p.i.) pour la première lignée et de seulement 16 % à 36 h p.i. pour la seconde. La quantité de bactéries dans le sang et dans les organes internes était similaire pour les deux lignées. Donc, tout comme dans la lignée CD1, la bactériémie ne semblait pas être liée à la mort des souris. La différence entre les taux de mortalité a été attribuée à un choc septique non contrôlé chez les souris A/J infectées par S. suis. Les souris A/J présentaient des taux exceptionnellement élevés de TNF-α, IL-12p40/p70, IL-1β and IFN- γ, significativement supérieurs à ceux retrouvés dans la lignée B6. Par contre, les niveaux de chémokines étaient similaires entre les lignées, ce qui suggère que leur influence est limitée dans le développement du choc septique dû à S. suis. Les souris B6 avaient une production plus élevée d’IL-10, une cytokine anti-inflammatoire, ce qui suppose que la cascade cytokinaire pro-inflammatoire était mieux contrôlée, entraînant un meilleur taux de survie. Le rôle bénéfique potentiel de l’IL-10 chez les souris infectées par S. suis a été confirmé par deux approches : d’une part en bloquant chez les souris B6 le récepteur cellulaire à l’IL-10 (IL-10R) par un anticorps monoclonal anti-IL-10R de souris et d’autre part en complémentant les souris A/J avec de l’IL-10 de souris recombinante. Les souris B6 ayant reçu le anticorps monoclonal anti-IL-10R avant d’être infectées par S. suis ont développé des signes cliniques aigus similaires à ceux observés chez les souris A/J, avec une mortalité rapide et élevée et des taux de TNF-α plus élevés que les souris infectées non traitées. Chez les souris A/J infectées par S. suis, le traitement avec l’IL-10 de souris recombinante a significativement retardé l’apparition du choc septique. Ces résultats montrent que la survie au choc septique dû à S. suis implique un contrôle très précis des mécanismes pro- et anti-inflammatoires et que la réponse anti-inflammatoire doit être activée simultanément ou très rapidement après le début de la réponse pro-inflammatoire. Grâce à ces expériences, nous avons donc fait un premier pas dans l’identification de gènes associés à la résistance envers S. suis chez l’hôte. Une des réussites les plus importantes du modèle d’infection de la souris décrit dans ce projet est le fait que les souris CD1 ayant survécu à la septicémie présentaient dès 4 jours p.i. des signes cliniques neurologiques clairs et un syndrome vestibulaire relativement similaires à ceux observés lors de méningite à S. suis chez le porc et chez l’homme. L’analyse par hybridation in situ combinée à de l’immunohistochimie des cerveaux des souris CD1 infectées a montré que la réponse inflammatoire du SNC débutait avec une augmentation significative de la transcription du Toll-like receptor (TLR)2 et du CD14 dans les microvaisseaux cérébraux et dans les plexus choroïdes, ce qui suggère que S. suis pourrait se servir de ces structures comme portes d’entrée vers le cerveau. Aussi, le NF-κB (suivi par le système rapporteur de l’activation transcriptionnelle de IκBα), le TNF-α, l’IL-1β et le MCP-1 ont été activés, principalement dans des cellules identifiées comme de la microglie et dans une moindre mesure comme des astrocytes. Cette activation a également été observée dans différentes structures du cerveau, principalement le cortex cérébral, le corps calleux, l’hippocampe, les plexus choroïdes, le thalamus, l’hypothalamus et les méninges. Partout, cette réaction pro-inflammatoire était accompagnée de zones extensives d’inflammation et de nécrose, de démyélinisation sévère et de la présence d’antigènes de S. suis dans la microglie. Nous avons mené ensuite des études in vitro pour mieux comprendre l’interaction entre S. suis et la microglie. Pour cela, nous avons infecté des cellules microgliales de souris avec la souche sauvage virulente (WT) de S. suis, ainsi qu’avec deux mutants isogéniques, un pour la capsule (CPS) et un autre pour la production d’hémolysine (suilysine). Nos résultats ont montré que la capsule était un important mécanisme de résistance à la phagocytose pour S. suis et qu’elle modulait la réponse inflammatoire, en dissimulant les composants pro-inflammatoires de la paroi bactérienne. Par contre, l’absence d’hémolysine, qui est un facteur cytotoxique potentiel, n’a pas eu d’impact majeur sur l’interaction de S. suis avec la microglie. Ces études sur les cellules microgliales ont permis de confirmer les résultats obtenus précédemment in vivo. La souche WT a induit une régulation à la hausse du TLR2 ainsi que la production de plusieurs médiateurs pro-inflammatoires, dont le TNF-α et le MCP-1. S. suis a induit la translocation du NF-kB. Cet effet était plus rapide dans les cellules stimulées par le mutant déficient en CPS, ce qui suggère que les composants de la paroi cellulaire représentent de puissants inducteurs du NF-kB. De plus, la souche S. suis WT a stimulé l’expression de la phosphotyrosine, de la PKC et de différentes cascades liées à l’enzyme mitogen-activated protein kinase (MAPK). Cependant, les cellules microgliales infectées par le mutant déficient en CPS ont montré des profils de phosphorylation plus forts et plus soutenus que celles infectées par le WT. Finalement, la capsule a aussi modulé l’expression de l’oxyde nitrique synthétase inductible (iNOS) induite par S. suis et par la production subséquente d’oxyde nitrique par la microglie. Ceci pourrait être lié in vivo à la neurotoxicité et à la vasodilatation. Nous pensons que ces résultats contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes sous-tendant l’induction de l’inflammation par S. suis, ce qui devrait permettre, d’établir éventuellement des stratégies plus efficaces de lutte contre la septicémie et la méningite. Enfin, nous pensons que ce modèle expérimental d’infection chez la souris pourra être utilisé dans l’étude de la pathogénèse d’autres bactéries ayant le SNC pour cible.

Quantitative functional MRI of the Cerebrovascular Reactivity to CO2

Le dioxyde de carbone (CO2) est un résidu naturel du métabolisme cellulaire, la troisième substance la plus abondante du sang, et un important agent vasoactif. À la moindre variation de la teneur en CO2 du sang, la résistance du système vasculaire cérébral et la perfusion tissulaire cérébrale subissent des changements globaux. Bien que les mécanismes exacts qui sous-tendent cet effet restent à être élucidés, le phénomène a été largement exploité dans les études de réactivité vasculaire cérébrale (RVC). Une voie prometteuse pour l’évaluation de la fonction vasculaire cérébrale est la cartographie de la RVC de manière non-invasive grâce à l’utilisation de l’Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf). Des mesures quantitatives et non-invasives de de la RVC peuvent être obtenus avec l’utilisation de différentes techniques telles que la manipu- lation du contenu artériel en CO2 (PaCO2) combinée à la technique de marquage de spin artériel (Arterial Spin Labeling, ASL), qui permet de mesurer les changements de la perfusion cérébrale provoqués par les stimuli vasculaires. Toutefois, les préoccupations liées à la sensibilité et la fiabilité des mesures de la RVC limitent de nos jours l’adoption plus large de ces méthodes modernes de IRMf. J’ai considéré qu’une analyse approfondie ainsi que l’amélioration des méthodes disponibles pourraient apporter une contribution précieuse dans le domaine du génie biomédical, de même qu’aider à faire progresser le développement de nouveaux outils d’imagerie de diagnostique. Dans cette thèse je présente une série d’études où j’examine l’impact des méthodes alternatives de stimulation/imagerie vasculaire sur les mesures de la RVC et les moyens d’améliorer la sensibilité et la fiabilité de telles méthodes. J’ai aussi inclus dans cette thèse un manuscrit théorique où j’examine la possible contribution d’un facteur méconnu dans le phénomène de la RVC : les variations de la pression osmotique du sang induites par les produits de la dissolution du CO2. Outre l’introduction générale (Chapitre 1) et les conclusions (Chapitre 6), cette thèse comporte 4 autres chapitres, au long des quels cinq différentes études sont présentées sous forme d’articles scientifiques qui ont été acceptés à des fins de publication dans différentes revues scientifiques. Chaque chapitre débute par sa propre introduction, qui consiste en une description plus détaillée du contexte motivant le(s) manuscrit(s) associé(s) et un bref résumé des résultats transmis. Un compte rendu détaillé des méthodes et des résultats peut être trouvé dans le(s) dit(s) manuscrit(s). Dans l’étude qui compose le Chapitre 2, je compare la sensibilité des deux techniques ASL de pointe et je démontre que la dernière implémentation de l’ASL continue, la pCASL, offre des mesures plus robustes de la RVC en comparaison à d’autres méthodes pulsés plus âgées. Dans le Chapitre 3, je compare les mesures de la RVC obtenues par pCASL avec l’utilisation de quatre méthodes respiratoires différentes pour manipuler le CO2 artérielle (PaCO2) et je démontre que les résultats peuvent varier de manière significative lorsque les manipulations ne sont pas conçues pour fonctionner dans l’intervalle linéaire de la courbe dose-réponse du CO2. Le Chapitre 4 comprend deux études complémentaires visant à déterminer le niveau de reproductibilité qui peut être obtenu en utilisant des méthodes plus récentes pour la mesure de la RVC. La première étude a abouti à la mise au point technique d’un appareil qui permet des manipulations respiratoires du CO2 de manière simple, sécuritaire et robuste. La méthode respiratoire améliorée a été utilisée dans la seconde étude – de neuro-imagerie – où la sensibilité et la reproductibilité de la RVC, mesurée par pCASL, ont été examinées. La technique d’imagerie pCASL a pu détecter des réponses de perfusion induites par la variation du CO2 dans environ 90% du cortex cérébral humain et la reproductibilité de ces mesures était comparable à celle d’autres mesures hémodynamiques déjà adoptées dans la pratique clinique. Enfin, dans le Chapitre 5, je présente un modèle mathématique qui décrit la RVC en termes de changements du PaCO2 liés à l’osmolarité du sang. Les réponses prédites par ce modèle correspondent étroitement aux changements hémodynamiques mesurés avec pCASL ; suggérant une contribution supplémentaire à la réactivité du système vasculaire cérébral en lien avec le CO2.

Estudo das alterações eletrocorticográficas na insuficiência hepática aguda experimental.

The aim of this study was to test the application and value of electrocorticography (ECG) in the early diagnosis and characterization of electrocorticograms changes on experimental fulminant hepatic failure (FHF). Our material was composed of two groups of guinea pigs: a) ethanolamine group--42 animals with FHF induced by intrabiliary injection of 2.5 ml of monoethanolamine oleate; b) control group--10 animals submitted to intrabiliary injection of 2.5 ml of saline. Electrocorticograms recordings were taken in both groups with the electrodes implanted on the parieto-occipital regions of the skull. The hepatic failure was characterized by clinical manifestations, serum biochemical tests and histopathological findings. In the early hepatic coma the electrocorticograms could not be unequivocally distinguished from normal pattern, and alpha rhythm was recognizable in most animals. With further deterioration of the clinical condition the tracing showed progressive slowness of the normal rhythm, increased voltage and triphasic waves followed by suppression of electrical activity preceding the animal death. The electrocorticography was not suitable for the early diagnosis of hepatic coma, since the ECG alterations became evident only in overt coma. However the method could be useful for the characterization of cerebral disorders and the study of the pathogenesis of fulminant hepatic failure.

Potencial cognitivo P300 em indivíduos com diabetes mellitus

Diabetes Mellitus may lead to alterations in the eyes, kidneys, cranial nerves, peripheral nerves, ears etc. The cognitive function, also, seems to be compromised in subjects presented with Diabetes Mellitus, since the cortical and subcortical structures responsible for this function are hindered in some insulin-dependent patients. The cognitive potential P300 has been used as an objective procedure to assess cerebral cognitive functions. Objective: Analyze the sensitivity of P300 cognitive potential for the detection of alterations on the auditory cortex secondary to Diabetes Mellitus. Study design: transversal cohort. Material and Method: Sixteen diabetic subjects of both genders aged 7 to 71 years, and seventeen non-diabetic individuals at the same age range participated in this study, the evaluation procedures were pure tone audiometry (PTA) and P300 cognitive potential. Glycemia of the group presented with Diabetes was assessed prior to applying the P300. Results: No statistically significant difference was shown for the PTA results. A statically significant difference was observed between groups when analyzing the latency of the P300 component measured in Fz. there was a correlation between glycemia and the latency and amplitude of P300. Conclusion: The investigation of the cognitive potential of P300 is an important procedure for the prevention and early diagnosis of neurological changes in individuals presented with Diabetes Mellitus.