Neurophysiologic diagnosis, clinical symptoms and neuropathologic findings in polyneuropathies

Tausta: Polyneuropatia (PNP) on ääreishermoston sairaus, joka aiheuttaa laaja-alaisia, yleensä symmetrisiä vaurioita ääreishermostossa. PNP:aan johtavia syitä on satoja. Tavoitteet: Löytää parhaat neurofysiologiset menetelmät uremian, myelooman hoidossa käytettävän talidomidin sekä Fabryn taudin aiheuttaman PNP:n diagnosoimiseksi. Fabryn taudissa tutkin lisäksi ohutsäieneuropatian aiheuttamia neuropatologisia löydöksiä iholta otetusta koepalasta. Tutkimuksissa kartoitettiin lisäksi PNP:n aiheuttamien subjektiivisten oireiden korrelaatio neurofysiologisten ja neuropatologisten löydösten kanssa. Munuaisten vajaatoimintaa sairastavilla potilailla tavoitteena oli tutkia dialyysihoidon tehon vaikutusta autonomisen hermoston toimintaan sekä yhden dialyysikerran vaikutusta neurofysiologisiin löydöksiin. Aineisto ja menetelmät: I: Tutkittiin 21 uremiapotilaan sensoristen ja motoristen hermojen vasteet, värinä- sekä lämpötuntokynnykset ennen ja jälkeen hemodialyysin. Subjektiiviset PNP oireet kartoitettiin PNP oireita kysyvillä kaavakkeella. II:12 talidomidi hoitoa saavaa myeloomapotilasta, tutkimuksen menetelmät olivat samat kuin tutkimuksessa I. III: 12 Fabryn tautia sairastavaa potilasta, edellä mainittujen neurofysiologisten tutkimusten lisäksi potilailta otettiin ihobiopsia säären alueelta. Ihobiopsiasta laskettiin ohuiden hermosyiden määrä koepalan värjäyksen jälkeen. Subjektiiviset PNP oireet kartoitettiin kyselykaavakkeella. Sydämen sykevaihtelu tutkittiin levossa taajuustason analyysillä. IV: 32 uremiapotilaan autonomisen hermoston toimintaa tutkittiin sydämen sykevaihtelun aikatason analysillä, paksujen myelinoituneiden säikeiden toimintaa tutkittiin perifeeristen sensoristen hermojen mittauksilla toistetusti noin 2.9 vuoden aikana. Tulokset: Ureemisen PNP:n diagnostiikassa herkimmät tutkimukset ovat F-aaltojen parametrit alaraajojen motorisista hermoista, värinätuntokynnys alaraajoista sekä suralishermon amplitudi. Positiiviset PNP oireet uremiassa korreloivat värinätunto-kynnyksen sekä sensoristen hermojen neurografialöydösten kanssa. Neurofysiologisten tutkimusten ajankohdalla dialyysiajankohtaan nähden ei ole merkitystä. Talidomidi-PNP on pääasiassa sensorinen, mutta motoriset syyt ovat lievästi vaurioituneet. Talidomidi PNP:ssa subjektiiviset oireet korreloivat huonosti neurofysiologisten löydösten kanssa. Fabryn taudissa naisilla on oletettua enemmän ohutsäieneuropatian aiheuttamia oireita ja löydöksiä. Paksujen säikeiden löydöksiä ei tullut esiin. Ohutsäieneuropatian diagnostiikassa ihobiopsia ja kvantitatiiviset tuntokynnysmittaustestit täydentävät toisiaan. Tehokas dialyysi parantaa autonomisen hermoston toimintaa uremiapotilailla. Päätelmät: Erityyppisten polyneuropatioiden diagnostiikassa pitää etukäteen valita PNP tyypille oikeat tutkimusmenetelmät raskaiden tutkimuspatterien vähentämiseksi sekä diagnostiikan parantamiseksi. PNP:n aiheuttamat oireet ja kliiniset löydökset pitää aina tutkia, mutta yksin ne eivät ole herkkiä PNP:n diagnostiikassa.

Imaging of Dopamine and Serotonin Transporters. Pre-clinical Studies with Radiotracers for Positron Emission Tomography

The action of the neurotransmitters dopamine (DA) and serotonin (5-HT) at synapses is terminated by their rapid reuptake into presynaptic nerve endings via plasma membrane dopamine (DAT) and serotonin (SERT) transporters. Alterations in the function of these transporters have been suggested as a feature of several neurological and neuropsychiatric diseases, such as Parkinson’s disease (PD), depression, and anxiety. A suitable clinical method for studying these transporters non-invasively in vivo is positron emission tomography (PET) utilizing radiopharmaceuticals (tracers) labelled with short-lived positron-emitting radionuclides. The aim of this study was to evaluate in rats two novel radiotracers, [¹⁸F]beta -CFT-FP and ¹⁸FFMe-McN, for imaging DAT and SERT, respectively, using in vitro, ex vivo and in vivo methods. Substituting an N-methyl in [¹⁸F]beta-CFT, a well known DAT tracer, with a ¹⁸Ffluoropropyl group significantly changed the properties of the tracer. [¹⁸F]beta- CFT showed slow kinetics and metabolism, and a high specific uptake in the striatum, whereas [¹⁸F]beta-CFT-FP showed fast kinetics and metabolism, and a moderate specific uptake in the striatum. [¹⁸F]betaCFT-FP was selective for DAT; but [¹⁸F]beta-CFT also bound to the noradrenaline transporter. [¹⁸F]beta-CFT-FP may be a suitable PET tracer for imaging the striatal DAT sites, but a tracer with a higher affinity is needed for imaging extrastriatal DAT sites. In rats, ¹⁸FFMe-McN showed high target-to-non-target ratios, specificity and selectivity for SERT, but slow kinetics. However, ¹⁸FFMe-McN reveals potential for imaging SERT, at least in pre-clinical studies. In addition, the sensitivities of [¹⁸F]beta CFT and [¹⁸ F]FDOPA (a precursor of DA) for detecting mild nigrostriatal hypofunction were compared in an animal model of PD. The uptake of [¹⁸F]FDOPA was significantly affected by compensatory effects in dopaminergic cells, whereas [¹⁸F]beta-CFT was more sensitive and therefore more suitable for PET studies of mild dopaminergic symptoms. In conclusion, both novel tracers, [¹⁸F]-CFT-FP and ¹⁸FFMe-McN, have potential, but are not optimal PET tracers for DAT and SERT imaging in rats, respectively. [¹⁸F]beta-CFT is superior to [18F]FDOPA for imaging mild nigral lesions in rat brains.

Spectroscopic Studies of III-V Semiconductor Materials for Improved Devices

Defects in semiconductor crystals and at their interfaces usually impair the properties and the performance of devices. These defects include, for example, vacancies (i.e., missing crystal atoms), interstitials (i.e., extra atoms between the host crystal sites), and impurities such as oxygen atoms. The defects can decrease (i) the rate of the radiative electron transition from the conduction band to the valence band, (ii) the amount of charge carriers, and (iii) the mobility of the electrons in the conduction band. It is a common situation that the presence of crystal defects can be readily concluded as a decrease in the luminescence intensity or in the current flow for example. However, the identification of the harmful defects is not straightforward at all because it is challenging to characterize local defects with atomic resolution and identification. Such atomic-scale knowledge is however essential to find methods for reducing the amount of defects in energy-efficient semiconductor devices. The defects formed in thin interface layers of semiconductors are particularly difficult to characterize due to their buried and amorphous structures. Characterization methods which are sensitive to defects often require well-defined samples with long range order. Photoelectron spectroscopy (PES) combined with photoluminescence (PL) or electrical measurements is a potential approach to elucidate the structure and defects of the interface. It is essential to combine the PES with complementary measurements of similar samples to relate the PES changes to changes in the interface defect density. Understanding of the nature of defects related to III-V materials is relevant to developing for example field-effect transistors which include a III-V channel, but research is still far from complete. In this thesis, PES measurements are utilized in studies of various III-V compound semiconductor materials. PES is combined with photoluminescence measurements to study the SiO2/GaAs, SiNx/GaAs and BaO/GaAs interfaces. Also the formation of novel materials InN and photoluminescent GaAs nanoparticles are studied. Finally, the formation of Ga interstitial defects in GaAsN is elucidated by combining calculational results with PES measurements.