Envelhecimento, linguagem e memória visuo-espacial: um estudo comparativo exploratório do desempenho humano em testes neuropsicológicos selecionados

O reconhecimento dos limites entre o envelhecimento normal e o patológico é essencial para a adoção de políticas de saúde baseadas em evidências para o grupo etário acima de 65 anos. Este estudo é parte de um esforço sistemático que o grupo de pesquisa do Laboratório de Investigações em Neurodegeneração e Infecção da Universidade Federal do Pará tem feito para fornecer informações translacionais sobre a neurobiologia do envelhecimento normal e alterada. A meta principal em longo prazo é permitir políticas públicas para o envelhecimento saudável na Região Amazônica. No presente trabalho investigamos os efeitos do envelhecimento sobre os desempenhos em testes neuropsicológicos selecionados para avaliar aprendizagem, memória e alterações de linguagem. 29 adultos jovens (29,9 ± 1,06 anos) e 31 idosos (74,1 ± 1,15 anos) saudáveis foram submetidos aos testes e os resultados de seus desempenhos foram comparados por testes paramétricos e estatística multivariada. Uma anamnese e uma variedade de testes cognitivos, incluindo Mini Exame do Estado Mental, tarefas visuo-espaciais de aprendizagem e de memória da bateria de testes neuropsicológicos automatizados - CANTAB e testes de linguagem incluindo fluência verbal semântica e fonológica, teste de nomeação de Boston reduzido, performance narrativa utilizando a figura “o roubo dos biscoitos” e alguns testes da Bateria Montreal de Comunicação - MAC. O programa BioEstat versão 5.0 e o pacote estatístico SPSS foram utilizados para a análise. O teste paramétrico t de Student ou o não paramétrico de Mann-Whitney foram aplicados para detectar diferenças significativas (fixadas em valores de p <0,05). Os grupos foram pareados por escolaridade e incluiu homens e mulheres. A análise das subcategorias que compõem o MEEM mostrou diferença significativa apenas na recuperação da memória de evocação de lista de palavras, em que o grupo de idosos apresentou pior desempenho em comparação com o grupo de jovens. Foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre os desempenhos de idosos e jovens adultos nos seguintes testes de linguagem: 1) Nomeação de Boston, 2) Testes de Narrativa, 3) Metáforas; 4) Prosódia Emocional e Linguística. Em comparação com os adultos jovens, indivíduos idosos apresentaram pior desempenho em 10 medidas diferentes nos testes de memória visuo-espacial e de aprendizagem do CANTAB. Distâncias Euclidianas e análise discriminante obtidas a partir do CANTAB e dos testes de linguagem demonstraram que os primeiros distinguem os grupos com maior resolução. Os efeitos do envelhecimento sobre o desempenho nos testes neuropsicológicos selecionados revelam que a Bateria CANTAB, empregada para testar a memória visuo-espacial, é mais sensível e discrimina melhor a formação de subgrupos tanto no grupo de adultos jovens quanto no grupo de idosos. Por essa razão sugerimos que a aplicação em larga escala de testes selecionados da bateria CANTAB, tanto em estudos transversais como em longitudinais, vai aumentar nossa capacidade de resolução na distinção dos limites entre o envelhecimento normal e o patológico.

Envelhecimento, declínio cognitivo e plasticidade astroglial em ca3

Poucos estudos tem se dedicado a investigar em detalhe possíveis relações entre o declínio cognitivo associado ao envelhecimento e a plasticidade astroglial no hipocampo. No presente trabalho investigamos possíveis relações entre o desempenho em testes de memória de reconhecimento de objeto e o numero e a distribuição laminar dos astrocitos em CA3 em modelo murino. Para isso empregamos camundongos fêmeas adultas da linhagem C57Bl6 de 6 (n = 7) e 20 meses (n = 5) de idade, mantidos em gaiolas padrão desde o nascimento,comparando seus desempenhos em tarefas hipocampo-dependentes para reconhecimento da forma, do lugar e do momento em que os objetos selecionados lhes foram expostos. Apos os testes comportamentais todos os animais foram per fundidos com fixadores aldeidicos e tiveram seus cérebros removidos e processados para imunomarcação empregando anticorpo seletivo para detecção da proteína acida fibrilar dos astrocitos (GFAP). Para evitar possível viés amostral empregamos o fracionador óptico, um método estereológico que não e afetado pelo processamento histologico. Os resultados nos testes comportamentais isolados e integrados (memória episódica) revelaram que o envelhecimento compromete significativamente (teste T bi-caudal, p<0.05) o reconhecimento da forma, do lugar e do momento em que objetos selecionados são apresentados aos sujeitos. As análises estereologicas das estimativas do numero de astrocítos revelaram que o envelhecimento afetou a distribuicao laminar com aumento na proporção relativa daqueles na camada piramidal de CA3 dorsal e ventral e reducao no lacunoso molecular de CA3 dorsal. O número total de astrocitos em consequência apresentou significativa reorganização na distribuição laminar em função da idade com os animais senis mostrando redução no percentual daqueles localizados na camada oriens. Nenhuma diferenca significativa foi encontrada entre os volumes das camadas de CA3 sugerindo que as mudanças induzidas pelo envelhecimento alteram diretamente a plasticidade astroglial em CA3. Finalmente os estudos de correlação linear entre as estimativas do numero dos astrocitos da camada piramidal e os testes comportamentais demonstraram correlação inversa com os piores desempenhos estando associados a um maior número de astrocitos naquela camada. Evidencias diretas adicionais dessa correlação com os astrocitos alterados em CA3 e possíveis mecanismos moleculares para explicar o declinio cognitivo associado ao envelhecimento permanecem por ser investigados.

Influência do tamanho da ninhada sobre o declínio cognitivo e a morfologia microglial da camada molecular do giro denteado em rattus novergicus

Tem sido proposto que o envelhecimento está associado à alteração inflamatória no sistema nervoso central de roedores, mas não se sabe se as mudanças microgliais induzidas pelo envelhecimento são afetadas pelo ambiente pós-natal associado ao tamanho da ninhada. Por outro lado a camada molecular do giro denteado tem sido reconhecida como o alvo principal do input da via perfurante cuja integridade sináptica é essencial para formação de memória da identidade e da localização espacial de objetos. No presente trabalho investigamos se as mudanças morfológicas microgliais induzidas pelo envelhecimento são influenciadas por mudanças no tamanho da ninhada no início da vida. Para avaliar essas questões, ratos da variedade Wistar amamentados em ninhadas de 6 ou 12 filhotes por nutriz foram mantidos sedentários em grupos de 2-3 do 21o dia pós-natal em diante. Aos 4 (adulto) ou aos 23 (velho) meses de idade, os animais foram submetidos a testes de memória espacial e de reconhecimento da forma de objetos, sacrificados, perfundidos com fixador aldeídico e tiveram seus cérebros processados para imunomarcação seletiva para microglias/macrófagos com anticorpo anti Iba-1. A seguir uma fração representativa das células imunomarcadas da camada molecular do giro denteado foi reconstruída em três dimensões usando o programa Neurolucida e as características morfológicas de cada célula foram quantificadas com o software Neuroexplorer. Foi encontrado que os animais mantidos em gaiolas padrão de laboratório durante toda a vida apresentaram déficits de memória espacial independente da idade e não importando o tamanho da ninhada. Por outro lado todos os indivíduos idosos não importando o tamanho da ninhada tiveram sua memória de reconhecimento de objeto prejudicada. A análise da morfologia microglial revelou que a área e o perímetro do corpo celular e o volume dos ramos parecem ser afetados mais intensamente pelo envelhecimento e que essa alteração é mais acentuada nos animais de ninhada grande. Além disso, observou-se retração e espessamento dos ramos nos animais velhos em maior proporção nos animais de ninhadas grandes. Tomados em conjunto os resultados sugerem que a memória espacial parece ser mais suscetível ao processo de envelhecimento do que a memória de reconhecimento de objeto e que essas mudanças estão associadas a efeitos distintos sobre o soma e o padrão de ramificação das microglias da camada molecular dos animais maduros e idosos.

Memória espacial e morfometria tridimensional da micróglia de CA1 e do giro denteado do Cebus apella

O presente trabalho tem o intuito de Investigar possíveis correlações entre a morfologia da micróglia do hipocampo e giro denteado e o desempenho cognitivo individual em teste de memória espacial no Cebus apella. Devido ao bom desempenho do Cebus apella em tarefas cognitivas hipocampo-dependentes, utilizou-se testes selecionados da Bateria Cambridge de Testes Neuropsicológicos (CANTAB) utilizada previamente com sucesso tanto em primatas do Velho Mundo quanto em humanos. Empregou-se o teste motor de adaptação a tela para checar a adaptação dos indivíduos à tela sensível ao toque e o teste de aprendizado pareado (TAP) para avaliar aprendizado e memória espacial. Para o estudo da correlação entre o desempenho individual no TAP da bateria CANTAB e a morfologia da micróglia, foi necessário reconstruir e analisar parâmetros morfométricos selecionados a partir de micróglias reconstruídas dos terços médio e externo da camada molecular do giro denteado e do lacunosum molecular de CA1, empregando microscopia tridimensional. A definição dos limites da formação hipocampal foi feita empregando-se critérios arquitetônicos previamente definidos. Para imunomarcação seletiva de micróglias foi utilizado o anticorpo policlonal (anti-Iba1) dirigido contra a proteína adaptadora ligante de cálcio ionizado Iba-1. A partir de procedimentos de estatística multivariada identificou-se a ocorrência de agrupamentos microgliais baseados em parâmetros morfométricos que permitiram a distinção de pelo menos dois grandes grupos microgliais em todos os indivíduos. Os resultados comportamentais expressos em taxa de aprendizado e alguns dos parâmetros morfométricos da micróglia dos terços externo e médio da camada molecular do giro denteado revelaram significativas correlações, lineares e não lineares. Em contraste, nenhuma correlação dessa natureza foi encontrada no lacunosum molecular de CA1. Nós sugerimos baseado no presente e em trabalhos anteriores que a correlação entre desempenho cognitivo e a complexidade estrutural da glia não é um atributo exclusivo dos astrócitos e que a morfologia da micróglia da camada molecular do giro denteado pode estar associada ainda que de forma indireta ao desempenho individual em testes de memória espacial.

Influência da atividade mastigatória e do ambiente sobre o aprendizado espacial e o padrão da atividade exploratória em modelo murinho senil

Para medir possíveis influências da mastigação e do estilo de vida sedentário em modelo murino senil, impusemos um de três regimes de dieta aos diferentes grupos experimentais do 21º dia pós-natal até 6 ou 18 meses de vida: dieta sólida tipo pellet; dieta em pellet seguida por uma em pó, farelada; ou dieta peletizada seguida de pó e novamente pellet, com intervalos de tempo iguais em cada dieta. Para mimetizar o estilo de vida sedentário ou ativo, os animais foram criados, respectivamente, em gaiolas-padrão (ambiente empobrecido-AP) ou em gaiolas enriquecidas (ambiente enriquecido-AE). Para medir os efeitos da dieta, do ambiente e da idade sobre a atividade exploratória, realizamos o teste do campo aberto, onde camundongos jovens de AP que sofreram alteração da atividade mastigatória demonstraram maior preferência pela zona periférica, mas no envelhecimento e no AE essas diferenças foram minimizadas. Nos velhos de AE, essas diferenças reapareceram. Já sobre as influências na aprendizagem e memória espacial, aplicamos o labirinto aquático de Morris e vimos que a redução da atividade mastigatória, independente do ambiente, diminuiu a taxa média de aprendizado espacial e sua reabilitação recuperou as perdas associadas em animais jovens e, quando combinada ao AE, melhorou a taxa de aprendizado em velhos. Não se encontrou correlação entre taxa de aprendizado e velocidade de nado dos camundongos sugerindo que os déficits são de natureza cognitiva. Concluímos assim, que a alteração da atividade mastigatória influencia o padrão de exploração por zonas no campo aberto e a estimulação ambiental acentua os seus efeitos no envelhecimento, privilegiando a preferência pela zona periférica e a redução da atividade mastigatória prejudica a memória espacial durante o teste do labirinto aquático de Morris e a sua reabilitação é capaz de recuperar as habilidades espaciais, mas em idosos é necessária a combinação com um AE.

Enriquecimento ambiental reduz as alterações astrocitárias e a progressão da doença prion em modelo murino: ensaios morfométricos, estereológicos e comportamentais

Já está bem estabelecido que um estilo de vida sedentário é fator de risco para uma série de doenças crônicas, dentre elas a doença de Alzheimer. A neuropatologia da doença de Alzheimer é caracterizada por depósitos amilóides, perda neuronal, gliose reativa e vacuolização da neurópila. A doença príon tem sido amplamente utilizada como modelo experimental para estudar aspectos celulares e moleculares da neurodegeneração crônica em muito semelhante àquela descrita na doença de Alzheimer. O ambiente empobrecido das gaiolas padrão de laboratório tem sido usado para mimetizar um estilo de vida sedentário enquanto que o ambiente enriquecido tem sido empregado para mimetizar um estilo de vida ativo. Para testar a hipótese de que o ambiente enriquecido pode contribuir para desacelerar o curso temporal da neurodegeneração crônica associada à doença príon em modelo murino induzimos a doença príon em vinte camundongos fêmeas da variedade suíça albina que tinham sido alojadas aos seis meses de idade em ambiente enriquecido (EE) ou em ambiente padrão (SE) durante cinco meses. Após esse peródo foram realizadas cirurgias para injeção estereotáxica intracerebral bilateral de homogendao de cérebro de camundongo normal (NBH, n=10) ou de camundongo com sinais clínicos de doença príon terminal (ME7, n=10). Os animais foram devolvidos as suas gaiolas e condições de alojamento originais formando os seguintes grupos experimentais: NBH SE=5, NBH EE=5, ME7 SE=5, ME7 EE=5. Após três semanas foi iniciado teste semanal empregando o burrowing, uma tarefa sensível ao dano hipocampal e 18 semanas após as inoculações realizou-se os testes de memória de reconhecimento de objetos. Encerrados os testes sacrificou-se os animais realizando-se o processamento histológico do tecido nervoso visando a imunomarcação astrocítica das áreas de interesse. A redução progressiva da atividade de burrowing teve início na décima terceira semana pós injeção no grupo ME7 SE e somente na décima quinta semana no grupo ME7 EE. A habilidade de reconhecer o objeto deslocado no teste de memória espacial foi comprometida no grupo ME7 SE, mas se manteve normal nos demais grupos experimentais. O teste de discriminação entre o objeto novo e o familiar não revelou alterações. As análises quantitativas sem viés dos astrócitos imunomarcados para proteína fibrilar ácida (GFAP) foram realizadas no stratum radiatum de CA3 e na camada polimórfica do giro denteado dorsal. As estimativas estereológicas do número total de astrócitos e do volume do corpo celular revelaram que em CA3 somente ocorre hipertrofia dos corpos celulares em animais dos grupos ME7 SE e ME7 EE em relação aos respectivos controles, sendo o volume médio dos corpos celulares do grupo ME7 EE menor que aquele do grupo ME7 SE. Na camada polimórfica houve significativo aumento do número de astrócitos no grupo ME7 SE em relação ao NBH SE e do grupo NBH EE em relação ao NBH SE. O volume do corpo celular também foi significativamente maior nos grupos ME7 em relação aos respectivos controles dos grupos NBH. As análises morfométricas tridimensionais revelaram importante aumento de volume e área de superfície dos segmentos das árvores astrocíticas nos grupos doentes em comparação aos controles. O enriquecimento ambiental reduziu o aumento de volume dos ramos observado no grupo ME7 e aumentou o número de intersecções dos ramos distais no grupo NBH EE em relação ao NBH SE e nos ramos proximais no grupo ME7 EE em relação ao ME7 SE. O emprego da análise de cluster e discriminante permitiu a identificação dos parâmetros morfométricos que mais contribuíram para a distinção entre os grupos. Para testar a hipótese de existirem subfamílias de astrócitos morfologicamente distintos dentro de cada grupo experimental, foi realizada análise de conglomerados que resultou na formação de duas famílias distintas no grupo NBH SE, três famílias nos grupos NBH EE e ME7 EE e quatro famílias no grupo ME7 SE. As bases celulares e moleculares que conduzem a formação de novas famílias de astrócitos e a neuroproteção associada ao ambiente enriquecido que diminui a velocidade de progressão da doença permanecem por serem investigadas.