905 resultados para barrel cortex, plasticity, septa, development, Early motor activity, M1
Resumo:
How are long-range axonal projections from the cerebral cortex orchestrated during development? By using both passively and actively transported axonal tracers in fetal and postnatal ferrets, we have analyzed the development of projections from the cortex to a number of thalamic nuclei. We report that the projections of a cortical area to its corresponding thalamic nuclei follow highly cell-specific programs of development. Axons from cells in the deepest layers of the cerebral cortex (layer 6 and superficial subplate neurons) appear to grow very slowly and be delayed for several weeks in the cerebral white matter, reaching the thalamus over a protracted period. Neurons of layer 5, on the other hand, develop their projections much faster; despite being born after the neurons of deeper layers, layer 5 neurons are the first to extend their axons out of the cortical hemisphere and innervate the thalamus. Layer 5 projections are massive in the first postnatal weeks but may become partly eliminated later in development, being overtaken in number by layer 6 cells that constitute the major corticothalamic projection by adulthood. Layer 5 projections are area-specific from the outset and arise as collateral branches of axons directed to the brainstem and spinal cord. Our findings show that the early development of corticofugal connections is determined not by the sequence of cortical neurogenesis but by developmental programs specific for each type of projection neuron. In addition, they demonstrate that in most thalamic nuclei, layer 5 neurons (and not subplate or layer 6 neurons) establish the first descending projections from the cerebral cortex.
Resumo:
Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014
Resumo:
Tese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2016
Resumo:
Les informations sensorielles sont traitées dans le cortex par des réseaux de neurones co-activés qui forment des assemblées neuronales fonctionnelles. Le traitement visuel dans le cortex est régit par différents aspects des caractéristiques neuronales tels que l’aspect anatomique, électrophysiologique et moléculaire. Au sein du cortex visuel primaire, les neurones sont sélectifs à divers attributs des stimuli tels que l’orientation, la direction, le mouvement et la fréquence spatiale. Chacun de ces attributs conduit à une activité de décharge maximale pour une population neuronale spécifique. Les neurones du cortex visuel ont cependant la capacité de changer leur sélectivité en réponse à une exposition prolongée d’un stimulus approprié appelée apprentissage visuel ou adaptation visuelle à un stimulus non préférentiel. De ce fait, l’objectif principal de cette thèse est d’investiguer les mécanismes neuronaux qui régissent le traitement visuel durant une plasticité induite par adaptation chez des animaux adultes. Ces mécanismes sont traités sous différents aspects : la connectivité neuronale, la sélectivité neuronale, les propriétés électrophysiologiques des neurones et les effets des drogues (sérotonine et fluoxétine). Le modèle testé se base sur les colonnes d’orientation du cortex visuel primaire. La présente thèse est subdivisée en quatre principaux chapitres. Le premier chapitre (A) traite de la réorganisation du cortex visuel primaire suite à une plasticité induite par adaptation visuelle. Le second chapitre (B) examine la connectivité neuronale fonctionnelle en se basant sur des corrélations croisées entre paires neuronales ainsi que sur des corrélations d’activités de populations neuronales. Le troisième chapitre (C) met en liaison les aspects cités précédemment (les effets de l’adaptation visuelle et la connectivité fonctionnelle) aux propriétés électrophysiologiques des neurones (deux classes de neurones sont traitées : les neurones à décharge régulière et les neurones à décharge rapide ou burst). Enfin, le dernier chapitre (D) a pour objectif l’étude de l’effet du couplage de l’adaptation visuelle à l’administration de certaines drogues, notamment la sérotonine et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Méthodes En utilisant des enregistrements extracellulaires d’activités neuronales dans le cortex visuel primaire (V1) combinés à un processus d’imagerie cérébrale optique intrinsèque, nous enregistrons l’activité de décharge de populations neuronales et nous examinons l’activité de neurones individuels extraite des signaux multi-unitaires. L’analyse de l’activité cérébrale se base sur différents algorithmes : la distinction des propriétés électrophysiologiques des neurones se fait par calcul de l’intervalle de temps entre la vallée et le pic maximal du potentiel d’action (largeur du potentiel d’action), la sélectivité des neurones est basée sur leur taux de décharge à différents stimuli, et la connectivité fonctionnelle utilise des calculs de corrélations croisées. L’utilisation des drogues se fait par administration locale sur la surface du cortex (après une craniotomie et une durotomie). Résultats et conclusions Dans le premier chapitre, nous démontrons la capacité des neurones à modifier leur sélectivité après une période d’adaptation visuelle à un stimulus particulier, ces changements aboutissent à une réorganisation des cartes corticales suivant un patron spécifique. Nous attribuons ce résultat à la flexibilité de groupes fonctionnels de neurones qui étaient longtemps considérés comme des unités anatomiques rigides. En effet, nous observons une restructuration extensive des domaines d’orientation dans le but de remodeler les colonnes d’orientation où chaque stimulus est représenté de façon égale. Ceci est d’autant plus confirmé dans le second chapitre où dans ce cas, les cartes de connectivité fonctionnelle sont investiguées. En accord avec les résultats énumérés précédemment, les cartes de connectivité montrent également une restructuration massive mais de façon intéressante, les neurones utilisent une stratégie de sommation afin de stabiliser leurs poids de connectivité totaux. Ces dynamiques de connectivité sont examinées dans le troisième chapitre en relation avec les propriétés électrophysiologiques des neurones. En effet, deux modes de décharge neuronale permettent la distinction entre deux classes neuronales. Leurs dynamiques de corrélations distinctes suggèrent que ces deux classes jouent des rôles clés différents dans l’encodage et l’intégration des stimuli visuels au sein d’une population neuronale. Enfin, dans le dernier chapitre, l’adaptation visuelle est combinée avec l’administration de certaines substances, notamment la sérotonine (neurotransmetteur) et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Ces deux substances produisent un effet similaire en facilitant l’acquisition des stimuli imposés par adaptation. Lorsqu’un stimulus non optimal est présenté en présence de l’une des deux substances, nous observons une augmentation du taux de décharge des neurones en présentant ce stimulus. Nous présentons un modèle neuronal basé sur cette recherche afin d’expliquer les fluctuations du taux de décharge neuronale en présence ou en absence des drogues. Cette thèse présente de nouvelles perspectives quant à la compréhension de l’adaptation des neurones du cortex visuel primaire adulte dans le but de changer leur sélectivité dans un environnement d’apprentissage. Nous montrons qu’il y a un parfait équilibre entre leurs habiletés plastiques et leur dynamique d’homéostasie.
Resumo:
Les informations sensorielles sont traitées dans le cortex par des réseaux de neurones co-activés qui forment des assemblées neuronales fonctionnelles. Le traitement visuel dans le cortex est régit par différents aspects des caractéristiques neuronales tels que l’aspect anatomique, électrophysiologique et moléculaire. Au sein du cortex visuel primaire, les neurones sont sélectifs à divers attributs des stimuli tels que l’orientation, la direction, le mouvement et la fréquence spatiale. Chacun de ces attributs conduit à une activité de décharge maximale pour une population neuronale spécifique. Les neurones du cortex visuel ont cependant la capacité de changer leur sélectivité en réponse à une exposition prolongée d’un stimulus approprié appelée apprentissage visuel ou adaptation visuelle à un stimulus non préférentiel. De ce fait, l’objectif principal de cette thèse est d’investiguer les mécanismes neuronaux qui régissent le traitement visuel durant une plasticité induite par adaptation chez des animaux adultes. Ces mécanismes sont traités sous différents aspects : la connectivité neuronale, la sélectivité neuronale, les propriétés électrophysiologiques des neurones et les effets des drogues (sérotonine et fluoxétine). Le modèle testé se base sur les colonnes d’orientation du cortex visuel primaire. La présente thèse est subdivisée en quatre principaux chapitres. Le premier chapitre (A) traite de la réorganisation du cortex visuel primaire suite à une plasticité induite par adaptation visuelle. Le second chapitre (B) examine la connectivité neuronale fonctionnelle en se basant sur des corrélations croisées entre paires neuronales ainsi que sur des corrélations d’activités de populations neuronales. Le troisième chapitre (C) met en liaison les aspects cités précédemment (les effets de l’adaptation visuelle et la connectivité fonctionnelle) aux propriétés électrophysiologiques des neurones (deux classes de neurones sont traitées : les neurones à décharge régulière et les neurones à décharge rapide ou burst). Enfin, le dernier chapitre (D) a pour objectif l’étude de l’effet du couplage de l’adaptation visuelle à l’administration de certaines drogues, notamment la sérotonine et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Méthodes En utilisant des enregistrements extracellulaires d’activités neuronales dans le cortex visuel primaire (V1) combinés à un processus d’imagerie cérébrale optique intrinsèque, nous enregistrons l’activité de décharge de populations neuronales et nous examinons l’activité de neurones individuels extraite des signaux multi-unitaires. L’analyse de l’activité cérébrale se base sur différents algorithmes : la distinction des propriétés électrophysiologiques des neurones se fait par calcul de l’intervalle de temps entre la vallée et le pic maximal du potentiel d’action (largeur du potentiel d’action), la sélectivité des neurones est basée sur leur taux de décharge à différents stimuli, et la connectivité fonctionnelle utilise des calculs de corrélations croisées. L’utilisation des drogues se fait par administration locale sur la surface du cortex (après une craniotomie et une durotomie). Résultats et conclusions Dans le premier chapitre, nous démontrons la capacité des neurones à modifier leur sélectivité après une période d’adaptation visuelle à un stimulus particulier, ces changements aboutissent à une réorganisation des cartes corticales suivant un patron spécifique. Nous attribuons ce résultat à la flexibilité de groupes fonctionnels de neurones qui étaient longtemps considérés comme des unités anatomiques rigides. En effet, nous observons une restructuration extensive des domaines d’orientation dans le but de remodeler les colonnes d’orientation où chaque stimulus est représenté de façon égale. Ceci est d’autant plus confirmé dans le second chapitre où dans ce cas, les cartes de connectivité fonctionnelle sont investiguées. En accord avec les résultats énumérés précédemment, les cartes de connectivité montrent également une restructuration massive mais de façon intéressante, les neurones utilisent une stratégie de sommation afin de stabiliser leurs poids de connectivité totaux. Ces dynamiques de connectivité sont examinées dans le troisième chapitre en relation avec les propriétés électrophysiologiques des neurones. En effet, deux modes de décharge neuronale permettent la distinction entre deux classes neuronales. Leurs dynamiques de corrélations distinctes suggèrent que ces deux classes jouent des rôles clés différents dans l’encodage et l’intégration des stimuli visuels au sein d’une population neuronale. Enfin, dans le dernier chapitre, l’adaptation visuelle est combinée avec l’administration de certaines substances, notamment la sérotonine (neurotransmetteur) et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Ces deux substances produisent un effet similaire en facilitant l’acquisition des stimuli imposés par adaptation. Lorsqu’un stimulus non optimal est présenté en présence de l’une des deux substances, nous observons une augmentation du taux de décharge des neurones en présentant ce stimulus. Nous présentons un modèle neuronal basé sur cette recherche afin d’expliquer les fluctuations du taux de décharge neuronale en présence ou en absence des drogues. Cette thèse présente de nouvelles perspectives quant à la compréhension de l’adaptation des neurones du cortex visuel primaire adulte dans le but de changer leur sélectivité dans un environnement d’apprentissage. Nous montrons qu’il y a un parfait équilibre entre leurs habiletés plastiques et leur dynamique d’homéostasie.
Resumo:
A relationship between motor ability and cognitive performance has been previously reported. This study aimed to investigate the association between movement and cognitive performance at 1 and 4 years corrected age of children born less than 1000 g, and whether developmental testing of movement at 1 year is predictive of cognitive performance at 4 years. Motor development was assessed at both ages using the neurosensory motor developmental assessment (NSMDA) and motor development was classified as normal, or minimal, mild, moderate-severe dysfunction. Cognitive performance was assessed on the Griffith Mental Developmental Scale at 1 year and McCarthy Scales of Children's Abilities at 4 years. Subjects included 198 children of birthweight less than 1000 g. Of these 132 children returned for follow-up at the corrected ages of both 1 and 4 years. The 66 children not included had a slight increase in gestational age, while the mothers were younger and had a lower level of education. A significant association was found between NSMDA group classification at 1 year and cognitive performance at both 1 and 4 years (p
Resumo:
GABAergic and glycinergic synaptic transmission is proposed to promote the maturation and refinement of the developing CNS. Here we provide morphological and functional evidence that glycinergic and GABAergic synapses control motoneuron development in a region-specific manner during programmed cell death. In gephyrin-deficient mice that lack all postsynaptic glycine receptor and some GABA(A) receptor clusters, there was increased spontaneous respiratory motor activity, reduced respiratory motoneuron survival, and decreased innervation of the diaphragm. In contrast, limb-innervating motoneurons showed decreased spontaneous activity, increased survival, and increased innervation of their target muscles. Both GABA and glycine increased limb-innervating motoneuron activity and decreased respiratory motoneuron activity in wild-type mice, but only glycine responses were abolished in gephyrin-deficient mice. Our results provide genetic evidence that the development of glycinergic and GABAergic synaptic inputs onto motoneurons plays an important role in the survival, axonal branching, and spontaneous activity of motoneurons in developing mammalian embryos.
Resumo:
ISSUE ADDRESSED: To explore the feasibility of using the Internet and e-mail to promote physical activity in a defined community. METHODS: An online survey was conducted through a community-based Internet Service Provider (ISP). ISP clients were recruited via electronic newsletter and direct e-mail. Data were collected on preferred sources of assistance for physical activity advice and stage of motivational readiness for physical activity. RESULTS: Valid surveys were completed by 797 (9% response rate). Participants were: 55% men; 56% aged >45 years; 57% worked full time; mean BMI was 28+/-8. Thirty-six per cent were in the early stages of motivational readiness for physical activity. More than 70% were somewhat to extremely interested in having access to a physical activity website. CONCLUSION: Promoting physical activity via the Internet and e-mail is feasible and appealing to some people. Expanding the reach, appeal and use of this technology to deliver physical activity programs will be a challenge.
Resumo:
Introduction: Extremely premature infants of normal intellectual ability have an increased prevalence of motor and attentional difficulties. Knowledge of the relationship between early motor difficulties and measures of attention at school age would enhance understanding of these developmental pathways, their interrelationship and opportunities for intervention. Objective: This study examines whether an association exists between early findings of minor motor difficulties and school age clinical and psychometric measures of attention. Methodology: 45/60 eligible ELBW(1000 g) or preterm (< 27/40 gestation) infants born at the Mater Mother's Hospital were assessed at 12 and 24 months for minor motor deficits (using NSMDA) and at 7-9 years for attention, using clinical (Conners and Du Paul Rating Scales) and psychometric (assessing attention span, selective and divided attention) measures. Results: NSMDA at 12 months was only associated with the psychometric measures of verbal attention span. It was not associated with later clinical measures of attention. NSMDA at 24months was strongly associated with specific clinical measures of attention at school age, independent of biological and social factors. It was not associated with psychometric measures of attention. Conclusion: The major finding of this study is that motor difficulties in ELBW infants at 2 years are associated with later clinical measures of attention. Possible mechanisms underlying this relationship are considered. Crown Copyright (c) 2005 Published by Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.
Resumo:
Purpose: To determine whether a significant relationship exists between fat mass (FM) development and physical activity (PA) and/or sugar-sweetened drink (SD) consumption in healthy boys and girls aged 8-19 yr. Methods: A total of 105 males and 103 females were assessed during childhood and adolescence for a maximum of 7 yr and a median of 5 yr. Height was measured biannually. Fat-free mass (FFM) and FM were assessed annually by dual x-ray absorptiometry (DXA). PA was evaluated two to three times annually using the PAQ-C/A. Energy intake and SD were assessed using a 24-h dietary intake questionnaire also completed two to three times per year. Years from peak height velocity were used as a biological maturity age indicator. Multilevel random effects models were used to test the relationship. Results: When controlling for maturation, FFM, and energy intake adjusted for SD, PA level was negatively related to FM development in males (P < 0.05) but not in females (P > 0.05). In contrast, there was no relationship between SD and FM development of males or females (P > 0.05). There was also no interaction effect between SD and PA (P > 0.05) with FM development. Conclusion: This finding tends support to the idea that increasing PA in male youths aids in the control of FM development. Models employed showed no relationship between SD and FM in either gender.
Resumo:
Animal experiments have shown that Vitamin D plays a role in both brain development and adult brain function. The adult Vitamin D receptor null mutant mouse (VDR -/-) is reported to be less active and more anxious than wild-type litter mate controls and to have poor swimming ability. However, an anxious behavioural phenotype is inferred from differences in locomotor behaviour. This is a general problem in behavioural phenotyping where a neurological phenotype is inferred from changes in locomotion which will be affected by non-neurological factors, such as muscle fatigue. In this study of VDR -/-, we conducted a detailed examination of one form of motor behaviour, swimming, compared to wildtype littermate controls. Swimming was assessed using a forced swim test, a laneway swimming test and a watermaze test using a visible platform. Post-swimming activity was assessed by comparing grooming and rearing behaviour before, and 5 min after, the forced swimming test. We replicated previous findings in which VDR -/- mice demonstrate more sinking episodes than wildtype controls in the forced swim test but they were similar to controls in the time taken to swim a 1 m laneway, and in the time taken to reach a visible platform in the watermaze. Thus, the VDR -/- mice were able to swim but were not able to float. Grooming and rearing behaviour of the VDR -/- mice was similar to wildtype controls before the forced swim but the VDR -/- were much less active after the swim compared with wildtype mice which displayed high levels of grooming and rearing. We conclude that VDR -/- mice have muscular and motor impairments that do not affect their ability to swim but significantly alters the ability to float as well as their post-swimming activity. Differences in muscle strength may confound tests of activity that are used to infer an anxious phenotype. (c) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.
Resumo:
Changes in the strength of signalling between neurones are thought to provide a cellular substrate for learning and memory. In the cerebellar cortex, raising the frequency and the strength of parallel fibre (PF) stimulation leads to a long-term depression (LTD) of the strength of signalling at the synapse between PFs and Purkinje cells (PCs), which spreads to distant synapses to the same cell via a nitric oxide (NO) dependent mechanism. At the same synapse, but under conditions of reduced post-synaptic calcium activity, raised frequency stimulation (RFS) of PFs triggers a long-term potentiation of synaptic transmission. The aims of the work described in this thesis were to investigate the conditions necessary for LTD and LTP at this synapse following RFS and to identify the origins and second messenger cascades involved in the induction and spread of LTP and LTD. In thin, parasagittal cerebellar slices whole cell patch clamp recordings were made from PCs and the effects of RFS of one of two, independent PF inputs to the same PC were examined under a range of experimental conditions. Under conditions designed to reduce post-synaptic calcium activity, RFS to a single PF input led to LTP and a decreases in paired pulse facilitation (PPF) in both pathways. This heterosynaptic potentiation was prevented by inhibition of protein kinase A (PKA) or by inhibition of NO synthase with either 7-nitroindazole (7-NI) or NG Nitro-L-argenine methyl ester. Inhibition of guanylate cyclase (GC) or protein kinase G (PKG) had no effect. A similar potentiation was observed upon application of the adenylyl cyclase (AC) activator forskolin or the NO donor spermine NONOate. Both of these treatments also resulted in an increase in the frequency of mEPSCs, which provides further evidence for a presynaptic origin of LTP. Forskolin induced potentiation and the increase in mEPSC frequency were blocked by 7-NI. The styryl dye FM1-43, a fluorescent reporter of endo- and exocytosis, was also used to further examine the possible pre-synaptic origins of LTP. RFS or forskolin application enhanced FM1-43 de-staining and NOS inhibitors blocked this effect. Application of NONOate also enhanced FM1-43 de-staining. When post-synaptic calcium activity was less strictly buffered, RFS to a single PF input led to a transient potentiation that was succeeded by LTD in both pathways. This LTD, which resembled previously described forms, was prevented by inhibition of the NO/cGMP/PKG cascade. Modification of the AC/cAMP/PKA cascade had no effect. In summary, the direction of synaptic plasticity at the PF-PC synapse in response to RFS depends largely on the level of post-synaptic calcium activity. LTP and LTD were non-input specific and both forms of plasticity were dependent on NOS activity. Induction of LTP was mediated by a presynaptic mechanism and depended on NO and cAMP production. LTD on the other hand was a post-synaptic process and required activity of the NO/cGMP/PKG signalling cascade.
Resumo:
Early human development offers a unique perspective in investigating the potential cognitive and social implications of action and perception. Specifically, during infancy, action production and action perception undergo foundational developments. One essential component to examine developments in action processing is the analysis of others’ actions as meaningful and goal-directed. Little research, however, has examined the underlying neural systems that may be associated with emerging action and perception abilities, and infants’ learning of goal-directed actions. The current study examines the mu rhythm—a brain oscillation found in the electroencephalogram (EEG)—that has been associated with action and perception. Specifically, the present work investigates whether the mu signal is related to 9-month-olds’ learning of a novel goal-directed means-end task. The findings of this study demonstrate a relation between variations in mu rhythm activity and infants’ ability to learn a novel goal-directed means-end action task (compared to a visual pattern learning task used as a comparison task). Additionally, we examined the relations between standardized assessments of early motor competence, infants’ ability to learn a novel goal-directed task, and mu rhythm activity. We found that: 1a) mu rhythm activity during observation of a grasp uniquely predicted infants’ learning on the cane training task, 1b) mu rhythm activity during observation and execution of a grasp did not uniquely predict infants’ learning on the visual pattern learning task (comparison learning task), 2) infants’ motor competence did not predict infants’ learning on the cane training task, 3) mu rhythm activity during observation and execution was not related to infants’ measure of motor competence, and 4) mu rhythm activity did not predict infants’ learning on the cane task above and beyond infants’ motor competence. The results from this study demonstrate that mu rhythm activity is a sensitive measure to detect individual differences in infants’ action and perception abilities, specifically their learning of a novel goal-directed action.
Resumo:
This chapter reports on the Portuguese trial of the Environmental Rating Scale for Sustainable Development in Early Childhood (ERS-SDEC) scale which was carried out in the context of the initial training of pre-school teachers at the University of Évora and during their practicum in local pre-schools. The particular context of this trial in initial teacher education provides a particular focus on the professional development of the students, and the cooperating teachers provided by their engagement in a collaborative action-research project that was focused upon Education for Sustainable Development. After providing some Portuguese contextual elements related with ESD, we will report on the trial of the scale in Évora and its results in terms of improving the quality of classroom practices and students and teachers professional development provided by their participation in the project. Finally we will share some reflections on the project, the format and use of the scale and on some critical issues that we learned to be critical in terms of ESD in Early Childhood.
Resumo:
To assess body composition modifications in post-pubertal schoolchildren after practice of a physical activity program during one school year. The sample consisted of 386 students aged between 15 and 17 years and divided into two groups: the study group (SG) comprised 195 students and the control group (CG), 191. The SG was submitted to a physical activity program and the CG attended conventional physical education classes. Body composition was assessed using body mass index (BMI), percentage of body fat (%BF), fat mass (FM), and lean mass (LM). A positive effect of the physical activity program on body composition in the SG (p<0.001) was observed, as well as on the interaction time x group in all the variables analyzed in both genders. A reduction in %BF (mean of differences = -5.58%) and waist circumference (-2.33cm), as well as an increase in LM (+2.05kg) were observed in the SG for both genders, whereas the opposite was observed in the CG. The practice of programmed physical activity promotes significant reduction of body fat in post-pubertal schoolchildren.