Characterization of the molecular clockwork in the cockroach Rhyparobia maderae

Der Wechsel von Tag und Nacht erzeugt einen regelmäßigen Rhythmus von verschiedenen Umweltreizen, allen voran Licht und Temperatur. Fast jedes bis zum heutigen Tage untersuchte Lebewesen besitzt einen endogenen Mechanismus zur Zeitwahrnehmung, und diese "innere Uhr" befähigt Lebewesen dazu, sich vorausschauend an rhythmische Umwelt-Änderungen anzupassen. Circadiane Rhythmen bestehen auch ohne jegliche äußere Reize und basieren auf einem molekularen Rückkopplungs-Mechanismus, der Rhythmen in Genexpression und Proteinkonzentration von etwa 24 Stunden erzeugt. Obwohl sich die grundsätzlichen Mechanismen und Komponenten dieses molekularen Uhrwerks in allen Insekten ähneln, zeigte sich jedoch immer mehr, dass es im Detail doch wesentliche Unterschiede zwischen verschiedenen Insektengruppen gibt. Während das molekulare Uhrwerk der Fruchtfliege Drosophila melanogaster inzwischen sehr gut untersucht ist, fehlen bei den meisten Insektengruppen immernoch eingehende Untersuchungen. Fast nichts ist über die molekulare Basis von circadianen Rhythmen bei der Schabe Rhyparobia maderae bekannt, obwohl diese Art bereits seit Langem als Modellorganismus in der Chronobiologie dient. Um mit der Forschung am molekularen, circadianen System von R. maderae zu beginnen, wurde die Struktur und das Expressionsprofil der core feedback loop Gene per, tim1 und cry2 analysiert. Mittels degenerierten Primern und RACE konnte das vollständige offene Leseraster (OLR) von rmPer und rmCry2, und ein Teil des rmTim1 OLR kloniert werden. Eine phylogenetische Analyse gruppierte rmPER und rmCRY2 gemeinsam mit den Orthologa hemimetaboler Insekten. Viele bei D. melanogaster funktionell charakterisierte Domänen sind bei diesen Proteinen konserviert, was auf eine ähnliche Funktion in der inneren Uhr von R. maderae hinweist. Mittels quantitativer PCR konnte gezeigt werden, dass die mRNA von rmPer, rmTim1 und rmCry2 in verschiedenen Lichtregimen in der gleichen Phasenlage Tageszeit-abhängig schwankt. Die Phasenlage stellte sich bei unterschiedlichen Photoperioden jeweils relativ zum Beginn der Skotophase ein, mit Maxima in der ersten Hälfte der Nacht. Auch im Dauerdunkel zeigen sich Rhythmen in der rmTim1 und rmCry2 Expression. Die Amplitude der rmPer Expressionsrhythmen war jedoch so gering, dass keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Zeitgeberzeiten (ZT) festgestellt werden konnten. Mittels Laufrad-Assays wurde untersucht wie Kurz- und Langtag Lichtregime die Verhaltensrhythmen beeinflussen. Es konnten nur Unterschiede in der Periodenlänge unter freilaufenden Bedingungen festgestellt werden, wenn höhere Lichtintensitäten (1000lx) zur Synchronisation (entrainment) genutzt wurden. Die Periode des freilaufenden Rhythmus war bei Tieren aus dem Kurztag länger. Die photoperiodische Plastizität zeigte sich also auch auf Verhaltensebene, obwohl höhere Lichtintensitäten notwendig waren um einen Effekt zu beobachten. Basierend auf den Sequenzen der zuvor klonierten OLR wurden gegen rmPER, rmTIM1 und rmCRY2 gerichtete Antikörper hergestellt. Die Antikörper gegen rmPER und rmTIM1 erkannten in western blots sehr wahrscheinlich spezifisch das jeweilige Protein. Zeitreihen von Gehirngewebe-Homogenisaten zeigten keinen offensichtlichen circadianen Rhythmus in der Proteinkonzentration, wahrscheinlich auf Grund einer Oszillation mit niedriger Amplitude. In Immunhistochemischen Färbungen konnte nur mit dem gegen rmPER gerichteten Antikörper aus Kaninchen ein Signal beobachtet werden. Beinahe jede Zelle des Zentralnervensystems war rmPER-immunreaktiv im Zellkern. Es konnten keine Unterschiede zwischen den untersuchten ZTs festgestellt werden, ähnlich wie bei den western blot Zeitreihen. In dieser Studie konnten erstmals molekulare Daten der circadianen Uhr von R. maderae erfasst und dargestellt werden. Die Uhrgene per, tim1 und cry2 werden in dieser Schabenart exprimiert und ihre Domänenstruktur sowie das circadiane Expressionsmuster ähneln dem hypothetischen ursprünglichen Insektenuhrwerk, welches der circadianen Uhr von Vertebraten nahesteht. Das molekulare Uhrwerk von R. maderae kann sich an unterschiedliche Photoperioden anpassen, und diese Anpassungen manifestieren sich im Expressionsprofil der untersuchten Uhrgene ebenso wie im Verhalten.

Physiological analysis of central and peripheral insect circadian pacemaker neurons

Alle bisher untersuchten Lebewesen besitzen (circadiane) innere Uhren, die eine endogene Perioden-länge von ungefähr 24 Stunden generieren. Eine innere Uhr kann über Zeitgeber mit der Umwelt synchronisiert werden und ermöglicht dem Organismus, rhythmische Umweltveränderungen vorweg zu nehmen. Neben einem zentralen Schrittmacher, der Physiologie und Verhalten des Organismus steuert, gibt es in unterschiedlichen Organen auch periphere Uhren, die die zeitlichen Abläufe in der spezifischen Funktion dieser Organe steuern. In dieser Arbeit sollten zentrale und periphere Schrittmacherneurone von Insekten physiologisch untersucht und verglichen werden. Die Neurone der akzessorischen Medulla (AME) von Rhyparobia maderae dienten als Modellsystem für zentrale Schrittmacher, während olfaktorische Rezeptorneurone (ORNs) von Manduca sexta als Modellsystem für periphere Schrittmacher dienten. Die zentralen Schrittmacherneurone wurden in extrazellulären Ableitungen an der isolierten AME (Netzwerkebene) und in Patch-Clamp Experimenten an primären AME Zellkulturen (Einzelzellebene) untersucht. Auf Netzwerkebene zeigten sich zwei charakteristische Aktivitätsmuster: regelmäßige Aktivität und Wechsel zwischen hoher und niedriger Aktivität (Oszillationen). Es wurde gezeigt, dass Glutamat ein Neurotransmitter der weitverbreiteten inhibitorischen Synapsen der AME ist, und dass in geringem Maße auch exzitatorische Synapsen vorkommen. Das Neuropeptid pigment-dispersing factor (PDF), das von nur wenigen AME Neuronen exprimiert wird und ein wichtiger Kopplungsfaktor im circadianen System ist, führte zu Hemmungen, Aktivierungen oder Oszillationen. Die Effekte waren transient oder langanhaltend und wurden wahrscheinlich durch den sekundären Botenstoff cAMP vermittelt. Ein Zielmolekül von cAMP war vermutlich exchange protein directly activated by cAMP (EPAC). Auf Einzelzellebene wurde gezeigt, dass die meisten AME Neurone depolarisiert waren und deshalb nicht feuerten. Die Analyse von Strom-Spannungs-Kennlinien und pharmakologische Experimente ergaben, dass unterschiedliche Ionenkanäle vorhanden waren (Ca2+, Cl-, K+, Na+ Kanäle sowie nicht-spezifische Kationenkanäle). Starke, bei hohen Spannungen aktivierende Ca2+ Ströme (ICa) könnten eine wichtige Rolle bei Ca2+-abhängiger Neurotransmitter-Ausschüttung, Oszillationen, und Aktionspotentialen spielen. PDF hemmte unterschiedliche Ströme (ICa, IK und INa) und aktivierte nicht-spezifische Kationenströme (Ih). Es wurde angenommen, dass simultane PDF-abhängige Hyper- und Depolarisationen rhythmische Membranpotential-Oszillationen verursachen. Dieser Mechanismus könnte eine Rolle bei PDF-abhängigen Synchronisationen spielen. Die Analyse peripherer Schrittmacherneurone konzentrierte sich auf die Charakterisierung des olfaktorischen Corezeptors von M. sexta (MsexORCO). In anderen Insekten ist ORCO für die Membran-Insertion von olfaktorischen Rezeptoren (ORs) erforderlich. ORCO bildet Komplexe mit den ORs, die in heterologen Expressionssystemen als Ionenkanäle fungieren und Duft-Antworten vermitteln. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass MsexORCO in pheromonsensitiven ORNs in vivo nicht als Teil eines ionotropen Rezeptors sondern als Schrittmacherkanal fungiert, der unterschwellige Membranpotential-Oszillationen generiert. MsexORCO wurde mit vermeintlichen Pheromonrezeptoren in human embryonic kidney (HEK 293) Zellen coexprimiert. Immuncytochemie und Ca2+ Imaging Experimente zeigten sehr schwache Expressionsraten. Trotzdem war es möglich zu zeigen, dass MsexORCO wahrscheinlich ein spontan-aktiver, Ca2+-permeabler Ionenkanal ist, der durch den ORCO-Agonisten VUAA1 und cyclische Nucleotide aktiviert wird. Außerdem wiesen die Experimente darauf hin, dass MsexOR-1 offensichtlich der Bombykal-Rezeptor ist. Eine weitere Charakterisierung von MsexORCO in primären M. sexta ORN Zellkulturen konnte nicht vollendet werden, weil die ORNs nicht signifikant auf ORCO-Agonisten oder -Antagonisten reagierten.

Asociación entre relaciones románticas y la calidad de sueño percibida por jóvenes universitarios

Introducción: Uno de los aspectos con mayor variación durante la adolescencia es el sueño, el cual se ve afectado por factores biológicos así como por los estados afectivos y emocionales. En esta etapa, los individuos establecen sus primeras relaciones sentimentales románticas, vínculos esenciales para la maduración de las relaciones sociales y psicosexuales. Este trabajo busca determinar la asociación existente entre las relaciones sentimentales románticas y sus características, con la calidad sueño percibida por los jóvenes. Metodología: Estudio realizado en una población de 1794 estudiantes de ciencias de la salud entre los 18 y 25 años de edad en Bogotá, Colombia, entre 2012 y 2013. Se obtuvo una muestra probabilística con asignación proporcional de 443 sujetos, estratificada por programa académico y sexo. Utilizando dos cuestionarios de auto reporte se exploraron las características de las relaciones sentimentales y la calidad de sueño percibida. Resultados: El 64% (IC 95%: 59,4-68,9%) de la población estudiada se encontró en una relación sentimental romántica. Estos sujetos tuvieron latencias de sueño prolongadas con menor frecuencia que quienes no tenían en una relación (p <0,05). La calidad de sueño percibida se asoció al nivel de satisfacción que tuvieron los sujetos en su relación, así como la atracción por su pareja. Rasgos obsesivos, ansiosos, temerosos y evitativos en la relación disminuyeron la calidad de sueño percibida. Conclusión: Las relaciones sentimentales románticas y sus características se asocian con la calidad de sueño percibida por los individuos. Se requieren estudios que determinen causalidad en esta asociación y definan potenciales estrategias de intervención al respecto.

Enfoque del paciente con trastornos del sueño

La importancia del sueño y las patologías relacionadas con el mismo son ampliamente reconocidas en el campo de la medicina y la neurología, sin embargo la mayoría de neurólogos dedican muy poco tiempo al estudio de estas entidades y muy raramente durante la valoración de los pacientes se indaga acerca de la presencia de trastornos relacionados con el sueño. Esto es sorprendente si tenemos en cuenta que pasamos casi un tercio de la vida durmiendo, además de la alta incidencia de trastornos de sueño en la población general. A continuación revisaremos los principales trastornos del sueño, su diagnóstico y tratamiento.

Eficacia de la melatonina en insomnio primario en el adulto mayor: revisión sistemática de la literatura

Introducción: La melatonina, una sustancia cronobiótica endógena, es cada vez más empleada para el manejo de los problemas del sueño en adultos mayores por su aparente eficacia y buen perfil de eventos adversos. En este sentido, se intentó evaluar la eficacia de la melatonina en el tratamiento del insomnio primario en el adulto mayor (≥55 años) comparado con benzodiacepinas, zopiclona y placebo a la luz de la evidencia disponible en los últimos cinco años. Métodos: Revisión sistemática de la literatura. Resultados: En comparación con placebo, al parecer la melatonina mejora la calidad y los hábitos de sueño, no así la latencia de inicio de sueño en mediciones subjetivas ni objetivas (polisomnografía); a diferencia de otros medicamentos hipnóticos, no altera la arquitectura del sueño ni genera síntomas diurnos. Conclusiones: No se encontró evidencia que soporte el uso de melatonina en adultos mayores de 55 años para la reducción de la latencia de sueño, aumento del tiempo total de sueño, mejoría de la eficiencia del sueño, disminución de despertares nocturnos o mejoría de la calidad de sueño. Es necesario adelantar más estudios en comparación con placebo y otros medicamentos.

O contributo da biblioteca escolar para o reforço da escola inclusiva

No paradigma educacional do século XXI, a valorização da diversidade, o respeito pela diferença e o combate à exclusão são pressupostos fundamentais para a consolidação de uma escola de qualidade para todos. Uma Escola verdadeiramente inclusiva é o grande desafio que se coloca, hoje, à Educação. As metodologias de ensino devem, cada vez mais, centrar-se no aluno, partindo dos saberes e necessidades de cada um. Na resposta às exigências de adaptação a ritmos e diferenças pessoais, a Biblioteca Escolar, janela aberta para o vasto mundo da informação, deve assumir uma missão essencial no processo de ensino e de aprendizagem, envolvendo-se com os diferentes agentes educativos e contribuindo para o desenvolvimento de competências que permitam aos alunos o exercício de uma cidadania ativa e participada. Com este estudo, pretendeu-se aferir o contributo da Biblioteca Escolar para a consolidação de uma Escola Inclusiva, percebendo em que medida as condições de acesso, os recursos e as atividades desenvolvidas, facilitam a participação da diversidade dos alunos; conhecendo a existência de práticas colaborativas, integradoras dos diferentes agentes educativos e analisando a importância conferida à Biblioteca na aprendizagem e no desenvolvimento das diferentes literacias. Para tal, no âmbito do enquadramento teórico, perspetivou-se a Biblioteca Escolar, nomeadamente a sua conceção e fundamentos, e o seu papel, enquanto centro de recursos fundamental no contexto do ensino-aprendizagem para todos, para além da abordagem aos pressupostos da Escola Inclusiva e da Inclusão. Relativamente ao trabalho de campo levado a efeito, realizou-se um estudo de caso, com base numa metodologia quantitativa, recorrendo à análise documental e ao inquérito por questionário como instrumentos de recolha de dados, nomeadamente dos professores, alunos e pais/encarregados de educação. As conclusões do estudo apontam para a existência de limitações ao nível da atuação da Biblioteca Escolar para a consolidação de uma verdadeira escola inclusiva. Algum caminho foi já percorrido, sobretudo no âmbito das condições de acesso para o atendimento à diversidade de alunos, mas muito percurso ainda há a fazer para que a Biblioteca reforce o seu contributo para uma Escola que se quer, de e para todos.

Visual practices and the objects of design

Recent interest in material objects - the things of everyday interaction - has led to articulations of their role in the literature on organizational knowledge and learning. What is missing is a sense of how the use of these 'things' is patterned across both industrial settings and time. This research addresses this gap with a particular emphasis on visual materials. Practices are analysed in two contrasting design settings: a capital goods manufacturer and an architectural firm. Materials are observed to be treated both as frozen, and hence unavailable for change; and as fluid, open and dynamic. In each setting temporal patterns of unfreezing and refreezing are associated with the different types of materials used. The research suggests that these differing patterns or rhythms of visual practice are important in the evolution of knowledge and in structuring social relations for delivery. Hence, to improve their performance practitioners should not only consider the types of media they use, but also reflect on the pace and style of their interactions.

Sibling caringscapes: time–space practices of caring within youth-headed households in Tanzania and Uganda

This paper investigates the time–space practices of young people caring for their siblings in youthheaded households affected by AIDS in Tanzania and Uganda. Based on qualitative exploratory research with young people heading households, their siblings, NGO workers and community members, the article develops the notion of sibling ‘caringscapes’ to analyse young people’s everyday practices and caring pathways through time and space. Participatory time-use data reveals that older siblings of both genders regularly undertake substantial caring tasks at the very high end of the caregiving continuum. Drawing on rhythmanalysis, the paper explores how young people negotiate emotional geographies and temporalities of caring. The competing rhythms of bodies, schooling, work and seasonal agricultural production can result in ‘arrhythmia’ and time scarcity, which has detrimental effects on young people’s health, education,future employment prospects and mobility. Young people’s lifecourse transitions are shaped to a large extent by their caring responsibilities, resulting in some young people remaining in a liminal position for considerable periods, unable to make ‘successful’ transitions to adulthood. Despite structural constraints,however, young people are able to exercise some autonomy over their caring pathways and lifecourse transitions. The research sheds light on the ways that individuals embody the practices, routines and rhythms of everyday life and exercise agency within highly restricted broader landscapes of care.

A study of anticipatory non-autonomous systems

Rhythms are manifested ubiquitously in dynamical biological processes. These fundamental processes which are necessary for the survival of living organisms include metabolism, breathing, heart beat, and, above all, the circadian rhythm coupled to the diurnal cycle. Thus, in mathematical biology, biological processes are often represented as linear or nonlinear oscillators. In the framework of nonlinear and dissipative systems (ie. the flow of energy, substances, or sensory information), they generate stable internal oscillations as a response to environmental input and, in turn, utilise such output as a means of coupling with the environment.

Contrasting effects of changing rhythm and content on auditory distraction in immediate memory

Across five experiments, the temporal regularity and content of an irrelevant speech stream were varied and their effects on a serial recall task examined. Variations of the content, but not the rhythm, of the irrelevant speech stimuli reliably disrupted serial recall performance in all experiments. Bayesian analyses supported the null hypothesis over the hypothesis that irregular rhythms would disrupt memory to a greater extent than regular rhythms. Pooling the data in a combined analysis revealed that regular presentation of the irrelevant speech was significantly more disruptive to serial recall than irregular presentation. These results are consistent with the idea that auditory distraction is sensitive to both intra-item and inter-item relations and challenge an orienting-based account of auditory distraction.

Coupling between gamma-band power and cerebral blood volume during recurrent acute neocortical seizures

Characterization of neural and hemodynamic biomarkers of epileptic activity that can be measured using noninvasive techniques is fundamental to the accurate identification of the epileptogenic zone (EZ) in the clinical setting. Recently, oscillations at gamma-band frequencies and above (N30 Hz) have been suggested to provide valuable localizing information of the EZ and track cortical activation associated with epileptogenic processes. Although a tight coupling between gamma-band activity and hemodynamic-based signals has been consistently demonstrated in non-pathological conditions, very little is known about whether such a relationship is maintained in epilepsy and the laminar etiology of these signals. Confirmation of this relationship may elucidate the underpinnings of perfusion-based signals in epilepsy and the potential value of localizing the EZ using hemodynamic correlates of pathological rhythms. Here, we use concurrent multi-depth electrophysiology and 2- dimensional optical imaging spectroscopy to examine the coupling between multi-band neural activity and cerebral blood volume (CBV) during recurrent acute focal neocortical seizures in the urethane-anesthetized rat. We show a powerful correlation between gamma-band power (25–90 Hz) and CBV across cortical laminae, in particular layer 5, and a close association between gamma measures and multi-unit activity (MUA). Our findings provide insights into the laminar electrophysiological basis of perfusion-based imaging signals in the epileptic state and may have implications for further research using non-invasive multi-modal techniques to localize epileptogenic tissue