Direct and indirect connections between cochlear root neurons and facial motor neurons: Pathways underlying the acoustic pinna reflex in the albino rat

Cochlear root neurons (CRNs) are involved in the acoustic startle reflex, which is widely used in behavioral models of sensorimotor integration. A short-latency component of this reflex, the auricular reflex, promotes pinna movements in response to unexpected loud sounds. However, the pathway involved in the auricular component of the startle reflex is not well understood. We hypothesized that the auricular reflex is mediated by direct and indirect inputs from CRNs to the motoneurons responsible for pinna movement, which are located in the medial subnucleus of the facial motor nucleus (Mot7). To assess whether there is a direct connection between CRNs and auricular motoneurons in the rat, two neuronal tracers were used in conjunction: biotinylated dextran amine, which was injected into the cochlear nerve root, and Fluoro-Gold, which was injected into the levator auris longus muscle. Under light microscopy, close appositions were observed between axon terminals of CRNs and auricular motoneurons. The presence of direct synaptic contact was confirmed at the ultrastructural level. To confirm the indirect connection, biotinylated dextran amine was injected into the auditory-responsive portion of the caudal pontine reticular nucleus, which receives direct input from CRNs. The results confirm that the caudal pontine reticular nucleus also targets the Mot7 and that its terminals are concentrated in the medial subnucleus. Therefore, it is likely that CRNs innervate auricular motoneurons both directly and indirectly, suggesting that these connections participate in the rapid auricular reflex that accompanies the acoustic startle reflex. © 2008 Wiley-Liss, Inc.

O papel dos sistemas visual, vestibular, somatosensorial e auditivo para o controle postural

The maintenance of a given body orientation is obtained by the complex relation between sensory information and muscle activity. Therefore, this study purpose was to review the role of visual, somatosensory, vestibular and auditory information in the maintenance and control of the posture. Method. a search by papers for the last 24 years was done in the PubMed and CAPES databases. The following keywords were used: postural control, sensory information, vestibular system, visual system, somatosensory system, auditory system and haptic system. Results. the influence of each sensory system and its integration were analyzed for the maintenance and control of the posture. Conclusion. the literature showed that there is information redundancy provided by sensory channels. Thus, the central nervous system chooses the main source for the posture control.

Análise do equilíbrio postural de indivíduos diabéticos por meio de baropodometria

Objective of this study was to analyze the postural balance of neuropathic diabetic individuals through baropodometry, related to losses in the sensorimotor system. Twenty-eight healthy and 25 diagnosed with diabetic neuropathy were subjected to static evaluation (measurement of displacement of body center of pressure) and dynamic (temporal analysis of the stance phase of gait cycle). The tactile sensitivity of the feet was assessed by Semmes Weinstein monofilaments and isometric muscle strength of ankle dynamometry. Analyses of multivariânvia (MANOVAs) and variance (ANOVAs) indicated lower performance in tactile sensitivity, muscle strength and dynamic balance, but showed no difference for static equilibrium of diabetic neuropathy. With this study by regression analysis, one can infer that the equilibrium differences in gait of neuropathic insensitivity may result from tactile and muscle strength. © FTCD/FIP-MOC.

C-terminal processing of the teneurin proteins: Independent actions of a teneurin C-terminal associated peptide in hippocampal cells

Many neuropsychiatric conditions have a common set of neurological substrates associated with the integration of sensorimotor processing. The teneurins are a recently described family of proteins that play a significant role in visual and auditory development. Encoded on the terminal exon of the teneurin genes is a family of bioactive peptides, termed teneurin C-terminal associated peptides (TCAP), which regulate mood-disorder associated behaviors. Thus, the teneurin-TCAP system could represent a novel neurological system underlying the origins of a number of complex neuropsychiatric conditions. However, it is not known if TCAP-1 exerts its effects as part of a direct teneurin function, whereby TCAP represents a functional region of the larger teneurin protein, or if it has an independent role, either as a splice variant or post-translational proteolytic cleavage product of teneurin. In this study, we show that TCAP-1 can be transcribed as a smaller mRNA transcript. After translation, further processing yields a smaller 15. kDa protein containing the TCAP-1 region. In the mouse hippocampus, immunoreactive (ir) TCAP-1 is exclusively localized to the pyramidal layers of the CA1, CA2 and CA3 regions. Although the localization of TCAP and teneurin in hippocampal regions is similar, they are distinct within the cell as most ir-teneurin is found at the plasma membrane, whereas ir-TCAP-1 is predominantly found in the cytosol. Moreover, in mouse embryonic hippocampal cell culture, FITC-labeled TCAP-1 binds to the plasma membrane and is taken up into the cytosol via dynamin-dependent caveolae-mediated endocytosis. Our data provides novel evidence that TCAP-1 is structurally and functionally distinct from the larger teneurins. © 2012.

Avaliação da distribuição da pressão plantar e equilíbrio de diabéticos neuropatas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Mindware semiótico-comunicativo: campos conceituais no ensino de física para deficientes visuais utilizando uma interface cérebro-computador

Pós-graduação em Educação para a Ciência - FC

Perda neuronal, ativação glial, neurogênese e alterações sensório-motoras após isquemia focal no córtex somestésico de ratos adultos

O Acidente vascular encefálico (AVE) é considerado uma das mais importantes causas de morte e perda funcional no mundo. Poucas condições neurológicas são tão complexas e devastadoras, provocando déficits neurológicos incapacitantes ou óbito nos sobreviventes. As regiões corticais são comumente afetadas por AVE, o que resulta em perda sensorial e motora. O estabelecimento dos padrões neuropatológicos em regiões corticais, incluindo a área somestésica, é fundamental para a investigação de possíveis intervenções terapêuticas. No presente estudo, investigamos os padrões de perda neuronal, microgliose, astrocitose, neurogênese e os déficits funcionais no córtex somestésico primário de ratos adultos, submetidos á lesões isquêmicas focais, induzidas por microinjeções de 40p Moles de endotelina-1 (ET-1). Foram utilizados 30 ratos (Rattus Norvegicus) da linhagem Wistar, adultos jovens, pesando entre 250-280g. Os animais foram divididos em grupos isquêmicos (N= 21) e controle (N=9). Os mesmos foram perfundidos nos tempos de sobrevida de 1, 3 e 7 dias. Os animais do grupo de 7 dias foram submetidos à testes comportamentais para avaliar a perda de função sensório-motora. Secções foram coradas pela violeta de cresila, citocromo oxidase e imunomarcadas para identificação neurônios (anti-NeuN), microglia ativada e não ativada (Iba-1), macrófagos/microglia ativados (ED-1), astrócitos (GFAP) e neuroblastos (DCX). As comparações estatísticas entre os grupos foram feitas por análise de variância (ANOVA), um critério com correção a posteriore de Tukey. Os animais isquêmicos apresentaram déficits sensório-motores revelados pela Escala Neurológica de Bederson, Teste de Colocação da Pata Anterior e Teste do Canto. Microinjeções de ET-1 induziram lesão isquêmica focal na área somestésica primária com perda neuronal, astrocitose e microgliose progressivas principalmente nos tempos mais tardios. A coloração para citocromo oxidase revelou o campo de barris, mas, inesperadamente, marcou uma população de células inflamatórias com características de macrófagos na região isquêmica. Houve aumento do número de neuroblastos, principalmente ao sétimo dia, na zona subventricular do hemisfério isquêmico, em relação ao hemisfério contralateral e animais controle. Não houve migração significativa de neuroblastos no córtex somestésico isquêmico. Os resultados mostram que microinjeções de ET-1 são um método eficaz para indução de perda tecidual e déficits sensoriais no córtex somestésico primário de ratos adultos. Também se evidencia que a zona subventricular é influenciada por eventos isquêmicos distantes e que populações macrofágicas parecem aumentar o padrão de expressão de citocromo oxidase. O referido modelo experimental pode ser utilizado em estudos futuros onde agentes neuroprotetores em potencial podem ser utilizados para minimizar as alterações neuropatológicas descritas.

Efeito combinado do exercício físico e da degradação da matriz extracelular na plasticidade do córtex cerebral após isquemia

O acidente vascular cerebral (AVC) é a maior causa de mortes e incapacidades neurológicas no Brasil, e mais de 80% deles são decorrentes de evento isquêmico. Os sobreviventes de AVC apresentam uma variedade de déficits motores, cognitivos e sensoriais, que prejudicam suas atividades de vida diária, limitando assim sua independência. Portanto, torna-se cada vez mais necessário elaborar estratégias terapêuticas que promovam a recuperação funcional de pacientes acometidos por AVC. Após isquemia do tecido nervoso, ocorre no meio extracelular a super expressão de moléculas inibitórias a regeneração neuronal e à plasticidade sináptica, como os proteoglicanos de sulfato de condroitina (PGSCs), o principal componente das redes perineuronais (RPNs). A remoção destas moléculas com a ação da enzima condroitinase ABC (ChABC) tem sido usada como estratégia para induzir a plasticidade neuronal. Outro fator que tem sido utilizado para estimular a neuroplasticidade é o exercício físico específico para o membro afetado após AVC. O exercício físico está relacionado à liberação de neurotrofinas, importantes para a regeneração do sistema nervoso. Portanto, a remoção dos PGSCs junto com o exercício físico pode potencializar a indução da plasticidade cerebral e recuperação funcional após lesão isquêmica experimental na área sensório-motora de ratos. Para testar nossa hipótese, utilizamos n=16 ratos (Ratus norvergicus) da linhagem Wistar, divididos nos seguintes grupos experimentais (todos com sobrevida de 21 dias após AVC isquêmico): Grupo Controle ou BSA (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com BSA); Grupo Exercício (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com BSA + exercício físico específico); Grupo ChABC (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com ChABC); e Grupo ChABC + Exercício (Isquemia experimental, implante de Elvax saturado com ChABC + exercício físico específico). A lesão isquêmica foi induzida através de microinjeções do vasoconstritor Endotelina-1 (ET-1) no córtex sensório-motor, na representação da pata anterior. Logo em seguida foi implantado uma microfatia de polímero de Etileno vinil acetato saturado com ChABC (grupos ChABC e ChABC + Exercício) ou BSA (grupos Controle e Exercício). Foram avaliadas a área de lesão e a degradação dos PGSCs, além da recuperação funcional da pata afetada através do teste da exploração vertical e do teste da escada horizontal. Avaliamos a área de lesão (mm²) com auxílio do programa ImageJ (NIH, USA), delimitando a área com palor celular e também marcada com azul de colanil que estava presente na solução de injeção do peptídeo vasoconstritor ET-1 e verificamos que não houve diferença significativa no tamanho da área de lesão entre os grupos Controle (0,48±0,12), Exercício (0,46±0,05), ChABC (0,50±0,18) e ChABC + Exercício (0,55±0,05) (ANOVA, pós-teste de Tukey, ***p<0,001; **<0,01; *p<0,5). Animais que foram submetidos à remoção enzimática dos PGSCs apresentaram imunomarcação para o anticorpo anti-condroitin-4-sulfato (C4S) na área de lesão ao final da sobrevida, não havendo evidencias de degradação de PGSCs nos grupos Controle e Exercício. Verificamos ainda no teste do cilindro que a indução da lesão isquêmica não provocou perda funcional ampla, não alterando o comportamento exploratório, nem a frequência de uso da pata anterior afetada dos animais após a lesão (grupo Controle: pré-lesão ou baseline (0,33±0,10), 3 (0,29±0,17), 7 (0,30±0,10), 14 (0,29±0,16) e 21 (0,27±0,13) dias após a lesão; grupo Exercício: pré-lesão ou baseline (0,30±0,12), 3 (0,32±0,24), 7 (0,19±0,37), 14 (0,31±0,10) e 21 (0,32±0,09) dias após a lesão; grupo ChABC: pré-lesão ou baseline (0,34±0,07), 3 (0,20±0,11), 7 (0,23±0,07), 14 (0,33±0,14) e 21 (0,39±0,16) dias após a lesão; grupo ChABC + Exercício: pré-lesão ou baseline (0,34±0,04), 3 (0,20±0,09), 7 (0,26±0,04), 14 (0,18±0,08) e 21 (0,27±0,04) dias após a lesão) (ANOVA, pós-teste de Tukey, ***p<0,001; **<0,01; *p<0,5). O grupo que teve apenas a remoção dos PGSCs apresentou um melhor desempenho motor no teste da escada horizontal, mantendo sua frequência de acertos quando comparado aos demais grupos, sendo que ao final da sobrevida de 21 dias, os grupos Controle e ChABC + Exercício alcançaram uma recuperação espontânea (equivalente ao teste pré-lesão), se aproximando do grupo ChABC. Apenas o grupo tratado somente com Exercício não alcançou a recuperação espontânea, apresentando um desempenho motor significativamente inferior aos demais grupos em todos os momentos de reavaliação (grupo Controle: pré-lesão ou baseline (7,70±0,54), 3 (5,30±0,71), 7 (5,4±1,14), 14 (5,20±0,37) e 21 (6,70±0,48) dias após a lesão; grupo Exercício: pré-lesão ou baseline (8,40±0,28), 3 (4,30±0,48), 7 (4,75±0,50), 14 (5,35±0,41) e 21 (5,05±0,67) dias após a lesão; grupo ChABC: pré-lesão ou baseline (7,65±0,97), 3 (6,90±0,65), 7 (7,80±0,37), 14 (7,15±0,87) e 21 (7,45±0,32) dias após a lesão; e grupo ChABC + Exercício: pré-lesão ou baseline (8,10±0,22), 3 (3,65±1,48), 7 (4,95±1,06), 14 (7,35±0,37) e 21 (6,70±0,48) dias após a lesão (ANOVA, pós-teste de Tukey, ***p<0,001; **<0,01; *p<0,5). Portanto, a remoção dos PGSCs, o exercício físico forçado precoce e sua associação não influenciaram no tamanho da área de lesão após isquemia focal no córtex sensório-motor. Porém, apenas a remoção dos PGSCs das redes perineuronais melhorou precocemente o desempenho motor do membro afetado após isquemia focal no córtex sensório-motor. Enquanto que a remoção dos PGSCs associada ao exercício físico melhorou o desempenho motor do membro afetado após a lesão, porém essa melhora foi tardia. E o exercício físico aplicado precocemente após isquemia focal no córtex sensório-motor prejudicou o desempenho motor do membro afetado.

Visuomotor processing and hand force coordination in dyslexic children during a visually guided manipulation task

Developmental Dyslexia negatively affects children's reading and writing ability and, in most cases, performance in sensorimotor tasks. These deficits have been associated with structural and functional alterations in the cerebellum and the posterior parietal cortex (PPC). Both neural structures are active during visually guided force control and in the coordination of load force (LF) and grip force (GF) during manipulation tasks. Surprisingly, both phenomena have not been investigated in dyslexic children. Therefore, the aim of this study was to compare dyslexic and non-dyslexic children regarding their visuomotor processing ability and GF-LF coordination during a static manipulation task. Thirteen dyslexic (8-14YO) and 13 age- and sex-matched non-dyslexic (control) children participated in the study. They were asked to grasp a fixed instrumented handle using the tip of all digits and pull the handle upward exerting isometric force to match a ramp-and-hold force profile displayed in a computer monitor. Task performance (i.e., visuomotor coordination) was assessed by RMSE calculated in both ramp and hold phases. GF-LF coordination was assessed by the ratio between GF and LF (GF/LF) calculated at both phases and the maximum value of a cross-correlation function (r(max)) and its respective time lag calculated at ramp phase. The results revealed that the RMSE at both phases was larger in dyslexic than in control children. However, we found that GF/LF, rmax, and time lags were similar between groups. Those findings indicate that dyslexic children have a mild deficit in visuomotor processing but preserved GF-LF coordination. Altogether, these findings suggested that dyslexic children could present mild structural and functional alterations in specific PPC or cerebellum areas that are directly related to visuomotor processing. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Estudo hodológico e neuroquímico das aferências da região noradrenérgica A5 aos neurônios da raiz coclear

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Mucoadhesive Amphiphilic Methacrylic Copolymer-Functionalized Poly(epsilon-caprolactone) Nanocapsules for Nose-to-Brain Delivery of Olanzapine

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Complexidade do ambiente e assimetria no andar de idosos com doença de Parkinson

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Influência de gênero e do ciclo estral no reflexo auditivo de sobressalto em ratos Wistar

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Non-invasive brain stimulation for the management of arterial hypertension

The neural control of the cardiovascular system is a complex process that involves many structures at different levels of nervous system. Several cortical areas are involved in the control of systemic blood pressure, such as the sensorimotor cortex, the medial prefrontal cortex and the insular cortex. Non-invasive brain stimulation techniques - repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) and transcranial direct current stimulation (tDCS) - induce sustained and prolonged functional changes of the human cerebral cortex. rTMS and tDCS has led to positive results in the treatment of some neurological and psychiatric disorders. Because experiments in animals show that cortical modulation can be an effective method to regulate the cardiovascular system, non-invasive brain stimulation might be a novel tool in the therapeutics of human arterial hypertension. We here review the experimental evidence that non-invasive brain stimulation can influence the autonomic nervous system and discuss the hypothesis that focal modulation of cortical excitability by rTMS or tDCS can influence sympathetic outflow and, eventually, blood pressure, thus providing a novel therapeutic tool for human arterial hypertension. (C) 2009 Published by Elsevier Ltd.

Segregated anatomical input to sub-regions of the rodent superior colliculus associated with approach and defense

The superior colliculus (SC) is responsible for sensorimotor transformations required to direct gaze toward or a way from unexpected, biologically salient events. Significant changes in the external world are signaled to SC through primary multisensory afferents, spatially organized according to a retinotopic topography. For animals, where anunexpected event could indicate the presence of either predator or prey, early decisions to approach or avoid are particularly important. Rodents' ecology dictates predators are most often detected initially as movements in upper visual field (mapped in medial SC), while appetitive stimuli are normally found in lower visual field (mapped in lateral SC). Our purpose was to exploit this functional segregation to reveal neural sites that can bias or modulate initial approach or avoidance responses. Small injections of Fluoro-Gold were made into medial or lateral sub-regions of intermediate and deep layers of SC (SCm/SCl). A remarkable segregation of input to these two functionally defined areas was found. (i) There were structures that projected only to SCm (e.g., specific cortical areas, lateral geniculate and suprageniculate thalamic nuclei, ventromedial and premammillary hypothalamic nuclei, and several brain-stem areas) or SCl (e.g., primary somatosensory cortex representing upper body parts and vibrissae and parvicellular reticular nucleus in the brainstem). (ii) Other structures projected to both SCm and SCl but from topographically segregated populations of neurons (e.g., zona incerta and substantia nigra pars reticulata). (iii) There were a few brainstem areas in which retrogradely labeled neurons were spatially overlapping (e.g., pedunculopontine nucleus and locus coeruleus). These results indicate significantly more structures across the rat neuraxis are in a position to modulate defense responses evoked from SCm, and that neural mechanisms modulating SC-mediated defense or appetitive behavior are almost entirely segregated.