Recent advances in brain physiology and cognitive processing

The discovery of participation of astrocytes as active elements in glutamatergic tripartite synapses (composed by functional units of two neurons and one astrocyte) has led to the construction of models of cognitive functioning in the human brain, focusing on associative learning, sensory integration, conscious processing and memory formation/retrieval. We have modelled human cognitive functions by means of an ensemble of functional units (tripartite synapses) connected by gap junctions that link distributed astrocytes, allowing the formation of intra- and intercellular calcium waves that putatively mediate large-scale cognitive information processing. The model contains a diagram of molecular mechanisms present in tripartite synapses and contributes to explain the physiological bases of cognitive functions. It can be potentially expanded to explain emotional functions and psychiatric phenomena. © MSM 2011.

Motor Recovery and Synaptic Preservation after Ventral Root Avulsion and Repair with a Fibrin Sealant Derived from Snake Venom

Background:Ventral root avulsion is an experimental model of proximal axonal injury at the central/peripheral nervous system interface that results in paralysis and poor clinical outcome after restorative surgery. Root reimplantation may decrease neuronal degeneration in such cases. We describe the use of a snake venom-derived fibrin sealant during surgical reconnection of avulsed roots at the spinal cord surface. The present work investigates the effects of this fibrin sealant on functional recovery, neuronal survival, synaptic plasticity, and glial reaction in the spinal motoneuron microenvironment after ventral root reimplantation.Methodology/Principal Findings:Female Lewis rats (7 weeks old) were subjected to VRA and root replantation. The animals were divided into two groups: 1) avulsion only and 2) replanted roots with fibrin sealant derived from snake venom. Post-surgical motor performance was evaluated using the CatWalk system twice a week for 12 weeks. The rats were sacrificed 12 weeks after surgery, and their lumbar intumescences were processed for motoneuron counting and immunohistochemistry (GFAP, Iba-1 and synaptophysin antisera). Array based qRT-PCR was used to evaluate gene regulation of several neurotrophic factors and receptors as well as inflammatory related molecules. The results indicated that the root reimplantation with fibrin sealant enhanced motor recovery, preserved the synaptic covering of the motoneurons and improved neuronal survival. The replanted group did not show significant changes in microglial response compared to VRA-only. However, the astroglial reaction was significantly reduced in this group.Conclusions/Significance:In conclusion, the present data suggest that the repair of avulsed roots with snake venom fibrin glue at the exact point of detachment results in neuroprotection and preservation of the synaptic network at the microenvironment of the lesioned motoneurons. Also such procedure reduced the astroglial reaction and increased mRNA levels to neurotrophins and anti-inflammatory cytokines that may in turn, contribute to improving recovery of motor function. © 2013 Barbizan et al.

Involvement of the insular cortex in the consolidation and expression of contextual fear conditioning

The insular cortex (IC) has been reported to be involved in the modulation of memory and autonomic and defensive responses. However, there is conflicting evidence about the role of the IC in fear conditioning. To explore the IC involvement in both behavioral and autonomic responses induced by contextual fear conditioning, we evaluated the effects of the reversible inhibition of the IC neurotransmission through bilateral microinjections of the non-selective synapse blocker CoCl2 (1 mm) 10 min before or immediately after the conditioning session or 10 min before re-exposure to the aversive context. In the conditioning session, rats were exposed to a footshock chamber (context) and footshocks were used as the unconditioned stimulus. Forty-eight hours later, the animals were re-exposed to the aversive context for 10 min, but no shock was given. Behavioral (freezing) as well as cardiovascular (arterial pressure and heart rate increases) responses induced by re-exposure to the aversive context were analysed. It was observed that the local IC neurotransmission inhibition attenuated freezing and the mean arterial pressure and heart rate increase of the groups that received the CoCl2 either immediately after conditioning or 10 min before re-exposure to the aversive context, but not when the CoCl2 was injected before the conditioning session. These findings suggest the involvement of the IC in the consolidation and expression of contextual aversive memory. However, the IC does not seem to be essential for the acquisition of memory associated with aversive context. © 2013 Federation of European Neuroscience Societies and John Wiley & Sons Ltd.

Avaliação do comportamento de impelidores especiais na mistura de fluidos

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

O Raciocínio lógico-matemático: sua estrutura neurofisiológica e aplicações à educação matemática

Pós-graduação em Educação Matemática - IGCE

Estudo experimental de técnicas de medição de descargas parciais nos enrolamentos estatóricos de hidrogeradores

Este trabalho tem como objetivo geral analisar experimentalmente técnicas para medição de descargas parciais nos enrolamentos estatóricos de hidrogeradores. Para atingir o objetivo proposto, primeiramente foi realizado um estudo bibliográfico sobre como é a estrutura dos enrolamentos do estator, com ênfase na isolação elétrica, assim como os conceitos de descargas parciais e técnicas empregadas para medição em hidrogeradores. Em seguida, foi montado em laboratório um arranjo experimental para o estudo das técnicas de medição de descargas parciais nos enrolamentos do estator utilizando seis acopladores diferentes, sendo quatro acopladores capacitivos convencionais de 80, 220, 500 e 1000 pF, e dois sistemas experimentais, uma antena SSC fabricada com microfita e um cabo coaxial RG 58, desencapado, utilizado como antena. A avaliação da sensibilidade destes seis sistemas foi divida em duas etapas: primeiro foi analisada a resposta dos acopladores à aplicação de um sinal conhecido de calibração e, em seguida, foi analisada a resposta dos mesmos durante ensaios com alta tensão. Para aplicação de um sinal conhecido de calibração os acopladores capacitivos apresentaram maior sensibilidade em relação à antena e ao cabo coaxial. Já a resposta durante os ensaios com alta tensão mostrou que a sensibilidade da antena é maior que a do método convencional de medição de descargas parciais em hidrogeradores, baseado em acopladores capacitivos de 80 e 220 pF. Os resultados obtidos em laboratório mostraram que a medição de descargas parciais através da antena pode ser realizada de forma satisfatória na avaliação da condição operacional dos enrolamentos do estator de hidrogeradores, sem perda significativa de informação e com aumento significativo de sensibilidade na quantificação do fenômeno, cerca de duas vezes maior que a sensibilidade do acoplador de 220 pF e quatro vezes a do acoplador de 80 pF.

Transporte eletrônico em nanofitas de grafeno sob a influência de fatores externos, via primeiros princípios

O grafeno é a primeira estrutura bidimensional que se obteve experimentalmente. Sua rede cristalina é uma rede hexagonal, conhecida como "Favo de Mel", possui apenas um átomo de espessura. Cortes em folhas de grafeno, privilegiando determinada direção, geram as chamadas nanofitas de grafeno. Embora o grafeno se comporte como um metal, é sabido que as nanofitas podem apresentar comportamentos semicondutor, metálico ou semimetálico, dependendo da direção de corte e/ou largura da fita. No caso de nanofitas semicondutoras, a largura da banda proibida (band gap), entre outros fatores, depende da largura da nanofita. Neste trabalho adotou-se métodos de primeiros princípios como o DFT (Density Functional Theory), afim de se obter as características tais como curvas de dispersão para nanofitas. Neste trabalho, primeiramente, são apresentados diagramas de bandas de energia e curvas de densidade de estados para nanofitas de grafeno semicondutoras, de diferentes larguras, e na ausência de influências externas. Utilizou-se métodos de primeiros princípios para a obtenção destas curvas e o método das funções de Green do Não Equilíbrio para o transporte eletrônico. Posteriormente foi investigado a influência da hidrogenização, temperatura e tensão mecânica sobre sistema, isso além, de se estudar o comportamento de transporte eletrônico com e sem influência destes fatores externos. Vale ressaltar que as nanofitas de grafeno apresentam possibilidades reais de aplicação em nanodispositivos eletrônicos, a exemplo de nanodiodos e nanotransistores. Por esse motivo, é importante se ter o entendimento de como os fatores externos alteram as propriedades de tal material, pois assim, espera-se que as propriedades de dispositivos eletrônicos também sejam influenciadas da mesma maneira que as nanofitas.

Transporte eletrônico de nanofita de grafeno sob a influência de constrições e oxidação

Neste trabalho, investigamos os efeitos da funcionalização de grupos oxidativos sobre a estrutura de nanofitas de grafeno zigue-zague e também os efeitos de constrições, onde estes efeitos foram analisados por meio de transporte eletrônico via campo externo longitudinal. Nossos cálculos foram parametrizados pelo modelo semi-empírico de Huckel estendido-ETH, adotando-se o método das funções de Green de não equilíbrio- NEGF. As correntes foram calculadas via equação de Landauer que usa a função de transmissão da região espalhadora ao fluxo de elétrons com energia (E) vinda do eletrodo esquerdo. Por meio dessa abordagem, foi possível analisarmos o comportamento dos portadores de carga em cada um os dispositivos propostos, bem como, a natureza de tal comportamento. Verificaram-se nas curvas I(V) dois regimes de transporte: Ôhmico e NDR, verificando máximos de corrente e, também a tensão de limiar (VTh1

Aspectos texturais do magmatismo e tramas da tectônica impostas ao Granito Chaval na Zona de Cisalhamento Santa Rosa, extremo Noroeste da Província Borborema

A região Noroeste da Província Borborema apresenta uma diversidade de corpos graníticos de natureza e evolução tectônica diversificadas, do Paleoproterozoico ao Paleozoico, com maior incidência relacionada ao Neoproterozoico e alojamento em diferentes fases da orogenia Brasiliana. Um desses exemplos é o Granito Chaval, que representa um batólito aflorante próximo à costa Atlântica do Ceará e Piauí, intrusivo em ortognaisses do Complexo Granja e supracrustais do Grupo Martinópole. Ele é, em parte, coberto por depósitos cenozoicos costeiros e rochas sedimentares paleozoicas da Bacia do Parnaíba. O Granito Chaval tem como característica marcante a textura porfirítica, destacando-se megacristais de microclina, em sienogranitos e monzogranitos, e outras feições texturais/estruturais de origem magmática, Essas permitiram interpretar sua evolução como de alojamento relativamente raso do plúton, conduzido por processos de cristalização fracionada, mistura de magmas com fluxo magmático e ação gravitacional em função da diferença de densidade do magma, levando à flutuação e ascensão de megacristais de microclina no magma residual, com alojamento de leucogranitos e pegmatitos nos estágios finais da evolução deste plutonismo. Por outro lado, em toda a metade Leste do plúton, encontra-se um rico acervo de estruturas tectógenas de cisalhamento, relacionada à implantação da Zona de Cisalhamento Transcorrente Santa Rosa, que levou a transformações tectonometamórficas superpostas às feições magmáticas, as quais atingiram condições metamórficas máximas na fácies anfibolito baixo. Cartograficamente, foram individualizados três domínios estruturais em que estão presentes uma gama de variações petroestruturais do Granito Chaval, sejam feições texturais/estruturais ígneas e tectônicas. As rochas plutônicas foram deformadas e modificadas progressivamente à medida que se dirige para Leste, no qual as rochas mudam-se para tonalidades mais escuras do cinza e os processos de cominuição e recristalização dinâmica reduzem, progressivamente, a granulação grossa desses granitos bem como o tamanho dos fenocristais para dimensões mais finas, mantendo-se suas características porfiroides. Desse modo, a trama milonítica se torna evidente, acentuando-se ao atingir a porção principal da Zona de Cisalhamento Transcorrente Santa Rosa. Como principais feições estruturais, destacam-se extinção ondulante forte; encurvamento e segmentação de cristais; geminação de deformação; rotação de cristais; microbudinagem; foliação anastomosada, inclusive S-C; lineação de estiramento; formas amendoadas de porfiroclastos, fitas e folhas de quartzo e recristalização. Os produtos desses processos de cisalhamento resultam na formação de protomilonitos, milonitos e ultramilonitos. Essas faixas miloníticas representam os locais de maior concentração da deformação, por isso é possível acompanhar progressivamente suas modificações texturais e mineralógicas, configurando uma sequência clássica de deformação progressiva heterogênea, por cisalhamento simples, em condições frágil-dúctil e dúctil. O alojamento do Granito Chaval aconteceu no final do Criogeniano (aproximadamente 630 Ma) e pode ser interpretado como magmatismo sin a tardi-tectônico em relação ao evento Brasiliano. O processo de cisalhamento que gerou a Zona de Cisalhamento Transcorrente Santa Rosa se formou nos incrementos finais da deformação de uma colisão continental em um sistema de cavalgamento oblíquo, em que se edificou o Cinturão de Cisalhamento Noroeste do Ceará, devido ao extravasamento lateral de massas crustais em fluxo dúctil acontecido no final da orogenia Brasiliana no Noroeste da Província Borborema.

Novel Antimicrobial Peptides Bacterial Cellulose Obtained by Symbioses Culture Between Polyhexanide Biguanide (PHMB) and Green Tea

Bacterial cellulose is a highly hydrated pellicle made up of a random assembly of ribbon shaped fibers less than 5 nm wide. The unique properties provided by the nanometric structure have led to a number of diagnostic biological probes, display devices due to their unique size-dependent medical applications. Bacterial cellulose matrix extracellular is a novel biotechnology and unique medicine indicated for ultimate chronic wound treatment management, drug delivery, tissue engineering, skin cancer and offers an actual and effective solution to a serious medical and social problem and to promote rapid healing in lesions caused by Diabetic burns, ulcers of the lower limbs or any other circumstance in which there's epidermal or dermal loss. In this work, it is reported novel antimicrobial peptides (AMPs) bacterial cellulose/polyhexanide biguanide (PHMB) which are produced by symbioses culture between polyhexanide biguanide and green tea culture medium resulting in the pure 3-D structure consisting of an ultra-fine network of novel biocellulose/PHMB nanofibres matrix (2-8 nm), highly hydrated (99% in weight), and with higher molecular weight, full biocompatibility.

Modification of the brain proteome of Africanized honeybees (Apis mellifera) exposed to a subaEurolethal doses of the insecticide fipronil

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

Post-partum anoestrus in tropical beef cattle: A systems approach combining gene expression and genome-wide association results

The length of the post-partum anoestrous interval affects reproductive efficiency in many tropical beef cattle herds. In this study, results from genome-wide association studies (Experiment 1: GWAS) and gene expression (Experiment 2: microarray) were combined in a systems approach to reveal genetic markers, genes and pathways underlying the physiology of post-partum anoestrus in tropically adapted cattle. The microarray study measured the expression of 13,964 genes in the hypothalamus of Brahman cows. A total of 366 genes were differentially expressed (DE) in the post-partum period, when acyclic cows were compared to cows that had resumed ovarian cycles. Associated markers (P < 0.05) from a high density GWAS pointed to 2829 genes that were associated with post-partum anoestrous interval (PPAI) in two populations of beef cattle: Brahman and Tropical composite. Together the experiments provided evidence for 63 genes that are likely to influence the resumption of ovulation post-partum in tropically adapted beef cattle. Functional annotation analysis revealed that some of the 63 genes have known roles in hormonal activity, energy balance and neuronal synapse plasticity. Polymorphisms within candidate genes identified by this systems approach could have biological significance in post-partum anoestrus and help select Zebu (Bos indicus) influenced cattle with genetic potential for shorter post-partum anoestrus. Crown Copyright (C) 2014 Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

THE RETINAL TARGETS OF CENTRIFUGAL NEURONS AND THE RETINAL NEURONS PROJECTING TO THE ACCESSORY OPTIC-SYSTEM

In birds, neurons of the isthmo-optic nucleus (ION), as well as ''ectopic'' neurons, send axons to the retina, where they synapse on cells in the inner nuclear layer (INL). Previous work has shown that centrifugal axons can be divided into two anatomically distinct types depending on their mode of termination: either ''convergent'' or ''divergent'' (Ramon y Cajal, 1889; Maturana and Frenk, 1965). We show that cytochrome-oxidase histochemistry specifically labels ''convergent'' centrifugal axons and target neurons which appear to be amacrine cells, as well as three ''types'' of ganglion cells: two types found in the INL (displaced ganglion cells) and one in the ganglion cell layer. Labeled target amacrine cells have distinct darkly labeled ''nests'' of boutons enveloping the somas, are associated with labeled centrifugal fibers, and are confined to central retina. Lesions of the isthmo-optic tract abolish the cytochrome-oxidase labeling in the centrifugal axons and in the target amacrine cells but not in the ganglion cells. Cytochromeoxidase-labeled ganglion cells in the INL are large; one type is oval and similar to the classical displaced ganglion cells of Dogiel, which have been reported to receive centrifugal input; the other type is rounder. Rhodamine beads injected into the accessory optic system results in retrograde label in both types of cells, showing that two distinct types of displaced ganglion cells project to the accessory optic system in chickens. The ganglion cells in the ganglion cell layer that label for cytochrome oxidase also project to the accessory optic system. These have proximal dendrites that ramify in the outer inner plexiform layer. Neither the target amacrine cells nor either of the displaced ganglion cells are immunoreactive for the inhibitory transmitter gamma aminobutyric acid. At least some of the target amacrine cells may, however, be cholinoceptive: we found that the antibody to the alpha-7 subunit of the nicotinic ACh receptor labels a population of cells in the INL that are similar in location, size, and the presence of labeled bouton-like structures to those we find labeled with cytochrome oxidase. This antibody also labels neurons in the ION proper but not ectopic cells. In conclusion, it appears that cytochrome oxidase may be a marker for ''convergent'' centrifugal axons and at least one of their target cells in the INL.

Synaptic plasticity and sensory-motor improvennent following fibrin sealant dorsal root reimplantation and mononuclear cell therapy

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Assessment of CT numbers in limited and medium field-of-view scans taken using Accuitomo 170 and Veraviewepocs 3De cone-beam computed tomography scanners

To assess the influence of anatomic location on the relationship between computed tomography (CT) number and X-ray attenuation in limited and medium field-of-view (FOV) scans. Materials and Methods Tubes containing solutions with different concentrations of K2HPO4 were placed in the tooth sockets of a human head phantom. Cone-beam computed tomography (CBCT) scans were acquired, and CT numbers of the K2HPO4 solutions were measured. The relationship between CT number and K2HPO4 concentration was examined by linear regression analyses. Then, the variation in CT number according to anatomic location was examined. Results The relationship between K2HPO4 concentration and CT number was strongly linear. The slopes of the linear regressions for the limited FOVs were almost 2-fold lower than those for the medium FOVs. The absolute CT number differed between imaging protocols and anatomic locations. Conclusion There is a strong linear relationship between X-ray attenuation and CT number. The specific imaging protocol and anatomic location of the object strongly influence this relationship.