Diverse synaptic mechanisms generate direction selectivity in the rabbit retina

The synaptic conductance of the On-Off direction-selective ganglion cells was measured during visual stimulation to determine whether the direction selectivity is a property of the circuitry presynaptic to the ganglion cells or is generated by postsynaptic interaction of excitatory and inhibitory inputs. Three synaptic asymmetries were identified that contribute to the generation of direction-selective responses: (1) a presynaptic mechanism producing stronger excitation in the preferred direction, (2) a presynaptic mechanism producing stronger inhibition in the opposite direction, and (3) postsynaptic interaction of excitation with spatially offset inhibition. Although the on- and off-responses showed the same directional tuning, the off-response was generated by all three mechanisms, whereas the on- response was generated primarily by the two presynaptic mechanisms. The results indicate that, within a single neuron, different strategies are used within distinct dendritic arbors to accomplish the same neural computation.

Identification of cholinoceptive glycinergic neurons in the mammalian retina

The light-evoked release of acetylcholine (ACh) affects the responses of many retinal ganglion cells, in part via nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs). nAChRs that contain beta2alpha3 neuronal nicotinic acetylcholine receptors have been identified and localized in the rabbit retina; these nAChRs are recognized by the monoclonal antibody mAb210. We have examined the expression of beta2alpha3 nAChRs by glycinergic amacrine cells in the rabbit retina and have identified different subpopulations of nicotinic cholinoceptive glycinergic cells using double and triple immunohistochemistry with quantitative analysis. Here we demonstrate that about 70% of the cholinoceptive amacrine cells in rabbit retina are glycinergic cells. At least three nonoverlapping subpopulations of mAb210 glycine-immunoreactive cells can be distinguished with antibodies against calretinin, calbindin, and gamma-aminobutyric acid (GABA)(A) receptors. The cholinergic cells in rabbit retina are thought to synapse only on other cholinergic cells and ganglion cells. Thus, the expression of beta2alpha3 nAChRs on diverse populations of glycinergic cells is puzzling. To explore this finding, the subcellular localization of beta2alpha3 was studied at the electron microscopic level. mAb210 immunoreactivity was localized on the dendrites of amacrines and ganglion cells throughout the inner plexiform layer, and much of the labeling was not associated with recognizable synapses. Thus, our findings indicate that ACh in the mammalian retina may modulate glycinergic circuits via extrasynaptic beta2alpha3 nAChRs. (C) 2002 Wiley-Liss, Inc.

Dor craniofacial e anormalidades anatômicas das cavidades nasais

A relação entre variações anatômicas nasais e dores craniofaciais é analisada com base em uma revisão da literatura a respeito deste assunto. Os fatores fisiopatológicos que podem estar implicados nesta reação se mostram muito mais amplos do que simples alterações do septo nasal e conchas nasais que possam causar estímulo mecânico, através do contato entre estas estruturas abrangendo fatores infecciosos, inflamação neurogênica, correlação com migrâneas e o papel da obstrução nasal. Os achados clínicos de diversos autores incluindo a utilização do teste com anestésico tópico para comprovação desta relação causal, assim como para indicação de tratamento cirúrgico, além dos bons resultados deste tratamento, são citados. Discute-se o mecanismo de alívio da dor obtido através de correções cirúrgicas do septo e conchas nasais Estes dados nos levam a concluir que há múltiplos fatores etiológicos envolvidos, o que, inevitavelmente, questiona o papel do aspecto mecânico como fundamental.

Detecção de artefactos em imagens da retina

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Espessura da Coróide na Oclusão de Ramo Venoso da Retina

Objectivo: Avaliar a espessura da coróide na área macular em doentes com oclusão de ramo venoso da retina (ORVR) unilateral através de tomografia de coerência óptica de domínio espectral (SD-OCT) em modo enhanced depth imaging (EDI). Material e Métodos: Estudo retrospectivo não randomizado que incluiu 34 olhos de 17 doentes com ORVR unilateral (média de idade 68,6 ± 11,2 anos). Foi realizada análise estatística para comparar a espessura da coróide através de 3 medições (subfoveal e 750 µm temporal e nasal à fóvea) em cada uma de 7 linhas nos 15⁰x5⁰ centrais à fóvea para cada um dos olhos afectados e adelfos (21 medições em cada). Foi ainda realizada comparação entre a espessura macular central da retina e a espessura da coróide, para além da relação entre esta última e o tempo de evolução. Relacionou-se ainda a idade com a espessura da coróide no grupo controlo. Resultados: A média da espessura da coróide nos 17 olhos com ORVR foi de 211,8 ±55,97µm, o que foi superior à média verificada nos 17 olhos adelfos (185,7±46,1µm), sendo a diferença estatisticamente significativa (p⁼0,019). A coróide foi mais espessa a nível subfoveal (197,5±40,3µm) e mais delgada a nível nasal (176,9±54,9µm) no grupo controlo. Não se demonstrou haver relação entre o tempo de evolução e a espessura da coróide nos olhos com ORVR. Por outro lado houve relação entre a espessura da coróide e a espessura macular central (r⁼0,6; r²⁼0,36). Verificou-se uma correlação negativa, embora fraca, entre a idade e a espessura da coróide no grupo controlo (r⁼⁻0,022). Conclusões: A espessura da coróide pode ser avaliada através do EDI SD-OCT. Segundo alguns relatos, a mesma parece diminuir com a idade, tendência essa que se revelou também neste estudo. Tal como verificado na única publicação sobre a espessura da coróide na OVCR, demonstrou-se haver alteração na espessura da coróide na área macular em olhos com ORVR. Contudo são necessários mais estudos, com amostras maiores, que confirmem a alteração desta camada em olhos com ORVR e investiguem a sua influência na fisiopatologia da doença, no prognóstico visual e na resposta ao tratamento.

Detecção automática de vasos sanguíneos em imagens da retina para determinação do coeficiente AVR

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Automatic delimitation of the clinical region of interest in ultra-wide field of view images of the retina

Retinal ultra-wide field of view images (fundus images) provides the visu-alization of a large part of the retina though, artifacts may appear in those images. Eyelashes and eyelids often cover the clinical region of interest and worse, eye-lashes can be mistaken with arteries and/or veins when those images are put through automatic diagnosis or segmentation software creating, in those cases, the appearance of false positives results. Correcting this problem, the first step in the development of qualified auto-matic diseases diagnosis programs can be done and in that way the development of an objective tool to assess diseases eradicating the human error from those processes can also be achieved. In this work the development of a tool that automatically delimitates the clinical region of interest is proposed by retrieving features from the images that will be analyzed by an automatic classifier. This automatic classifier will evaluate the information and will decide which part of the image is of interest and which part contains artifacts. The results were validated by implementing a software in C# language and validated through a statistical analysis. From those results it was confirmed that the methodology presented is capable of detecting artifacts and selecting the clin-ical region of interest in fundus images of the retina.

Plataforma online de partilha e comparação de software para análise de imagens da retina

Nesta Tese foi desenvolvida uma plataforma online multiutilizador, que tem como objetivo principal comparar algoritmos de análise de imagens para de-terminar o seu grau de eficácia. Um exemplo de aplicação é a comparação de algoritmos de análise de imagens da retina para deteção de drusas. A compa-ração é feita considerando um dos algoritmos como referência padrão e sobre o este são avaliados os restantes. O funcionamento da plataforma é semelhante à de um fórum, onde é possível a um utilizador criar tópicos publicando imagens e seu descritivo. Após a cria-ção do tópico qualquer utilizador pode visualizar o mesmo, dando a hipótese de comentar ou de acrescentar imagens processadas com os seus próprios al-goritmos de análise. Com o aumento de imagens processadas, obtém-se uma base de dados de algoritmos de análise de imagens sobre a qual é possível avaliar o seu grau de eficácia. A plataforma pretende também criar comunidades onde os utilizadores pos-sam interagir uns com os outros comentando sobre os tópicos, contribuindo assim para o melhoramento dos algoritmos. Deste modo, além de uma base de dados que qualquer utilizador pode usar, obtém-se uma fonte de informação disponibilizada por outros profissionais da área.

Development of a fundus camera for analysis of photoreceptor directionality in the healthy retina

The Stiles-Crawford effect (SCE) is the well-known phenomenon in which the brightness of light perceived by the human eye depends upon its entrance point in the pupil. This physiological characteristic is due to the directional sensitivity of the cone photoreceptors in the retina and it displays an approximately Gaussian dependency which is altered in a number of pathologies. Retinal imaging, a widely spread clinical practice, may be used to evaluate the SCE and thus serve as diagnostic tool. Nonetheless, its use for such a purpose is still underdeveloped and far from the clinical reality. In this project a fundus camera was built and used to assess the cone photoreceptor directionality by reflective imaging of the retina in healthy individuals. The physical and physiological implications of its development are addressed in detail in the text: the optical properties of the human eye, illumination issues, acquiring a retinal image formed by the eye, among others. A full description of the developmental process that led to the final measuring method and results is also given. The developed setup was successfully used to obtain high quality images of the eye fundus and in particular the parafoveal cone photoreceptors. The SCE was successfully observed and characterized. Even though considerable improvements could be done to the measurement method, the project showed the feasibility of using retinal imaging to evaluate the SCE thus motivating its usage in a clinical environment.

Rastreamento populacional de anormalidades cardíacas fetais por ecocardiografia pré-natal em gestações de baixo risco no município de Porto Alegre

OBJETIVO: Estudar as anormalidades morfo-funcionais do sistema cardiovascular fetal detectáveis por ultra-sonografia. MÉTODOS: Foram submetidos 3.980 fetos de gestantes sem risco obstétrico ou cardiológico, do município de Porto Alegre, de julho/1996 a novembro/2000, ao ecocardiograma de rastreamento para malformações cardiovasculares através dos cortes de quatro câmaras e vias de saída dos ventrículos direito e esquerdo. RESULTADOS: Houve 103 diagnósticos de anormalidades cardiovasculares fetais, correspondendo a 2,5% (103/3.980) da população estudada, ou 25,8/1000, sendo que 47 referiam-se a alterações morfo-funcionais do coração fetal, prevalência global de 11,8/1000 (47/3.980), e 56 exibiam alterações na refringência (golf ball). Três falso-negativos e nenhum falso-positivo elevaram a prevalência global para 12.5/1000 (50/3.980), ou 26,6/1000 (106/3.980), quando incluídas também as alterações de refringência. CONCLUSÃO: A detecção das malformações cardiovasculares ainda no período intra-uterino, visando planejamento perinatal é possível, confirmando a experiência internacional. É sugerida implantação do rastreamento de malformações cardiovasculares, aninhada em rede de atenção rotineira de ultra-sonografia obstétrica.

Mecanismos de Fotopercepción No-Visual y Control Circadiano en la Retina Interna de Vertebrados en Condiciones Fisiológicas y en un Modelo Animal de Ceguera. Mechanisms of Non-visual Perception and Circadian Control in the Vertebrate Inner Retina under Physiological Conditions and in Animal Model of Blindness.

La retina juega un rol esencial en el funcionamiento del sistema circadiano de los vertebrados al ser la encargada de sensar las condiciones de iluminación ambiental que ajustan el reloj interno con el fotoperíodo exterior a través de un circuito no-visual. Este circuito es independiente de la vía de formación de imágenes e involucra a las células ganglionares retinianas (CGRs) que proyectan a varias estructuras no-visuales del cerebro; esta vía es la encargada de regular el reflejo pupilar, la sincronización de los ritmos diarios de actividad, el sueño y la supresión de melatonina pineal. La retina contiene además un reloj autónomo que genera ritmos diarios autosostenidos en distintas funciones bioquímicas y fisiológicas, que le confiere la capacidad de predecir el tiempo y anticiparse en su fisiología a los cambios lumínicos a lo largo del ciclo día-noche. Este laboratorio ha demostrado por 1ra vez que las CGRs de pollo poseen osciladores endógenos que generan variaciones diarias en la biosíntesis de fosfolípidos (Guido et al, J Neurochem. 2001; Garbarino et al., J Neurosci Res. 2004a) y de la hormona melatonina con niveles máximos durante el día (Garbarino et al., J Biol Chem 2004b). Aún más, cultivos primarios de CGRs responden a la luz a través de una cascada bioquímica de fototransducción similar a la de invertebrados y que involucra la activación de la enzima fosfolipasa C (PLC) (Contin et al., FASEB J 2006). Estos cultivos fueron obtenidos a estadios embrionarios muy tempranos en dónde solo las CGRs son postmitóticas y mayoritariamente maduras. A estos estadios, los cultivos expresan marcadores de especificación de células ganglionares (pax6, brn3), la proteina Gq y los fotopigmentos melanopsina y criptocromos con gran homología con marcadores descriptos para fotorreceptores rabdoméricos de invertebrados (Contin et al, 2006). Recientemente comenzamos a investigar la percepción de luz en pollos GUCY1*, un modelo de ceguera, en animales que carecen de células fotorreceptoras-conos y bastones-funcionales. Resultados preliminares indicarían que la retina interna, y potencialmente las CGRs de estos animales conservarían la capacidad de responder a la luz regulando el reflejo pupilar y sincronizando los ritmos diarios de alimentación. La convergencia de osciladores y fotopigmentos en la población de CGRs podría contribuir al control temporal de la fisiología del organismo y regulación de funciones no-visuales. Son objetivos de este proyecto: a) Investigar el rol de las CGRs en el sistema circadiano estudiando: i- su habilidad para sintetizar melatonina y, su regulación por luz y dopamina; ii- su capacidad fotorreceptora intrínseca, investigando la presencia de fotopigmentos y componentes de la cascada de fototransducción fundamentalmente la vía de los fosfoinosítidos y la activación de PLC, mediante ensayos moleculares, bioquímicos y farmacológicos; b) Extender estos estudios a cultivos primarios de CGRs inmunopurificadas midiendo la respuesta a la luz sobre la síntesis de melatonina, y los niveles de los mensajeros 2rios Ca2+ y AMP cíclico, la inducción de genes tempranos y la regulación de la actividad NAT, enzima clave en la síntesis de melatonina; y c) Investigar la percepción de luz en pollos GUCY1*(ciegos), sobre distintas funciones no-visuales tales como el reflejo pupilar, la sincronización de los ritmos diarios de alimentación, la síntesis de melatonina y la expresión génica en animales expuestos a estimulación lumínica de distintas intensidades y longitudes de onda. Estos estudios permitirán construir el espectro de acción de la respuesta a la luz en los pollos ciegos a fin de identificar el/los fotopigmentos intervinientes en este fenómeno. Este proyecto profundizará el conocimiento sobre la capacidad fotorreceptora-no visual de la retina interna y particularmente de las CGRs, de la naturaleza de la cascada bioquímica que opera en las mismas y de los mecanismos de regeneración del cromóforo utilizado.

Anormalidades cardiovasculares e metabólicas em pacientes com a síndrome de Berardinelli-Seip

FUNDAMENTO: A síndrome de Berardinelli-Seip (SBS) ou lipodistrofia generalizada congênita acomete, frequentemente, o aparelho cardiovascular e também promove anormalidades metabólicas que envolvem os metabolismos glicídico e lipídico. OBJETIVO: Avaliar a prevalência das anormalidades cardiovasculares e metabólicas em portadores da SBS. MÉTODOS: Vinte e dois pacientes do Estado do Rio Grande do Norte (Brasil), com diagnóstico da SBS, foram submetidos a avaliação clínica, eletrocardiograma de repouso, ecodopplercardiograma, radiografia de tórax, eletrocardiografia dinâmica de 24 horas, teste ergométrico e análise laboratorial. RESULTADOS: Os pacientes eram, predominantemente, adultos jovens, sendo a maioria do sexo feminino. A totalidade da amostra apresentou resistência à insulina, acanthosis nigricans e HDL-colesterol diminuído. A presença de esplenomegalia, hepatomegalia, diabetes mellitus tipo II e triglicérides elevados era constante. A síndrome metabólica foi caracterizada na maioria dos pacientes, com predominância no sexo feminino e com um alto grau de consanguinidade paterna. A hipertensão arterial sistêmica e a pré-hipertensão foram encontradas em mais da metade dos pacientes (77,3%). O ecodopplercardiograma mostrou a presença de hipertrofia concêntrica do ventrículo esquerdo (50%), hipertrofia excêntrica do ventrículo esquerdo (4,5%) e geometria normal do ventrículo esquerdo (45,5%). Elevada taxa de arritmia foi evidenciada no holter, tais como extrassístoles ventriculares, extrassístoles supraventriculares e taquicardia supraventricular sustentada. A incompetência cronotrópica (54,5%) foi observada no teste ergométrico. CONCLUSÃO: Anormalidades cardiovasculares e metabólicas foram observadas em elevada prevalência em indivíduos jovens e assintomáticos com SBS. Esses achados apontam para a necessidade de acompanhamento cardiológico sistemático e de medidas preventivas nesse grupo de risco.

Anormalidades cromossômicas entre pacientes com cardiopatia congênita

FUNDAMENTO: As anormalidades cromossômicas (ACs) representam importante causa de cardiopatia congênita (CC). OBJETIVO: Determinar a frequência, os tipos e as características clínicas de ACs identificadas em uma amostra prospectiva e consecutiva de pacientes com CC. MÉTODO: Nossa amostra foi composta por pacientes com CC avaliados em sua primeira hospitalização em uma unidade cardíaca de tratamento intensivo de um hospital pediátrico de referência do sul do Brasil. Todos os pacientes foram submetidos à avaliação clínica e citogenética, através do cariótipo de alta resolução. Os defeitos cardíacos foram classificados segundo Botto e cols. Na análise estatística utilizou-se o qui-quadrado, o teste exato de Fisher e odds ratio (p < 0,05). RESULTADOS: Nossa amostra foi composta de 298 pacientes, 53,4% do sexo masculino, com idades variando de um dia a 14 anos. Anormalidades cromossômicas foram observadas em 50 pacientes (16,8%), sendo que 49 deles eram sindrômicos. Quanto às ACs, 44 delas (88%) eram numéricas (40 pacientes com +21, dois com +18, um com triplo X e um com 45,X) e seis (12%) estruturais [dois pacientes com der(14;21), +21, um com i(21q), um com dup(17p), um com del(6p) e um com add(18p)]. O grupo de CCs mais associado a ACs foi o do defeito de septo atrioventricular. CONCLUSÕES: ACs detectadas pelo cariótipo são frequentes entre pacientes com CC. Assim, os profissionais - especialmente aqueles que trabalham em serviços de cardiologia pediátrica - devem estar cientes das implicações que a realização do cariótipo pode trazer, tanto para o diagnóstico, tratamento e prognóstico desses pacientes como para o seu aconselhamento genético.

Einfluss von ZNS-Verletzung auf die m-RNA-Expression der Protease-Aktivierenden Rezeptoren (PARs) und Indentifizierung eines Interaktionspartners für PAR-2 in Retina

Protease-activated receptor, optic nerve crush, focal ischemia, protein-protein interaction, alpha crystallin A