Indicadores de cálcio e de voltagem codificados geneticamente na detecção de potenciais de ação e inputs sinápticos em cultura de neurônios hipocampais

Recently, genetically encoded optical indicators have emerged as noninvasive tools of high spatial and temporal resolution utilized to monitor the activity of individual neurons and specific neuronal populations. The increasing number of new optogenetic indicators, together with the absence of comparisons under identical conditions, has generated difficulty in choosing the most appropriate protein, depending on the experimental design. Therefore, the purpose of our study was to compare three recently developed reporter proteins: the calcium indicators GCaMP3 and R-GECO1, and the voltage indicator VSFP butterfly1.2. These probes were expressed in hippocampal neurons in culture, which were subjected to patchclamp recordings and optical imaging. The three groups (each one expressing a protein) exhibited similar values of membrane potential (in mV, GCaMP3: -56 ±8.0, R-GECO1: -57 ±2.5; VSFP: -60 ±3.9, p = 0.86); however, the group of neurons expressing VSFP showed a lower average of input resistance than the other groups (in Mohms, GCaMP3: 161 ±18.3; GECO1-R: 128 ±15.3; VSFP: 94 ±14.0, p = 0.02). Each neuron was submitted to current injections at different frequencies (10 Hz, 5 Hz, 3 Hz, 1.5 Hz, and 0.7 Hz) and their fluorescence responses were recorded in time. In our study, only 26.7% (4/15) of the neurons expressing VSFP showed detectable fluorescence signal in response to action potentials (APs). The average signal-to-noise ratio (SNR) obtained in response to five spikes (at 10 Hz) was small (1.3 ± 0.21), however the rapid kinetics of the VSFP allowed discrimination of APs as individual peaks, with detection of 53% of the evoked APs. Frequencies below 5 Hz and subthreshold signals were undetectable due to high noise. On the other hand, calcium indicators showed the greatest change in fluorescence following the same protocol (five APs at 10 Hz). Among the GCaMP3 expressing neurons, 80% (8/10) exhibited signal, with an average SNR value of 21 ±6.69 (soma), while for the R-GECO1 neurons, 50% (2/4) of the neurons had signal, with a mean SNR value of 52 ±19.7 (soma). For protocols at 10 Hz, 54% of the evoked APs were detected with GCaMP3 and 85% with R-GECO1. APs were detectable in all the analyzed frequencies and fluorescence signals were detected from subthreshold depolarizations as well. Because GCaMP3 is the most likely to yield fluorescence signal and with high SNR, some experiments were performed only with this probe. We demonstrate that GCaMP3 is effective in detecting synaptic inputs (involving Ca2+ influx), with high spatial and temporal resolution. Differences were also observed between the SNR values resulting from evoked APs, compared to spontaneous APs. In recordings of groups of cells, GCaMP3 showed clear discrimination between activated and silent cells, and reveals itself as a potential tool in studies of neuronal synchronization. Thus, our results indicate that the presently available calcium indicators allow detailed studies on neuronal communication, ranging from individual dendritic spines to the investigation of events of synchrony in neuronal networks genetically defined. In contrast, studies employing VSFPs represent a promising technology for monitoring neural activity and, although still to be improved, they may become more appropriate than calcium indicators, since neurons work on a time scale faster than events of calcium may foresee

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

Pós-graduação em Educação Matemática - IGCE

Aspectos neurobiológicos da doença de Alzheimer

Neste trabalho, foi feita uma revisão de importantes aspectos associados às bases neurobiológicas da Doença de Alzheimer, por meio de um levantamento bibliográfico sobre o assunto. A Doença de Alzheimer (DA) é uma doença neurodegenerativa que acomete geralmente pessoas acima de 65 ou 70 anos. Em pacientes com DA, nota-se a ocorrência de atrofia progressiva de várias áreas cerebrais, responsáveis pela perda de memória e de outras funções cognitivas, além da diminuição da capacidade para realizar atividades rotineiras. Inicialmente, a atrofia ocorre no lobo temporal, especialmente nas regiões responsáveis pela memória (hipocampo, córtex entorrinal) e, posteriormente, em regiões como o córtex parietal e córtex frontal. O declínio progressivo e persistente de memória recente pode ser verificado já na fase inicial da doença e, progressivamente, entram em declínio outras funções cognitivas, resultando em um comprometimento cognitivo global. Os mecanismos envolvidos na degeneração cerebral na Doença de Alzheimer estão relacionados com a neuropatologia característica da DA. Lesões cerebrais específicas levam a morte de neurônios e sinapses, e estão relacionadas a presença de placas amilóides e emaranhados neurofibrilares. Essas placas e emaranhados acometem principalmente as camadas piramidais do córtex cerebral e são responsáveis por degenerações sinápticas intensas, tanto em nível hipocampal quanto neocortical (BRAAK & BRAAK, 1991). À medida que os neurônios morrem, são perdidos sinais de entrada sinápticos em regiões do encéfalo que são críticas para a função cognitiva e de memória normal

Avaliação dos efeitos do Imidaclopride, sobre o sistema nervoso de Apis mellifera africanizada, através da expressão da proteína FOS

As abelhas Apis mellifera africanizadas são consideradas importantes agentes polinizadores que estão freqüentemente expostos à ação tóxica de inseticidas aplicados em cultivos. O imidaclopride é um inseticida sistêmico do grupo dos neonicotinóides e atua como agonista da acetilcolina nas sinapses do sistema nervoso central. Em abelhas foi verificado, através do método de resposta de extensão da probóscide (REP), que doses subletais de imidaclopride provocam deficiência no aprendizado olfatório e prejudicam a memória. A proteína Fos, expressa em neurônios, tem sua transcrição alterada por diversos estímulos como estresse, lesões, exposição a toxinas ou a predadores. Dessa forma, este trabalho teve por objetivo avaliar os efeitos neurotóxicos do inseticida imidaclopride, em operárias de Apis mellifera africanizadas, através da análise da expressão de Fos. Abelhas recém-emergidas e campeiras foram tratadas com 10, 20, 40 e 80 ng/abelha de imidaclopride e seus cérebros dissecados 15 minutos, 30 minutos, 1 hora e 4 horas após a ingestão do composto. Houve uma marcação positiva para Fos nos ocelos e na região dos olhos, principalmente na lâmina e na retina. Tal resultado era esperado, uma vez que o as abelhas foram expostas a luminosidade, durante a realização dos ensaios. Os lobos antenais são constituídos por prolongamentos de células sensoriais das antenas e pelos neurônios motores e os corpos pedunculados são tidos como os centros de processamento dos estímulos sensoriais recebidos pelos olhos e pelas antenas, assim, esperava-se que houvesse marcação positiva nestas regiões. Porém isto não foi observado no presente trabalho. Analisando-se os valores quantitativos da expressão da proteína Fos percebeu-se que não houve um padrão de ...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Investigação de mutações nos genes sinápticos SHANK2 e SHANK3 em Transtornos do Espectro do Autismo

Pós-graduação em Genética - IBILCE

Síntese de potencial inibidor de acetilcolinesterase para tratamento da Doença de Alzheimer

A doença de Alzheimer (DA) é a forma mais comum de demência, representando cerca de 80% dos casos. A DA é caracterizada por um processo de declínio progressivo e irreversível das funções cognitivas e da memória, que se estende para a desorganização do comportamento. Atualmente, 46,8 milhões de pessoas em todo o mundo foram diagnosticadas com demência. Embora vários fatores tenham sido implicados na DA, sua etiologia ainda não é completamente conhecida. Do ponto de vista neuropatológico, é observado no cérebro de indivíduos com DA atrofia cortical difusa, presença de grande número de placas senis, emaranhados neurofibrilares, processo inflamatório e perda neuronal. A progressão dos sintomas está associada a mudanças estruturais nas sinapses colinérgicas em certas regiões do cérebro, que consequentemente, apresentam neurotransmissão colinérgica reduzida. Os vários eventos patológicos interligados contribuem para o avanço da doença e direcionam diversas pesquisas na busca por tratamentos multialvos com base no processo multifatorial de DA. Assim o presente trabalho descreve a síntese de derivados híbridos dual binding site de donepezila-tacrina (fármacos inibidores de acetilcolinesterase), com potencial para agir em dois alvos terapêuticos pela (i) inibição da acetilcolinesterase em ambos os sítios ativo e periférico, como demonstrado pelos estudos de modelagem molecular, e (ii) na agregação do peptídeo A? neurotóxico induzido pela acetilcolinesterase, na tentativa de interromper a progressão da doença. A estratégia sintética envolveu a condensação da 5,6-dimetóxiindanona com a unidade 4-piperidinil carbaldeído, a qual forneceu o intermediário 5,6- dimetóxindan-1-ona-4-piperidinil-metileno-1-[(4-cloroquinolin-2-il)metil], seguido de redução da dupla ligação, gerada na reação de condensação anterior, e substituição do átomo de cloro-quinolina por amino para obtenção do produto final, ou manutenção da função olefina, seguido de substituição do átomo de cloro-quinolina por azido ou amino, gerando cinco híbridos estruturalmente correlacionados. Os híbridos foram testados em ensaio de inibição de acetilcolinesterase e butirilcolinesterase pelo método de Ellman, e o híbrido insaturado, contendo a função amino-quinolina foi o mais ativo da série com IC50 na faixa de nanomolar (0,014 ?M). Futuramente, os intermediários da reação e produto final serão submetidos ao ensaio de inibição da agregação do peptídeo A? neurotóxico pelo método da tioflavina T. Neste trabalho, também são descritos os testes de predição in vitro para permeação pela barreira hematoencefálica, bem como sua absorção intestinal, pelo método PAMPA.

Investigating the role of glycine in astrocyte signalling using calcium imaging of rat primary cultures of cortical astrocytes

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Uma investigação das sequências de fase Hebbianas descritas como grafos de assembleias neuronais

Hebb proposed that synapses between neurons that fire synchronously are strengthened, forming cell assemblies and phase sequences. The former, on a shorter scale, are ensembles of synchronized cells that function transiently as a closed processing system; the latter, on a larger scale, correspond to the sequential activation of cell assemblies able to represent percepts and behaviors. Nowadays, the recording of large neuronal populations allows for the detection of multiple cell assemblies. Within Hebb’s theory, the next logical step is the analysis of phase sequences. Here we detected phase sequences as consecutive assembly activation patterns, and then analyzed their graph attributes in relation to behavior. We investigated action potentials recorded from the adult rat hippocampus and neocortex before, during and after novel object exploration (experimental periods). Within assembly graphs, each assembly corresponded to a node, and each edge corresponded to the temporal sequence of consecutive node activations. The sum of all assembly activations was proportional to firing rates, but the activity of individual assemblies was not. Assembly repertoire was stable across experimental periods, suggesting that novel experience does not create new assemblies in the adult rat. Assembly graph attributes, on the other hand, varied significantly across behavioral states and experimental periods, and were separable enough to correctly classify experimental periods (Naïve Bayes classifier; maximum AUROCs ranging from 0.55 to 0.99) and behavioral states (waking, slow wave sleep, and rapid eye movement sleep; maximum AUROCs ranging from 0.64 to 0.98). Our findings agree with Hebb’s view that neuronal assemblies correspond to primitive building blocks of representation, nearly unchanged in 10 the adult, while phase sequences are labile across behavioral states and change after novel experience. The results are compatible with a role for phase sequences in behavior and cognition

Optimization of a multielectrode array (MEA)-based approach to study the impact of Aβ on the SH-SY5Y cell line

The human brain stores, integrates, and transmits information recurring to millions of neurons, interconnected by countless synapses. Though neurons communicate through chemical signaling, information is coded and conducted in the form of electrical signals. Neuroelectrophysiology focus on the study of this type of signaling. Both intra and extracellular approaches are used in research, but none holds as much potential in high-throughput screening and drug discovery, as extracellular recordings using multielectrode arrays (MEAs). MEAs measure neuronal activity, both in vitro and in vivo. Their key advantage is the capability to record electrical activity at multiple sites simultaneously. Alzheimer’s disease (AD) is the most common neurodegenerative disease and one of the leading causes of death worldwide. It is characterized by neurofibrillar tangles and aggregates of amyloid-β (Aβ) peptides, which lead to the loss of synapses and ultimately neuronal death. Currently, there is no cure and the drugs available can only delay its progression. In vitro MEA assays enable rapid screening of neuroprotective and neuroharming compounds. Therefore, MEA recordings are of great use in both AD basic and clinical research. The main aim of this thesis was to optimize the formation of SH-SY5Y neuronal networks on MEAs. These can be extremely useful for facilities that do not have access to primary neuronal cultures, but can also save resources and facilitate obtaining faster high-throughput results to those that do. Adhesion-mediating compounds proved to impact cell morphology, viability and exhibition of spontaneous electrical activity. Moreover, SH-SY5Y cells were successfully differentiated and demonstrated acute effects on neuronal function after Aβ addition. This effect on electrical signaling was dependent on Aβ oligomers concentration. The results here presented allow us to conclude that the SH-SY5Y cell line can be successfully differentiated in properly coated MEAs and be used for assessing acute Aβ effects on neuronal signaling.

Violência no namoro : relato de uma experiência

1.º Congresso Internacional de Educação, Psicologia e Neurociências: Sinapses, Educar no Século XXI. Vila Franca do Campo: 30 de março e 1 de abril.

Métodos para aprender e estudar : projeto MAE

1.º Congresso Internacional de Educação, Psicologia e Neurociências: Sinapses, Educar no Século XXI. Vila Franca do Campo: 30 de março e 1 de abril.

Um programa para jovens adultos desempregados com baixa escolaridade

1.º Congresso Internacional de Educação, Psicologia e Neurociências: Sinapses, Educar no Século XXI. Vila Franca do Campo: 30 de março e 1 de abril.

Redes sociais : perigos à distancia de um click

1.º Congresso Internacional de Educação, Psicologia e Neurociências: Sinapses, Educar no Século XXI. Vila Franca do Campo: 30 de março e 1 de abril.

Kids à descoberta

1.º Congresso Internacional de Educação, Psicologia e Neurociências: Sinapses, Educar no Século XXI. Vila Franca do Campo: 30 de março e 1 de abril.

Violência no namoro em contexto académico

1.º Congresso Internacional de Educação, Psicologia e Neurociências: Sinapses, Educar no Século XXI. Vila Franca do Campo: 30 de março e 1 de abril.