Gene-environment interactions in Autism Spectrum Disorders (ASD)

Spectrum Disorder (ASD), is a heterogeneous neurodevelopmental disorder with na estimated global prevalence rate of 17:10000, and a male to female ratio of 4:1. Patients with ASD presente language and communication difficulties and stereotyped behaviours. Comorbidity with other disorders, such as Intelectual Disability, Fragile-X syndrome (FXS) epilepsy and tuberous sclerosis frequently occurs. ASD presents amultifactorial etiopathology, and genetic factos alone are not suficiente to explain how the syndrome arises, with recente studies establishing ASD heritability at approximately 50%. Pre-, peri- and post-natal exposure to toxic environmental factos has been implicated in the development of ASD. Involvement of epigenetic regulatory mechanisms has been suggested, supported by the occurrence of autistic symptoms in patients with disorders aris ing from epigenetic mutations, such as FXS. A polygenic and epistatic model is a strong hypothesis to explain ASD. The main goal of this project is to identify specific exposure patterns to environmental toxicants in children diagnosed with ASD and integrate the results with genetic and epigenetic data.

Neuropsychiatric disease (NPD) clustering in families with Autism Spectrum Disorder (ASD): genetic, epigenetic and environmental issues

Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder characterized by deficits in social communication/interaction and by unusual repetitive and restricted behaviors and interests. ASD often co-occurs in the same families with other neuropsychiatric diseases (NPD), such as intellectual disability, schizophrenia, epilepsy, depression and attention deficit hyperactivity disorder. Genetic factors have an important role in ASD etiology. Multiple copy number variants (CNVs) and single nucleotide variants (SNVs) in candidate genes have been associated with an increased risk to develop ASD. Nevertheless, recent heritability estimates and the high genotypic and phenotypic heterogeneity characteristic of ASD indicate a role of environmental and epigenetic factors, such as long noncoding RNA (lncRNA) and microRNA (miRNA), as modulators of genetic expression and further clinical presentation. Both miRNA and lncRNA are functional RNA molecules that are transcribed from DNA but not translated into proteins, instead they act as powerful regulators of gene expression. While miRNA are small noncoding RNAs with 22-25 nucleotides in length that act at the post-transcriptional level of gene expression, the lncRNA are bigger molecules (>200 nucleotides in length) that are capped, spliced, and polyadenylated, similar to messenger RNA. Although few lncRNA were well characterized until date, there is a great evidence that they are implicated in several levels of gene expression (transcription/post-transcription/post-translation, organization of protein complexes, cell– cell signaling as well as recombination) as shown in figure 1.

Maternal Copy Number Variants (CNV) transmission to their Autism Spectrum Disorder (ASD) sons correlates with phenotypic traits

Background: Common neurodevelopmental disorder, global prevalence ~1 %; Persistent deficits in social communication and social interaction; restricted and repetitive behavior, interests, or activities; Highly heterogeneous clinical presentation; Male to female ratio ~4:1.

Disparity between Multilocus Enzyme Electrophoresis, Microsatellite Markers and Pulsed-Field Gel Electrophoresis in epidemiological tracking of Candida albicans

Various molecular systems are available for epidemiological, genetic, evolutionary, taxonomic and systematic studies of innumerable fungal infections, especially those caused by the opportunistic pathogen C. albicans. A total of 75 independent oral isolates were selected in order to compare Multilocus Enzyme Electrophoresis (MLEE), Electrophoretic Karyotyping (EK) and Microsatellite Markers (Simple Sequence Repeats - SSRs), in their abilities to differentiate and group C. albicans isolates (discriminatory power), and also, to evaluate the concordance and similarity of the groups of strains determined by cluster analysis for each fingerprinting method. Isoenzyme typing was performed using eleven enzyme systems: Adh, Sdh, M1p, Mdh, Idh, Gdh, G6pdh, Asd, Cat, Po, and Lap (data previously published). The EK method consisted of chromosomal DNA separation by pulsed-field gel electrophoresis using a CHEF system. The microsatellite markers were investigated by PCR using three polymorphic loci: EF3, CDC3, and HIS3. Dendrograms were generated by the SAHN method and UPGMA algorithm based on similarity matrices (S(SM)). The discriminatory power of the three methods was over 95%, however a paired analysis among them showed a parity of 19.7-22.4% in the identification of strains. Weak correlation was also observed among the genetic similarity matrices (S(SM)(MLEE) x S(SM)(EK) x S(SM)(SSRs)). Clustering analyses showed a mean of 9 +/- 12.4 isolates per cluster (3.8 +/- 8 isolates/taxon) for MLEE, 6.2 +/- 4.9 isolates per cluster (4 +/- 4.5 isolates/taxon) for SSRs, and 4.1 +/- 2.3 isolates per cluster (2.6 +/- 2.3 isolates/taxon) for EK. A total of 45 (13%), 39(11.2%), 5 (1.4%) and 3 (0.9%) clusters pairs from 347 showed similarity (Si) of 0.1-10%, 10.1-20%, 20.1-30% and 30.1-40%, respectively. Clinical and molecular epidemiological correlation involving the opportunistic pathogen C. albicans may be attributed dependently of each method of genotyping (i.e., MLEE, EK, and SSRs) supplemented with similarity and grouping analysis. Therefore, the use of genotyping systems that give results which offer minimum disparity, or the combination of the results of these systems, can provide greater security and consistency in the determination of strains and their genetic relationships. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Functional MR Imaging of visuo-spatial network in Autism Spectrum Disorder

Individuals with Autism Spectrum Disorder (ASD) are generally thought to have impaired attentional and executive function upon which all their cognitive and behaviour functions are based. Mental Rotation is a recognized visuo-spatial task, involving spatial working memory, known to involve activation in the fronto-parietal networks. To elucidate the functioning of fronto-parietal networks in ASD, the aim of this study was to use fMRI techniques with a mental rotation task, to characterize the underlying functional neural system. Sixteen male participants (seven highfunctioning autism or Asperger's syndrome; nine ageand performance IQ-matched controls) underwent fMRI. Participants were presented with 18 baseline and 18 rotation trials, with stimuli rotated 3- dimensionaUy (45°-180°). Data were acquired on a 3- Tesla scanner. The most widely accepted area reported to be involved in processing of visuo-spatial information. Posterior Parietal Cortex, was found to be activated in both groups, however, the ASD group showed decreased activation in cortical and subcortical frontal structures that are highly interconnected, including lateral and medial Brodmann area 6, frontal eye fields, caudate, dorsolateral prefrontal cortex and anterior cingulate. The suggested connectivity between these regions indicates that one or more circuits are impaired as a result of the disorder. In future it is hoped that we are able to identify the possible point of origin of this dysfunction, or indeed if the entire network is dysfunctional.

Play Preferences and Behavior of Preschool Children with Autistic Spectrum Disorder in the Clinical Environment

The play of children with autistic spectrum disorder (ASD) is a valuable medium for assessment and intervention, and its analysis has the potential to aid diagnosis. This study investigated spontaneous play behavior and play object preferences for 24 preschool children with ASD in a typical occupational therapy clinical environment. Play behavior was rated and choice of play object noted at 10-second intervals from a 15-minute video recording of unstructured play. Statistical analyses indicated that play behavior was consistent with descriptions in the literature. In addition, the children demonstrated clear preferences for play objects in the form of popular characters (e.g., Thomas the Tank Engine) and those with sensorimotor properties. We propose that the inclusion of preferred play objects in a clinical environment may increase intrinsic motivation to play, and thereby enhance assessment and intervention.

Uma contribuição ao estudo de sinais de EEG para avaliar estados emocionais e mentais de crianças com autismo na interação com robô móvel

O Transtorno do Espectro do Autismo (TEA) caracteriza-se por uma série de distúrbios cognitivos e neurocomportamentais e sua prevalência mundial é estimada em 1 criança com TEA a cada 160 crianças com típico desenvolvimento (TD). Indivíduos com TEA apresentam dificuldade em interpretar as emoções alheias e em expressar sentimentos. As emoções podem ser associadas à manifestação de sinais fisiológicos, e, dentre eles, os sinais cerebrais têm sido muito abordados. A detecção dos sinais cerebrais de crianças com TEA pode ser benéfica para o esclarecimento de suas emoções e expressões. Atualmente, muitas pesquisas integram a robótica ao tratamento pedagógico do TEA, através da interação com crianças com esse transtorno, estimulando habilidades sociais, como a imitação e a comunicação. A avaliação dos estados mentais de crianças com TEA durante a sua interação com um robô móvel é promissora e assume um aspecto inovador. Assim, os objetivos deste trabalho foram captar sinais cerebrais de crianças com TEA e de crianças com TD, como grupo controle, para o estudo de seus estados emocionais e para avaliar seus estados mentais durante a interação com um robô móvel, e avaliar também a interação dessas crianças com o robô, através de escalas quantitativas. A técnica de registro dos sinais cerebrais escolhida foi a eletroencefalografia (EEG), a qual utiliza eletrodos colocados de forma não invasiva e não dolorosa sobre o couro cabeludo da criança. Os métodos para avaliar a eficiência do uso da robótica nessa interação foram baseados em duas escalas internacionais quantitativas: Escala de Alcance de Metas (do inglês Goal Attainment Scaling - GAS) e Escala de Usabilidade de Sistemas (do inglês System Usability Scale - SUS). Os resultados obtidos mostraram que, pela técnica de EEG, foi possível classificar os estados emocionais de crianças com TD e com TEA e analisar a atividade cerebral durante o início da interação com o robô, através dos ritmos alfa e beta. Com as avaliações GAS e SUS, verificou-se que o robô móvel pode ser considerado uma potencial ferramenta terapêutica para crianças com TEA.

Efeitos da modulação do sistema endocanabinoide na interação social e extinção da memória aversiva em macacos-prego (Sapajus spp)

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Ciências Fisiológicas, Programa de Pós Graduação em Biologia Animal, 2016.

Aprender com os outros : uma estratégia para a inclusão de um aluno com Autismo

Este Projecto de Intervenção, “Aprender com os outros - uma estratégia para a inclusão de um aluno com autismo”, fundamentado nos pressupostos e nos procedimentos da investigação-acção, centrou-se nas acções em áreas de maior e menor sucesso do aluno, de nome fictício “Francisco”, no âmbito da língua portuguesa e da socialização, numa perspectiva inclusiva. Este aluno considerado com necessidades educativas especiais (NEE) apresentava perturbações do espectro do autismo (PEA), o que, à partida, se repercutia no seu défice de atenção, na autonomia para a realização das tarefas escolares, na área da linguagem e da comunicação e na interacção social. Como as interacções na turma e com a turma são essenciais para a aprendizagem, propusemo-nos implementar actividades específicas para o desenvolvimento das competências sociais e cognitivas, com abordagem comportamentalista, numa turma do 3º ano de escolaridade, onde estava incluído um aluno diagnosticado com PEA. Também procurámos desenvolver as suas competências académicas, através do trabalho realizado no grupo e com o grupo-turma, criando as condições que favorecessem a socialização do aluno e a sua autonomia. Para atingirmos aqueles objectivos, iniciámos um trabalho a pares e depois em pequenos grupos, para desta forma incluir o “Francisco” na dinâmica das aulas, para que participasse nas actividades propostas, obtendo o respeito dos colegas na valorização das suas intervenções e do seu ritmo de trabalho. Os objectivos definidos, bem como as actividades realizadas e avaliadas, implicando todos os intervenientes no processo, permitiram que o “Francisco” fizesse aprendizagens significativas nas áreas, académica, social, da autonomia e da comunicação. Segundo Silva (2009), a inclusão dos alunos considerados com necessidades educativas especiais no ensino regular implica mudanças ao nível das atitudes e das práticas pedagógicas de todos os intervenientes no processo ensino e aprendizagem, da organização e da gestão na sala de aula e na própria escola enquanto instituição. Acreditamos que só desta forma se pode proporcionar aos alunos marcados pela diferença, que é um valor em si mesma (Rodrigues, 2006; Leitão, 2006; Sanches & Teodoro, 2006; Silva, 2009), as mesmas experiências, aprendizagens e vivências que são proporcionadas aos restantes colegas.

Comportamentos de interação em alunos com perturbações do espectro do autismo: o contributo de histórias sociais na hora do conto

Dissertação apresentada à Escol a Superior de Educação de Lisboa para obtenção de grau de mestre em Ciências da Educação, especialidade Educação Especial: Problemas Graves de Cognição e Multideficiência

Práticas curriculares em jardim de infância com crianças com perturbações do espetro do autismo

Dissertação apresentada à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Educação - Especialização em Educação Especial

Identification of neuronal alterations induced by Shank3 mutations using iPS cells from Phelan-McDermid Patients' Fibroblasts

A família de proteínas Shank é o principal conjunto de proteinas de suporte e está localizada na densidade pós-sináptica das sinapses excitatórias. Existem 3 genes na família Shank, Shank1, Shank2 e Shank3 e são caracterizados por múltiplos domínios repetidos de anquirina próximo ao N-terminal seguido pelos domínios Src homologo 3 e PDZ, uma região longa rica em prolina e um domínio de motivo α estéril próximo ao C-terminal. Shank proteínas conectam duas subunidades de receptors glutamatérgicos, recetores NMDA e recetores metabotrópicos de glutamato do tipo-I (mGluRs). O domínio PDZ da Shank conecta-se ao C-terminal do GKAP e este, liga-se, ao complexo recetor PSD-95-NMDA. Por outro lado, a proteína Homer interage com o domínio rico em prolina para confirmar a associação entre a proteína Shank com o mGluR tipo-I. A proteína específica em estudo, Shank3, é haploinsuficiente em pacientes com sindrome Phelan-McDermid devido à deleções no braço comprido do cromossoma 22 levando à danos intelectuais, ausência ou atraso no discurso, comportamentos semelhantes ao autismo, hipotonia e características dismórficas. Neste trabalho, investigamos o papel da Shank3 na função sináptica para compreender a relação entre alterações nesta proteína e as características neurológicas presente em Pacientes com síndrome Phelan-McDermid. Foram utilizados dois modelos diferentes, ratinhos knockout Shank3 e hiPSC de pacientes com PMS. Ratinhos geneticamente modificados são ferramentas uteis no estudo de genes e na compreensão dos mecanismos que experiências in vitro não são capazes de reproduzir, mas de maneira a compreender melhor as patologias humanas, decidimos trabalhar também com células humanas. Os fibroblastos dos pacientes com síndrome Phelan-McDermid fora reprogramados em hiPS cells, diferenciados em neurónios e comparados com os neurónios obtidos a partir de doadores saudavéis e da mesma idade. A reprogramação em iPSC foi realizada por infecção de lentivirus com quatro genes de reprogramação OCT4, c-MYC, SOX2 e KFL4 para posteriormente serem diferenciados em neurónios, com cada passo sendo positivamente confirmado através de marcadores neuronais. Através dos neurónios diferenciados, analisamos a expressão de proteínas sinápticas. Pacientes com haploinsuficiencia na proteína Shank3 apresentam níveis elevados de proteína mGluR5 e decrescidos de proteína Homer sugerindo que a haploinsuficiencia leva a desregulação do complexo mGluR5-Homer-Shank3 conduzindo também, a defeitos na maturação sináptica. Assim, a expressão da proteína mGluR5 está alterada nos pacientes com PMS podendo estar relacionada com defeitos encontrados na diferenciação neuronal e maturação sináptica observados nos neurónios de pacientes. Conclusivamente, iPS cells representam um modelo fundamental no estudo da proteína Shank3 e a sua influência no sindrome de Phelan-McDermid.

A construção de uma parentalidade confiante: influência do Modelo Touchpoints na relação educadorfamília

Dissertação apresentada na Escola Superior de Educação de Lisboa, para obtenção do grau de Mestre em Ciências da Educação - Especialidade Intervenção Precoce

Benefícios de uma intervenção específica em desenvolvimento da linguagem, em crianças diagnosticadas com “espectro do autismo”

Dissertação Apresentada à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção de grau de mestre em Ciências da Educação - Especialidade em Intervenção Precoce

Famílias de crianças com perturbações do espectro do autismo: contributos para a compreensão das suas necessidades

Dissertação apresentada à Escola Superior de Educação de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Ciências da Educação - Especialização em Intervenção Precoce