Learning and memory

Memory is one of the most fundamental mental processes. Neuroscientists study this process by using extremely diverse strategies. Two different approaches aimed at understanding learning and memory were introduced in this symposium. The first focuses on the roles played by synaptic plasticity, especially in long-term depression in the cerebellum in motor learning, and its regulatory mechanism. The second approach uses an elegant chick-quail transplantation system on defined brain regions to study how neural populations interact in development to form behaviorally important neural circuits and to elucidate neurobiological correlates of perceptual and motor predispositions.

Dopamine receptor regulating factor, DRRF: A zinc finger transcription factor

Dopamine receptor genes are under complex transcription control, determining their unique regional distribution in the brain. We describe here a zinc finger type transcription factor, designated dopamine receptor regulating factor (DRRF), which binds to GC and GT boxes in the D1A and D2 dopamine receptor promoters and effectively displaces Sp1 and Sp3 from these sequences. Consequently, DRRF can modulate the activity of these dopamine receptor promoters. Highest DRRF mRNA levels are found in brain with a specific regional distribution including olfactory bulb and tubercle, nucleus accumbens, striatum, hippocampus, amygdala, and frontal cortex. Many of these brain regions also express abundant levels of various dopamine receptors. In vivo, DRRF itself can be regulated by manipulations of dopaminergic transmission. Mice treated with drugs that increase extracellular striatal dopamine levels (cocaine), block dopamine receptors (haloperidol), or destroy dopamine terminals (1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine) show significant alterations in DRRF mRNA. The latter observations provide a basis for dopamine receptor regulation after these manipulations. We conclude that DRRF is important for modulating dopaminergic transmission in the brain.

Low ethanol concentrations enhance GABAergic inhibitory postsynaptic potentials in hippocampal pyramidal neurons only after block of GABAB receptors.

Despite considerable evidence that ethanol can enhance chloride flux through the gamma-aminobutyric acid type A (GABA/A/) receptor-channel complex in several central neuron types, the effect of ethanol on hippocampal GABAergic systems is still controversial. Therefore, we have reevaluated this interaction in hippocampal pyramidal neurons subjected to local monosynaptic activation combined with pharmacological isolation of the various components of excitatory and inhibitory synaptic potentials, using intracellular current- and voltage-clamp recording methods in the hippocampal slice. In accord with our previous findings, we found that ethanol had little effect on compound inhibitory postsynaptic potentials/currents (IPSP/Cs) containing both GABA/A/ and GABA/B/ components. However, after selective pharmacological blockade of the GABA/B/ component of the IPSP (GABA/B/-IPSP/C) by CGP-35348, low concentrations of ethanol (22-66 mM) markedly enhanced the peak amplitude, and especially the area, of the GABA/A/ component (GABA/A/-IPSP/C) in most CA1 pyramidal neurons. Ethanol had no significant effect on the peak amplitude or area of the pharmacologically isolated GABA/B/-inhibitory postsynaptic current (IPSC). These results provide new data showing that activation of GABAB receptors can obscure ethanol enhancement of GABA/A/ receptor function in hippocampus and suggest that similar methods of pharmacological isolation might be applied to other brain regions showing negative or mixed ethanol-GABA interactions.

Amyloid beta peptide potentiates cytokine secretion by interleukin-1 beta-activated human astrocytoma cells.

Neurodegenerative processes in Alzheimer disease (AD) are thought to be driven in part by the deposition of amyloid beta (A beta), a 39- to 43-amino acid peptide product resulting from an alternative cleavage of amyloid precursor protein. Recent descriptions of in vitro neurotoxic effects of A beta support this hypothesis and suggest toxicity might be mediated by A beta-induced neuronal calcium disregulation. In addition, it has been reported that "aging" A beta results in increased toxic potency due to peptide aggregation and formation of a beta-sheet secondary structure. In addition, A beta might also promote neuropathology indirectly by activating immune/inflammatory pathways in affected areas of the brain (e.g., cortex and hippocampus). Here we report that A beta can modulate cytokine secretion [interleukins 6 and 8 (IL-6 and IL-8)] from human astrocytoma cells (U-373 MG). Freshly prepared and aged A beta modestly stimulated IL-6 and IL-8 secretion from U-373 MG cells. However, in the presence of interleukin-1 beta (IL-1 beta), aged, but not fresh, A beta markedly potentiated (3- to 8-fold) cytokine release. In contrast, aged A beta did not potentiate substance P (NK-1)- or histamine (H1)-stimulated cytokine production. Further studies showed that IL-1 beta-induced cytokine release was potentiated by A beta-(25-35), while A beta-(1-16) was inactive. Calcium disregulation may be responsible for the effects of A beta on cytokine production, since the calcium ionophore A23187 similarly potentiated IL-1 beta-induced cytokine secretion and EGTA treatment blocked either A beta or A23187 activity. Thus, chronic neurodegeneration in AD-affected brain regions may be mediated in part by the ability of A beta to exacerbate inflammatory pathways in a conformation-dependent manner.

Functional anatomy of human eyeblink conditioning determined with regional cerebral glucose metabolism and positron-emission tomography.

Relative cerebral glucose metabolism was examined with positron-emission tomography (PET) as a measure of neuronal activation during performance of the classically conditioned eyeblink response in 12 young adult subjects. Each subject received three sessions: (i) a control session with PET scan in which unpaired presentations of the tone conditioned stimulus and corneal airpuff unconditioned stimulus were administered, (ii) a paired training session to allow associative learning to occur, and (iii) a paired test session with PET scan. Brain regions exhibiting learning-related activation were identified as those areas that showed significant differences in glucose metabolism between the unpaired control condition and well-trained state in the 9 subjects who met the learning criterion. Areas showing significant activation included bilateral sites in the inferior cerebellar cortex/deep nuclei, anterior cerebellar vermis, contralateral cerebellar cortex and pontine tegmentum, ipsilateral inferior thalamus/red nucleus, ipsilateral hippocampal formation, ipsilateral lateral temporal cortex, and bilateral ventral striatum. Among all subjects, including those who did not meet the learning criterion, metabolic changes in ipsilateral cerebellar nuclei, bilateral cerebellar cortex, anterior vermis, contralateral pontine tegmentum, ipsilateral hippocampal formation, and bilateral striatum correlated with degree of learning. The localization to cerebellum and its associated brainstem circuitry is consistent with neurobiological studies in the rabbit model of eyeblink classical conditioning and neuropsychological studies in brain-damaged humans. In addition, these data support a role for the hippocampus in conditioning and suggest that the ventral striatum may also be involved.

Extrapituitary expression of the rat V1b vasopressin receptor gene.

[Arg8]vasopressin (AVP) stimulates adrenocorticotropic hormone release from the anterior pituitary by acting on the V1b AVP receptor. This receptor can be distinguished from the vascular/hepatic V1a and renal V2 AVP receptors by its differential binding affinities for structural analogous of AVP. Recent studies have shown that the cloned V1a and V2 receptors are structurally related. We have isolated a clone encoding the V1b receptor from a rat pituitary cDNA library using polymerase chain reaction (PCR)-based methodology. The rat V1b receptor is a protein of 421 amino acids that has 37-50% identity with the V1a and V2 receptors. Homology is particularly high in the seven putative membrane-spanning domains of these guanine nucleotide-binding protein-coupled receptors. Expression of the recombinant receptor in mammalian cells shows the same binding specificity for AVP agonists and antagonists as the rat pituitary V1b receptor. AVP-stimulated phosphotidylinositol hydrolysis and intracellular Ca2+ mobilization in Chinese hamster ovary or COS-7 cells expressing the cloned receptor suggest second messenger signaling through phospholipase C. RNA blot analysis, reverse transcription PCR, and in situ hybridization studies reveal that V1b receptor mRNA is expressed in the majority of pituitary corticotropes as well as in multiple brain regions and a number of peripheral tissues, including kidney, thymus, heart, lung, spleen, uterus, and breast. Thus, the V1b receptor must mediate some of the diverse biological effects of AVP in the pituitary as well as other organs.

Memory enhancement by intrahippocampal, intraamygdala, or intraentorhinal infusion of platelet-activating factor measured in an inhibitory avoidance task.

Platelet-activating factor (PAF; 1-O-alkyl-2-acetyl-sn-glycero-3-phosphocholine), which is thought to be a retrograde messenger in long-term potentiation (LTP), enhances glutamate release and LTP through an action on presynaptic nerve endings. The PAF antagonist BN 52021 blocks CA1 LTP in hippocampal slices, and, when infused into rat dorsal hippocampus pre- or posttraining, blocks retention of inhibitory avoidance. Here we report that memory is affected by pre- or posttraining infusion of the PAF analog 1-O-hexadecyl-2-N-methylcarbamoyl-sn-glycerol-3-phosphocholine (mc-PAF) into either rat dorsal hippocampus, amygdala, or entorhinal cortex. Male Wistar rats were implanted bilaterally with cannulae in these brain regions. After recovery from surgery, the animals were trained in step-down inhibitory avoidance or in a spatial habituation task and tested for retention 24 h later. mc-PAF (1.0 microgram per side) enhanced retention test performance of the two tasks when infused into the hippocampus before training without altering training session performance. In addition, mc-PAF enhanced retention test performance of the avoidance task when infused into (i) the hippocampus 0 but not 60 min after training; (ii) the amygdala immediately after training; and (iii) the entorhinal cortex 100 but not 0 or 300 min after training. In confirmation of previous findings, BN 52021 (0.5 microgram per side) was found to be amnestic for the avoidance task when infused into the hippocampus or the amygdala immediately but not 30 or more minutes after training or into the entorhinal cortex 100 but not 0 or 300 min after training. These findings support the hypothesis that memory involves PAF-regulated events, possibly LTP, generated at the time of training in hippocampus and amygdala and 100 min later in the entorhinal cortex.

The kappa-opioid receptor is primarily postsynaptic: combined immunohistochemical localization of the receptor and endogenous opioids.

Antisera were raised against a synthetic peptide corresponding to the carboxyl terminus of the kappa-opioid receptor (KOR1). Specificity of the antisera was verified by staining of COS-7 cells transfected with KOR1 and epitope-tagged KOR1 cDNAs, by recognition by the antisera of proteins on Western blots of both transfected cells and brain tissue, by the absence of staining of both brain tissue and transfected cells after preabsorption of the antisera with the cognate peptide, and on the strong correlation between the distribution of KOR1 immunoreactivity and that of earlier ligand binding and in situ hybridization studies. Results indicate that KOR1 in neurons is targeted into both the axonal and somatodendritic compartments, but the majority of immunostaining was seen in the somatodendritic compartment. In sections from rat and guinea pig brain, prominent KOR1 staining was seen in the ventral forebrain, hypothalamus, thalamus, posterior pituitary, and midbrain. While the staining pattern was similar in both species, distinct differences were also observed. The distribution of preprodynorphin and KOR1 immunoreactivity was complementary in many brain regions, suggesting that KOR1 is poised to mediate the physiological actions of dynorphin. However, the distribution of KOR1 and enkephalin immunoreactivity was complementary in some regions as well. These results suggest that the KOR1 protein is primarily, but not exclusively, deployed to postsynaptic membranes where it mediates the effects of products of preprodynorphin and possibly preproenkephalin.

Pleasant sweeping grooming touch in rhesus monkey: effects on autonomic nervous system and its codification in posterior insular and secondary somatosensory cortex

Il tatto assume un'importanza fondamentale nella vita quotidiana, in quanto ci permette di discriminare le caratteristiche fisiche di un oggetto specifico, di identificarlo e di eventualmente integrare le suddette informazioni tattili con informazioni provenienti da altri canali sensoriali. Questa è la componente sensoriale-discriminativa del tatto. Tuttavia quotidianamente il tatto assume un ruolo fondamentale durante le diverse interazioni sociali, positive, come quando abbracciamo o accarezziamo una persona con cui abbiamo un rapporto affettivo e negative, per esempio quando allontaniamo una persona estranea dal nostro spazio peri-personale. Questa componente è la cosiddetta dimensione affettiva-motivazionale, la quale determina la codifica della valenza emotiva che l'interazione assume. Questa componente ci permette di creare, mantenere o distruggere i legami sociali in relazione al significato che il tocco assume durante l'interazione. Se per esempio riceviamo una carezza da un familiare, questa verrà percepita come piacevole e assumerà un significato affiliativo. Questo tipo di tocco è comunente definito come Tocco Sociale (Social Touch). Gli aspetti discriminativi del tatto sono stati ben caratterizzati, in quanto storicamente, il ruolo del tatto è stato considerato quello di discriminare le caratteristiche di ciò che viene toccato, mentre gli aspetti affettivi sono stati solo recentemente indagati considerando la loro importanza nelle interazioni sociali. Il tocco statico responsabile dell'aspetto discriminante attiva a livello della pelle le grandi fibre mieliniche (Aβ), modulando a livello del sistema nervoso centrale le cortecce sensoriali, sia primarie che secondarie. Questo permette la codifica a livello del sistema nervoso centrale delle caratteristiche fisiche oggettive degli oggetti toccati. Studi riguardanti le caratteristiche del tocco affiliativo sociale hanno messo in evidenza che suddetta stimolazione tattile 1) è un particolare tocco dinamico che avviene sul lato peloso delle pelle con una velocità di 1-10 cm/sec; 2) attiva le fibre amieliniche (fibre CT o C-LTMRs); 3) induce positivi effetti autonomici, ad esempio la diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca; e 4) determina la modulazione di regioni cerebrali coinvolte nella codifica del significato affiliativo dello stimolo sensoriale periferico, in particolare la corteccia insulare. Il senso del tatto, con le sue due dimensioni discriminativa e affiliativa, è quotidianamente usato non solo negli esseri umani, ma anche tra i primati non umani. Infatti, tutti i primati non umani utilizzano la componente discriminativa del tatto per identificare gli oggetti e il cibo e l'aspetto emotivo durante le interazioni sociali, sia negative come durante un combattimento, che positive, come durante i comportamenti affiliativi tra cui il grooming. I meccanismi di codifica della componente discriminativa dei primati non umani sono simili a quelli umani. Tuttavia, si conosce ben poco dei meccanismi alla base della codifica del tocco piacevole affiliativo. Pur essendo ben noto che i meccanorecettori amilienici C-LTMRs sono presenti anche sul lato peloso della pelle dei primati non umani, attualmente non ci sono studi riguardanti la correlazione tra il tocco piacevole e la loro modulazione, come invece è stato ampiamente dimostrato nell'uomo. Recentemente è stato ipotizzato (Dunbar, 2010) il ruolo delle fibre C-LTMRs durante il grooming, in particolare durante il cosiddetto swepping. Il grooming è costituito da due azioni motorie, lo sweeping e il picking che vengono eseguite in modo ritmico. Durante lo sweeping la scimmia agente muove il pelo della scimmia ricevente con un movimento a mano aperta, per poter vedere il preciso punto della pelle dove eseguire il picking, ovvero dove prendere la pelle a livello della radice del pelo con le unghie dell'indice e del pollice e tirare per rimuovere parassiti o uova di parassiti e ciò che è rimasto incastrato nel pelo. Oltre il noto ruolo igenico, il grooming sembra avere anche una importante funzione sociale affiliativa. Come la carezza nella società umana, cosi il grooming tra i primati non umani è considerato un comportamento. Secondo l'ipotesi di Dunbar l'attivazione delle C-LTMRs avverrebbe durante lo sweeping e questo porta a supporre che lo sweeping, come la carezza umana, costituisca una componente affiliativa del grooming, determinando quindi a contribuire alla sua codifica come comportamento sociale. Fino ad ora non vi è però alcuna prova diretta a sostegno di questa ipotesi. In particolare, 1) la velocità cui viene eseguito lo sweeping è compatibile con la velocità di attivazione delle fibre CT nell'uomo e quindi con la velocità tipica della carezza piacevole di carattere sociale affiliativo (1-10 cm/sec)?; 2) lo sweeping induce la stessa modulazione del sistema nervoso autonomo in direzione della modulazione del sistema vagale, come il tocco piacevole nell'uomo, attraverso l'attivazione delle fibre CT?; 3) lo sweeping modula la corteccia insulare, cosi come il tocco piacevole viene codificato come affiliativo nell'uomo mediante le proiezioni delle fibre CT a livello dell'insula posteriore? Lo scopo del presente lavoro è quella di testare l'ipotesi di Dunbar sopra citata, cercando quindi di rispondere alle suddette domande. Le risposte potrebbero consentire di ipotizzare la somiglianza tra lo sweeping, caratteristico del comportamento affiliativo di grooming tra i primati non umani e la carezza. In particolare, abbiamo eseguito 4 studi pilota. Nello Studio 1 abbiamo valutato la velocità con cui viene eseguito lo sweeping tra scimmie Rhesus, mediante una analisi cinematica di video registrati tra un gruppo di scimmie Rhesus. Negli Studi 2 e 3 abbiamo valutato gli effetti sul sistema nervoso autonomo dello sweeping eseguito dallo sperimentatore su una scimmia Rhesus di sesso maschile in una tipica situazione sperimentale. La stimolazione tattile è stata eseguita a diverse velocità, in accordo con i risultati dello Studio 1 e degli studi umani che hanno dimostrato la velocità ottimale e non ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs. In particolare, nello Studio 2 abbiamo misurato la frequenza cardiaca e la variabilità di questa, come indice della modulatione vagale, mentre nello Studio 3 abbiamo valutato gli effetti dello sweeping sul sistema nervoso autonomo in termini di variazioni di temperatura del corpo, nello specifico a livello del muso della scimmia. Infine, nello Studio 4 abbiamo studiato il ruolo della corteccia somatosensoriale secondaria e insulare nella codifica dello sweeping. A questo scopo abbiamo eseguito registrazioni di singoli neuroni mentre la medesima scimmia soggetto sperimentale dello Studio 2 e 3, riceveva lo sweeping a due velocità, una ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs secondo gli studi umani e i risultati dei tre studi sopra citati, ed una non ottimale. I dati preliminari ottenuti, dimostrano che 1) (Studio 1) lo sweeping tra scimmie Rhesus viene eseguito con una velocità media di 9.31 cm/sec, all'interno dell'intervallo di attivazione delle fibre CT nell'uomo; 2) (Studio 2) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina una diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca se eseguito alla velocità di 5 e 10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 1 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina l'aumento della frequenza cardiaca e la diminuzione della variabilità di questa, quindi il decremento dell'attivazione del sistema nervoso parasimpatico; 3) (Studio 3) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina l'aumento della temperatura corporea a livello del muso della scimmia se eseguito alla velocità di 5-10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 5 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina la diminuzione della temperatura del muso; 4) (Studio 4) la corteccia somatosensoriale secondaria e la corteccia insulare posteriore presentano neuroni selettivamente modulati durante lo sweeping eseguito ad una velocità di 5-13 cm/sec ma non neuroni selettivi per la codifica della velocità dello sweeping minore di 5 cm/sec. Questi risultati supportano l'ipotesi di Dunbar relativa al coinvolgimento delle fibre CT durante lo sweeping. Infatti i dati mettono in luce che lo sweeping viene eseguito con una velocità (9.31 cm/sec), simile a quella di attivazione delle fibre CT nell'uomo (1-10 cm/sec), determina gli stessi effetti fisiologici positivi in termini di frequenza cardiaca (diminuzione) e variabilità della frequenza cardiaca (incremento) e la modulazione delle medesime aree a livello del sistema nervoso centrale (in particolare la corteccia insulare). Inoltre, abbiamo dimostrato per la prima volta che suddetta stimolazione tattile determina l'aumento della temperatura del muso della scimmia. Il presente studio rappresenta la prima prova indiretta dell'ipotesi relativa alla modulazione del sistema delle fibre C-LTMRs durante lo sweeping e quindi della codifica della stimolazione tattile piacevole affiliativa a livello del sistema nervoso centrale ed autonomo, nei primati non umani. I dati preliminari qui presentati evidenziano la somiglianza tra il sistema delle fibre CT dell'uomo e del sistema C-LTMRs nei primati non umano, riguardanti il Social Touch. Nonostante ciò abbiamo riscontrato alcune discrepanze tra i risultati da noi ottenuti e quelli invece ottenuti dagli studi umani. La velocità media dello sweeping è di 9.31 cm / sec, rasente il limite superiore dell’intervallo di velocità che attiva le fibre CT nell'uomo. Inoltre, gli effetti autonomici positivi, in termini di battito cardiaco, variabilità della frequenza cardiaca e temperatura a livello del muso, sono stati evidenziati durante lo sweeping eseguito con una velocità di 5 e 10 cm/sec, quindi al limite superiore dell’intervallo ottimale che attiva le fibre CT nell’uomo. Al contrario, lo sweeping eseguito con una velocità inferiore a 5 cm/sec e superiore a 10 cm/sec determina effetti fisiologici negativo. Infine, la corteccia insula sembra essere selettivamente modulata dallo stimolazione eseguita alla velocità di 5-13 cm/sec, ma non 1-5 cm/sec. Quindi, gli studi sul sistema delle fibre CT nell’uomo hanno dimostrato che la velocità ottimale è 1-10 cm/sec, mentre dai nostri risultati la velocità ottimale sembra essere 5-13 cm / sec. Quindi, nonostante l'omologia tra il sistema delle fibre CT nell'umano deputato alla codifica del tocco piacevole affiliativo ed il sistema delle fibre C-LTMRs nei primati non umani, ulteriori studi saranno necessari per definire con maggiore precisione la velocità ottimale di attivazione delle fibre C-LTMR e per dimostrare direttamente la loro attivazione durante lo sweeping, mediante la misurazione diretta della loro modulazione. Studi in questa direzione potranno confermare l'omologia tra lo sweeping in qualità di tocco affiliativo piacevole tra i primati non umani e la carezza tra gli uomini. Infine, il presente studio potrebbe essere un importante punto di partenza per esplorare il meccanismo evolutivo dietro la trasformazione dello sweeping tra primati non umani, azione utilitaria eseguita durante il grooming, a carezza, gesto puramente affiliativo tra gli uomini.

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.

Avaliação de linguagem por ressonância magnética funcional em pacientes com epilepsia associada à esclerose mesial temporal unilateral: correlação com avaliação clínica de linguagem

Introdução: A esclerose mesial temporal (EMT) é a principal causa de epilepsia resistente ao tratamento medicamentoso. Pacientes com EMT apresentam dificuldades no processamento semântico e fonológico de linguagem e maior incidência de reorganização cerebral da linguagem (bilateral ou à direita) em relação à população geral. A ressonância magnética funcional (RMf) permite avaliar a reorganização cerebral das redes de linguagem, comparando padrões de ativação cerebral entre diversas regiões cerebrais. Objetivo: Investigar o desempenho linguístico de pacientes com EMT unilateral esquerda e direita e a ocorrência de reorganização das redes de linguagem com RMf para avaliar se a reorganização foi benéfica para a linguagem nestes pacientes. Métodos: Utilizamos provas clínicas de linguagem e paradigmas de nomeação visual e responsiva para RMf, desenvolvidos para este estudo. Foram avaliados 24 pacientes com EMTe, 22 pacientes com EMTd e 24 controles saudáveis, submetidos a provas de linguagem (fluência semântica e fonológica, nomeação de objetos, verbos, nomes próprios e responsiva, e compreensão de palavras) e a três paradigmas de linguagem por RMf [nomeação por confrontação visual (NCV), nomeação responsiva à leitura (NRL) e geração de palavras (GP)]. Seis regiões cerebrais de interesse (ROI) foram selecionadas (giro frontal inferior, giro frontal médio, giro frontal superior, giro temporal inferior, giro temporal médio e giro temporal superior). Índices de Lateralidade (ILs) foram calculados com dois métodos: bootstrap, do programa LI-Toolbox, independe de limiar, e PSC, que indica a intensidade da ativação cerebral de cada voxel. Cada grupo de pacientes (EMTe e EMTd) foi dividido em dois subgrupos, de acordo com o desempenho em relação aos controles na avaliação clinica de linguagem. O <= -1,5 foi utilizado como nota de corte para dividir os grupos em pacientes com bom e com mau desempenho de linguagem. Em seguida, comparou-se o desempenho linguístico dos subgrupos ao índices IL-boot. Resultados: Pacientes com EMT esquerda e direita mostraram pior desempenho que controles nas provas clínicas de nomeação de verbos, nomeação de nomes próprios, nomeação responsiva e fluência verbal. Os mapas de ativação cerebral por RMf mostraram efeito BOLD em regiões frontais e temporoparietais de linguagem. Os mapas de comparação de ativação cerebral entre os grupos revelaram que pacientes com EMT esquerda e direita apresentam maior ativação em regiões homólogas do hemisfério direito em relação aos controles. Os ILs corroboraram estes resultados, mostrando valores médios menores para os pacientes em relação aos controles e, portanto, maior simetria na representação da linguagem. A comparação entre o IL-boot e o desempenho nas provas clínicas de linguagem indicou que, no paradigma de nomeação responsiva à leitura, a reorganização funcional no giro temporal médio, e possivelmente, nos giros temporal inferior e superior associou-se a desempenho preservado em provas de nomeação. Conclusão: Pacientes com EMT direita e esquerda apresentam comprometimento de nomeação e fluência verbal e reorganização da rede cerebral de linguagem. A reorganização funcional de linguagem em regiões temporais, especialmente o giro temporal médio associou-se a desempenho preservado em provas de nomeação em pacientes com EMT esquerda no paradigma de RMf de nomeação responsiva à leitura

Estudo de alterações estruturais cerebrais em pacientes com esquizofrenia crônica e de primeiro episódio através de imagens por ressonância magnética com morfometria baseada no voxel

Introdução: Embora alterações estruturais cerebrais na esquizofrenia venham sendo repetidamente demonstradas em estudos de ressonância magnética (RM), ainda permanece incerto se tais alterações são estáticas ou progressivas. Enquanto estudos longitudinais são tradicionalmente utilizados na avaliação da questão da progressão, estudos transversais de neuroimagem comparando diretamente pacientes com esquizofrenia crônica e de primeiro episódio a controles saudáveis têm sido bastante raros até o presente. Com o recente interesse em meganálises combinando dados multicêntricos de RM visando-se a maior poder estatístico, o presente estudo multicêntrico de morfometria baseada no voxel (VBM) foi realizado para avaliar os padrões de alterações estruturais cerebrais segundo os diferentes estágios da doença, bem como para avaliar quais (se alguma) dessas alterações se correlacionariam especificamente a moderadores clínicos potenciais, tais como exposição cumulativa a antipsicóticos, tempo de doença e gravidade da doença. Métodos: Selecionou-se uma ampla amostra de pacientes com esquizofrenia (161, sendo 99 crônicos e 62 de primeiro episódio) e controles (151) a partir de quatro estudos prévios de RM (1,5T) realizados na mesma região do Brasil. O processamento e análise das imagens foi realizado usando-se o software Statistical Parametric Mapping (SPM8) com emprego do algoritmo DARTEL (diffeomorphic anatomical registration through exponentiated Lie algebra). Os efeitos de grupo sobre os volumes regionais de substância cinzenta (SC) foram analisados através de comparações voxel-a-voxel por análises de covariância em modelos lineares gerais, inserindo-se, em todas as análises, o volume total de SC, protocolo do scanner, idade e sexo como variáveis de confusão. Por fim, foram realizadas análises de correlação entre os aludidos moderadores clínicos potenciais e os volumes cerebrais globais e regionais. Resultados: Os pacientes com esquizofrenia de primeiro episódio apresentaram reduções volumétricas sutis em comparação aos controles, em um circuito neural circunscrito e identificável apenas em análises SVC (small volume correction) [p < 0.05, com correção family-wise error (FWE)], incluindo a ínsula, estruturas têmporo-límbicas e corpo estriado. Os pacientes crônicos, por outro lado, apresentaram um padrão de alterações extensas comparativamente aos controles, envolvendo os córtices frontais orbitais, superiores e inferiores bilateralmente, córtex frontal médio direito, ambos os córtices cingulados anteriores, ambas as ínsulas, e os córtices temporais superior e médio direitos (p < 0.05, análises whole-brain com correção FWE). Foram encontradas correlações negativas significantes entre exposição cumulativa a antipsicóticos e volumes globais de SC e substância branca nos pacientes com esquizofrenia, embora as correlações com reduções regionais não tenham sido significantes. Detectaram-se, ainda, correlações negativas significantes entre tempo de doença e volumes regionais relativos da ínsula esquerda, córtex cingulado anterior direito e córtices pré-frontais dorsolaterais nas análises SVC para os grupos conjuntos (esquizofrenia crônica e de primeiro episódio). Conclusão: Os achados supracitados indicam que: a) as alterações estruturais associadas com o diagnóstico de esquizofrenia são mais disseminadas na forma crônica em comparação à de primeiro episódio; b) reduções volumétricas regionais em áreas específicas do cérebro podem variar em função do tempo de doença; c) a exposição cumulativa a antipsicóticos associou-se a alterações volumétricas globais, e não regionais

Behavioural and histopathological alterations in mice with cerebral malaria.

Different features of sensorimotor function and behaviour were studied in murine cerebral malaria (CM) and malaria without cerebral involvement (non-CM) applying the primary screen of the SHIRPA protocol. Histopathological analysis of distinct brain regions was performed and the relative size of haemorrhages and plugging of blood cells to brain vasculature was analysed. Animals suffering from CM develop a wide range of behavioural and functional alterations in the progressive course of the disease with a statistically significant impairment in all functional categories assessed 36 h prior to death when compared with control animals. Early functional indicators of cerebral phenotype are impairments in reflex and sensory system and in neuropsychiatric state. Deterioration in function is paralleled by the degree of histopathological changes with a statistically significant correlation between the SHIRPA score of CM animals and the mean size of brain haemorrhage. Furthermore, image analysis yielded that the relative area of the brain lesions was significantly larger in the forebrain and brainstem compared with the other regions of interest. Our results indicate that assessment of sensory and motor tasks by the SHIRPA primary screen is appropriate for the early in vivo discrimination of cerebral involvement in experimental murine malaria. Our findings also suggest a correlation between the degree of functional impairment and the size of the brain lesions as indicated by parenchymal haemorrhage. Applying the SHIRPA protocol in the functional characterization of animals suffering from CM might prove useful in the preclinical assessment of new antimalarial and potential neuroprotective therapies.

Gene-environment interactions between adult lead exposure and Apolipoprotein E4 on adult hippocampal neurogenesis and cognitive behavior in mice

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Medial prefrontal cortex suppression of the hypothalamic–pituitary–adrenal axis response to a physical stressor, systemic delivery of interleukin-1β

Previous studies have shown that the medial prefrontal cortex can suppress the hypothalamic-pituitary-adrenal axis response to stress. However, this effect appears to vary with the type of stressor. Furthermore, the absence of direct projections between the medial prefrontal cortex and corticotropin-releasing factor cells at the apex of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis suggest that other brain regions must act as a relay when this inhibitory mechanism is activated. In the present study, we first established that electrolytic lesions involving the prelimbic and infralimbic medial prefrontal cortex increased plasma adrenocorticotropic hormone levels seen in response to a physical stressor, the systemic delivery of interleukin-1beta. However, medial prefrontal cortex lesions did not alter plasma adrenocorticotropic hormone levels seen in response to a psychological stressor, noise. To identify brain regions that might mediate the effect of medial prefrontal cortex lesions on hypothalamic-pituitary-adrenal axis responses to systemic interleukin-1beta, we next mapped the effects of similar lesions on interleukin-1beta-induced Fos expression in regions previously shown to regulate the hypothalamic-pituitary-adrenal axis response to this stressor. It was found that medial prefrontal cortex lesions reduced the number of Fos-positive cells in the ventral aspect of the bed nucleus of the stria terminalis. However, the final experiment, which involved combining retrograde tracing with Fos immunolabelling, revealed that bed nucleus of the stria terminalis-projecting medial prefrontal cortex neurons were largely separate from medial prefrontal cortex neurons recruited by systemic interleukin-1beta, an outcome that is difficult to reconcile with a simple medial prefrontal cortex-bed nucleus of the stria terminalis-corticotropin-releasing factor cell control circuit.