Alterations of neocortical pyramidal cell phenotype in the Ts65Dn mouse model of Down syndrome: Effects of environmental enrichment

Mental retardation in individuals with Down syndrome (DS) is thought to result from anomalous development and function of the brain; however, the underlying neuropathological processes have yet to be determined. Early implementation of special care programs result in limited, and temporary, cognitive improvements in DS individuals. In the present study, we investigated the possible neural correlates of these limited improvements. More specifically, we studied cortical pyramidal cells in the frontal cortex of Ts65Dn mice, a partial trisomy of murine chromosome 16 (MMU16) model characterized by cognitive deficits, hyperactivity, behavioral disruption and reduced attention levels similar to those observed in DS, and their control littermates. Animals were raised either in a standard or in an enriched environment. Environmental enrichment had a marked effect on pyramidal cell structure in control animals. Pyramidal cells in environmentally enriched control animals were significantly more branched and more spinous than non-enriched controls. However, environmental enrichment had little effect on pyramidal cell structure in Ts65Dn mice. As each dendritic spine receives at least one excitatory input, differences in the number of spines found in the dendritic arbors of pyramidal cells in the two groups reflect differences in the number of excitatory inputs they receive and, consequently, complexity in cortical circuitry. The present results suggest that behavioral deficits demonstrated in the Ts65Dn model could be attributed to abnormal circuit development.

Parvalbumin-, calbindin-, and calretinin-immunoreactive neurons in the prefrontal cortex of the owl monkey (Aotus trivirgatus): A standardized quantitative comparison with sensory and motor areas

Recent studies have revealed regional variation in the density and distribution of inhibitory neurons in different cortical areas, which are thought to reflect area-specific specializations in cortical circuitry. However, there are as yet few standardized quantitative data regarding how the inhibitory circuitry in prefrontal cortex (PFC), which is thought to be involved in executive functions such as cognition, emotion and decision making, compares to that in other cortical areas. Here we used immunohistochemical techniques to determine the density and distribution of parvalbumin (PV)-, calbindin (CB)-, and calretinin (CR)-immunoreactive (ir) neurons and axon terminals in the dorsolateral and orbital PFC of the owl monkey (Aotus trivirgatus), and compared them directly with data obtained using the same techniques in 11 different visual, somatosensory and motor areas. We found marked differences in the density of PV-ir, CB-ir, and CR-ir interneurons in several cortical areas. One hundred and twenty eight of all 234 possible between-area pairwise comparisons were significantly different. The density of specific subpopulations of these cells also varied among cortical areas, as did the density of axon terminals. Comparison of PFC with other cortical areas revealed that 40 of all 66 possible statistical comparisons of the density of PV-ir, CB-ir, and CR-ir cells were significantly different. We also found evidence for heterogeneity in the pattern of labeling of PV-ir, CB-ir, and CR-ir cells and axon terminals between the dorsolateral and orbital subdivisions of PFC. These data are likely to reflect basic differences in interneuron circuitry, which are likely to influence inhibitory function in the cortex. Copyright (C) 2003 S. Karger AG, Basel.

Cortex, cognition and the cell: New insights into the pyramidal neuron and prefrontal function

Arguably the most complex conical functions are seated in human cognition, the how and why of which have been debated for centuries by theologians, philosophers and scientists alike. In his best-selling book, An Astonishing Hypothesis: A Scientific Search for the Soul, Francis Crick refined the view that these qualities are determined solely by cortical cells and circuitry. Put simply, cognition is nothing more, or less, than a biological function. Accepting this to be the case, it should be possible to identify the mechanisms that subserve cognitive processing. Since the pioneering studies of Lorent de No and Hebb, and the more recent studies of Fuster, Miller and Goldman-Rakic, to mention but a few, much attention has been focused on the role of persistent neural activity in cognitive processes. Application of modern technologies and modelling techniques has led to new hypotheses about the mechanisms of persistent activity. Here I focus on how regional variations in the pyramidal cell phenotype may determine the complexity of cortical circuitry and, in turn, influence neural activity. Data obtained from thousands of individually injected pyramidal cells in sensory, motor, association and executive cortex reveal marked differences in the numbers of putative excitatory inputs received by these cells. Pyramidal cells in prefrontal cortex have, on average, up to 23 times more dendritic spines than those in the primary visual area. I propose that without these specializations in the structure of pyramidal cells, and the circuits they form, human cognitive processing would not have evolved to its present state. I also present data from both New World and Old World monkeys that show varying degrees of complexity in the pyramidal cell phenotype in their prefrontal cortices, suggesting that cortical circuitry and, thus, cognitive styles are evolving independently in different species.

Sex- and race-related differences in cross-sectional geometry and bone density of the femoral mid-shaft in older adults

Background : Femoral shaft fracture incidence increases in older adults and is associated with low-energy trauma. Apart from bone density, the distribution and size of bone contributes to its strength. Aim : To examine if bone geometry and density of the femoral mid-shaft in older adults differs by sex and race, we studied 197 White women, 225 Black women, 242 White men, and 148 Black men aged 70-79 years participating in the Health, Aging, and Body Composition study; a prospective cohort study in the USA. A secondary purpose of the study was to examine the association of site-specific muscle and fat to bone geometry and density. Subjects and methods : Subjects were community-dwelling and reported no difficulty walking one-quarter of a mile or climbing stairs. Mid-femoral volumetric bone mineral density (vBMD, mg cm -3 ), total area (TA), cortical area (CA), medullary area (MA), cross-sectional moments of inertia (CSMI: I x , I y , J ), and muscle and fat areas (cm 2 ) were determined by computed tomography (CT; GE CT-9800, 10 mm slice thickness). Results : vBMD was greater in men than women with no difference by race ( p < 0.001). Bone areas and area moments of inertia were also greater in men than women ( p < 0.001), with Black women having higher values than White women for TA and CA. Standardizing geometric parameters for body size differences by dividing by powers of femur length did not negate the sex difference for TA and MA. Significant differences ( p < 0.05) among the four groups also remained for I x and J . Mid-thigh muscle area was an independent contributor to TA in all groups (Std beta = 0.181-0.351, p < 0.05) as well as CA in women (Std beta = 0.246-0.254, p < 0.01) and CSMI in White women (Std beta = 0.175-0.185, p < 0.05). Further, muscle area was a significant contributor to vBMD in Black women. Conclusion : These results indicate that bone geometry and density of the femoral diaphysis differs primarily by sex, rather than race, in older well-functioning adults. In addition, site-specific muscle area appears to have a potential contributory role to bone geometry parameters, especially in women.

Caracterização morfodinâmica do litoral Norte Fluminense, RJ, Brasil

A morfologia das praias é reflexo da ação hidrodinfunica com o tipo de sedimento disponível. Esta interação se dá a partir da base de ação das ondas, tornando-se mais efetiva na zona de arrebentação onde a energia é dissipada, originando na zona de surfe que se estende em direção à linha de costa até Q limite do espraiamento na face de praia. O objetivo deste trabalho é apresentar as características morfodinâmicas do litoral NE do Estado do Rio de Janeiro, baseando-se na análise da variação espaço Hemporal de perfis de praia, na morfologia da plataforma continental e em fotos aéreas. Os perfis de praia foram levantados durante cinco anos pela PETROBRÁS S/A, em oito estações ao longo do litoral. O comportamento morfodinâmico distinto de setores do litoral estudado é função do padrão de ondas e direção da linha de costa, morfologia da plataforma interna controlando a extensão da zona de surfe e o número de zonas de arrebentação, características dos sedimentos e gradiente da face de praia. Foram reconhecidos quatro compartimentos morfodinâmicos distintos, com base na morfologia dos perfis praiais e plataforma interna, no índice de mobilidade da linha de praia, granulometria x gradiente da face de praia e o parâmetro Q. Os quatro compartimentos são: Atafona/Foz do Rio Paraíba do Sul - estágio morfodinâmico intermediário a dissipativo, com o maior índice de mobilidade e elevada taxa de erosão; Sul de Atafona-Cabo de São Tomé - estágio intermediário a refletivo com baixo índice de mobilidade da praia; Cabo de São Tomé - estágio refletivo a intermediário com alto índice de mobilidade da praia; Cabo de São Tomé-Cabiúnas - estágio refletivo com baixo índice de mobilidade.

Variabilidade espacial e temporal de atributos químicos do solo em povoamento de eucalipto

Nos anos mais recentes, observa-se aumento na adoção das técnicas de silvicultura de precisão em florestas plantadas no Brasil. Os plantios de eucalipto ocorrem preferencialmente em áreas com baixa fertilidade de solo e consequentemente baixa produtividade. Logo, para otimizar ao máximo a produção, é necessário saber o quanto essa cultura pode produzir em cada local (sítio). Objetivou-se aplicar uma metodologia que utiliza técnicas de estatística, geoestatística e geoprocessamento, no mapeamento da variabilidade espacial e temporal de atributos químicos do solo cultivado com eucalipto, em área de 10,09 ha, situada no sul do estado do Espírito Santo. Os atributos químicos da fertilidade do solo estudados foram: fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca) e magnésio (Mg), no ano da implantação do povoamento do eucalipto, em 2008, e três anos após, em 2011. O solo foi amostrado em duas profundidades, 0-0,2 m e 0,2-0,4 m, nos 94 pontos de uma malha regular, com extensão de 33 x 33 m. Os dados foram analisados pela estatística descritiva e, em seguida, pela geoestatística, por meio do ajuste de semivariogramas. Diferentes métodos de interpolação foram testados para produzir mapas temáticos mais precisos e facilitar as operações algébricas utilizadas. Com o auxílio de índices quantitativos, realizou-se uma análise geral da fertilidade do solo, por meio da álgebra de mapas. A metodologia utilizada neste estudo possibilitou mapear a variabilidade espacial e temporal de atributos químicos do solo. A análise variográfica mostrou que todos os atributos estudados apresentaram-se estruturados espacialmente, exceto para o atributo P, no Ano Zero (camada 0-0,2 m) e no Ano Três (ambas as camadas). Os melhores métodos de interpolação para o mapeamento de cada atributo químico do solo foram identificados com a ajuda gráfica do Diagrama de Taylor. Mereceram destaque, os modelos esférico e exponencial nas interpolações para a maioria dos atributos químicos do solo avaliados. Apesar de a variação espacial e temporal dos atributos estudados apresentar-se, em média, com pequena variação negativa, a metodologia usada mostrou variações positivas na fertilidade do solo em várias partes da área de estudo. Além disso, os resultados demonstram que os efeitos observados são majoritariamente em função da cultura, uma vez que não foram coletadas amostras de solo em locais adubados. A produtividade do sítio florestal apresentou-se com tendências semelhantes às variações ocorridas na fertilidade do solo, exceto para o magnésio, que se mostrou com tendências espaciais para suporte de elevadas produtividades, de até 50 m3 ha-1 ano-1. Além de mostrar claramente as tendências observadas para as variações na fertilidade do solo, a metodologia utilizada confirma um caminho operacional acessível para empresas e produtores florestais para o manejo nutricional em florestas plantadas. O uso dos mapas facilita a mobilização de recursos para melhorar a aplicação de fertilizantes e corretivos necessários.

Displasia fibrosa do osso temporal: relato de dois casos

A displasia fibrosa do osso temporal é uma doença de etiologia ainda controversa, manifestando-se principalmente por estenose progressiva do conduto auditivo externo e pela perda condutiva da audição. Outras manifestações incluem abaulamento na região temporal ou retroauricular, otorréia, otalgia e disacusia sensório-neural. A incidência é maior no sexo masculino e acomete principalmente a raça branca. O exame radiológico característico demonstra um aspecto de "vidro-fosco" homogêneo envolvido por uma concha de tecido cortical denso, embora existam outros padrões radiológicos desta enfermidade. O exame microscópico demonstra um trabeculado ósseo semelhante aos caracteres chineses. Este estudo relata dois casos de displasia fibrosa do osso temporal que se destacam, pois ultrapassaram o osso temporal, acometendo a região zigomática, sendo que no segundo caso houve também comprometimento do osso esfenóide e o pterigóide. Os pacientes foram submetidos à mastoidectomia radical modificada e tiveram boa evolução.

Displasia fibrosa do osso temporal: relato de caso e revisão da literatura

Displasia fibrosa é uma doença caracterizada por progressiva substituição dos elementos normais do osso por tecido fibroso. É uma patologia benigna incomum de etiologia desconhecida. Existem duas categorias primárias da doença: displasia fibrosa monostótica que envolve somente um osso e displasia fibrosa poliostótica acometendo múltiplos ossos. Embora o esqueleto crânio-facial seja sede freqüente da doença, o osso temporal raramente está envolvido. O envolvimento do osso temporal tem como sintoma mais comum a surdez. O diagnóstico é baseado em imagens radiológicas. Quando a displasia fibrosa é acompanhada por sintomas clínicos significantes, o tratamento cirúrgico é recomendado. O acompanhamento clínico do paciente é fundamental para o diagnóstico precoce de recidivas. Neste artigo relatamos um caso de displasia fibrosa do osso temporal e revisão da patologia na literatura.

Osteodistrofias raras do osso temporal

As osteodistrofias do osso temporal podem se manifestar de diversas maneiras, como envolvimento restrito ao osso temporal ou com envolvimento de outros ossos do crânio ou ainda fazerem parte de uma manifestação sistêmica. Consideramos, em nosso trabalho, duas entidades como osteodistofias raras, a osteopetrose e a doença de Camurati-Engelmann, esta última de incidência extremamente rara, com poucos relatos na literatura. Apresentamos dois casos de osteopetrose em sua forma benigna (doença de Albers-Schöenberg), um paciente de 11 anos e outro de 48 anos, ambos do sexo masculino, e um paciente de 28 anos do sexo feminino com a doença de Camurati-Engelmann (displasia diafisária hereditária progressiva), doenças hereditárias autossômicas que apresentam sintomas diversos. A paralisia facial periférica se manifestou em dois dos nossos pacientes. Discutimos alguns aspectos relacionados às manifestações clínicas destas doenças, achados radiológicos, assim como o diagnóstico diferencial e a conduta terapêutica diante de complicações das doenças.

Tratamento radioterápico dos tumores glômicos do osso temporal

O tratamento dos tumores glômicos tem sido motivo de controvérsia desde sua primeira publicação, podendo ser cirúrgico, radioterápico ou apenas expectante. OBJETIVO: O objetivo do estudo foi avaliar a efetividade e as complicações do tratamento radioterápico para esses tumores. FORMA DE ESTUDO: clínico com coorte transversal. MATERIAL E MÉTODO: Trata-se de uma coorte histórica de pacientes com tumor glômico jugular submetidos à radioterapia. Os critérios de controle da doença foram não haver progressão dos sintomas ou disfunção de nervos cranianos, sem aumento do tamanho da lesão ao exame físico ou controle radiológico. Avaliamos também a presença de seqüelas do tratamento. RESULTADOS: Foram incluídos 12 pacientes, sendo oito mulheres. O tempo de follow-up variou de 3 a 35 anos, com uma media de 11,6 anos. Os principais sintomas foram: hipoacusia, zumbido pulsátil e tontura ou vertigem. Os achados de exame físico mais freqüentes foram massa pulsátil retrotimpanica, paralisia facial e anacusia, sendo os tumores estadiados segundo a classificação proposta por Fisch. A radioterapia foi realizada com acelerador linear com doses variando de 4500-5500 Rads por 4-6 semanas. As seqüelas mais comuns foram a dermatite, estenose do conduto auditivo externo, anacusia e paralisia facial. DISCUSSÃO: Os sintomas e achados de exame físico e o método e dosagem da radioterapia não diferiram daqueles encontrados na literatura. Todos os pacientes tiveram melhora dos sintomas e apenas um não foi considerado como tendo controle da doença. As complicações do tratamento foram de pouca repercussão, com exceção da anacusia e da paralisia facial. CONCLUSÃO: A radioterapia é uma alternativa viável para o tratamento desses tumores pela boa resposta e baixo índice de complicações. Deve ser considerada especialmente em tumores mais avançados onde um procedimento cirúrgico pode trazer grande morbidade.

Processamento auditivo em indivíduos com epilepsia de lobo temporal

A epilepsia do lobo temporal ocasiona descargas elétricas excessivas onde a via auditiva tem sua estação final. É uma das formas mais comuns e de mais difícil controle da doença. O correto processamento dos estímulos auditivos necessita da integridade anatômica e funcional de todas as estruturas envolvidas na via auditiva. OBJETIVO: Verificar o Processamento Auditivo de pacientes portadores de epilepsia do lobo temporal quanto aos mecanismos de discriminação de sons em seqüência e de padrões tonais, discriminação da direção da fonte sonora e atenção seletiva para sons verbais e não-verbais. MÉTODO: Foram avaliados oito indivíduos com epilepsia do lobo temporal confirmada e com foco restrito a essa região, através dos testes auditivos especiais: Teste de Localização Sonora, Teste de Padrão de Duração, Teste Dicótico de Dígitos e Teste Dicótico Não-Verbal. O seu desempenho foi comparado ao de indivíduos sem alteração neurológica (estudo caso-controle). RESULTADO: Os sujeitos com epilepsia do lobo temporal apresentaram desempenho semelhante aos do grupo controle quanto ao mecanismo de discriminação da direção da fonte sonora e desempenho inferior quanto aos demais mecanismos avaliados. CONCLUSÃO: Indivíduos com epilepsia do lobo temporal apresentaram maior prejuízo no processamento auditivo que os sem danos corticais, de idades semelhantes.

Reconhecimento de padrão temporal e escuta dicótica em descendentes de japoneses, falantes e não-falantes da língua japonesa

A exposição de um indivíduo a duas línguas diferentes poderia trazer benefícios ao desenvolvimento auditivo. OBJETIVO: Analisar o comportamento auditivo em testes de reconhecimento de padrões temporais (Teste de Padrão de Freqüência e de Duração) e de escuta dicótica de dissílabos familiares (Teste Dicótico de Dígitos) e não-familiares (Teste Dicótico de Dissílabos Alternados/ SSW em português) em descendentes de japoneses, que moram no Brasil, falantes ou não da língua japonesa, comparando-os ao desempenho de brasileiros não-descendentes de orientais e que não possuem contato com o idioma japonês. MÉTODO: 60 sujeitos, com idade entre 17 e 40 anos, escolaridade superior ao terceiro ano do Ensino Médio, reunidos em três grupos: GJJ, descendentes de japoneses falantes do português Brasileiro e do Japonês; GJP, descendentes de japoneses falantes do português e não-falantes do Japonês; GBP, não-descendentes de orientais falantes do português. Foram submetidos a um questionário e aos testes de processamento temporal quanto à freqüência (TPF) e duração (TPD), teste dicótico de dígitos (TDD) e SSW. RESULTADOS: GJJ e GJP apresentaram melhor desempenho no TPF em relação ao TPD e tiveram no TPF média de acertos maior do que o grupo GBP. O grupo GJJ, no teste SSW apresentou média de acertos significantemente superior ao GJP e ao GBP. CONCLUSÃO: A experienciação auditiva fornecida pelo bilingüismo (idioma japonês e português brasileiro) facilitou o desempenho no SSW.