925 resultados para neurocognitive deficits


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The EC (entorhinal cortex) is fundamental for cognitive and mnesic functions. Thus damage to this area appears as a key element in the progression of AD (Alzheimer's disease), resulting in memory deficits arising from neuronal and synaptic alterations as well as glial malfunction. In this paper, we have performed an in-depth analysis of astroglial morphology in the EC by measuring the surface and volume of the GFAP (glial fibrillary acidic protein) profiles in a triple transgenic mouse model of AD [3xTg-AD (triple transgenic mice of AD)]. We found significant reduction in both the surface and volume of GFAP-labelled profiles in 3xTg-AD animals from very early ages (1 month) when compared with non-Tg (non-transgenic) controls (48 and 54%, reduction respectively), which was sustained for up to 12 months (33 and 45% reduction respectively). The appearance of Lambda beta (amyloid beta-peptide) depositions at 12 months of age did not trigger astroglial hypertrophy; nor did it result in the close association of astrocytes with senile plaques. Our results suggest that the AD progressive cognitive deterioration can be associated with an early reduction of astrocytic arborization and shrinkage of the astroglial domain, which may affect synaptic connectivity within the EC and between the EC and other brain regions. In addition, the EC seems to be particularly vulnerable to AD pathology because of the absence of evident astrogliosis in response to A beta accumulation. Thus we can consider that targeting astroglial atrophy may represent a therapeutic strategy which might slow down the progression of AD.

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Atlantic and Gulf Coast shorelines include some of the most unique and biologically rich ecosystems in the United States that provide immeasurable aesthetic, habitat and economic benefits. Natural coastal ecosystems, however, are under increasing threat from rampant and irresponsible growth and development. Once a boon to local economies, complex natural forces – enhanced by global climate change and sea level rise - are now considered hazards and eroding the very foundation upon which coastal development is based. For nearly a century, beach restoration and erosion control structures have been used to artificially stabilize shorelines in an effort to protect structures and infrastructure. Beach restoration, the import and emplacement of sand on an eroding beach, is expensive, unpredictable, inefficient and may result in long-term environmental impacts. The detrimental environmental impacts of erosion control structures such as sea walls, groins, bulkheads and revetments include sediment deficits, accelerated erosion and beach loss. These and other traditional responses to coastal erosion and storm impacts- along with archaic federal and state policies, subsidies and development incentives - are costly, encourage risky development, artificially increase property values of high-risk or environmentally sensitive properties, reduce the post-storm resilience of shorelines, damage coastal ecosystems and are becoming increasingly unsustainable. Although communities, coastal managers and property owners face increasingly complex and difficult challenges, there is an emerging public, social and political awareness that, without meaningful policy reforms, coastal ecosystems and economies are in jeopardy. Strategic retreat is a sustainable, interdisciplinary management strategy that supports the proactive, planned removal of vulnerable coastal development; reduces risk; increases shoreline resiliency and ensures long term protection of coastal systems. Public policies and management strategies that can overcome common economic misperceptions and promote the removal of vulnerable development will provide state and local policy makers and coastal managers with an effective management tool that concomitantly addresses the economic, environmental, legal and political issues along developed shorelines. (PDF contains 4 pages)

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Neurons in the primate lateral intraparietal area (area LIP) carry visual, saccade-related and eye position activities. The visual and saccade activities are anchored in a retinotopic framework and the overall response magnitude is modulated by eye position. It was proposed that the modulation by eye position might be the basis of a distributed coding of target locations in a head-centered space. Other recording studies demonstrated that area LIP is involved in oculomotor planning. These results overall suggest that area LIP transforms sensory information for motor functions. In this thesis I further explore the role of area LIP in processing saccadic eye movements by observing the effects of reversible inactivation of this area. Macaque monkeys were trained to do visually guided and memory saccades and a double saccade task to examine the use of eye position signal. Finally, by intermixing visual saccades with trials in which two targets were presented at opposite sides of the fixation point, I examined the behavior of visual extinction.

In chapter 2, I will show that lesion of area LIP results in increased latency of contralesional visual and memory saccades. Contralesional memory saccades are also hypometric and slower in velocity. Moreover, the impairment of memory saccades does not vary with the duration of the delay period. This suggests that the oculomotor deficits observed after inactivation of area LIP is not due to the disruption of spatial memory.

In chapter 3, I will show that lesion of area LIP does not severely affect the processing of spontaneous eye movement. However, the monkeys made fewer contralesional saccades and tended to confine their gaze to the ipsilesional field after inactivation of area LIP. On the other hand, lesion of area LIP results in extinction of the contralesional stimulus. When the initial fixation position was varied so that the retinal and spatial locations of the targets could be dissociated, it was found that the extinction behavior could best be described in a head-centered coordinate.

In chapter 4, I will show that inactivation of area LIP disrupts the use of eye position signal to compute the second movement correctly in the double saccade task. If the first saccade steps into the contralesional field, the error rate and latency of the second saccade are both increased. Furthermore, the direction of the first eye movement largely does not have any effect on the impairment of the second saccade. I will argue that this study provides important evidence that the extraretinal signal used for saccadic localization is eye position rather than a displacement vector.

In chapter 5, I will demonstrate that in parietal monkeys the eye drifts toward the lesion side at the end of the memory saccade in darkness. This result suggests that the eye position activity in the posterior parietal cortex is active in nature and subserves gaze holding.

Overall, these results further support the view that area LIP neurons encode spatial locations in a craniotopic framework and is involved in processing voluntary eye movements.

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Atlantic and Gulf Coast shorelines include some of the most unique and biologically rich ecosystems in the United States that provide immeasurable aesthetic, habitat and economic benefits. Natural coastal ecosystems, however, are under increasing threat from rampant and irresponsible growth and development. Once a boon to local economies, complex natural forces – enhanced by global climate change and sea level rise - are now considered hazards and eroding the very foundation upon which coastal development is based. For nearly a century, beach restoration and erosion control structures have been used to artificially stabilize shorelines in an effort to protect structures and infrastructure. Beach restoration, the import and emplacement of sand on an eroding beach, is expensive, unpredictable, inefficient and may result in long-term environmental impacts. The detrimental environmental impacts of erosion control structures such as sea walls, groins, bulkheads and revetments include sediment deficits, accelerated erosion and beach loss. These and other traditional responses to coastal erosion and storm impacts- along with archaic federal and state policies, subsidies and development incentives - are costly, encourage risky development, artificially increase property values of high-risk or environmentally sensitive properties, reduce the post-storm resilience of shorelines, damage coastal ecosystems and are becoming increasingly unsustainable. Although communities, coastal managers and property owners face increasingly complex and difficult challenges, there is an emerging public, social and political awareness that, without meaningful policy reforms, coastal ecosystems and economies are in jeopardy. Strategic retreat is a sustainable, interdisciplinary management strategy that supports the proactive, planned removal of vulnerable coastal development; reduces risk; increases shoreline resiliency and ensures long term protection of coastal systems. Public policies and management strategies that can overcome common economic misperceptions and promote the removal of vulnerable development will provide state and local policy makers and coastal managers with an effective management tool that concomitantly addresses the economic, environmental, legal and political issues along developed shorelines. (PDF contains 4 pages)

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My thesis studies how people pay attention to other people and the environment. How does the brain figure out what is important and what are the neural mechanisms underlying attention? What is special about salient social cues compared to salient non-social cues? In Chapter I, I review social cues that attract attention, with an emphasis on the neurobiology of these social cues. I also review neurological and psychiatric links: the relationship between saliency, the amygdala and autism. The first empirical chapter then begins by noting that people constantly move in the environment. In Chapter II, I study the spatial cues that attract attention during locomotion using a cued speeded discrimination task. I found that when the motion was expansive, attention was attracted towards the singular point of the optic flow (the focus of expansion, FOE) in a sustained fashion. The more ecologically valid the motion features became (e.g., temporal expansion of each object, spatial depth structure implied by distribution of the size of the objects), the stronger the attentional effects. However, compared to inanimate objects and cues, people preferentially attend to animals and faces, a process in which the amygdala is thought to play an important role. To directly compare social cues and non-social cues in the same experiment and investigate the neural structures processing social cues, in Chapter III, I employ a change detection task and test four rare patients with bilateral amygdala lesions. All four amygdala patients showed a normal pattern of reliably faster and more accurate detection of animate stimuli, suggesting that advantageous processing of social cues can be preserved even without the amygdala, a key structure of the “social brain”. People not only attend to faces, but also pay attention to others’ facial emotions and analyze faces in great detail. Humans have a dedicated system for processing faces and the amygdala has long been associated with a key role in recognizing facial emotions. In Chapter IV, I study the neural mechanisms of emotion perception and find that single neurons in the human amygdala are selective for subjective judgment of others’ emotions. Lastly, people typically pay special attention to faces and people, but people with autism spectrum disorders (ASD) might not. To further study social attention and explore possible deficits of social attention in autism, in Chapter V, I employ a visual search task and show that people with ASD have reduced attention, especially social attention, to target-congruent objects in the search array. This deficit cannot be explained by low-level visual properties of the stimuli and is independent of the amygdala, but it is dependent on task demands. Overall, through visual psychophysics with concurrent eye-tracking, my thesis found and analyzed socially salient cues and compared social vs. non-social cues and healthy vs. clinical populations. Neural mechanisms underlying social saliency were elucidated through electrophysiology and lesion studies. I finally propose further research questions based on the findings in my thesis and introduce my follow-up studies and preliminary results beyond the scope of this thesis in the very last section, Future Directions.

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O consumo de etanol durante a gestação é um grave problema de saúde pública. Durante o desenvolvimento, o sistema nervoso é especialmente susceptível aos efeitos tóxicos do etanol e a exposição ao etanol durante este período pode gerar um amplo espectro de distúrbios neurocomportamentais, sendo o mais frequente, a hiperatividade. Recentemente, estudos têm sugerido que distúrbios na plasticidade neuronal podem estar relacionados com a hiperatividade. Os inibidores de PDE são drogas que agem impedindo a degradação de segundos mensageiros celulares como AMPc e GMPc, mantendo a ativação de proteínas quinases e de fatores de transcrição como o CREB, levando a expressão de genes relacionados à plasticidade. Neste trabalho, avaliamos através do teste de campo aberto se a administração de Vinpocetina ou Rolipram (inibidores de PDE) seria capaz de amenizar ou reverter a hiperatividade de camundongos Suíços expostos ao etanol no período correspondente ao terceiro trimestre de gestação humana. Para tanto, foram realizadas duas etapas: na primeira etapa, durante o período neonatal, os animais receberam injeções intraperitoneais de etanol (5g/Kg em solução salina a 25%, no 2, 4, 6 e 8 dias de vida pós-natal - PN2 a PN8) ou de salina, e 4 horas antes do teste comportamental no campo aberto (10 min), em PN30, receberam Vinpocetina (10mg/Kg ou 20mg/Kg diluídas em DMSO ip) ou somente DMSO ip. Na segunda etapa, os animais foram expostos ao etanol ou à salina no período neonatal nas mesmas condições da primeira etapa e no dia do teste comportamental receberam Rolipram (0,5mg/Kg diluídas em DMSO ip ou somente DMSO ip). Posteriormente aos testes, foram coletados o córtex cerebral frontal e o hipocampo dos animais para avaliação dos níveis de AMPc. Os resultados comportamentais indicam que somente o tratamento com Vinpocetina (20mg/Kg) reverteu a hiperatividade de camundongos expostos ao etanol, resultado que não foi observado com o tratamento com Rolipram. Desta forma, a dosagem dos níveis de AMPc foi realizada apenas nos animais que receberam injeção de Vinpocetina (20mg/Kg). A exposição neonatal ao etanol reduziu significativamente os níveis de AMPc no córtex e no hipocampo. O tratamento com Vinpocetina gerou um aumento nos níveis de AMPc no córtex e restaurou estes níveis no hipocampo. Nossos resultados sugerem que a reversão da hiperatividade pelo tratamento com Vinpocetina pode estar associada ao aumento da plasticidade neural induzida por esta droga.

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In the last decade, research efforts into directly interfacing with the neurons of individuals with motor deficits have increased. The goal of such research is clear: Enable individuals affected by paralysis or amputation to regain control of their environments by manipulating external devices with thought alone. Though the motor cortices are the usual brain areas upon which neural prosthetics depend, research into the parietal lobe and its subregions, primarily in non-human primates, has uncovered alternative areas that could also benefit neural interfaces. Similar to the motor cortical areas, parietal regions can supply information about the trajectories of movements. In addition, the parietal lobe also contains cognitive signals like movement goals and intentions. But, these areas are also known to be tuned to saccadic eye movements, which could interfere with the function of a prosthetic designed to capture motor intentions only. In this thesis, we develop and examine the functionality of a neural prosthetic with a non-human primate model using the superior parietal lobe to examine the effectiveness of such an interface and the effects of unconstrained eye movements in a task that more closely simulates clinical applications. Additionally, we examine methods for improving usability of such interfaces.

The parietal cortex is also believed to contain neural signals relating to monitoring of the state of the limbs through visual and somatosensory feedback. In one of the world’s first clinical neural prosthetics based on the human parietal lobe, we examine the extent to which feedback regarding the state of a movement effector alters parietal neural signals and what the implications are for motor neural prosthetics and how this informs our understanding of this area of the human brain.

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O estudo que se segue é uma proposta de reflexão sobre a programação de saúde para a população usuária do SUS, em especial a assistência oncológica, as sucessivas estratégias político-administrativas e medidas de soluções a serem ofertadas à população portadora de câncer. Percebe-se o desequilíbrio entre a operacionalidade real e a operacionalidade suposta ideal, para dar conta dos casos novos de câncer (CNC)/ano, a atenção à saúde concentrada nos grandes centros urbanos, reflexo de um estímulo a investimentos em saúde direcionados aos centros urbanos, localidades de maior crescimento econômico e social. Objetivando o balanço de uma experiência de programação a partir das necessidades, tomamos como norte o Projeto Expande, para a análise da real assistência em oncologia no país, que se traduz no conjunto: oferta de serviço necessidade de tratamento específico para a população demanda, identificando déficit e necessidade. Nesse sentido, com base na programação e nas informações de produtividade SUS/Brasil, disponíveis no INCA , optamos por acompanhar os dados referentes ao ano 2008, quantificados e analisados, tendo como ponto de partida a estimativa de CNC/ano 2008, parâmetros assistenciais estimativa de necessidade máxima). Este estudo, com esse modelo, objetivou levantar subsídios que supostamente contribuam para o aprimoramento da Política de Atenção ao Câncer, em especial uma Política de Expansão Oncológica para o país.

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A Hipóxia-Isquêmica (HI) pré-natal é caracterizada por uma redução no aporte de oxigênio e nutrientes para o feto durante o período gestacional, que pode acarretar, a longo prazo, em dificuldade de concentração e aprendizagem, hiperatividade e déficit de memória. Esses prejuízos podem persistir ou se agravar até a idade adulta, levando ainda ao aparecimento de doenças como epilepsia e paralisia cerebral (PC). A privação de oxigênio e nutrientes, assim como o estresse materno, anemia, eclâmpsia e uso de drogas durante a gestação, podem causar estresse oxidativo durante os períodos críticos do desenvolvimento, e pode ser a principal razão para as mudanças que levam a programação fetal. O objetivo deste estudo foi relacionar a geração de espécies reativas e a consequente formação de estresse oxidativo nos animais adultos, com as alterações da biodisponibilidade do óxido nítrico de forma sistêmica, além de mudanças nos comportamentos motor e de ansiedade, manutenção da memória e aprendizado. Para a hipóxia, foi utilizado o modelo de clampeamento das artérias uterinas das ratas no 18 dia gestacional por 45 min, analisando os filhotes após 90 dias de nascidos. Foram utilizados os testes Open Field e labirinto em cruz elevada para a análise comportamental, e análises das enzimas glutationa peroxidase (GPx), superóxido desmutase (SOD) e catalase, além de quantificação de nitritos, TBARs e carbonilação de proteínas para avaliação de mecanismos oxidantes e antioxidantes. Os resultados demonstraram que o insulto durante a gestação pode acarretar em redução na formação da enzima GPx, além de maior concentração de nitritos analisados nos soros dos animais hipoxiados quando comparados aos controles, contribuindo para o dano oxidativo. Também foi observada redução na memória de habituação e comportamento motor, além de elevado comportamento ansioso em animais hipoxiados, diferentemente de controles. Concluímos assim que a hipóxia isquêmica pré-natal pode alterar permanentemente o estado oxidativo dos animais, além de atuar na formação do comportamento motor, memória de habituação e ansiedade. As descobertas aqui apresentadas contribuem para ampliar o entendimento acerca do evento de hipóxia isquêmica pré-natal, além de prover ferramentas para o desenvolvimento de mecanismos protetores e preventivos aos possíveis danos por ela causados.

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O papel do Estado ao longo do Historia foi bem diversificado, ora com um caráter interventor, e ora com uma postura de regular o mínimo necessário. Esta última postura, proporcionou grandes déficit no setor de infraestrutura, desequilíbrios sociais, favelização, loteamentos irregulares e a não efetivação do direito à moradia. Deste modo, o Estado precisou ampliar a sua atuação na regularização do solo, visando uma regularização fundiária plena que incluiria desde a instalação da urbanização e infraestrutura adequada à concessão de títulos reconhecendo a posse e/ou propriedade do indivíduo. Suprir a carência de infraestrutura, urbanização e organização do solo que se acumularam nas últimas décadas, esbarra na falência fiscal do Estado Brasileiro, que precisa tomar para si a responsabilidade da regularização, mas, principalmente buscar parcerias com o setor privado. A atuação das organizações sociais, das organizações da sociedade civil de interesse público e as parcerias público-privadas precisam ser ampliadas na efetivação da regularização fundiária. Necessário se faz que o investimento não seja exclusivamente público, possibilitando conceder ao parceiro privado, através da utilização de certos instrumentos jurídicos do próprio Estatuto da Cidade como uma contraprestação interessante a este parceiro. Somente vivenciando uma interpretação e aplicação conjunta dos instrumentos jurídicos à disposição do Estado aliado a vontade política, que poderá ser garantido o desenvolvimento prometido à população brasileira e a efetivação do direito constitucional à moradia.

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Neurodevelopmental disruptions caused by obstetric complications play a role in the etiology of several phenotypes associated with neuropsychiatric diseases and cognitive dysfunctions. Importantly, it has been noticed that epigenetic processes occurring early in life may mediate these associations. Here, DNA methylation signatures at IGF2 (insulin-like growth factor 2) and IGF2BP1-3 (IGF2-binding proteins 1-3) were examined in a sample consisting of 34 adult monozygotic (MZ) twins informative for obstetric complications and cognitive performance. Multivariate linear regression analysis of twin data was implemented to test for associations between methylation levels and both birth weight (BW) and adult working memory (WM) performance. Familial and unique environmental factors underlying these potential relationships were evaluated. A link was detected between DNA methylation levels of two CpG sites in the IGF2BP1 gene and both BW and adult WM performance. The BW-IGF2BP1 methylation association seemed due to non-shared environmental factors influencing BW, whereas the WM-IGF2BP1 methylation relationship seemed mediated by both genes and environment. Our data is in agreement with previous evidence indicating that DNA methylation status may be related to prenatal stress and later neurocognitive phenotypes. While former reports independently detected associations between DNA methylation and either BW or WM, current results suggest that these relationships are not confounded by each other.

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Em humanos, uma série de estudos vem sugerindo que o hemisfério esquerdo é particularmente importante no controle e execução de movimentos. De modo geral, lesões no hemisfério esquerdo promovem déficits motores mais pronunciados que lesões semelhantes no hemisfério direito. Neste trabalho utilizamos a hemisferectomia unilateral para avaliar a contribuição de cada hemisfério na função motora em camundongos. Camundongos Suíços adultos foram submetidos a hemisferectomia unilateral direita (HD) ou esquerda (HE) ou aos procedimentos de controle. Quinze dias após cirurgia, a coordenação motora de cada animal foi avaliada no teste da locomoção forçada em cilindro giratório (Rotarod). A latência para a queda do grupo controle foi significativamente maior que a do grupo HD e não diferiu da do grupo HE. Para auxiliar a interpretação dos resultados obtidos no ROTAROD, uma parte dos animais foi submetida a uma bateria adicional de testes comportamentais na seguinte seqüência: teste de campo aberto, avaliação qualitativa da assimetria sensório-motora, teste da grade elevada e teste de suspensão pela cauda. De modo interessante, no teste da grade elevada, enquanto o grupo HD apresentou o desempenho da pata traseira esquerda (contralateral à lesão) significativamente pior que o da direita, os grupos Controle e HE não apresentaram diferenças entre as duas patas traseiras. De modo análogo ao observado em humanos, nossos resultados sugerem uma ação assimétrica dos hemisférios cerebrais no controle da função motora em camundongos.

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Autism and Alzheimer's disease (AD) are, respectively, neurodevelopmental and degenerative diseases with an increasing epidemiological burden. The AD-associated amyloid-beta precursor protein-alpha has been shown to be elevated in severe autism, leading to the 'anabolic hypothesis' of its etiology. Here we performed a focused microarray analysis of genes belonging to NOTCH and WNT signaling cascades, as well as genes related to AD and apoptosis pathways in cerebellar samples from autistic individuals, to provide further evidence for pathological relevance of these cascades for autism. By using the limma package from R and false discovery rate, we demonstrated that 31% (116 out of 374) of the genes belonging to these pathways displayed significant changes in expression (corrected P-values <0.05), with mitochondria- related genes being the most downregulated. We also found upregulation of GRIN1, the channel-forming subunit of NMDA glutamate receptors, and MAP3K1, known activator of the JNK and ERK pathways with anti-apoptotic effect. Expression of PSEN2 (presinilin 2) and APBB1 (or F65) were significantly lower when compared with control samples. Based on these results, we propose a model of NMDA glutamate receptor-mediated ERK activation of alpha-secretase activity and mitochondrial adaptation to apoptosis that may explain the early brain overgrowth and disruption of synaptic plasticity and connectome in autism. Finally, systems pharmacology analyses of the model that integrates all these genes together (NOWADA) highlighted magnesium (Mg2+) and rapamycin as most efficient drugs to target this network model in silico. Their potential therapeutic application, in the context of autism, is therefore discussed.

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Os Transtornos Alimentares são caracterizados por graves perturbações no comportamento alimentar. Entre eles, incluímos a anorexia nervosa, a bulimia nervosa e o transtorno da compulsão alimentar periódica. Sua etiologia é multifatorial, estando envolvidos no seu desenvolvimento aspectos biológicos, psicológicos, familiares e sociais. Além das complicações clínicas associadas ao transtorno, encontramos também graves dificuldades interpessoais. Esses déficits contribuem para ocorrência de baixa auto-estima, ansiedade, depressão, retraimento social, e insegurança, dificultando também o desenvolvimento de relações afetivas satisfatórias. O objetivo desse estudo foi investigar as relações entre habilidades sociais, estilos de apego e transtornos alimentares A amostra foi composta por 14 indivíduos com anorexia nervosa (AN), 33 indivíduos com bulimia nervosa (BN), 31 indivíduos obesos com transtorno da compulsão alimentar periódica (TCAP), 31 obesos sem transtorno alimentar, comparados a um grupo controle sem transtornos alimentares, pareados por idade, sexo e anos de estudo. Os instrumentos utilizados foram: Teste de atitude alimentares; Teste de investigação bulímica de Endiburgo, Escala de Compulsão Alimentar Periódica, Inventário de Empatia (IE), o Inventário de Habilidades Sociais (IHS) e a Escala de Apego Adulto (EAA). A avaliação dos dados foi feita através de estatísticas descritivas e inferenciais (Teste T, ANOVA e correlação de Pearson). Os resultados encontrados confirmaram algumas hipóteses desse estudo e corroboraram dados da literatura que sugerem que indivíduos com TA apresentam déficits em habilidades sociais e estilos de apego inseguro, que podem afetar os relacionamentos interpessoais. Ainda foi possível observar que tais deficiências estariam relacionadas a maior gravidade do TA.