Identification of neuronal network properties from the spectral analysis of calcium imaging signals in neuronal cultures

Neuronal networks in vitro are prominent systems to study the development of connections in living neuronal networks and the interplay between connectivity, activity and function. These cultured networks show a rich spontaneous activity that evolves concurrently with the connectivity of the underlying network. In this work we monitor the development of neuronal cultures, and record their activity using calcium fluorescence imaging. We use spectral analysis to characterize global dynamical and structural traits of the neuronal cultures. We first observe that the power spectrum can be used as a signature of the state of the network, for instance when inhibition is active or silent, as well as a measure of the network's connectivity strength. Second, the power spectrum identifies prominent developmental changes in the network such as GABAA switch. And third, the analysis of the spatial distribution of the spectral density, in experiments with a controlled disintegration of the network through CNQX, an AMPA-glutamate receptor antagonist in excitatory neurons, reveals the existence of communities of strongly connected, highly active neurons that display synchronous oscillations. Our work illustrates the interest of spectral analysis for the study of in vitro networks, and its potential use as a network-state indicator, for instance to compare healthy and diseased neuronal networks.

Obstrução do horizonte calculada a partir de modelo digital de elevação

O objetivo deste trabalho foi avaliar a exatidão do cálculo da obstrução do horizonte, a partir de um modelo digital de elevação (MDE), em diferentes situações topográficas. O material utilizado incluiu um MDE disponível para a região da Serra Gaúcha, RS, receptores GPS, câmera digital, lente grande‑angular e os programas Idrisi, Arcview/ArcGIS e Solar Analyst. Foram adquiridas fotografias hemisféricas, e coletadas as coordenadas de 16 locais na área de estudo. As coordenadas e o MDE foram utilizados para calcular a obstrução do horizonte com uso do algoritmo Solar Analyst. Foram comparadas a fração aberta do céu calculada e a obtida pelas fotografias hemisféricas. O coeficiente de determinação foi de 0,8428, tendo-se observado superestimativa média de 5,53% da fração aberta do céu. Os erros são atribuídos principalmente à obstrução pela vegetação, que não pode ser identificada pelo MDE. A obstrução do horizonte, causada pelo relevo na Serra Gaúcha, pode ser calculada satisfatoriamente pelo Solar Analyst, a partir de um MDE interpolado de cartas topográficas na escala 1:50.000.

Consequences of gestational stress on GABAergic modulation of respiratory activity in developing newborn pups.

The GABAergic system modulates respiratory activity and undergoes substantial changes during early life. Because this maturation process is sensitive to stress, we tested the hypothesis that gestational stress (GS) alters development of GABAergic modulation of respiratory control in rat pups. The respiratory responses to the selective GABAA receptor agonist muscimol were compared between pups born to dams subjected to GS (bright light and predator odor; 20 min/day from G9 to G19) or maintained under standard (control) conditions. Respiratory activity was measured on 1 and 4 days old pups of both sexes using in vivo (whole body plethysmography) and in vitro (isolated brainstem-spinal cord preparation) approaches. In intact pups, muscimol injection (0.75 mg/kg; i.p.) depressed minute ventilation; this response was less in GS pups, and at P4, muscimol augmented minute ventilation in GS females. Bath application of muscimol (0.01-0.5 μM) onto brainstem preparations decreased inspiratory (C4) burst frequency and amplitude in a dose-dependent manner; the responsiveness decreased with age. However, GS had limited effects on these results. We conclude that the results obtained in vivo are consistent with our hypothesis and show that GS delays maturation of GABAergic modulation of respiratory activity. The differences in the results observed between experimental approaches (in vivo versus in vitro) indicate that the effect of prenatal stress on maturation of GABAergic modulation of respiratory control mainly affects the peripheral/metabolic components of the respiratory control system.

Seleção e caracterização de estirpes de Bacillus thuringiensis eficientes contra a Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae)

O objetivo deste trabalho foi selecionar e caracterizar estirpes nativas de Bacillus thuringiensis tóxicas a Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae). Cento e seis estirpes pertencentes ao Banco de Bactérias de Invertebrados, da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, foram testadas quanto à toxicidade a D. saccharalis, e, as mais tóxicas, caracterizadas por métodos bioquímicos e moleculares. Das 106 estirpes testadas, 16 causaram 100% de mortalidade em 24 horas. As três estirpes mais tóxicas apresentaram concentração letal média entre 8 e 43 ng cm-2. O perfil proteico das 16 estirpes mostrou a presença de proteínas de 130 e 65 kDa, e a caracterização molecular mostrou a presença dos genes tipo cry1 e cry2: cry1Aa, cry1Ab, cry1Ac e cry2Aa. A concentração letal média de esporos e cristais obtidos a partir de estirpes recombinantes, que expressavam individualmente os genes cry1Aa, cry1Ab, cry1Ac e cry2Aa, variou entre 222 e 610 ng cm-2, valores muito superiores aos das estirpes nativas mais tóxicas, que apresentavam possibilidade de expressão simultânea desses genes. Este resultado é indicativo de que há sinergia entre as toxinas. Há interação entre as toxinas de B. thuringiensis e seus receptores na broca-do-colmo da cana-de-açúcar.

Migracions i microestats

Els països més petits d’Europa han transformat les seves bases econòmiques emparats en les possibilitats que els oferia el seu fet diferencial. La consecució d’una economia bàsicament terciària s’ha acompanyat d’un canvi en les funcions territorials i, especialment, d’un augment important de la població, de manera que han passat de ser societats emissores a ser societats receptores pel que fa als moviments migratoris. La composició de la població segons el seu origen mostra que aquestes societats tenen uns percentatges d’immigrants superiors al 60% en dos dels casos, i molt superior al 10% en la resta. Avui, els microestats europeus són l’expressió moderna de la ciutat estat d’altres èpoques, però, a més, s’han convertit en veritables societats multiculturals a les portes del segle XXI.

Sobre o condicionamento alimentar na cochonilha-branca, Planococcus citri (Risso) (Hemiptera: pseudococcidae)

Estudos do comportamento alimentar mediante a técnica de "Electrical Penetration Graphs" (EPG) das cochonilhas-farinhentas (Pseudococcidae) provenientes de um hospedeiro de criação alternativo têm mostrado que esses insetos não atingem ou demoram cerca de 9 horas para alcançar a fase floemática. Por outro lado, aqueles provenientes do hospedeiro-fonte atingem a fase floemática mais rapidamente e apresentam maior frequência de alimentação nos vasos crivados. Esses resultados indicam a presença do fenômeno de condicionamento alimentar, ainda não demonstrado em cochonilhas. Assim, o presente trabalho teve como objetivo determinar a existência desse fenômeno em Planococcus citri (Risso) (Hemiptera: Pseudococcidae). Foram realizados testes de livre escolha, monitoramento eletrônico (EPG) e estudos de alguns parâmetros biológicos. Em todos os experimentos, o cafeeiro (Coffea arabica L.), os citros (Citrus sinensis L.) e abóbora (Cucurbita maxima L.) foram utilizados como substratos de criação (fonte) da cochonilha, sendo os tratamentos constituídos pela combinação entre os hospedeiros-fonte e os hospedeiros receptores (café e citros). O teste de escolha entre cafeeiro e citros nas primeiras 72 horas mostrou que as cochonilhas criadas em cafeeiro apresentaram preferência pelo cafeeiro; aquelas originadas dos citros mostraram uma tendência, embora não significativa, em selecionar os citros em relação ao cafeeiro e aquelas criadas em abóbora não mostraram preferência por nenhum dos hospedeiros. Os estudos do comportamento alimentar mediante o monitoramento eletrônico (EPG) mostraram que a fase floemática, considerada como a fase de aceitação do hospedeiro, foi mais frequente em cafeeiro, seja com cochonilhas oriundas deste substrato, seja de citros. Aqueles insetos mantidos em abóbora e transferidos para o cafeeiro ou citros apresentaram excepcionalmente ou não apresentaram nenhuma fase floemática, respectivamente. A transferência de cochonilhas de qualquer hospedeiro-fonte para cafeeiro ou citros não afetou o tempo de desenvolvimento, fecundidade e mortalidade, porém aquelas criadas e mantidas em abóbora mostraram maior fecundidade quando comparadas com qualquer outro substrato receptor. Conclui-se que a transferência do substrato, seja cafeeiro, seja citros, não influencia significativamente o comportamento alimentar e o desenvolvimento de P. citri, embora possa existir preferência inicial pelo hospedeiro-fonte.

Identification of neuronal network properties from the spectral analysis of calcium imaging signals in neuronal cultures

Neuronal networks in vitro are prominent systems to study the development of connections in living neuronal networks and the interplay between connectivity, activity and function. These cultured networks show a rich spontaneous activity that evolves concurrently with the connectivity of the underlying network. In this work we monitor the development of neuronal cultures, and record their activity using calcium fluorescence imaging. We use spectral analysis to characterize global dynamical and structural traits of the neuronal cultures. We first observe that the power spectrum can be used as a signature of the state of the network, for instance when inhibition is active or silent, as well as a measure of the network's connectivity strength. Second, the power spectrum identifies prominent developmental changes in the network such as GABAA switch. And third, the analysis of the spatial distribution of the spectral density, in experiments with a controlled disintegration of the network through CNQX, an AMPA-glutamate receptor antagonist in excitatory neurons, reveals the existence of communities of strongly connected, highly active neurons that display synchronous oscillations. Our work illustrates the interest of spectral analysis for the study of in vitro networks, and its potential use as a network-state indicator, for instance to compare healthy and diseased neuronal networks.

Autoevaluación: Fisiopatología del sistema endocrino

El sistema endocrino es un sistema indispensable para mantener el desarrollo, el crecimiento, la reproducción, el metabolismo y la homeostasis del organismo. Está constituido por células que liberan al torrente sanguíneo unas sustancias denominadas hormonas que actúan como «mensajeros químicos», de forma similar a los impulsos eléctricos que utiliza el sistema nervioso; producen efectos únicamente en las células diana, que son las que disponen de receptores específicos para dichas hormonas. Éstas son transportadas por el torrente circulatorio solas o asociadas a determinadas proteínas, y poseen un sistema de autorregulación a través de los ejes hipotalámico-hipofisoglandular utilizando mecanismos de retroalimentación; es decir, las hormonas segregadas por una glándula inhiben la liberación de las hipotalámicas y de las hipofisarias. En este contexto, es necesario recordar que al hacer referencia a las hormonas dentro del ámbito sanitario se utilizan siglas y abreviaturas derivadas del inglés con la intención de agilizar la comunicación científica. Los distintos síndromes endocrinos pueden deberse a dos mecanismos que no son excluyentes: la modificación del tamaño de la glándula y las modificaciones de la actividad funcional (hipofunción o hiperfunción), derivando sus manifestaciones clínicas del mecanismo causante. Las manifestaciones de hipo o hiperfunción vendrán dadas por el exceso o déficit de las acciones que fisiológicamente desempeñan las hormonas que están implicadas; además, un aumento de tamaño glandular podrá ocasionar lesión o compromiso de espacio en una localización anatómica o en sus estructuras próximas. Pese a que la alteración más común dentro del sistema endocrino es la diabetes mellitus, no se incluye en este cuestionario ya que su importancia radica en el síndrome metabólico que provoca. Debido a esto, se trató de ella dentro de la autoevaluación sobre fisiopatología del metabolismo, publicada en esta misma revista en el número 4 del volumen 29 (2011). A través del siguiente cuestionario se profundizará en algunos conceptos importantes dentro de la fisiopatología del sistema endocrino.

Síntese, caracterização e estudos de transferencia de energia do complexo dimérico constituído por Zn e Mn porfirina

Muitos compostos modelo contendo porfirinas têm sido preparados num esforço para entender o sistema de fotossíntese e os processos de aproveitamento de energia solar. Sistemas doadores-receptores contendo porfirinas têm sido freqüentemente estudados para testar várias descrições teóricas sobre transferência de elétrons. O estudo de parâmetros fotoquímicos e fotofísicos como a distância para transferência de energia, geometria molecular e a diferença de potencial eletrônico, tem se mostrado importante para a definição da transferência eletrônica em porfirinas. Neste trabalho apresentamos a síntese, purificação e caracterização por espectroscopia UV/Vis, ¹H e 19F RMN, luminescência e tempos de vida de novos modelos moleculares de porfirinas, que permitam investigar esses parâmetros. Utilizou-se o dímero Zn,Mn(TPPF4)2pip e seus monômeros ZnTPPF4pipH e MnF5TPP. A caracterização do ZnMn(TPPF4)2pip, foi dificultada devido a presença de Mn+3, devido ao forte acoplamento dos orbitais dpi do manganês e o sistema pi da porfirina, que aumenta a interação manganês-porfirina mudando o espectro eletrônico UV/Vis e distorcendo os sinais de ¹H e 19F RMN do dímero. A presença de Mn+3 desloca E1/2 do anel porfirínico para valores mais negativos, o que resulta em reduções mais difíceis, impedindo a transferência de energia da Znporfirina para a Mnporfirina.

Efeitos de oxidantes e sais inorgânicos na degradação fotocatalítica do herbicida imazetapir mediada por dióxido de titânio

A degradação fotocatalítica de imazetapir, um herbicida da família das imidazolinonas, em suspensão aquosa de dióxido titânio foi investigada na presença de dois receptores de elétrons como persulfato de potássio e periodato de sódio, assim como na presença de dois sais inorgânicos como sulfato de sódio e dihidrogenofosfato de sódio a 30ºC. O modelo cinético de pseudo-primeira ordem foi empregado para discutir os resultados. O desaparecimento de imazetapir em função do tempo de irradiação foi analisado por cromatografia líquida de alta eficiência. Entre os dois oxidantes estudados a degradação foi mais rápida quando se adicionou o periodato de sódio, enquanto a presença do sulfato de sódio retarda a degradação de imazetapir mais que o dihidrogenofosfato na suspensão de TiO2.

Variabilidade espacial de Colletotrichum truncatum em campo de soja sob três níveis de sanidade de sementes

Objetivou-se caracterizar a variabilidade espacial da incidência de Colletotrichum truncatum (Schwein) em sementes colhidas de soja e determinar o melhor modelo e método de semivariograma que represente a incidência de C. truncatum dessas sementes. O experimento foi realizado em condições de campo na safra 2009/10, em 3 parcelas de 9,9 x 10 m, com sementes inoculadas com C.truncatum. O inóculo correspondeu a 0,8; 1,6 e 2,4% do total semeado. Foram demarcadas 3 malhas com receptores GNSS, totalizando 112 pontos em cada parcela distanciados a 1,3 m na linha. No final do ciclo da soja, realizaram-se a colheita, a secagem e a análise sanitária das sementes pelo método 'blotter test', referente aos 336 pontos demarcados. Quatro modelos de semivariogramas foram ajustados aos dados coletados utilizando os métodos mínimos quadrados ordinários (OLS), mínimos quadrados ponderados (WLS), máxima verossimilhança (ML) e máxima verossimilhança restrita (REML). A validação cruzada foi empregada para escolha final do modelo e método do semivariograma. Em seguida, efetuaram-se a krigagem e o desvio padrão da krigagem. Os mapas de krigagem ilustraram a transmissão da semente para a semente e a sua variância. Verificou-se estrutura de dependência espacial da transmissão de C. truncatum via semente. O melhor modelo de semivariograma foi o esférico e o melhor ajuste foi o REML. Houve alcance de 0,95, 4,03 e 7,05 m para as parcelas com 0,8, 1,6 e 2,4% de sementes inoculadas respectivamente. Quanto maior o inóculo primário da parcela, maior foi a transmissão para as sementes próximas à fonte de inóculo.

Metodologia para avaliação do desempenho de receptor de GPS de uso agrícola em condição cinemática

São inúmeras as aplicações das tecnologias de Global Navigation Satellite System (GNSS), e o sistema mais utilizado é o Global Positioning System (GPS), desenvolvido pelos Estados Unidos. Em aplicações agrícolas, há a necessidade de posicionamento estático e cinemático, com demandas de distintos níveis de acurácia. No entanto, os usuários carecem de informação quanto ao desempenho cinemático de receptores GNSS, sendo disponibilizados apenas dados de desempenho estático, e por essa razão desenvolveu-se um veículo instrumentado para testar metodologia de avaliação do desempenho de receptores GNSS sob condição cinemática, visando a representar operações agrícolas. Foi utilizada instrumentação para coletar os dados sob variação de velocidade e sentido de percurso circular. A partir de ensaio experimental, verificou-se que a metodologia possibilita o cálculo da acurácia e da precisão, necessitando apenas de melhorias nos equipamentos de aquisição de dados em ensaios de longa duração.

Potencialidade do gps de navegação garmin 12 xl utilizando um sistema de baixo custo

Desde o início do ano 2000, o uso de receptores de navegação aumentou consideravelmente. Muito se deve à desativação da disponibilidade seletiva ocorrida em maio de 2000. Entretanto, esses receptores não registram as observáveis, somente estimam e armazenam as coordenadas, o que impede o pós-processamento dos dados. Baseados nesse aspecto, alguns softwares foram desenvolvidos e estão disponíveis gratuitamente. Eles permitem a gravação das observáveis GPS do receptor, pseudodistâncias (código C/A) e das medidas da fase da onda da portadora. Esses programas são capazes de ler de e registrar em arquivos binários as informações referentes às observáveis GPS e realizar a conversão de formato binário para o formato RINEX. Este trabalho visa a avaliar o receptor de navegação Garmin 12 XL a partir do uso dos programas livres. Dois experimentos foram realizados na região de Presidente Prudente-SP, empregando o levantamento relativo estático. O processamento foi realizado com intervalos de tempo de 30; 15; 10 e 5 minutos. Os resultados foram comparados com as coordenadas advindas de um receptor geodésico e mostram que, para 98,9% dos pontos, os valores em relação à acurácia planimétrica foram melhores que 0,50 m. A única linha de base cujo valor foi maior ou igual a 0,50 m é o vértice M0001 (linha de base menor que 2 km), referente ao primeiro experimento. Em termos de precisão, os valores não ultrapassaram 0,30 m.

Influência de bloqueadores H2 no processo de cicatrização gástrica

Com o objetivo de avaliar a influência de bloqueadores H2 no processo de cicatrização de lesões gástricas suturadas foram estudadas vinte cobaias machos. Após anestesia geral, laparotomia, gastrotomia de 0,5cm de extensão na parede anterior do corpo gástrico e gastrorrafia, os animais foram separados em dois grupos (GI e GII) com dez cobaias cada. As do GI receberam injeções de 0,1ml de água destilada e as do GIl 0,75mg de ranitidina, por via intramuscular, de 12/12 horas, iniciadas imediatamente após a operação e mantidas até as datas de sacrifício, realizado em número igual de cobaias, no segundo e no décimo dias de pós-operatório (PO). As peças operatórias ressecadas foram avaliadas detalhadamente. À macroscopia observou-se deiscência de sutura gástrica em um animal do GI no décimo dia de PO. A face mucosa de todas as peças apresentava enantema na linha de sutura no segundo dia de PO, porém, no décimo dia de PO o aspecto era normal, com pequena cicatriz branca no local. À microscopia, no segundo dia de PO, observou-se processo inflamatório agudo grave em ambos os grupos. No décimo dia de PO evidenciou-se inflamação moderada no GI e leve no Gil. À morfometria não houve diferença significante entre os grupos, em relação ao número de células inflamatórias, mas a densidade volumétrica de fibroblastos e de fibras colágenas foi significativamente maior no GII no décimo dia de PO. Concluiu-se que o tratamento de cobaias com bloqueadores H2 não provocou retardo da cicatrização de feridas gástricas suturadas.

Anatomia arterial hepática: estudo em 150 transplantes hepáticos

OBJETIVO: O presente estudo tem por objetivo avaliar a anatomia arterial hepática em doadores e receptores de 150 transplantes hepáticos. MÉTODOS: 246 pacientes foram analisados, 129 doadores e 117 receptores de fígado. RESULTADOS: A anatomia arterial hepática era normal em 189 (76,82%) pacientes. Alterações anatômicas foram encontradas nos demais 57 (23,18%), sendo as principais: artéria hepática direita ramo da artéria mesentérica superior, artéria hepática esquerda ramo da artéria gástrica esquerda, artéria hepática direita ramo da artéria mesentérica superior associada à artéria hepática esquerda ramo da artéria gástrica esquerda e artéria hepática comum ramo da artéria mesentérica superior. Algumas anomalias raras foram visualizadas. CONCLUSÕES: Os achados deste estudo demonstram a variabilidade da anatomia do sistema arterial hepático e alertam para a necessidade de cautela nas dissecções cirúrgicas, principalmente nas captações de enxerto dos transplantes de fígado, para se evitar comprometimento do suprimento sangüíneo hepático.