Paraventricular nucleus of the hypothalamus glutamate neurotransmission modulates autonomic, neuroendocrine and behavioral responses to acute restraint stress in rats

In the present study, the involvement of paraventricular nucleus of the hypothalamus (PVN) glutamate receptors in the modulation of autonomic (arterial blood pressure, heart rate and tail skin temperature) and neuroendocrine (plasma corticosterone) responses and behavioral consequences evoked by the acute restraint stress in rats was investigated. The bilateral microinjection of the selective non-NMDA glutamate receptor antagonist NBQX (2 nmol/ 100 nL) into the PVN reduced the arterial pressure increase as well as the fall in the tail cutaneous temperature induced by the restraint stress, without affecting the stress-induced tachycardiac response. On the other hand, the pretreatment of the PVN with the selective NMDA glutamate receptor antagonist LY235959 (2 nmol/100 nL) was able to increase the stress-evoked pressor and tachycardiac response, without affecting the fall in the cutaneous tail temperature. The treatment of the PVN with LY235959 also reduced the increase in plasma corticosterone levels during stress and inhibited the anxiogenic-like effect observed in the elevated plus-maze 24 h after the restraint session. The present results show that NMDA and non-NMDA receptors in the PVN differently modulate responses associated to stress. The PVN glutamate neurotransmission, via non-NMDA receptors, has a facilitatory influence on stress-evoked autonomic responses. On the other hand, the present data point to an inhibitory role of PVN NMDA receptors on the cardiovascular responses to stress. Moreover, our findings also indicate an involvement of PVN NMDA glutamate receptors in the mediation of the plasma corticosterone response as well as in the delayed emotional consequences induced by the restraint stress. © 2012 Elsevier B.V. and ECNP.

Pathological and behavioral risk factors for higher serum c-reactive protein concentrations in free-living adults - A Brazilian community-based study

Low-grade chronic systemic inflammation is often associated with chronic non-communicable diseases, and its most frequently used marker, the C-reactive protein (CRP), has become an identifier of such diseases as well as an independent predictor for cardiovascular disorders and mortality. CRP is produced in response to pro-inflammatory signaling and to individual and behavioral factors, leading to pathological states. The aim of this study was to rank the predicting factors of high CRP concentrations in free-living adults from a community-based sample. We evaluated 522 adults (40-84 years old; 381 women) for anthropometric characteristics, dietary intake, clinical and physical tests, and blood analysis. Subjects were assigned to groups, according to CRP concentrations, as normal CRP (G1;<3.0 mg/L; n = 269), high CRP (G2; 3.0-6.0 mg/L; n = 139), and very high CRP (G3; >6.0 mg/dL; n = 116). Statistical comparison between groups used one-way ANOVA or Kruskal-Wallis tests, and prediction of altered values in increasing CRP was evaluated by proportional hazard models (odds ratio). CRP distribution was influenced by gender, body mass index, body and abdominal fatness, blood leukocytes, and neutrophil counts. The higher CRP group was discriminated by the above variables in addition to lower VO2max, serum metabolic syndrome components (triglycerides, glucose, and HDL cholesterol), higher insulin, homeostasis assessment of insulin resistance, uric acid, gamma-GT, and homocysteine. After adjustments, only fatness, blood leukocytes, and hyperglycemia remained as independent predictors for increased serum CRP concentrations. Intervention procedures to treat low-grade chronic inflammation in overweight women would mainly focus on restoring muscle mass and functions in addition to an antioxidant-rich diet. © 2012 Springer Science+Business Media, LLC.

Phenotypic plasticity of composite beef cattle performance using reaction norms model with unknown covariate

The objective of the present study was to determine the presence of genotype by environment interaction (G × E) and to characterize the phenotypic plasticity of birth weight (BW), weaning weight (WW), postweaning weight gain (PWG) and yearling scrotal circumference (SC) in composite beef cattle using the reaction norms model with unknown covariate. The animals were born between 1995 and 2008 on 33 farms located throughout all Brazilian biomes between latitude -7 and -31, longitude -40 and -63. The contemporary group was chosen as the environmental descriptor, that is, the environmental covariate of the reaction norms. In general, higher estimates of direct heritability were observed in extreme favorable environments. The mean of direct heritability across the environmental gradient ranged from 0.05 to 0.51, 0.09 to 0.43, 0.01 to 0.43 and from 0.12 to 0.26 for BW, WW, PWG and SC, respectively. The variation in direct heritability observed indicates a different response to selection according to the environment in which the animals of the population are evaluated. The correlation between the level and slope of the reaction norm for BW and PWG was high, indicating that animals with higher average breeding values responded better to improvement in environmental conditions, a fact characterizing a scale of G × E. Low correlation between the intercept and slope was obtained for WW and SC, implying re-ranking of animals in different environments. Genetic variation exists in the sensitivity of animals to the environment, a fact that permits the selection of more plastic or robust genotypes in the population studied. Thus, the G × E is an important factor that should be considered in the genetic evaluation of the present population of composite beef cattle. © The Animal Consortium 2012.

A computer vision approach to quantify leaf anatomical plasticity: A case study on gochnatia polymorpha (less.) cabrera

Inferences about leaf anatomical characteristics had largely been made by manually measuring diverse leaf regions, such as cuticle, epidermis and parenchyma to evaluate differences caused by environmental variables. Here we tested an approach for data acquisition and analysis in ecological quantitative leaf anatomy studies based on computer vision and pattern recognition methods. A case study was conducted on Gochnatia polymorpha (Less.) Cabrera (Asteraceae), a Neotropical savanna tree species that has high phenotypic plasticity. We obtained digital images of cross-sections of its leaves developed under different light conditions (sun vs. shade), different seasons (dry vs. wet) and in different soil types (oxysoil vs. hydromorphic soil), and analyzed several visual attributes, such as color, texture and tissues thickness in a perpendicular plane from microscopic images. The experimental results demonstrated that computational analysis is capable of distinguishing anatomical alterations in microscope images obtained from individuals growing in different environmental conditions. The methods presented here offer an alternative way to determine leaf anatomical differences. © 2013 Elsevier B.V.

Exploring the multifactorial nature of autism through computational systems biology: Calcium and the Rho GTPase RAC1 under the spotlight

Autism is a neurodevelopmental disorder characterized by impaired social interaction and communication accompanied with repetitive behavioral patterns and unusual stereotyped interests. Autism is considered a highly heterogeneous disorder with diverse putative causes and associated factors giving rise to variable ranges of symptomatology. Incidence seems to be increasing with time, while the underlying pathophysiological mechanisms remain virtually uncharacterized (or unknown). By systematic review of the literature and a systems biology approach, our aims were to examine the multifactorial nature of autism with its broad range of severity, to ascertain the predominant biological processes, cellular components, and molecular functions integral to the disorder, and finally, to elucidate the most central contributions (genetic and/or environmental) in silico. With this goal, we developed an integrative network model for gene-environment interactions (GENVI model) where calcium (Ca2+) was shown to be its most relevant node. Moreover, considering the present data from our systems biology approach together with the results from the differential gene expression analysis of cerebellar samples from autistic patients, we believe that RAC1, in particular, and the RHO family of GTPases, in general, could play a critical role in the neuropathological events associated with autism. © 2013 Springer Science+Business Media New York.

Behavioral and Antinociceptive Effects of Alfentanil, Butorphanol, and Flunixin in Horses

To determine the behavioral and antinociceptive effects of narcotic and non-narcotic analgesics administered by intravenous injection in horses, 10 thoroughbred mares weighing between 450 and 550 kg and ranging in age from 8 to 13 years old were analyzed. The effects of alfentanil, butorphanol, flunixin, and saline solution on the general activity of the horses were investigated by measuring spontaneous locomotor activity (SLA) and head height (HH) in two behavior stalls. The antinociceptive effects of alfentanil (0.02 mg kg-1), butorphanol (0.1 mg kg-1), flunixin meglumine (0.5 mg kg-1), and saline were determined by measuring skin twitch reflex latency (STRL) after thermal cutaneous nociceptive stimulation. A paired Student t-test was used to compare SLA and HH between the groups of horses receiving different doses of the same drug at various time points. The Tukey test was used to compare the antinociceptive effect of the treatments. Differences were considered significant when P value was <.05. Horses treated with opioid analgesics demonstrated excitation, as shown by a significant increase in SLA at all doses tested and by neighing and demonstrating attentive attitudes with movement of the ears, stereotypical walking, and ataxia in most of the animals. HH was elevated only in animals treated with alfentanil. Antinociception was observed at 5 and 30 minutes after administration of alfentanil and butorphanol, respectively. Increased SLA was observed at 30 and 90 minutes after administration of alfentanil and butorphanol, respectively. We observed no effect on antinociception in horses given flunixin. In conclusion, this study suggests that alfentanil has a faster onset and a shorter duration than butorphanol; however, both drugs are able to stimulate the central nervous system. © 2013 Elsevier Inc. All rights reserved.

Antinociceptive and Behavioral Effects of Methadone Alone or in Combination with Detomidine in Conscious Horses

The antinociceptive and behavioral effects of methadone (MET) alone or combined with detomidine (DET) were studied in horses. Intravenous treatments were randomly administered in a two-phase crossover study. In phase 1, six horses were treated with saline (control) or 0.2 or 0.5 mg/kg methadone (MET0.2; MET0.5, respectively). In phase 2, six horses were treated with 0.01 mg/kg DET alone or with DET combined with 0.2 mg/kg MET (DET/MET0.2). Thermal nociceptive threshold (TNT) and electrical nociceptive thresholds (ENT) were recorded by using a heat projection lamp and electrodes placed in the coronary band of the thoracic limbs, respectively. Spontaneous locomotor activity (SLA) was studied by movement sensors in the stall (phase 1). Chin-to-floor distance was assessed in phase 2. In phase 1, the TNT increased significantly for 30 minute after MET0.5 but not after saline or MET0.2. Hyperesthesia and ataxia were observed in 2 of 6 and 6 of 6 horses after MET0.2 and MET0.5, respectively. SLA increased significantly for 120 minutes after MET in a dose-dependent way, but not after placebo. In phase 2, DET and DET/MET0.2 significantly increased the TNT and ENT above baseline for 15 and 30 minutes, respectively; thresholds were significantly higher with DET/MET0.2 than with DET at the same times. Chin-to-floor distance decreased significantly from baseline for 30 minutes, and no excitatory behavior was observed in both treatments. Although the higher dose of MET induced short-acting antinociception, the associated adverse effects may contraindicate its clinical use. The lower dose of MET potentiated DET-induced antinociception without adverse effects, which might be useful under clinical circumstances. © 2013 Elsevier Inc. All rights reserved.

Detecção, classificação e localização de faltas de curto-circuito em sistemas de distribuição de energia elétrica usando sistemas inteligentes

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Construct validity of behavioral models of anxiety: where experimental psychopathology meets ecology and evolution

In experimental psychopathology, construct validity is usually enhanced by addressing theories from other fields in its nomological network. In the field of anxiety research, this construct is related to antipredator behavior, conserved across phylogeny in its functions and neural basis, but not necessarily on its topography. Even though the relations between behavioral models of anxiety and statements from behavioral ecology and evolutionary biology are commonly made in anxiety research, these are rarely tested, at least explicitly. However, in order to increase construct validity in experimental anxiety, testing predictions from those theories is highly desirable. This article discusses these questions, suggesting a few ways in which behavioral ecological and evolutionary hypotheses of anxiety-like behavior may be tested.

Envelhecimento, declínio cognitivo e plasticidade astroglial em ca3

Poucos estudos tem se dedicado a investigar em detalhe possíveis relações entre o declínio cognitivo associado ao envelhecimento e a plasticidade astroglial no hipocampo. No presente trabalho investigamos possíveis relações entre o desempenho em testes de memória de reconhecimento de objeto e o numero e a distribuição laminar dos astrocitos em CA3 em modelo murino. Para isso empregamos camundongos fêmeas adultas da linhagem C57Bl6 de 6 (n = 7) e 20 meses (n = 5) de idade, mantidos em gaiolas padrão desde o nascimento,comparando seus desempenhos em tarefas hipocampo-dependentes para reconhecimento da forma, do lugar e do momento em que os objetos selecionados lhes foram expostos. Apos os testes comportamentais todos os animais foram per fundidos com fixadores aldeidicos e tiveram seus cérebros removidos e processados para imunomarcação empregando anticorpo seletivo para detecção da proteína acida fibrilar dos astrocitos (GFAP). Para evitar possível viés amostral empregamos o fracionador óptico, um método estereológico que não e afetado pelo processamento histologico. Os resultados nos testes comportamentais isolados e integrados (memória episódica) revelaram que o envelhecimento compromete significativamente (teste T bi-caudal, p<0.05) o reconhecimento da forma, do lugar e do momento em que objetos selecionados são apresentados aos sujeitos. As análises estereologicas das estimativas do numero de astrocítos revelaram que o envelhecimento afetou a distribuicao laminar com aumento na proporção relativa daqueles na camada piramidal de CA3 dorsal e ventral e reducao no lacunoso molecular de CA3 dorsal. O número total de astrocitos em consequência apresentou significativa reorganização na distribuição laminar em função da idade com os animais senis mostrando redução no percentual daqueles localizados na camada oriens. Nenhuma diferenca significativa foi encontrada entre os volumes das camadas de CA3 sugerindo que as mudanças induzidas pelo envelhecimento alteram diretamente a plasticidade astroglial em CA3. Finalmente os estudos de correlação linear entre as estimativas do numero dos astrocitos da camada piramidal e os testes comportamentais demonstraram correlação inversa com os piores desempenhos estando associados a um maior número de astrocitos naquela camada. Evidencias diretas adicionais dessa correlação com os astrocitos alterados em CA3 e possíveis mecanismos moleculares para explicar o declinio cognitivo associado ao envelhecimento permanecem por ser investigados.

Efeito do ambiente sobre o período crítico de plasticidade do córtex pré-frontal de ratos

O período crítico de plasticidade do córtex cerebral é a etapa do desenvolvimento pós-natal do sistema nervoso onde os circuitos neurais são mais suscetíveis à mudanças influenciadas por informações oriundas do ambiente. No córtex pré-frontal de humanos, responsável pelas funções executivas, o período crítico de plasticidade estende-se desde o nascimento até o final da adolescência e início da vida adulta. Isto é definido, entre outros fatores, pelo amadurecimento das redes perineuronais, uma estrutura especializada da matriz extracelular, localizada em volta do corpo celular e dendritos proximais de interneurônios inibitórios. O objetivo desta pesquisa foi verificar o efeito do ambiente em etapas distintas da adolescência sobre a estrutura e a função do córtex pré-frontal de ratos e a distribuição da expressão espacial e temporal das redes perineuronais sob estas condições. As funções executivas foram avaliadas através de testes comportamentais medindo a capacidade de memória operacional e a inibição comportamental. Observamos que estímulos estressores crônicos imprevisíveis provocam alterações no período crítico de plasticidade do córtex pré-frontal e, consequentemente, influenciam o amadurecimento das funções executivas. Observamos também que o estresse crônico induz modificação no padrão de amadurecimento das redes perineuronais no córtex pré-frontal. Estes resultados indicam a vulnerabilidade do córtex pré-frontal de ratos adolescentes para os efeitos negativos de estímulos ambientais estressores sobre o período crítico de plasticidade.

Indução de plasticidade cerebral por remoção da matriz extracelular após lesão isquêmica no córtex sensório-motor de ratos

O acidente vascular cerebral (AVC) é a terceira maior causa de mortalidade e incapacidade no mundo e a principal causa de mortes no Brasil. Após a lesão isquêmica, pela capacidade limitada do Sistema Nervoso Central (SNC) se regenerar, os déficits funcionais geralmente são incapacitantes e permanentes. A incapacidade de regeneração decorre, dentre outros fatores, do acúmulo de proteoglicanos de sulfato de condroitina (PGSC) no local da lesão, inibindo a plasticidade no microambiente extracelular. A enzima condroitinase ABC (ChABC) tem se mostrado eficiente para degradar os PGSC, proporcionando plasticidade. Esta pesquisa se propõe a avaliar o efeito da remoção de PGSC após uma lesão isquêmica no córtex sensório-motor primário de ratos. Para tal, utilizou-se 20 ratos Wistar, em 4 grupos experimentais, controle e tratado, com tempo de sobrevida de 7 e 14 dias. Induziu-se uma lesão isquêmica através de microinjeções do vasoconstritor ET-1 (Endotelina-1) no córtex sensório-motor, implantou-se um polímero de Etileno vinil acetato saturado com ChABC (tratado) ou BSA (controle). Morfologicamente, avaliamos a área de lesão, que se mostrou sem diferença estatística entre grupo controle 7 dias (média de 1653,8 ± 162,57mm²), tratado 7 dias (média de 2067,3 ± 235,42mm²), controle 14 dias (média de 1267,16 ± 280,6mm²), tratado 14 dias (média de 1323,8 ± 297,05mm²) após lesão; a quantidade de astrócitos, que também se mostrou sem diferença estatística entre grupo controle 7 dias (média de 16,6±4,67 células/campo), tratado 7 (média de 21,07±1,87 células/campo) e controle 14 (média de 17,46±0,80 células/campo), tratado 14 (média de 18,51±2,60 células/campo) dias após lesão; e a expressão de controitin degradado, que qualitativamente foi mais expresso nos ratos tratados 7 e 14 dias após lesão. Comportamentalmente, no teste do cilindro, animais tratados tiveram índice de assimetria menor já em 7 dias após lesão, com diferença significativa entre os grupos. No teste da escada horizontal, os animais tratados tiveram menor diferença intragrupo que os controles. Em 7 dias após lesão, já estavam com o mesmo desempenho funcional que seu pré-cirúrgico. Os dados comportamentais demonstram que a ChABC foi eficaz na melhora do desempenho funcional de maneira precoce, o que significa que a degradação das PGSC abre uma janela plástica na lesão isquêmica cortical, sem influenciar no tamanho da lesão e quantidade de astrócitos na cicatriz glial, porém com melhora do desempenho funcional de maneira precoce. Novos estudos devem ser realizados, associando a ChABC a terapêuticas adjuvantes no tratamento de lesões isquêmicas experimentais.

Associação de emissões vocais de macacos-prego (Cebus apella, Primate, Cebidae) a contextos comportamentais em cativeiro

A vocalização é uma importante forma de comunicação em primatas, pois a maioria das espécies vive em florestas densas, o que dificulta a comunicação visual à distância. A espécie Cebus apella apresenta um rico repertório de sinais vocais contextualizados a diversos comportamentos, como o forrageio alimentar, alerta a predadores, chamados de contato, chamados de corte, entre outros. Com o objetivo de elaborar um banco de dados (biblioteca sonora) de vocalizações de dezesseis indivíduos cativos da espécie Cebus apella, nós coletamos no biotério da Escola Experimental de Primatas, na Universidade Federal do Pará, vocalizações emitidas em ocorrências naturais (agonismo, contato) e em experimentos planejados (alimentação individual e alarme), editamos o material coletado e produzimos os sonogramas. Registramos e analisamos, pelo menos, dez emissões sonoras distintas agrupadas em diferentes contextos (alimentação, alarme, agonismo, contato) e mapeamos os comportamentos que não foram acompanhados de vocalizações. Foram feitas análises estatísticas das diferenças entre os chamados de machos e fêmeas na situação de alimentação individual. Nossos dados confirmaram que a espécie Cebus apella, possui um repertório vocal extenso, com chamados diferentes relacionados a comportamentos particulares, diferenças sexuais nos chamados e combinação de unidades sonoras, o que está de acordo com as indicações de plasticidade cerebral e complexidade social da espécie.

Influências do tamanho da ninhada e da atividade física sobre a plasticidade glial na formação hipocampal em modelo murino

Estudos anteriores demonstraram efeitos importantes do estresse perinatal no desempenho cognitivo na vida adulta e durante o envelhecimento. Entretanto permanece por ser estudado em detalhe como o exercício físico em diferentes fases da vida contribui para reduzir esses déficits. Isso é particularmente verdadeiro quando se trata de documentar as alterações da matriz extracelular e das células da glia, largamente ignoradas nesses estudos. Assim o objetivo geral do presente trabalho é o de investigar as possíveis influências do tamanho da ninhada e da atividade física sobre a memória de reconhecimento de objetos na vida adulta e possíveis alterações associadas à plasticidade glial e da matriz extracelular da formação hipocampal em modelo murino. Para alcançar esses objetivos alteramos o tamanho da ninhada de ratos Wistar de modo a acentuar o grau de competição entre os filhotes por tetas funcionais e diminuir a quantidade de cuidado materno por indivíduo. Durante o período de aleitamento quantificamos o cuidado materno em ninhadas de diferentes tamanhos. Em várias janelas temporais submetemos grupos selecionados de sujeitos ao exercício em esteira durante 5 semanas adotando o mesmo protocolo de treinamento. Após o exercício alguns grupos de animais adultos e senis foram submetidos ao teste de memória de reconhecimento de objetos que é dependente do hipocampo, sendo sacrificados e processados para imunohistoquímica seletiva para micróglia. Outros grupos de animais adultos não submetidos aos testes comportamentais foram igualmente sacrificados sendo um dos hemisférios empregado para registro de parâmetros difusionais no hipocampo enquanto que o outro foi empregado para imunohistoquímicas seletivas para astrócitos, células NG2 e reelina. Encontramos que o aumento do tamanho da ninhada está relacionado à redução do cuidado materno, ao declínio cognitivo, à proliferação e alteração da morfologia microglial, astrocitária e de células NG2 positivas, assim como às alterações nos padrões de difusão encontradas no tecido hipocampal. Além disso que tais alterações podem ser revertidas pelo menos de forma parcial pela atividade física e que esse efeito é tanto maior quanto mais jovem é o sujeito. O envelhecimento agrava as alterações morfológicas microgliais induzidas pelo aumento do tamanho da ninhada e reduz o desempenho nos testes de memória de reconhecimento de objeto. Os mecanismos moleculares associados a esses efeitos permanecem por ser investigados.

Leaf Morphological Plasticity of Tree Species from Two Developmental Stages in Araucaria Forest

This study compared the morphological and anatomical variations of the leaves of four shade-tolerant tree species Allophylus edulis (St.-Hil.) Radlk (Sapindaceae), Casearia sylvestris Sw. (Salicaceae), Cupania vernalis Cambess. (Sapindaceae) and Luehea divaricata Mart. (Malvaceae) from a fragment of Araucaria forest in two developmental stages. Morphological and anatomical traits, such as leaf and tissue thickness, leaf area, leaf dry mass, specific leaf area, leaf density and stomata density were measured from 30 leaves of each developmental stage. The phenotypic plasticity index was also calculated for each quantitative trait. The results showed that the four species presented higher mean values ​​for specific leaf area and spongy/palisade parenchyma ratio at young stage, and higher mean values ​​for stomata density, total and palisade parenchyma thickness in the adult stage. The plasticity index demonstrated that L. divricata presented highest plasticity for both the morphological and anatomical traits while A. edulis displayed the lowest plasticity index. The results of this study indicated that the leaves of these species exhibited distinct morphological traits at each stage of development to cope with acting environmental factors.