Subdivisions of auditory cortex and processing streams in primates

The auditory system of monkeys includes a large number of interconnected subcortical nuclei and cortical areas. At subcortical levels, the structural components of the auditory system of monkeys resemble those of nonprimates, but the organization at cortical levels is different. In monkeys, the ventral nucleus of the medial geniculate complex projects in parallel to a core of three primary-like auditory areas, AI, R, and RT, constituting the first stage of cortical processing. These areas interconnect and project to the homotopic and other locations in the opposite cerebral hemisphere and to a surrounding array of eight proposed belt areas as a second stage of cortical processing. The belt areas in turn project in overlapping patterns to a lateral parabelt region with at least rostral and caudal subdivisions as a third stage of cortical processing. The divisions of the parabelt distribute to adjoining auditory and multimodal regions of the temporal lobe and to four functionally distinct regions of the frontal lobe. Histochemically, chimpanzees and humans have an auditory core that closely resembles that of monkeys. The challenge for future researchers is to understand how this complex system in monkeys analyzes and utilizes auditory information.

Developmental Regulation of Intercellular Protein Trafficking through Plasmodesmata in Tobacco Leaf Epidermis1

Plasmodesmata mediate direct cell-to-cell communication in plants. One of their significant features is that primary plasmodesmata formed at the time of cytokinesis often undergo structural modifications, by the de novo addition of cytoplasmic strands across cell walls, to become complex secondary plasmodesmata during plant development. Whether such modifications allow plasmodesmata to gain special transport functions has been an outstanding issue in plant biology. Here we present data showing that the cucumber mosaic virus 3a movement protein (MP):green fluorescent protein (GFP) fusion was not targeted to primary plasmodesmata in the epidermis of young or mature leaves in transgenic tobacco (Nicotiana tabacum) plants constitutively expressing the 3a:GFP fusion gene. Furthermore, the cucumber mosaic virus 3a MP:GFP fusion protein produced in planta by biolistic bombardment of the 3a:GFP fusion gene did not traffic between cells interconnected by primary plasmodesmata in the epidermis of a young leaf. In contrast, the 3a MP:GFP was targeted to complex secondary plasmodesmata and trafficked from cell to cell when a leaf reached a certain developmental stage. These data provide the first experimental evidence, to our knowledge, that primary and complex secondary plasmodesmata have different protein-trafficking functions and suggest that complex secondary plasmodesmata may be formed to traffic specific macromolecules that are important for certain stages of leaf development.

Mechanical behavior in living cells consistent with the tensegrity model

Alternative models of cell mechanics depict the living cell as a simple mechanical continuum, porous filament gel, tensed cortical membrane, or tensegrity network that maintains a stabilizing prestress through incorporation of discrete structural elements that bear compression. Real-time microscopic analysis of cells containing GFP-labeled microtubules and associated mitochondria revealed that living cells behave like discrete structures composed of an interconnected network of actin microfilaments and microtubules when mechanical stresses are applied to cell surface integrin receptors. Quantitation of cell tractional forces and cellular prestress by using traction force microscopy confirmed that microtubules bear compression and are responsible for a significant portion of the cytoskeletal prestress that determines cell shape stability under conditions in which myosin light chain phosphorylation and intracellular calcium remained unchanged. Quantitative measurements of both static and dynamic mechanical behaviors in cells also were consistent with specific a priori predictions of the tensegrity model. These findings suggest that tensegrity represents a unified model of cell mechanics that may help to explain how mechanical behaviors emerge through collective interactions among different cytoskeletal filaments and extracellular adhesions in living cells.

The crystal structure of human glycosylation-inhibiting factor is a trimeric barrel with three 6-stranded beta-sheets.

Glycosylation-inhibiting factor (GIF) is a cytokine that is involved in the regulation of IgE synthesis. The crystal structure of recombinant human GIF was determined by the multiple isomorphous replacement method. The structure was refined to an R factor of 0.168 at 1.9 angstrom resolution. The overall structure is seen to consist of three interconnected subunits forming a barrel with three 6-stranded beta-sheets on the inside and six alpha-helices on the outside. There is a 5-angstrom-diameter "hole" through the middle of the barrel. The barrel structure of GIF in part resembles other "trefoil" cytokines such as interleukin 1 and fibroblast growth factor. Each subunit has a new class of alpha + beta sandwich structure consisting of two beta-alpha-beta motifs. These beta-alpha-beta motifs are related by a pseudo-twofold axis and resemble both interleukin 8 and the peptide binding domain of major histocompatibility complex protein, although the topology of the polypeptide chain is quite different.

Sphingolipid synthesis as a target for chemotherapy against malaria parasites.

The human malaria parasite Plasmodium falciparum contains sphingomyelin synthase in its Golgi apparatus and in a network of tubovesicular membranes in the cytoplasm of the infected erythrocyte. Palmitoyl and decanoyl analogues of 1-phenyl-2-acylamino-3-morpholino-1-propanol inhibit the enzyme activity in infected erythrocytes. An average of 35% of the activity is extremely sensitive to these drugs and undergoes a rapid, linear decrease at drug concentrations of 0.05-1 microM. The remaining 65% suffers a slower linear inhibition at drug concentrations ranging from 25 to 500 microM. Evidence is presented that inhibition of the sensitive fraction alone selectively disrupts the appearance of the interconnected tubular network in the host cell cytoplasm, without blocking secretory development at the parasite plasma membrane or in organelles within the parasite, such as the Golgi and the digestive food vacuole. This inhibition also blocks parasite proliferation in culture, indicating that the sensitive sphingomyelin synthase activity as well as the tubovesicular network may provide rational targets for drugs against malaria.

Rapid local synchronization of action potentials: toward computation with coupled integrate-and-fire neurons.

The collective behavior of interconnected spiking nerve cells is investigated. It is shown that a variety of model systems exhibit the same short-time behavior and rapidly converge to (approximately) periodic firing patterns with locally synchronized action potentials. The dynamics of one model can be described by a downhill motion on an abstract energy landscape. Since an energy landscape makes it possible to understand and program computation done by an attractor network, the results will extend our understanding of collective computation from models based on a firing-rate description to biologically more realistic systems with integrate-and-fire neurons.

Contactus adherens, a special type of plaque-bearing adhering junction containing M-cadherin, in the granule cell layer of the cerebellar glomerulus.

In the glomeruli of the granule cell layer of mammalian cerebellum, neuronal extensions are interconnected by numerous small, nearly isodiametric (diameters up to 0.1 micron), junctions previously classified as puncta adherentia related to the vinculin-containing, actin microfilament-anchoring junctions of the zonula adherens of epithelial and certain other cells. Using immunofluorescence and immunoelectron microscopy, we have found, however, that these junctions are negative for E- and VE-cadherin, for desmosomal cadherins, and also for vinculin, alpha-actinin, and desmoplakin, but they do contain, in addition to the protein plakoglobin common to all forms of adhering junctions, the plaque proteins alpha- and beta-catenin and the transmembrane glycoprotein M-cadherin previously found as a spread--i.e., not junction bound--plasma membrane protein in certain fetal and regenerating muscle cells and in satellite cells of adult skeletal muscle. We conclude that these M-cadherin-containing junctions of the granule cell layer represent a special type of adhering junction, for which we propose the term contactus adherens (from the Latin contactus, for touch, site of bordering upon, also influence), and we discuss the differences between the various adhering junctions on the basis of their molecular constituents.

Síntese de potencial inibidor de acetilcolinesterase para tratamento da Doença de Alzheimer

A doença de Alzheimer (DA) é a forma mais comum de demência, representando cerca de 80% dos casos. A DA é caracterizada por um processo de declínio progressivo e irreversível das funções cognitivas e da memória, que se estende para a desorganização do comportamento. Atualmente, 46,8 milhões de pessoas em todo o mundo foram diagnosticadas com demência. Embora vários fatores tenham sido implicados na DA, sua etiologia ainda não é completamente conhecida. Do ponto de vista neuropatológico, é observado no cérebro de indivíduos com DA atrofia cortical difusa, presença de grande número de placas senis, emaranhados neurofibrilares, processo inflamatório e perda neuronal. A progressão dos sintomas está associada a mudanças estruturais nas sinapses colinérgicas em certas regiões do cérebro, que consequentemente, apresentam neurotransmissão colinérgica reduzida. Os vários eventos patológicos interligados contribuem para o avanço da doença e direcionam diversas pesquisas na busca por tratamentos multialvos com base no processo multifatorial de DA. Assim o presente trabalho descreve a síntese de derivados híbridos dual binding site de donepezila-tacrina (fármacos inibidores de acetilcolinesterase), com potencial para agir em dois alvos terapêuticos pela (i) inibição da acetilcolinesterase em ambos os sítios ativo e periférico, como demonstrado pelos estudos de modelagem molecular, e (ii) na agregação do peptídeo A? neurotóxico induzido pela acetilcolinesterase, na tentativa de interromper a progressão da doença. A estratégia sintética envolveu a condensação da 5,6-dimetóxiindanona com a unidade 4-piperidinil carbaldeído, a qual forneceu o intermediário 5,6- dimetóxindan-1-ona-4-piperidinil-metileno-1-[(4-cloroquinolin-2-il)metil], seguido de redução da dupla ligação, gerada na reação de condensação anterior, e substituição do átomo de cloro-quinolina por amino para obtenção do produto final, ou manutenção da função olefina, seguido de substituição do átomo de cloro-quinolina por azido ou amino, gerando cinco híbridos estruturalmente correlacionados. Os híbridos foram testados em ensaio de inibição de acetilcolinesterase e butirilcolinesterase pelo método de Ellman, e o híbrido insaturado, contendo a função amino-quinolina foi o mais ativo da série com IC50 na faixa de nanomolar (0,014 ?M). Futuramente, os intermediários da reação e produto final serão submetidos ao ensaio de inibição da agregação do peptídeo A? neurotóxico pelo método da tioflavina T. Neste trabalho, também são descritos os testes de predição in vitro para permeação pela barreira hematoencefálica, bem como sua absorção intestinal, pelo método PAMPA.

Proposta de programa de prevenção de perdas auditivas para músicos

INTRODUÇÃO: A audição é um dos sentidos mais importantes para o ser humano, e seu funcionamento está interligado à sua produtividade, o que não é diferente aos músicos, já que ela é de suma importância para a qualidade de seu trabalho e permanência na carreira. O desenvolvimento de um programa de prevenção de perdas auditivas tem por objetivo modificar o comportamento dos músicos em relação à sua audição, uma vez que, constantemente, estão expostos a níveis de pressão sonora elevados e ao surgimento de lesões irreversíveis. Contudo, se medidas preventivas não forem realizadas corretamente, as exposições dos músicos frente à intensidade sonora elevada podem trazer prejuízos à saúde e alguns destes, irreversíveis como, a Perda Auditiva Induzida por Níveis de Pressão Sonora Elevados (PAINPSE) ou Perda Auditiva Induzida por Música (PAIM). OBJETIVO GERAL: submeter os músicos ao programa de prevenção de perdas auditivas (PPPA) e verificar sua eficácia. MATERIAL E MÉTODOS: Participaram componentes de quatro bandas musicais, correspondendo a um total de 16 participantes. Esses membros foram submetidos ao Programa de Prevenção de Perdas Auditivas (PPPA) que engloba as seguintes etapas: (1) medição do nível de pressão sonora no ensaio e show; (2) entrevista específica, Audiometria Tonal Liminar e de Altas Frequências, Logoaudiometria, Imitanciometria e Emissões Otoacústicas por estímulo Transientes e Produto de Distorção; (3) orientação sobre a utilização do Equipamento de Proteção Individual (EPI); e (4) a realização de medidas educativas por meio de workshops. RESULTADOS: O Nível de Pressão Sonora (NPS) durante os ensaios e apresentações/shows, encontram-se elevados, sintomas não auditivos estão presentes em 68, 75% da população total da amostra, presença de zumbido após o show em 100% da amostra; maiores dificuldades de compreensão de fala no ruído nos músicos que tocam baixo (75%). Ao traçar o perfil audiológico do músico foram encontrados: maiores médias dos limiares audiológicos por frequência das bandas estudadas em 500Hz e 3KHz (B1), 3KHz e 4KHz (B2), 3KHz, 4KHz e 6KHz (B3) e em 3KHz (B4); as maiores médias dos limiares audiológicos por frequência dos instrumentos estudados foram em 3KHz, 4KHz e 6KHz (voz), 3KHz e 4KHz (guitarra), 3KHz, 4KHz e 6KHz (baixo) e 3KHz, 4KHz (bateria); presença de entalhe nas frequências de 2KHz, 4KHz, 6KHz e 8KHz na audiometria tonal liminar; já na audiometria de altas frequências em todas as frequências apareceram ao menos um caso, reflexos ausentes em 4KHz (ipsilateral e contralateral); ausência de resposta em 4KHz para todos os baixistas bilateralmente (100%) quando pesquisado EOE por estímulo transiente e na produto de distorção foram encontradas ausência de respostas em 50% da amostra na frequência de 6KHz, sendo assim pesquisada a curva de crescimento (dp growth rate) aparecendo resposta em 75dB em quase 100% dos casos em que houve necessidade de sua realização. Quanto aos achados obtidos da avaliação realizada pelos participantes (músicos) referente ao website, os resultados mostraram que o mesmo atende às necessidades propostas, ou seja, a promoção da saúde auditiva em músicos. CONCLUSÃO: Existe a necessidade de serem tomadas medidas preventivas e a inserção dos músicos em um Programa de Prevenção de Perdas Auditivas (PPPA) a fim de proporcioná-los maiores condições de qualidade de vida e em seu trabalho, já que necessitam da sua audição para desempenhar com eficácia suas atividades e se manter no mercado de trabalho atuando como músico.

Avaliação da inervação entérica e análise proteômica do intestino delgado de ratos expostos à dose aguda ou crônica de fluoreto

O trato gastrointestinal (TGI) é a principal rota de exposição ao fluoreto (F) e o seu mais importante sítio de absorção. Acredita-se que a toxicidade do F comprometa a fisiologia do intestino, devido à relevante sintomatologia gastrointestinal relatada em consequência da exposição excessiva ao F. A função intestinal é controlada por uma complexa rede neuronal interligada e incorporada à parede deste órgão, denominada Sistema Nervoso Entérico (SNE). Embora os efeitos tóxicos do F sobre o Sistema Nervoso Central sejam descritos na literatura, não há estudos relacionados à sua toxicidade sobre o SNE. Neste estudo realizado em ratos, foi avaliado o efeito da exposição aguda ou crônica ao F, sobre a população geral de neurônios entéricos e sobre as subpopulações que expressam os principais neurotransmissores entéricos: Acetilcolina (ACh), Óxido Nítrico (NO), Peptídeo Vasoativo Intestinal (VIP), Peptídeo Relacionado ao Gene da Calcitonina (CGRP) e Substância P (SP). Os animais foram divididos em 5 grupos: 3 destinados à exposição crônica (0 ppm, 10 ppm ou 50 ppm de F na água de beber) e 2 à exposição aguda (0 ou 25 mgF/Kg por gavagem gástrica). Foram coletados os 3 segmentos do intestino delgado (duodeno, jejuno e íleo) e processados para a detecção da HuC/D, ChAT, nNOS, VIP, CGRP e SP, através de técnicas de imunofluorescência, no plexo mioentérico. Foram obtidas imagens para a realização da análise quantitativa dos neurônios da população geral (HuC/D) e nitrérgicos (imunorreativos à nNOS); e morfométrica dos neurônios imunorreativos à HuC/D ou nNOS; e das varicosidades imunorreativas à ChAT, VIP, CGRP ou SP. Amostras dos 3 segmentos intestinais foram preparadas e coradas em Hematoxilina e Eosina para análise histológica da morfologia básica. O segmento intestinal considerado mais afetado na análise morfométrica da população geral de neurônios, o duodeno, foi selecionado para a realização da análise proteômica, com o objetivo de oferecer o seu perfil proteico e determinar diferenças na expressão proteica em decorrência da exposição crônica ou aguda ao F. A análise da concentração de F no plasma sanguíneo foi realizada para a confirmação da exposição. Na análise quantitativa, o grupo de 50 ppm F, apresentou uma diminuição significativa na densidade da população geral de neurônios do jejuno e do íleo e na densidade dos neurônios imunorreativos à nNOS no duodeno e no jejuno. Quanto à análise morfométrica, a população geral e as subpopulações neuronais entéricas avaliadas apresentaram alterações morfológicas significativas, tanto após a exposição crônica quanto a aguda. Para a análise proteômica do duodeno, verificou-se que da associação de seus genes a um termo, e assim classificadas de acordo com diferentes processos biológicos. No caso do grupo da dose aguda, o processo biológico com a maior porcentagem de genes associados foi a geração de metabólitos precursores e energia (27% das proteínas); enquanto para os grupos de 10 e 50 ppm F foram o processo metabólico da piridina (41%) e a polimerização proteica (33%), respectivamente.

Uma nova arquitetura para Internet das Coisas com análise e reconhecimento de padrões e processamento com Big Data.

A Internet das Coisas é um novo paradigma de comunicação que estende o mundo virtual (Internet) para o mundo real com a interface e interação entre objetos. Ela possuirá um grande número de dispositivos heteregôneos interconectados, que deverá gerar um grande volume de dados. Um dos importantes desafios para seu desenvolvimento é se guardar e processar esse grande volume de dados em aceitáveis intervalos de tempo. Esta pesquisa endereça esse desafio, com a introdução de serviços de análise e reconhecimento de padrões nas camadas inferiores do modelo de para Internet das Coisas, que procura reduzir o processamento nas camadas superiores. Na pesquisa foram analisados os modelos de referência para Internet das Coisas e plataformas para desenvolvimento de aplicações nesse contexto. A nova arquitetura de implementada estende o LinkSmart Middeware pela introdução de um módulo para reconhecimento de padrões, implementa algoritmos para estimação de valores, detecção de outliers e descoberta de grupos nos dados brutos, oriundos de origens de dados. O novo módulo foi integrado à plataforma para Big Data Hadoop e usa as implementações algorítmicas do framework Mahout. Este trabalho destaca a importância da comunicação cross layer integrada à essa nova arquitetura. Nos experimentos desenvolvidos na pesquisa foram utilizadas bases de dados reais, provenientes do projeto Smart Santander, de modo a validar da nova arquitetura de IoT integrada aos serviços de análise e reconhecimento de padrões e a comunicação cross-layer.

Use of Globalization Framework for K-12 Education Adams Five Star Schools, Thornton, Colorado

Many of the educational structures in public education today have their roots in the educational reforms of the industrial and Cold War eras. These educational structures served the United States well in a time of industrialization and two-state global superpowers. However, society has rapidly become more interconnected and globalized. K-12 education has not required that students develop the new skills and habits of mind needed for success in the twenty-first century. This study proposes three curricular and instructional changes to help students meet the needs of a global society in Adams Twelve Five-Star Schools located in Thornton, Colorado. These curricular and instructional reforms, while intended to address globalization, will also help the district stay competitive among local districts.

Consequences of the Past: China's Rise to Superpower Status and its Impact on the United States

This paper investigates the impact of how the Chinese government will react to the West if China regains its superpower status. Using traditional research methods, this paper traced the cultural misunderstandings that initiated the confrontation with the West and the resulting humiliation China suffered for nearly 175 years by the Western powers. The findings of this paper show that China bitterly resents the treatment suffered during the Colonial period. Although certain factions in China wish to punish the West, this paper argues that the interconnected nature of the world's economy will force China to temper its feelings and build bridges with the West as it attains superpower status.

La migración residencial de noreuropeos en España

El proceso de unificación europea ha facilitado la aparición de nuevos flujos migratorios entre los distintos Estados. Uno muy significativo lo forman los noreuropeos (británicos y alemanes, principalmente) que se trasladan a los países mediterráneos. En este artículo se analizan los problemas que enfrentan los inmigrantes residenciales noreuropeos en el sur de España a la hora de establecer vínculos con la sociedad española. Con este fin, se lleva a cabo un estudio en el municipio de San Miguel de Salinas, ubicado en el sudeste del país. La perspectiva metodológica articula la investigación cuantitativa con la cualitativa. Los hallazgos obtenidos muestran cómo la barrera idiomática esconde en realidad un entramado de relaciones entre aspectos socioespaciales, políticos y económicos. Se configura así un sistema que dificulta el establecimiento de interacciones entre los residentes españoles y los noreuropeos, generando además procesos de fragmentación social.

Dense carbon monoliths for supercapacitors with outstanding volumetric capacitances

A commercially available dense carbon monolith (CM) and four carbon monoliths obtained from it have been studied as electrochemical capacitor electrodes in a two-electrode cell. CM has: (i) very high density (1.17 g cm−3), (ii) high electrical conductivity (9.3 S cm−1), (iii) well-compacted and interconnected carbon spheres, (iv) homogeneous microporous structure and (v) apparent BET surface area of 957 m2g−1. It presents interesting electrochemical behaviors (e.g., excellent gravimetric capacitance and outstanding volumetric capacitance). The textural characteristics of CM (porosity and surface chemistry) have been modified by means of different treatments. The electrochemical performances of the starting and treated monoliths have been analyzed as a function of their porous textures and surface chemistry, both on gravimetric and volumetric basis. The monoliths present high specific and volumetric capacitances (292 F g−1 and 342 F cm−3), high energy densities (38 Wh kg−1 and 44 Wh L−1), and high power densities (176 W kg−1 and 183 W L−1). The specific and volumetric capacitances, especially the volumetric capacitance, are the highest ever reported for carbon monoliths. The high values are achieved due to a suitable combination of density, electrical conductivity, porosity and oxygen surface content.