Intramembrane charge movements and excitation– contraction coupling expressed by two-domain fragments of the Ca2+ channel

To investigate the molecular basis of the voltage sensor that triggers excitation–contraction (EC) coupling, the four-domain pore subunit of the dihydropyridine receptor (DHPR) was cut in the cytoplasmic linker between domains II and III. cDNAs for the I-II domain (α1S 1–670) and the III-IV domain (α1S 701-1873) were expressed in dysgenic α1S-null myotubes. Coexpression of the two fragments resulted in complete recovery of DHPR intramembrane charge movement and voltage-evoked Ca2+ transients. When fragments were expressed separately, EC coupling was not recovered. However, charge movement was detected in the I-II domain expressed alone. Compared with I-II and III-IV together, the charge movement in the I-II domain accounted for about half of the total charge (Qmax = 3 ± 0.23 vs. 5.4 ± 0.76 fC/pF, respectively), and the half-activation potential for charge movement was significantly more negative (V1/2 = 0.2 ± 3.5 vs. 22 ± 3.4 mV, respectively). Thus, interactions between the four internal domains of the pore subunit in the assembled DHPR profoundly affect the voltage dependence of intramembrane charge movement. We also tested a two-domain I-II construct of the neuronal α1A Ca2+ channel. The neuronal I-II domain recovered charge movements like those of the skeletal I-II domain but could not assist the skeletal III-IV domain in the recovery of EC coupling. The results demonstrate that a functional voltage sensor capable of triggering EC coupling in skeletal myotubes can be recovered by the expression of complementary fragments of the DHPR pore subunit. Furthermore, the intrinsic voltage-sensing properties of the α1A I-II domain suggest that this hemi-Ca2+ channel could be relevant to neuronal function.

Detection of sub-8-nm movements of kinesin by high-resolution optical-trap microscopy.

Kinesin is a molecular motor that transports organelles along microtubules. This enzyme has two identical 7-nm-long motor domains, which it uses to move between consecutive tubulin binding sites spaced 8 nm apart along a microtubular protofilament. The molecular mechanism of this movement, which remains to be elucidated, may be common to all families of motor proteins. In this study, a high-resolution optical-trap microscope was used to measure directly the magnitude of abrupt displacements produced by a single kinesin molecule transporting a microscopic bead. The distribution of magnitudes reveals that kinesin not only undergoes discrete 8-nm movements, in agreement with previous work [Svoboda, K., Schmidt, C. F., Schnapp, B. J. & Block, S.M. (1993) Nature (London) 365, 721-727], but also frequently exhibits smaller movements of about 5 nm. A possible explanation for these unexpected smaller movements is that kinesin's movement from one dimer to the next along a protofilament involves at least two distinct events in the mechanical cycle.

Chronic mitochondrial energy impairment produces selective striatal degeneration and abnormal choreiform movements in primates.

Although the gene defect responsible for Huntington disease (HD) has recently been identified, the pathogenesis of the disease remains obscure. One potential mechanism is that the gene defect may lead to an impairment of energy metabolism followed by slow excitotoxic neuronal injury. In the present study we examined whether chronic administration of 3-nitropropionic acid (3-NP), an irreversible inhibitor of succinate dehydrogenase, can replicate the neuropathologic and clinical features of HD in nonhuman primates. After 3-6 weeks of 3-NP administration, apomorphine treatment induced a significant increase in motor activity as compared with saline-treated controls. Animals showed both choreiform movements, as well as foot and limb dystonia, which are characteristic of HD. More prolonged 3-NP treatment in two additional primates resulted in spontaneous dystonia and dyskinesia accompanied by lesions in the caudate and putamen seen by magnetic resonance imaging. Histologic evaluation showed that there was a depletion of calbindin neurons, astrogliosis, sparing of NADPH-diaphorase neurons, and growth-related proliferative changes in dendrites of spiny neurons similar to changes in HD. The striosomal organization of the striatum and the nucleus accumbens were spared. These findings show that chronic administration of 3-NP to nonhuman primates can replicate many of the characteristic motor and histologic features of HD, further strengthening the possibility that a subtle impairment of energy metabolism may play a role in its pathogenesis.

Evidence for a hypothalamothalamocortical circuit mediating pheromonal influences on eye and head movements.

A method for simultaneous iontophoretic injections of the anterograde tracer Phaseolus vulgaris leukoagglutinin and the retrograde tracer fluorogold was used to characterize in the rat a hypothalamothalamocortical pathway ending in a region thought to regulate attentional mechanisms by way of eye and head movements. The relevant medial hypothalamic nuclei receive pheromonal information from the amygdala and project to specific parts of the thalamic nucleus reuniens and anteromedial nucleus, which then project to a specific lateral part of the retrosplenial area (or medial visual cortex). This cortical area receives a convergent input from the lateral posterior thalamic nucleus and projects to the superior colliculus. Bidirectional connections with the hippocampal formation suggest that activity in this circuit is modified by previous experience. Striking parallels with basal ganglia circuitry are noted.

O cuidado em saúde mental infantil na perspectiva de profissionais, familiares e crianças

Introdução: A preocupação e a incorporação da problemática da saúde mental infantil nas políticas públicas de saúde são recentes, assim como o desenvolvimento de ações voltadas a esse cuidado. Preconiza-se que essa atenção se proceda a partir de uma rede composta por serviços atuando de modo articulado a outros setores. Objetivo: Analisar os processos e as condições de produção de cuidados em saúde mental de criança na perspectiva do modo psicossocial na Rede de Atenção Psicossocial. Método: Pesquisa qualitativa, com referencial teórico-metodológico oriundo da Análise Institucional, desenvolvida por meio de Observação Participante em (1) espaços de articulação entre serviços de saúde, (2) Unidade Básica de Saúde e (3) Centro de Atenção Psicossocial Infantojuvenil (CAPSi) no município de Mauá, São Paulo. A Observação Participante permitiu reconhecer os procedimentos de cuidados no cotidiano dos serviços. Para aprofundamento da investigação, foram realizados Grupos Focais com profissionais da Estratégia de Saúde da Família e do CAPSi, com familiares de crianças que frequentam o CAPSi e com crianças usuárias do serviço. Os dados foram analisados e interpretados a partir de conceitos advindos da psicanálise winnicottiana, do modo de atenção psicossocial e da análise institucional. Resultados e Discussão: O interesse, o investimento político e o direcionamento das ações e da organização dos serviços, coerentes com a lógica de atenção psicossocial, têm propiciado um terreno fértil para a construção de práticas transformadoras de cuidado em saúde mental. A incorporação desse cuidado na Atenção Básica, ainda que apresente desafios e tensões entre o modelo instituído (departamentalizado em especialidades) e instituinte (saúde mental integrante da saúde geral), levou a mudanças nas ações e concepções dos profissionais. Contudo, o desenvolvimento de ações intersetoriais e a construção de uma rede ampliada de atenção têm sido limitados pela escassez de serviços e profissionais da rede e por diferentes concepções que atravessam o campo. Os participantes da pesquisa expressam visão conflitante em relação à concepção acerca de problemas de saúde mental e das expectativas quanto ao cuidado, sendo observada forte presença de uma cultura psiquiátrica, que se acentua nas falas dos familiares e na articulação com outros serviços, e uma inclinação a favor da atenção psicossocial, mais presente nas expressões dos profissionais. Nos serviços de saúde, há movimentos instituintes que enfatizam a integralidade da atenção, a interdisciplinaridade do cuidado, a multideterminação do processo saúde-doença, alinhados ao modo de atenção psicossocial. O acolhimento, o vínculo, a escuta e a confiança, importantes elementos do cuidado estão presente nas ações dos serviços. As intervenções terapêuticas têm sido desenvolvidas a partir da singularidade dos casos por meio de Projetos Terapêuticos Individuais, embora sejam consideradas aquém das necessidades das crianças, limitações advindas da escassez de profissionais e serviços da rede. Considerações Finais: Embora os serviços de saúde atuem na direção do cuidado alicerçado no modo psicossocial, eles têm atuado de forma pouco articulada com outros setores. A hegemonia da cultura psiquiátrica é um desafio a ser enfrentado. São urgentes ações que possam promover mudanças nessa cultura predominante e no imaginário social no que toca aos problemas de saúde mental e aceitação das diferenças.

Saúde mental: concepções e práticas profissionais de um campo em tensão

A Reforma Psiquiátrica, atual política de saúde mental, redireciona os recursos da assistência psiquiátrica para o modelo de base comunitária, substituindo o modelo asilar. A abordagem proposta pela Reforma Psiquiátrica procura conjugar o esforço teórico e prático para a construção da Rede de Atenção Psicossocial. O presente trabalho objetivou desvelar concepções e práticas de trabalhadores da saúde mental, construídas na práxis de suas trajetórias profissionais e contextos de vida, em relação à incorporação do modelo de atenção psicossocial ou manutenção de princípios asilares, caracterizadores da tradicional prática profissional em saúde mental. Objetivou também identificar pontos de tensão, que caracterizam interesses de diferentes naturezas, como obstáculos e desafios à implementação da Reforma Psiquiátrica. A pesquisa, de natureza qualitativa, contou com 10 entrevistas de profissionais atuando na área, baseada na técnica de depoimento oral e em roteiro do tipo temático, sendo 3 enfermeiros, 3 psicólogos, 3 psiquiatras e 1 terapeuta ocupacional. Os relatos dos profissionais foram organizados em categorias gerais e específicas tendo em vista a interpretação das narrativas à luz da literatura especializada. Através dos discursos dos profissionais do campo da saúde mental é possível observar que um tensionamento ideológico marca fortemente o espaço da saúde. Alguns profissionais relataram a busca por construir práticas em equipe interdisciplinar, pautadas pelo modelo psicossocial; porém, referem à resistência de outros profissionais da equipe. Praticamente todos os profissionais apresentam discursos de humanização no campo da saúde mental, mas alguns não enunciam visões críticas aos modelos asilares. Alguns trabalhadores revelam a crença na possibilidade de coexistência integrada entre o Modo Asilar e Modo Psicossocial. Para estes trabalhadores de CAPS, é desejável a permanência dos hospitais psiquiátricos e é possível a humanização dos mesmos. Essa questão indica, ao que parece, que as práticas em saúde mental ainda operam sobre premissas epistemológicas diferenciando sujeitos que podem ou não circular no meio social. A existência dos hospitais psiquiátricos, considerados como instituições totais, é problematizada e questionada pela Luta Antimanicomial, indica a permanência da lógica asilar que respalda a continuidade dos hospitais, exclusivamente psiquiátricos, entre os serviços de atendimento, com o apoio de parte dos profissionais da rede de saúde mental. Concordantes com a possibilidade de coexistência do modelo asilar e modelo psicossocial, estes profissionais permitem-nos demonstrar que mesmo uma visão clínica pretensamente humanizadora, que defenda em seu discurso um tratamento digno, pode operar no modelo teórico-metodológico positivista e não está necessariamente vinculada a uma postura política de sujeitos de direitos e de cidadania. Os profissionais que apresentaram em suas narrativas a não concordância com a permanência dos hospitais psiquiátricos, defendem que as transformações sejam clínicas e políticas nos saberes e nas práticas em Saúde Mental. Estes trabalhadores já fizeram ou fazem parte de movimentos sociais, apontados como lugares de reflexão crítica sobre ideias instituídas contribuindo, ao que parece, para o processo de desnaturalização de concepções construídas culturalmente e orientadoras de práticas profissionais. Diante de tais constatações podemos indagar e refletir se a desinstitucionalização, concreta e simbólica, encontra-se no horizonte de uma política pública de atenção em Saúde Mental que realmente tenha como projeto a sua real implementação e se a permanência dos hospitais psiquiátricos e das comunidades terapêuticas estaria descaracterizando as propostas iniciais da construção da Atenção Psicossocial, considerando os interesses privados e a manutenção da lógica asilar, contrários aos princípios do SUS.

Attentional processes associated with victimization history and posttraumatic symptomatology in women exposed to intimate partner violence

Exposure to intimate partner violence (IPV) puts women at risk for severe and chronic physical and mental health consequences, including elevations in IPV-related psychopathology and increased risk for future victimization. Previous research has examined attention as one of the key information processing mechanisms associated with elevated psychopathology and risk for victimization; however, the nature of attentional processing in response to IPV-related information in women exposed to IPV is poorly understood. Therefore, the current study aimed to further understanding of associations between attentional processing, IPV exposure, and related distress using measures of eye movement and subjective interpretations of IPV-related information. A sample of women exposed to IPV (n = 57) viewed sets of negative, positive, and neutral relationship images for 15 s each while having their eye movements monitored and later provided subjective ratings and interpretations of levels of risk and safety in those images. We examined associations of outcome measures with proximal victimization experiences and IPV-related psychopathology (i.e., depression, posttraumatic stress disorder (PTSD), anxiety, and dissociation). Results indicated a bias to attend to negative relationship images relative to positive and neutral images, though this attention bias fluctuated over time and varied as a function of symptomatology such that depression corresponded with increases in attention to negative images over time and PTSD corresponded with decreases in attention to negative images. The general attention bias for negative images appeared to be explained by rumination on and/or difficulty disengaging from negative images, which was related to general elevations in psychopathology as well as exposure to revictimization by different perpetrators. Subjective interpretations and perception of danger cues were related to victimization history and level and type of IPV-related distress. We replicated these procedures with a sample of undergraduate students without IPV histories or related symptomatology (n = 33) and found that the overall attention bias for negative images was not replicated, despite general similarities in patterns of attention over time. Results therefore indicated associations between attentional processing and IPV exposure and related symptomatology. Implications for models of IPV-related psychopathology and attentional processing as well as directions for future study and interventions are discussed.

Adequabilidade ambiental dos biomas brasileiros à ocorrência do lobo-guará (Chrysocyon brachyurus) e efeitos da composição da paisagem em sua ecologia espacial, atividade e movimentação

O lobo-guará é uma espécie de ampla distribuição na América do Sul, tendo no Brasil sua maior área de ocorrência. No entanto, as modificações das áreas naturais principalmente destinadas à agropecuária tornam a espécie vulnerável à extinção. A investigação objetivou conhecer em larga escala a área de distribuição potencial gerada por atributos ambientais favoráveis e áreas adequadas à sua ocorrência nos biomas brasileiros e investigar como a espécie responde à estrutura da paisagem, avaliando os efeitos de ambientes modificados pelo homem na sua ecologia espacial, nos padrões de atividade e na movimentação. Modelos de distribuição de espécie foram gerados pelo Maxent, utilizando uma base de pontos de localização de presença a partir de 2000 para o Cerrado (Ce), Pantanal (Pa), Mata Atlântica (MA) e Pampas (Pp) e um conjunto de onze variáveis ambientais não correlacionadas (topográficas, climáticas e paisagísticas). Para análises de ecologia espacial, das atividades e de movimentação, utilizou-se localizações de telemetria (GPS) de animais habitantes de áreas protegidas (AP), e indivíduos em paisagens modificados (AM). Análises de áreas de vida (AV) foram realizadas utilizando o estimador AKDE e associadas com classificação da paisagem local. Os modelos de distribuição do lobo-guará apresentaram uma área de distribuição potencial de 78% do total dos biomas. Apesar de possuírem grandes proporções de áreas adequadas (Ce, 90%; Pa, 93%; MA, 65% e Pp, 6%), somente um pequeno percentual (4,4% do Ce e 4,7% da MA) possui adequabilidade ambiental acima de 50%. Dos atributos que favorecem sua presença, a altitude (para todos os biomas), a precipitação (Ce e Pa), diferenças de temperatura e uso e cobertura do solo (Ma e Pp) foram os mais importantes. Em nível local, animais apresentaram média de AV de 90Km2 em AP e 41Km2 em AM, uma diferença significativa (p<0,01) com áreas diretamente proporcionais ao percentual de áreas naturais na paisagem. Ainda, apesar dos padrões regulares de atividade não mostrarem grandes mudanças, o período de repouso foi significativamente maior (p<0,01) entre os animais AM (46% do dia) que em animais AP (25% do dia). Lobos-guarás de AP e AM não apresentaram grandes diferenças no deslocamento diário com média geral de 14km caminhados por dia, com comprimentos de passos de 1Km. Diferenças no comprimento de passo foram relacionadas à composição da diversidade de contato de classes da paisagem com a proporção de ambientes naturais no passo (quanto maior as variáveis, maior o passo). Passos menores refletem menor persistência de movimento interferindo no deslocamento diário. Com os resultados desse estudo identificou-se a MA e Pa muito importantes, mas o Ce como bioma mais adequado à espécie. Foram encontrados indícios de que a estrutura de suas AV, o uso da paisagem, as atividades e movimentação são afetados pela paisagem modificada. Isso pode comprometer a viabilidade populacional, interferindo na presença em uma área e refletindo no seu potencial de distribuição. As estratégias de manejo de uso do solo, e a recuperação e conexão de áreas adequadas são urgentes e necessárias para que o lobo-guará permaneça presente e funcional nas paisagens dos biomas brasileiros.

Modeling the role of fixational eye movements in real-world scenes

Our eyes never remain still. Even when we stare at a fixed point, small involuntary movements take place in our eyes in an imperceptible manner. Researchers agree on the presence of three main contributions to eye movements when we fix the gaze: microsaccades, drifts and tremor. These small movements carry the image across the retina stimulating the photoreceptors and thus avoiding fading. Nowadays it is commonly accepted that these movements can improve the discrimination performance of the retina. In this paper, several retina models with and without fixational eye movements were implemented by mean of RetinaStudio tool to test the feasibility of these models to be incorporated in future neuroprostheses. For this purpose each retina model has been stimulated with natural scene images in two experiments. Results are discussed from the point of view of a neuroprosthesis development.

Method for targetless tracking subpixel in-plane movements

We present a targetless motion tracking method for detecting planar movements with subpixel accuracy. This method is based on the computation and tracking of the intersection of two nonparallel straight-line segments in the image of a moving object in a scene. The method is simple and easy to implement because no complex structures have to be detected. It has been tested and validated using a lab experiment consisting of a vibrating object that was recorded with a high-speed camera working at 1000 fps. We managed to track displacements with an accuracy of hundredths of pixel or even of thousandths of pixel in the case of tracking harmonic vibrations. The method is widely applicable because it can be used for distance measuring amplitude and frequency of vibrations with a vision system.

Innovative education networking aimed at multimedia tools for geometrical optics learning

We present a purposeful initiative to open new grounds for teaching Geometrical Optics. It is based on the creation of an innovative education networking involving academic staff from three Spanish universities linked together around Optics. Nowadays, students demand online resources such as innovative multimedia tools for complementing the understanding of their studies. Geometrical Optics relies on basics of light phenomena like reflection and refraction and the use of simple optical elements such as mirrors, prisms, lenses, and fibers. The mathematical treatment is simple and the equations are not too complicated. But from our long time experience in teaching to undergraduate students, we realize that important concepts are missed by these students because they do not work ray tracing as they should do. Moreover, Geometrical Optics laboratory is crucial by providing many short Optics experiments and thus stimulating students interest in the study of such a topic. Multimedia applications help teachers to cover those student demands. In that sense, our educational networking shares and develops online materials based on 1) video-tutorials of laboratory experiences and of ray tracing exercises, 2) different online platforms for student self-examinations and 3) computer assisted geometrical optics exercises. That will result in interesting educational synergies and promote student autonomy for learning Optics.

Late-Holocene Mass Movements in High Arctic East Lake, Melville Island (Western Canadian Arctic Archipelago)

East Lake, located at Cape Bounty (Melville Island, Canadian High Arctic), was mapped using a high-resolution swath bathymetric sonar and a 12 kHz sub-bottom profiler, allowing for the first time the imaging of widespread occurrence of mass movement deposits (MMDs) in a Canadian High Arctic Lake. Mass movements occurred mostly on steep slopes located away from deltaic sedimentation. The marine to lacustrine transition in the sediment favours the generation of mass movements where the underlying massive mud appears to act as a gliding surface for the overlying varved deposits. Based on acoustic stratigraphy, we have identified at least two distinct events that triggered failures in the lake during the last 2000 years. The synchronicity of multiple failures and their widespread distribution suggest a seismic origin that could be related to the nearby Gustaf-Lougheed Arch seismic zone. Further sedimentological investigations on the MMDs are however required to confirm their age and origin.