Neuroprotective Effect of Melatonin: A Novel Therapy against Perinatal Hypoxia-Ischemia

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Spinal cord injury therapy through active learning

Therapy employing epidural electrostimulation holds great potential for improving therapy for patients with spinal cord injury (SCI) (Harkema et al., 2011). Further promising results from combined therapies using electrostimulation have also been recently obtained (e.g., van den Brand et al., 2012). The devices being developed to deliver the stimulation are highly flexible, capable of delivering any individual stimulus among a combinatorially large set of stimuli (Gad et al., 2013). While this extreme flexibility is very useful for ensuring that the device can deliver an appropriate stimulus, the challenge of choosing good stimuli is quite substantial, even for expert human experimenters. To develop a fully implantable, autonomous device which can provide useful therapy, it is necessary to design an algorithmic method for choosing the stimulus parameters. Such a method can be used in a clinical setting, by caregivers who are not experts in the neurostimulator's use, and to allow the system to adapt autonomously between visits to the clinic. To create such an algorithm, this dissertation pursues the general class of active learning algorithms that includes Gaussian Process Upper Confidence Bound (GP-UCB, Srinivas et al., 2010), developing the Gaussian Process Batch Upper Confidence Bound (GP-BUCB, Desautels et al., 2012) and Gaussian Process Adaptive Upper Confidence Bound (GP-AUCB) algorithms. This dissertation develops new theoretical bounds for the performance of these and similar algorithms, empirically assesses these algorithms against a number of competitors in simulation, and applies a variant of the GP-BUCB algorithm in closed-loop to control SCI therapy via epidural electrostimulation in four live rats. The algorithm was tasked with maximizing the amplitude of evoked potentials in the rats' left tibialis anterior muscle. These experiments show that the algorithm is capable of directing these experiments sensibly, finding effective stimuli in all four animals. Further, in direct competition with an expert human experimenter, the algorithm produced superior performance in terms of average reward and comparable or superior performance in terms of maximum reward. These results indicate that variants of GP-BUCB may be suitable for autonomously directing SCI therapy.

The Art of Madness

The nineteenth century was not an entirely kind time for the female artist. Coming of age as the 1800’s bridged into its latter half, literary artists Elizabeth Stuart Phelps Ward, Charlotte Perkins Gilman, and Kate Chopin were all well aware of their uncharitable culture. Equipped with firm feminist bents and creative visions, each of three women produced a seminal work – The Story of Avis, “The Yellow Wallpaper,” and The Awakening, respectively – taking that atmosphere to task. In these stories, each of the three women produces a female protagonist who struggles for having been born simultaneously an artist and a woman. The writers pit their women’s desires against the restrictive latitude of their time and show how such conditions drive women to madness, as a result of which they are forced to either escape into the blind mind of insanity or deal daily with their pain and inescapable societal condemnation. In an age where “hysteria” was a frequent hit in the vernacular, Phelps, Gilman and Chopin use art and literature as mediums to show that, indeed, there is a method behind the madness.

Tratamento Homeopático: buscando estratégias para avaliação de seus resultados e efetividade

Face à crescente procura por outras modalidades terapêuticas que abordam o ser humano de forma holística e a introdução das mesmas no SUS, torna-se muito importante a avaliação da efetividade e segurança dessas formas de cuidado. A Homeopatia faz parte deste conjunto de terapêuticas e, para sua avaliação, pode existir a necessidade de se valer de múltiplos instrumentos para abarcar os vários aspectos de uma resposta integral ao tratamento. Este trabalho teve como objetivo identificar e elaborar categorias de análises e instrumentos que permitam avaliar e mensurar a efetividade deste tratamento, bem como testá-los, considerando-se as características desta racionalidade. Foram levantados, na literatura nacional e internacional, trabalhos sobre efetividade do tratamento homeopático, em busca da definição do estado da arte mas também dos principais problemas, limitações e possibilidades dessas avaliações tendo em vista seu resultado integral. Finda esta etapa, a pesquisa destinou-se a elaboração, proposição e testagem de uma metodologia considerada mais adequada a avaliar o tratamento homeopático nesta perspectiva. Um estudo observacional foi realizado em serviço público homeopático no município de Juiz de Fora, com tratamento individualizado, no qual foi utilizada uma estratégia de avaliação composta por três componentes: (1) avaliação de qualidade de vida pelo instrumento SF-36; (2) análises em busca de objetivar e quantificar queixas clínicas e outros atributos de natureza subjetiva (sensação de bem-estar, sono, estado cognitivo e memória, vida sexual, sensação de felicidade) por meio da utilização de uma escala visual analógica (EVA), na mensuração da intensidade e de opções fechadas, a exemplo do SF-36, na estimativa da frequência desses aspectos e (3) entrevistas qualitativas por intermédio de questionário semiestruturado, com a finalidade de abordar questões relacionadas a biopatografia e mudança da atitude vital (como pacientes enfrentam os problemas do cotidiano, fatores deflagradores das queixas, como se sentem e como reagem, além de indagar seus projetos de vida e felicidade). A aplicação do questionário SF-36 apresentou algumas dificuldades de compreensão pelos participantes, talvez devido à baixa escolaridade dos entrevistados, mas mostrou-se útil à pesquisa, embora demonstre limitações na avaliação do aspecto integral do resultado da terapêutica analisada. O acompanhamento das queixas clínicas, sensação de bem-estar, sono e estado cognitivo e memória foram captados e mensurados de forma satisfatória tanto pela EVA (intensidade dos sintomas) quanto pelas respostas fechadas para medir a frequência. Situações como as avaliações da biopatografia e da sexualidade foram insuficientes para serem adequadamente avaliadas pelo pesquisador e o paciente somente. A participação do médico assistente poderia contribuir nestes casos. Questões mais abrangentes na avaliação da mudança na atitude vital, como reação diante de fatores desequilibrantes e projeto de vida e felicidade, necessitam de metodologia qualitativa até que se possa avançar nas pesquisas à espera de soluções futuras. A combinação dessas estratégias em estudos controlados, randomizados, com amostras de magnitude satisfatória, preferencialmente em rede e que explicitem as condições nas quais o atendimento homeopático ocorreu e como se chegou a cada prescrição, podem ter utilidade para a avaliação da efetividade da dimensão integral do tratamento homeopático.

Altered expression of Alzheimer's disease-related genes in the cerebellum of autistic patients: a model for disrupted brain connectome and therapy

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

Current Approaches for Predicting a Lack of Response to Anti-EGFR Therapy in KRAS Wild-Type Patients

Targeting epidermal growth factor receptor (EGFR) has been one of the most effective colorectal cancer strategies. Anti-EGFR antibodies function by binding to the extracellular domain of EGFR, preventing its activation, and ultimately providing clinical benefit. KRAS mutations in codons 12 and 13 are recognized prognostic and predictive biomarkers that should be analyzed at the clinic prior to the administration of anti-EGFR therapy. However, still an important fraction of KRAS wild-type patients do not respond to the treatment. The identification of additional genetic determinants of primary or secondary resistance to EGFR targeted therapy for further improving the selection of patients is urgent. Herein, we review the latest published literature highlighting the most important genes that may predict resistance to anti-EGFR monoclonal antibodies in colorectal cancer patients. According to the available findings, the evaluation of BRAF, NRAS, PIK3CA, and PTEN status could be the right strategy to select patients who are likely to respond to anti-EGFR therapies. In the future, the combination of those biomarkers will help establish consensus that can be introduced into clinical practice.

Paper Art. Fibras papeleras en la Creación Artística. Producción y Edición

Nivel educativo: Grado. Duración (en horas): De 21 a 30 horas

A ciência das doenças e a Arte de curar: trajetória das medicina hipocrática

Este trabalho tem como objeto as trajetórias da medicina hipocrática no pensamento médico ocidental. Através da análise bibliográfica de textos e documentos, objetivou-se compreender como os conceitos de vida e do processo saúde-doença, partindo de uma mesma raiz, foram se definindo em sistemas médicos baseados em paradigmas distintos. Para tanto, inicialmente, procurou-se levantar e analisar o nascimento e desenvolvimento da medicina hipocrática, com ênfase em seu método de observação clínica e em sua proposta terapêutica. Em seguida, foi realizada a análise do histórico e das dimensões das racionalidades médicas homeopatia e biomedicina, avaliando o papel dos conceitos sobre physis, vida e vis medicatrix naturae em cada paradigma. Na abordagem dos referidos conceitos, Canguilhem e Jacob foram os principais apoios teóricos. Conclusões: para a medicina homeopática, tal como para a medicina hipocrática, o adoecer e o curar são processo de equilíbrio e desequilíbrio que fazem parte da vida do ser humano e, por isso, também considerados único e individuais. Hahnemann criou uma terapêutica baseada no reconhecimento da pessoa enferma como um indivíduo único, singular, dotado de capacidade automantenedora e autorrestauradora, levando em conta a ideia de natureza que se manifesta em singularidades plurais a cada momento e, portanto, a prescrição medicamentosa é individualizada e mobilizadora da vis medicatrix naturae. A racionalidade médica homeopática compartilha dos conceitos hipocráticos tanto em sua doutrina, quanto nos seus sistemas diagnóstico e terapêutico. Apesar de a biomedicina ter em suas bases a medicina hipocrática, ao se tornar uma ciência das doenças, não mais compartilhou dos conceitos hipocráticos que permitiriam uma abordagem de saúde positiva e de um enfoque terapêutico baseado no sujeito como um ser único. A homeopatia afirma uma medicina que tem como categoria central de seu paradigma a categoria saúde e não a doença, consideradas fenômenos da vida. A vida, assim valorizada, se colocaria no caminho da Grande Saúde, afirmando-se em seu potencial criativo e capaz de transmutar valores.

Influência das alterações imunes em gestantes infectadas pelo HIV-1 no perfil funcional das células T de neonatos não infectados

O número de mulheres jovens infectadas pelo HIV-1 vem crescendo desde o início da epidemia da aids, principalmente nos países em desenvolvimento, onde a frequência de gravidez é elevada. O desenvolvimento de estratégias para evitar a transmissão vertical tem aumentado o número de recém-nascidos não infectados nascidos de gestantes portadora do vírus. O objetivo da presente tese foi avaliar, in vivo e in vitro, o perfil de citocinas de neonatos não infectados, porém nascidos de mulheres infectadas pelo HIV-1. Os resultados demonstraram elevados níveis de citocinas pró-inflamatórias relacionadas ao fenótipo Th17, associadas à baixa produção de IL-10, tanto nos plasmas quanto nos sobrenadantes das culturas de células T ativadas obtidas do sangue do cordão umbilical de neonatos nascidos de gestantes infectadas pelo HIV-1 com cargas virais plasmáticas(PVL) detectáveis. De modo interessante, um perfil similar pró-inflamatório foi observado em amostras de sangue periférico de suas respectivas mães. Por outro lado, níveis elevados de IL-10, associados à reduzida produção de citocinas inflamatórias, foram dosados no sangue e nos sobrenadantes das culturas de células T ativadas de gestantes que controlavam a PVL, assim como de seus neonatos. Com relação à caracterização fenotípica das células T maternas produtoras de IL-10, a análise por citometria de fluxo demonstrou que essa citocina é majoritariamente produzida por células T CD4+Foxp3-. Curiosamente, a replicação viral in vitro do HIV-1 foi inferior nas culturas das gestantes infectadas pelo HIV-1 e foi relacionada aos efeitos inibitórios da IL-10 sobre a produção de TNF-α. Por fim, os neonatos não infectados expostosin utero à terapia antirretroviral (ART) apresentaram um menor peso ao nascer, e este achado foi inversamente correlacionado com os níveis periféricos maternos de TNF-α. Em conclusão, nossos achados sugerem que gestantes que conseguem controlar a PVL, e o incremento na produção de IL-10 materna possam favorecer a expansão das células Tr-1, as quais podem auxiliar em reduzir o risco de transmissão vertical do HIV-1 por reduzir a taxa de replicação viral. Por outro lado, outros resultados também apresentados aqui, apesar de preliminares, revelaram efeitos adversos da replicação viral e da ART em gestantes infectadas pelo HIV-1 no desenvolvimento funcional das células T de neonatos não infectados. Esses dados podem ajudar a explicar por que algumas dessas crianças apresentam elevado risco à morbidade e mortalidade devido a um estado basal de hipersensibilidade patológica.