Regulation of number and size of digits by posterior Hox genes: A dose-dependent mechanism with potential evolutionary implications

The proper development of digits, in tetrapods, requires the activity of several genes of the HoxA and HoxD homeobox gene complexes. By using a variety of loss-of-function alleles involving the five Hox genes that have been described to affect digit patterning, we report here that the group 11, 12, and 13 genes control both the size and number of murine digits in a dose-dependent fashion, rather than through a Hox code involving differential qualitative functions. A similar dose–response is observed in the morphogenesis of the penian bone, the baculum, which further suggests that digits and external genitalia share this genetic control mechanism. A progressive reduction in the dose of Hox gene products led first to ectrodactyly, then to olygodactyly and adactyly. Interestingly, this transition between the pentadactyl to the adactyl formula went through a step of polydactyly. We propose that in the distal appendage of polydactylous short-digited ancestral tetrapods, such as Acanthostega, the HoxA complex was predominantly active. Subsequent recruitment of the HoxD complex contributed to both reductions in digit number and increase in digit length. Thus, transition through a polydactylous limb before reaching and stabilizing the pentadactyl pattern may have relied, at least in part, on asynchronous and independent changes in the regulation of HoxA and HoxD gene complexes.

The seven-transmembrane spanning topography of the Alzheimer disease-related presenilin proteins in the plasma membranes of cultured cells

To ascertain the membrane topography of the multi-transmembrane spanning presenilin proteins PS-1 and PS-2, anti-peptide antibodies were raised to several specific amino acid sequences in the two proteins, and, after their specificity was ascertained, the anti-peptide antibodies were used in immunofluorescent labeling of live PS-transfected, cultured DAMI cells, which are impermeable to the antibodies, as well as of their fixed and permeabilized counterparts. In such experiments, antibodies that specifically stain the intact live cells must label epitopes of the PS proteins that are on the exterior face of the plasma membrane whereas those antibodies that do not stain the live cells but do stain the fixed and permeabilized cells must label epitopes that face the cytoplasmic side of the membrane. The results obtained were entirely in accord with the predictions of the seven-transmembrane spanning topography (like that of rhodopsin and the β-adrenergic receptor) and were totally inconsistent with the expectations for either the six- or eight-transmembrane topographies that have been proposed.

Topography of lacUV5 initiation complexes

Formation of a transcriptionally competent open complex is a highly regulated multistep process involving at least two intermediates. The rate of formation and stability of the intermediate complexes often determine promoter strength. However, the detailed mechanism of formation of the open complex and the high resolution structures of these intermediates are not known. In this study the structures of the open and intermediate complexes formed on the lacUV5 promoter by Escherichia coli RNA polymerase were analyzed using ‘zero length’ DNA–protein cross-linking. In both the open and the intermediate complexes the core subunits (β′ and β) interact with lacUV5 DNA in a similar way, forming DNA–protein contacts flanking the initiation site. At the same time, the recognition (σ70) subunit closely interacts with the promoter only in the open complex. In combination with our previous results, the data suggest that during promoter recognition contacts of the σ subunit with core RNA polymerase and promoter DNA are rearranged in concert. These rearrangements constitute a landmark of transition from the intermediate to the open complex, identifying the σ subunit as a key player directing formation of the open complex.

Corneal collagen fibril structure in three dimensions: Structural insights into fibril assembly, mechanical properties, and tissue organization

The ability of the cornea to transmit light while being mechanically resilient is directly attributable to the formation of an extracellular matrix containing orthogonal sheets of collagen fibrils. The detailed structure of the fibrils and how this structure underpins the mechanical properties and organization of the cornea is understood poorly. In this study, we used automated electron tomography to study the three-dimensional organization of molecules in corneal collagen fibrils. The reconstructions show that the collagen molecules in the 36-nm diameter collagen fibrils are organized into microfibrils (≈4-nm diameter) that are tilted by ≈15° to the fibril long axis in a right-handed helix. An unexpected finding was that the microfibrils exhibit a constant-tilt angle independent of radial position within the fibril. This feature suggests that microfibrils in concentric layers are not always parallel to each other and cannot retain the same neighbors between layers. Analysis of the lateral structure shows that the microfibrils exhibit regions of order and disorder within the 67-nm axial repeat of collagen fibrils. Furthermore, the microfibrils are ordered at three specific regions of the axial repeat of collagen fibrils that correspond to the N- and C-telopeptides and the d-band of the gap zone. The reconstructions also show macromolecules binding to the fibril surface at sites that correspond precisely to where the microfibrils are most orderly.

Learning and recall of form discriminations during reversible cooling deactivation of ventral-posterior suprasylvian cortex in the cat.

Extrastriate visual cortex of the ventral-posterior suprasylvian gyrus (vPS cortex) of freely behaving cats was reversibly deactivated with cooling to determine its role in performance on a battery of simple or masked two-dimensional pattern discriminations, and three-dimensional object discriminations. Deactivation of vPS cortex by cooling profoundly impaired the ability of the cats to recall the difference between all previously learned pattern and object discriminations. However, the cats' ability to learn or relearn pattern and object discriminations while vPS was deactivated depended upon the nature of the pattern or object and the cats' prior level of exposure to them. During cooling of vPS cortex, the cats could neither learn the novel object discriminations nor relearn a highly familiar masked or partially occluded pattern discrimination, although they could relearn both the highly familiar object and simple pattern discriminations. These cooling-induced deficits resemble those induced by cooling of the topologically equivalent inferotemporal cortex of monkeys and provides evidence that the equivalent regions contribute to visual processing in similar ways.

Toward an outline of the topography of a realistic protein-folding funnel.

Experimental information on the structure and dynamics of molten globules gives estimates for the energy landscape's characteristics for folding highly helical proteins, when supplemented by a theory of the helix-coil transition in collapsed heteropolymers. A law of corresponding states relating simulations on small lattice models to real proteins possessing many more degrees of freedom results. This correspondence reveals parallels between "minimalist" lattice results and recent experimental results for the degree of native character of the folding transition state and molten globule and also pinpoints the needs of further experiments.

Pleasant sweeping grooming touch in rhesus monkey: effects on autonomic nervous system and its codification in posterior insular and secondary somatosensory cortex

Il tatto assume un'importanza fondamentale nella vita quotidiana, in quanto ci permette di discriminare le caratteristiche fisiche di un oggetto specifico, di identificarlo e di eventualmente integrare le suddette informazioni tattili con informazioni provenienti da altri canali sensoriali. Questa è la componente sensoriale-discriminativa del tatto. Tuttavia quotidianamente il tatto assume un ruolo fondamentale durante le diverse interazioni sociali, positive, come quando abbracciamo o accarezziamo una persona con cui abbiamo un rapporto affettivo e negative, per esempio quando allontaniamo una persona estranea dal nostro spazio peri-personale. Questa componente è la cosiddetta dimensione affettiva-motivazionale, la quale determina la codifica della valenza emotiva che l'interazione assume. Questa componente ci permette di creare, mantenere o distruggere i legami sociali in relazione al significato che il tocco assume durante l'interazione. Se per esempio riceviamo una carezza da un familiare, questa verrà percepita come piacevole e assumerà un significato affiliativo. Questo tipo di tocco è comunente definito come Tocco Sociale (Social Touch). Gli aspetti discriminativi del tatto sono stati ben caratterizzati, in quanto storicamente, il ruolo del tatto è stato considerato quello di discriminare le caratteristiche di ciò che viene toccato, mentre gli aspetti affettivi sono stati solo recentemente indagati considerando la loro importanza nelle interazioni sociali. Il tocco statico responsabile dell'aspetto discriminante attiva a livello della pelle le grandi fibre mieliniche (Aβ), modulando a livello del sistema nervoso centrale le cortecce sensoriali, sia primarie che secondarie. Questo permette la codifica a livello del sistema nervoso centrale delle caratteristiche fisiche oggettive degli oggetti toccati. Studi riguardanti le caratteristiche del tocco affiliativo sociale hanno messo in evidenza che suddetta stimolazione tattile 1) è un particolare tocco dinamico che avviene sul lato peloso delle pelle con una velocità di 1-10 cm/sec; 2) attiva le fibre amieliniche (fibre CT o C-LTMRs); 3) induce positivi effetti autonomici, ad esempio la diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca; e 4) determina la modulazione di regioni cerebrali coinvolte nella codifica del significato affiliativo dello stimolo sensoriale periferico, in particolare la corteccia insulare. Il senso del tatto, con le sue due dimensioni discriminativa e affiliativa, è quotidianamente usato non solo negli esseri umani, ma anche tra i primati non umani. Infatti, tutti i primati non umani utilizzano la componente discriminativa del tatto per identificare gli oggetti e il cibo e l'aspetto emotivo durante le interazioni sociali, sia negative come durante un combattimento, che positive, come durante i comportamenti affiliativi tra cui il grooming. I meccanismi di codifica della componente discriminativa dei primati non umani sono simili a quelli umani. Tuttavia, si conosce ben poco dei meccanismi alla base della codifica del tocco piacevole affiliativo. Pur essendo ben noto che i meccanorecettori amilienici C-LTMRs sono presenti anche sul lato peloso della pelle dei primati non umani, attualmente non ci sono studi riguardanti la correlazione tra il tocco piacevole e la loro modulazione, come invece è stato ampiamente dimostrato nell'uomo. Recentemente è stato ipotizzato (Dunbar, 2010) il ruolo delle fibre C-LTMRs durante il grooming, in particolare durante il cosiddetto swepping. Il grooming è costituito da due azioni motorie, lo sweeping e il picking che vengono eseguite in modo ritmico. Durante lo sweeping la scimmia agente muove il pelo della scimmia ricevente con un movimento a mano aperta, per poter vedere il preciso punto della pelle dove eseguire il picking, ovvero dove prendere la pelle a livello della radice del pelo con le unghie dell'indice e del pollice e tirare per rimuovere parassiti o uova di parassiti e ciò che è rimasto incastrato nel pelo. Oltre il noto ruolo igenico, il grooming sembra avere anche una importante funzione sociale affiliativa. Come la carezza nella società umana, cosi il grooming tra i primati non umani è considerato un comportamento. Secondo l'ipotesi di Dunbar l'attivazione delle C-LTMRs avverrebbe durante lo sweeping e questo porta a supporre che lo sweeping, come la carezza umana, costituisca una componente affiliativa del grooming, determinando quindi a contribuire alla sua codifica come comportamento sociale. Fino ad ora non vi è però alcuna prova diretta a sostegno di questa ipotesi. In particolare, 1) la velocità cui viene eseguito lo sweeping è compatibile con la velocità di attivazione delle fibre CT nell'uomo e quindi con la velocità tipica della carezza piacevole di carattere sociale affiliativo (1-10 cm/sec)?; 2) lo sweeping induce la stessa modulazione del sistema nervoso autonomo in direzione della modulazione del sistema vagale, come il tocco piacevole nell'uomo, attraverso l'attivazione delle fibre CT?; 3) lo sweeping modula la corteccia insulare, cosi come il tocco piacevole viene codificato come affiliativo nell'uomo mediante le proiezioni delle fibre CT a livello dell'insula posteriore? Lo scopo del presente lavoro è quella di testare l'ipotesi di Dunbar sopra citata, cercando quindi di rispondere alle suddette domande. Le risposte potrebbero consentire di ipotizzare la somiglianza tra lo sweeping, caratteristico del comportamento affiliativo di grooming tra i primati non umani e la carezza. In particolare, abbiamo eseguito 4 studi pilota. Nello Studio 1 abbiamo valutato la velocità con cui viene eseguito lo sweeping tra scimmie Rhesus, mediante una analisi cinematica di video registrati tra un gruppo di scimmie Rhesus. Negli Studi 2 e 3 abbiamo valutato gli effetti sul sistema nervoso autonomo dello sweeping eseguito dallo sperimentatore su una scimmia Rhesus di sesso maschile in una tipica situazione sperimentale. La stimolazione tattile è stata eseguita a diverse velocità, in accordo con i risultati dello Studio 1 e degli studi umani che hanno dimostrato la velocità ottimale e non ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs. In particolare, nello Studio 2 abbiamo misurato la frequenza cardiaca e la variabilità di questa, come indice della modulatione vagale, mentre nello Studio 3 abbiamo valutato gli effetti dello sweeping sul sistema nervoso autonomo in termini di variazioni di temperatura del corpo, nello specifico a livello del muso della scimmia. Infine, nello Studio 4 abbiamo studiato il ruolo della corteccia somatosensoriale secondaria e insulare nella codifica dello sweeping. A questo scopo abbiamo eseguito registrazioni di singoli neuroni mentre la medesima scimmia soggetto sperimentale dello Studio 2 e 3, riceveva lo sweeping a due velocità, una ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs secondo gli studi umani e i risultati dei tre studi sopra citati, ed una non ottimale. I dati preliminari ottenuti, dimostrano che 1) (Studio 1) lo sweeping tra scimmie Rhesus viene eseguito con una velocità media di 9.31 cm/sec, all'interno dell'intervallo di attivazione delle fibre CT nell'uomo; 2) (Studio 2) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina una diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca se eseguito alla velocità di 5 e 10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 1 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina l'aumento della frequenza cardiaca e la diminuzione della variabilità di questa, quindi il decremento dell'attivazione del sistema nervoso parasimpatico; 3) (Studio 3) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina l'aumento della temperatura corporea a livello del muso della scimmia se eseguito alla velocità di 5-10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 5 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina la diminuzione della temperatura del muso; 4) (Studio 4) la corteccia somatosensoriale secondaria e la corteccia insulare posteriore presentano neuroni selettivamente modulati durante lo sweeping eseguito ad una velocità di 5-13 cm/sec ma non neuroni selettivi per la codifica della velocità dello sweeping minore di 5 cm/sec. Questi risultati supportano l'ipotesi di Dunbar relativa al coinvolgimento delle fibre CT durante lo sweeping. Infatti i dati mettono in luce che lo sweeping viene eseguito con una velocità (9.31 cm/sec), simile a quella di attivazione delle fibre CT nell'uomo (1-10 cm/sec), determina gli stessi effetti fisiologici positivi in termini di frequenza cardiaca (diminuzione) e variabilità della frequenza cardiaca (incremento) e la modulazione delle medesime aree a livello del sistema nervoso centrale (in particolare la corteccia insulare). Inoltre, abbiamo dimostrato per la prima volta che suddetta stimolazione tattile determina l'aumento della temperatura del muso della scimmia. Il presente studio rappresenta la prima prova indiretta dell'ipotesi relativa alla modulazione del sistema delle fibre C-LTMRs durante lo sweeping e quindi della codifica della stimolazione tattile piacevole affiliativa a livello del sistema nervoso centrale ed autonomo, nei primati non umani. I dati preliminari qui presentati evidenziano la somiglianza tra il sistema delle fibre CT dell'uomo e del sistema C-LTMRs nei primati non umano, riguardanti il Social Touch. Nonostante ciò abbiamo riscontrato alcune discrepanze tra i risultati da noi ottenuti e quelli invece ottenuti dagli studi umani. La velocità media dello sweeping è di 9.31 cm / sec, rasente il limite superiore dell’intervallo di velocità che attiva le fibre CT nell'uomo. Inoltre, gli effetti autonomici positivi, in termini di battito cardiaco, variabilità della frequenza cardiaca e temperatura a livello del muso, sono stati evidenziati durante lo sweeping eseguito con una velocità di 5 e 10 cm/sec, quindi al limite superiore dell’intervallo ottimale che attiva le fibre CT nell’uomo. Al contrario, lo sweeping eseguito con una velocità inferiore a 5 cm/sec e superiore a 10 cm/sec determina effetti fisiologici negativo. Infine, la corteccia insula sembra essere selettivamente modulata dallo stimolazione eseguita alla velocità di 5-13 cm/sec, ma non 1-5 cm/sec. Quindi, gli studi sul sistema delle fibre CT nell’uomo hanno dimostrato che la velocità ottimale è 1-10 cm/sec, mentre dai nostri risultati la velocità ottimale sembra essere 5-13 cm / sec. Quindi, nonostante l'omologia tra il sistema delle fibre CT nell'umano deputato alla codifica del tocco piacevole affiliativo ed il sistema delle fibre C-LTMRs nei primati non umani, ulteriori studi saranno necessari per definire con maggiore precisione la velocità ottimale di attivazione delle fibre C-LTMR e per dimostrare direttamente la loro attivazione durante lo sweeping, mediante la misurazione diretta della loro modulazione. Studi in questa direzione potranno confermare l'omologia tra lo sweeping in qualità di tocco affiliativo piacevole tra i primati non umani e la carezza tra gli uomini. Infine, il presente studio potrebbe essere un importante punto di partenza per esplorare il meccanismo evolutivo dietro la trasformazione dello sweeping tra primati non umani, azione utilitaria eseguita durante il grooming, a carezza, gesto puramente affiliativo tra gli uomini.

Avaliação em 3D da cabeça da mandíbula em crianças portadoras de mordida cruzada posterior unilateral por meio de tomografia computadorizada de feixe cônico

Durante o desenvolvimento da oclusão, a instalação de maloclusões podem resultar em desarmonias dento faciais de natureza e severidade diversas, podendo provocar alterações no desenvolvimento crânio facial, dentre as estruturas envolvidas as Articulações Temporo Mandibulares (ATM), podem sofrer alguma influência, dessa forma a avaliação desta região, no aspecto morfológico e funcional, constituí tema de interesse, sempre que levados em conta os aspectos funcionais da oclusão. A relação entre a forma e a função, tanto das cabeças da mandíbula, bem como o contorno da fossa mandibular com as maloclusões ainda é controversa e não está compreendida por completo, porém a literatura sobre o assunto, demonstra correlação entre a instalação de maloclusões e modificações neste sistema, mesmo que algumas alterações não sejam de ordem estatística e em amostras de indivíduos em tenra idade, as mesmas podem comprometer o desenvolvimento adequado em indivíduos adultos ou mesmo adultos jovens. Tendo como propósito nesse estudo a avaliação das cabeças da mandíbula quanto ao volume e superficíe dos lados direito e esquerdo, cruzado e não cruzado, a amostra selecionada foi de 20 indivíduos com mordida cruzada posterior unilateral, com idades entre 06 e 09 anos de idade, utilizando imagens de tomografia computadorizada por feixe cônico, imagens obtidas por um equipamento modelo i- Cat, sendo utilizado na reformatação e manipulação das imagens o programa computacional - NemoCeph 3D® versão 11.5. Nas medições propostas para esse estudo, utilizou-se o teste t pareado de Student para amostras com distribuição normal. Na observação das tabelas e seus respectivos gráficos, podemos verificar que na comparação entre os lados direito e esquerdo, e cruzado e não cruzado das cabeças da mandíbula, com relação ao volume e superfície, existem diferenças numéricas entre elas, porém não pode ser observado diferenças estatísticas significantes, nessa amostra especifica com a metodologia empregada para esse estudo. Assim foi possível concluir que nas Mordidas Cruzadas Posteriores Unilaterais as cabeças da mandíbula tanto em seu volume como em sua superfície não apresentaram diferenças estatisticamente significantes na amostra estudada.

Compresiones neurovasculares de la fosa craneal posterior en la neuralgia del trigémino. Estudio anatomoclínico

La neuralgia del trigémino (NT) es un síndrome doloroso facial caracterizado por un dolor neuropático paroxístico irradiado al territorio sensitivo del nervio trigémino. A lo largo de las últimas décadas la creciente evidencia experimental y clínica ha contribuido a establecer la teoría de una compresión neurovascular (CNV) del nervio trigémino como causa fundamental de este trastorno. Esta teoría apoya el tratamiento quirúrgico de la NT mediante una descompresión microvascular (DMV). Actualmente la DMV es aceptada como la primera opción de tratamiento quirúrgico de la NT refractaria a tratamiento médico. Pese a la cantidad de trabajos que analizan la utilidad de la RM preoperatoria con secuencias de alta resolución volumétricas potenciadas en T2 (RM 3DT2), no hay unanimidad respecto a la precisión de estas secuencias de RM para el diagnóstico y la caracterización de una posible CNV en pacientes con NT refractaria candidatos a tratamiento mediante DMV...

Influencia de las medidas queratométricas en el cálculo de la potencia de lentes intraoculares

Índice, resumen, conclusiones y bibliografía de la memoria del Máster en Optometría Clínica y Visión, Programa formativo en Biomedicina y Tecnologías para la vida.

Reverse engineering as a teaching tool: the corneal topographer

Póster presentado en EDULEARN12, International Conference on Education and New Learning Technologies, Barcelona, 2nd-4th July 2012.

Reverse engineering as a teaching tool: the corneal topographer

Reverse engineering is the process of discovering the technological principles of a device, object or system through analysis of its structure, function, and operation. From a device used in clinical practice, as the corneal topographer, reverse engineering will be used to infer physical principles and laws. In our case, reverse engineering involves taking this mechanical device apart and analyzing its working detail. The initial knowledge of the application and usefulness of the device provides a motivation that, together with the combination of theory and practice, will help the students to understand and learn concepts studied in different subjects in the Optics and Optometry degree. These subjects belong to both the core and compulsory subjects of the syllabus of first and second year of the degree. Furthermore, the experimental practice is used as transverse axis that relates theoretical concepts, technology transfer and research.

Clinical validation of an algorithm to correct the error in the keratometric estimation of corneal power for normal eyes

To validate clinically an algorithm for correcting the error in the keratometric estimation of corneal power by using a variable keratometric index of refraction (nk) in a normal healthy population.