Metodologia para caracterização metalográfica de um aço TRIP por microscopia óptica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Theta burst TMS increases cerebral blood flow in the primary motor cortex during motor performance as assessed by arterial spin labeling (ASL)

Theta burst stimulation (TBS) is a novel variant of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), which induces changes in neuronal excitability persisting up to 1h. When elicited in the primary motor cortex, such physiological modulations might also have an impact on motor behavior. In the present study, we applied TBS in combination with pseudo continuous arterial spin labeling (pCASL) in order to address the question of whether TBS effects are measurable by means of changes in physiological parameters such as cerebral blood flow (CBF) and if TBS-induced plasticity can modify motor behavior. Twelve right-handed healthy subjects were stimulated using an inhibitory TBS protocol at subthreshold stimulation intensity targeted over the right motor cortex. The control condition consisted of within-subject Sham treatment in a crossover design. PCASL was performed before (pre TBS/pre Sham) and immediately after treatment (post TBS/post Sham). During the pCASL runs, the subjects performed a sequential fingertapping task with the left hand at individual maximum speed. There was a significant increase of CBF in the primary motor cortex after TBS, but not after Sham. It is assumed that inhibitory TBS induced a "local virtual lesion" which leads to the mobilization of more neuronal resources. There was no TBS-specific modulation in motor behavior, which might indicate that acute changes in brain plasticity caused by TBS are immediately compensated. This compensatory reaction seems to be observable at the metabolic, but not at the behavioral level.

Neural change following different memory training approaches in very preterm born children - A pilot study.

OBJECTIVE There is mixed evidence regarding neural change following cognitive training. Brain activation increase, decrease, or a combination of both may occur. We investigated training-induced neural change using two different memory training approaches. METHODS Very preterm born children (aged 7-12 years) were randomly allocated to a memory strategy training, an intensive working memory practice or a waiting control group. Before and immediately after the trainings and the waiting period, brain activation during a visual working memory task was measured using fMRI and cognitive performance was assessed. RESULTS Following both memory trainings, there was a significant decrease of fronto-parietal brain activation and a significant increase of memory performance. In the control group, no neural or performance change occurred after the waiting period. CONCLUSION These pilot data point towards a training-related decrease of brain activation, independent of the training approach. Our data highlight the high training-induced plasticity of the child's brain during development.

Plasticité du cortex visuel: «homéodynamie» des connexions neuronales et modèle d’effets d’antidépresseurs

Les informations sensorielles sont traitées dans le cortex par des réseaux de neurones co-activés qui forment des assemblées neuronales fonctionnelles. Le traitement visuel dans le cortex est régit par différents aspects des caractéristiques neuronales tels que l’aspect anatomique, électrophysiologique et moléculaire. Au sein du cortex visuel primaire, les neurones sont sélectifs à divers attributs des stimuli tels que l’orientation, la direction, le mouvement et la fréquence spatiale. Chacun de ces attributs conduit à une activité de décharge maximale pour une population neuronale spécifique. Les neurones du cortex visuel ont cependant la capacité de changer leur sélectivité en réponse à une exposition prolongée d’un stimulus approprié appelée apprentissage visuel ou adaptation visuelle à un stimulus non préférentiel. De ce fait, l’objectif principal de cette thèse est d’investiguer les mécanismes neuronaux qui régissent le traitement visuel durant une plasticité induite par adaptation chez des animaux adultes. Ces mécanismes sont traités sous différents aspects : la connectivité neuronale, la sélectivité neuronale, les propriétés électrophysiologiques des neurones et les effets des drogues (sérotonine et fluoxétine). Le modèle testé se base sur les colonnes d’orientation du cortex visuel primaire. La présente thèse est subdivisée en quatre principaux chapitres. Le premier chapitre (A) traite de la réorganisation du cortex visuel primaire suite à une plasticité induite par adaptation visuelle. Le second chapitre (B) examine la connectivité neuronale fonctionnelle en se basant sur des corrélations croisées entre paires neuronales ainsi que sur des corrélations d’activités de populations neuronales. Le troisième chapitre (C) met en liaison les aspects cités précédemment (les effets de l’adaptation visuelle et la connectivité fonctionnelle) aux propriétés électrophysiologiques des neurones (deux classes de neurones sont traitées : les neurones à décharge régulière et les neurones à décharge rapide ou burst). Enfin, le dernier chapitre (D) a pour objectif l’étude de l’effet du couplage de l’adaptation visuelle à l’administration de certaines drogues, notamment la sérotonine et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Méthodes En utilisant des enregistrements extracellulaires d’activités neuronales dans le cortex visuel primaire (V1) combinés à un processus d’imagerie cérébrale optique intrinsèque, nous enregistrons l’activité de décharge de populations neuronales et nous examinons l’activité de neurones individuels extraite des signaux multi-unitaires. L’analyse de l’activité cérébrale se base sur différents algorithmes : la distinction des propriétés électrophysiologiques des neurones se fait par calcul de l’intervalle de temps entre la vallée et le pic maximal du potentiel d’action (largeur du potentiel d’action), la sélectivité des neurones est basée sur leur taux de décharge à différents stimuli, et la connectivité fonctionnelle utilise des calculs de corrélations croisées. L’utilisation des drogues se fait par administration locale sur la surface du cortex (après une craniotomie et une durotomie). Résultats et conclusions Dans le premier chapitre, nous démontrons la capacité des neurones à modifier leur sélectivité après une période d’adaptation visuelle à un stimulus particulier, ces changements aboutissent à une réorganisation des cartes corticales suivant un patron spécifique. Nous attribuons ce résultat à la flexibilité de groupes fonctionnels de neurones qui étaient longtemps considérés comme des unités anatomiques rigides. En effet, nous observons une restructuration extensive des domaines d’orientation dans le but de remodeler les colonnes d’orientation où chaque stimulus est représenté de façon égale. Ceci est d’autant plus confirmé dans le second chapitre où dans ce cas, les cartes de connectivité fonctionnelle sont investiguées. En accord avec les résultats énumérés précédemment, les cartes de connectivité montrent également une restructuration massive mais de façon intéressante, les neurones utilisent une stratégie de sommation afin de stabiliser leurs poids de connectivité totaux. Ces dynamiques de connectivité sont examinées dans le troisième chapitre en relation avec les propriétés électrophysiologiques des neurones. En effet, deux modes de décharge neuronale permettent la distinction entre deux classes neuronales. Leurs dynamiques de corrélations distinctes suggèrent que ces deux classes jouent des rôles clés différents dans l’encodage et l’intégration des stimuli visuels au sein d’une population neuronale. Enfin, dans le dernier chapitre, l’adaptation visuelle est combinée avec l’administration de certaines substances, notamment la sérotonine (neurotransmetteur) et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Ces deux substances produisent un effet similaire en facilitant l’acquisition des stimuli imposés par adaptation. Lorsqu’un stimulus non optimal est présenté en présence de l’une des deux substances, nous observons une augmentation du taux de décharge des neurones en présentant ce stimulus. Nous présentons un modèle neuronal basé sur cette recherche afin d’expliquer les fluctuations du taux de décharge neuronale en présence ou en absence des drogues. Cette thèse présente de nouvelles perspectives quant à la compréhension de l’adaptation des neurones du cortex visuel primaire adulte dans le but de changer leur sélectivité dans un environnement d’apprentissage. Nous montrons qu’il y a un parfait équilibre entre leurs habiletés plastiques et leur dynamique d’homéostasie.

Plasticité du cortex visuel: «homéodynamie» des connexions neuronales et modèle d’effets d’antidépresseurs

Les informations sensorielles sont traitées dans le cortex par des réseaux de neurones co-activés qui forment des assemblées neuronales fonctionnelles. Le traitement visuel dans le cortex est régit par différents aspects des caractéristiques neuronales tels que l’aspect anatomique, électrophysiologique et moléculaire. Au sein du cortex visuel primaire, les neurones sont sélectifs à divers attributs des stimuli tels que l’orientation, la direction, le mouvement et la fréquence spatiale. Chacun de ces attributs conduit à une activité de décharge maximale pour une population neuronale spécifique. Les neurones du cortex visuel ont cependant la capacité de changer leur sélectivité en réponse à une exposition prolongée d’un stimulus approprié appelée apprentissage visuel ou adaptation visuelle à un stimulus non préférentiel. De ce fait, l’objectif principal de cette thèse est d’investiguer les mécanismes neuronaux qui régissent le traitement visuel durant une plasticité induite par adaptation chez des animaux adultes. Ces mécanismes sont traités sous différents aspects : la connectivité neuronale, la sélectivité neuronale, les propriétés électrophysiologiques des neurones et les effets des drogues (sérotonine et fluoxétine). Le modèle testé se base sur les colonnes d’orientation du cortex visuel primaire. La présente thèse est subdivisée en quatre principaux chapitres. Le premier chapitre (A) traite de la réorganisation du cortex visuel primaire suite à une plasticité induite par adaptation visuelle. Le second chapitre (B) examine la connectivité neuronale fonctionnelle en se basant sur des corrélations croisées entre paires neuronales ainsi que sur des corrélations d’activités de populations neuronales. Le troisième chapitre (C) met en liaison les aspects cités précédemment (les effets de l’adaptation visuelle et la connectivité fonctionnelle) aux propriétés électrophysiologiques des neurones (deux classes de neurones sont traitées : les neurones à décharge régulière et les neurones à décharge rapide ou burst). Enfin, le dernier chapitre (D) a pour objectif l’étude de l’effet du couplage de l’adaptation visuelle à l’administration de certaines drogues, notamment la sérotonine et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Méthodes En utilisant des enregistrements extracellulaires d’activités neuronales dans le cortex visuel primaire (V1) combinés à un processus d’imagerie cérébrale optique intrinsèque, nous enregistrons l’activité de décharge de populations neuronales et nous examinons l’activité de neurones individuels extraite des signaux multi-unitaires. L’analyse de l’activité cérébrale se base sur différents algorithmes : la distinction des propriétés électrophysiologiques des neurones se fait par calcul de l’intervalle de temps entre la vallée et le pic maximal du potentiel d’action (largeur du potentiel d’action), la sélectivité des neurones est basée sur leur taux de décharge à différents stimuli, et la connectivité fonctionnelle utilise des calculs de corrélations croisées. L’utilisation des drogues se fait par administration locale sur la surface du cortex (après une craniotomie et une durotomie). Résultats et conclusions Dans le premier chapitre, nous démontrons la capacité des neurones à modifier leur sélectivité après une période d’adaptation visuelle à un stimulus particulier, ces changements aboutissent à une réorganisation des cartes corticales suivant un patron spécifique. Nous attribuons ce résultat à la flexibilité de groupes fonctionnels de neurones qui étaient longtemps considérés comme des unités anatomiques rigides. En effet, nous observons une restructuration extensive des domaines d’orientation dans le but de remodeler les colonnes d’orientation où chaque stimulus est représenté de façon égale. Ceci est d’autant plus confirmé dans le second chapitre où dans ce cas, les cartes de connectivité fonctionnelle sont investiguées. En accord avec les résultats énumérés précédemment, les cartes de connectivité montrent également une restructuration massive mais de façon intéressante, les neurones utilisent une stratégie de sommation afin de stabiliser leurs poids de connectivité totaux. Ces dynamiques de connectivité sont examinées dans le troisième chapitre en relation avec les propriétés électrophysiologiques des neurones. En effet, deux modes de décharge neuronale permettent la distinction entre deux classes neuronales. Leurs dynamiques de corrélations distinctes suggèrent que ces deux classes jouent des rôles clés différents dans l’encodage et l’intégration des stimuli visuels au sein d’une population neuronale. Enfin, dans le dernier chapitre, l’adaptation visuelle est combinée avec l’administration de certaines substances, notamment la sérotonine (neurotransmetteur) et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Ces deux substances produisent un effet similaire en facilitant l’acquisition des stimuli imposés par adaptation. Lorsqu’un stimulus non optimal est présenté en présence de l’une des deux substances, nous observons une augmentation du taux de décharge des neurones en présentant ce stimulus. Nous présentons un modèle neuronal basé sur cette recherche afin d’expliquer les fluctuations du taux de décharge neuronale en présence ou en absence des drogues. Cette thèse présente de nouvelles perspectives quant à la compréhension de l’adaptation des neurones du cortex visuel primaire adulte dans le but de changer leur sélectivité dans un environnement d’apprentissage. Nous montrons qu’il y a un parfait équilibre entre leurs habiletés plastiques et leur dynamique d’homéostasie.

Substantial changes in the genetic basis of tadpole morphology of Rana lessonae in the presence of predators

Predator-induced morphological plasticity is a model system for investigating phenotypic plasticity in an ecological context. We investigated the genetic basis of the predator-induced plasticity in Rana lessonae by determining the pattern of genetic covariation of three morphological traits that were found to be induced in a predatory environment. Body size decreased and tail dimensions increased when reared in the presence of preying dragonfly larvae. Genetic variance in body size increased by almost an order of magnitude in the predator environment, and the first genetic principal component was found to be highly significantly different between the two environments. The across environment genetic correlation for body size was significantly below 1 indicating that different genes contributed to this trait in the two environments. Body size may therefore be able to respond to selection independently in the two environments to some extent.

Dependence of deformation behavior on grain size and strain rate in an ultrahigh strength-ductile Mn-based TRIP alloy

A novel ultra-high strength TRIP (transformation induced plasticity) steel, with ~1.5. GPa strength and good ductility of ~26% has been produced. The microstructure consists of ultrafine ferrite, and a large volume fraction of austenite. The flow stress was significantly increased by a reduction in the grain size, but the effect of strain rate on the flow stress was negligible. The formation of stress induced martensite was found to increase linearly with strain, and a reduction in the grain size correlated with an increase in the stress required to form the martensite.

Androgen-targeted therapy-induced epithelial mesenchymal plasticity and neuroendocrine transdifferentiation in prostate cancer : an opportunity for intervention

Androgens regulate biological pathways to promote proliferation, differentiation, and survival of benign and malignant prostate tissue. Androgen receptor (AR) targeted therapies exploit this dependence and are used in advanced prostate cancer to control disease progression. Contemporary treatment regimens involve sequential use of inhibitors of androgen synthesis or AR function. Although targeting the androgen axis has clear therapeutic benefit, its effectiveness is temporary, as prostate tumor cells adapt to survive and grow. The removal of androgens (androgen deprivation) has been shown to activate both epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) and neuroendocrine transdifferentiation (NEtD) programs. EMT has established roles in promoting biological phenotypes associated with tumor progression (migration/invasion, tumor cell survival, cancer stem cell-like properties, resistance to radiation and chemotherapy) in multiple human cancer types. NEtD in prostate cancer is associated with resistance to therapy, visceral metastasis, and aggressive disease. Thus, activation of these programs via inhibition of the androgen axis provides a mechanism by which tumor cells can adapt to promote disease recurrence and progression. Brachyury, Axl, MEK, and Aurora kinase A are molecular drivers of these programs, and inhibitors are currently in clinical trials to determine therapeutic applications. Understanding tumor cell plasticity will be important in further defining the rational use of androgen-targeted therapies clinically and provides an opportunity for intervention to prolong survival of men with metastatic prostate cancer.

Shaping development through mechanical strain: The transcriptional basis of diet-induced phenotypic plasticity in a cichlid fish

Adaptive phenotypic plasticity, the ability of an organism to change its phenotype to match local environments, is increasingly recognized for its contribution to evolution. However, few empirical studies have explored the molecular basis of plastic traits. The East African cichlid fish Astatoreochromis alluaudi displays adaptive phenotypic plasticity in its pharyngeal jaw apparatus, a structure that is widely seen as an evolutionary key innovation that has contributed to the remarkable diversity of cichlid fishes. It has previously been shown that in response to different diets, the pharyngeal jaws change their size, shape and dentition: hard diets induce an adaptive robust molariform tooth phenotype with short jaws and strong internal bone structures, while soft diets induce a gracile papilliform tooth phenotype with elongated jaws and slender internal bone structures. To gain insight into the molecular underpinnings of these adaptations and enable future investigations of the role that phenotypic plasticity plays during the formation of adaptive radiations, the transcriptomes of the two divergent jaw phenotypes were examined. Our study identified a total of 187 genes whose expression differs in response to hard and soft diets, including immediate early genes, extracellular matrix genes and inflammatory factors. Transcriptome results are interpreted in light of expression of candidate genesmarkers for tooth size and shape, bone cells and mechanically sensitive pathways. This study opens up new avenues of research at new levels of biological organization into the roles of phenotypic plasticity during speciation and radiation of cichlid fishes.

Enriched environment treatment restores impaired hippocampal synaptic plasticity and cognitive deficits induced by prenatal chronic stress

Prenatal stress can cause long-term effects on cognitive functions in offspring. Hippocampal synaptic plasticity, believed to be the mechanism underlying certain types of learning and memory, and known to be sensitive to behavioral stress, can be changed