Aplicação de redes neuronais artificiais para aproximar o comportamento de estruturas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Analysis of Synaptic Proteins in the Cerebrospinal Fluid as a New Tool in the Study of Inborn Errors of Neurotransmission

Abstract In a few rare diseases, specialised studies in cerebrospinal fluid (CSF) are required to identify the underlying metabolic disorder. We aimed to explore the possibility of detecting key synaptic proteins in the CSF, in particular dopaminergic and gabaergic, as new procedures that could be useful for both pathophysiological and diagnostic purposes in investigation of inherited disorders of neurotransmission. Dopamine receptor type 2 (D2R), dopamine transporter (DAT) and vesicular monoamine transporter type 2 (VMAT2) were analysed in CSF samplesfrom 30 healthy controls (11 days to 17 years) by western blot analysis. Because VMAT2 was the only protein with intracellular localisation, and in order to compare results, GABA vesicular transporter, which is another intracellular protein, was also studied. Spearman’s correlation and Student’s t tests were applied to compare optical density signals between different proteins. All these synaptic proteins could be easily detected and quantified in the CSF. DAT, D2R and GABA VT expression decrease with age, particularly in the first months of life, reflecting the expected intense synaptic activity and neuronal circuitry formation. A statistically significant relationship was found between D2R and DAT expression, reinforcing the previous evidence of DAT regulation by D2R. To our knowledge, there are no previous studies on human CSF reporting a reliable analysis of these proteins. These kinds of studies could help elucidate new causes of disturbed dopaminergic and gabaergic transmission as well as understanding different responses to L-dopa in inherited disorders affecting dopamine metabolism. Moreover, this approach to synaptic activity in vivo can be extended to different groups of proteins and diseases.

Redes Neuronais Artificiais na Otimização do Processo de Digestão Anaeróbia - Aplicação a uma ETAR da AdCL

Numa sociedade com elevado consumo energético, a dependência de combustíveis fósseis em evidente diminuição de disponibilidades é um tema cada vez mais preocupante, assim como a poluição atmosférica resultante da sua utilização. Existe, portanto, uma necessidade crescente de recorrer a energias renováveis e promover a otimização e utilização de recursos. A digestão anaeróbia (DA) de lamas é um processo de estabilização de lamas utilizado nas Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) e tem, como produtos finais, a lama digerida e o biogás. Maioritariamente constituído por gás metano, o biogás pode ser utilizado como fonte de energia, reduzindo, deste modo, a dependência energética da ETAR e a emissão de gases com efeito de estufa para a atmosfera. A otimização do processo de DA das lamas é essencial para o aumento da produção de biogás. No presente relatório de estágio, as Redes Neuronais Artificiais (RNA) foram aplicadas ao processo de DA de lamas de ETAR. As RNA são modelos simplificados inspirados no funcionamento das células neuronais humanas e que adquirem conhecimento através da experiência. Quando a RNA é criada e treinada, produz valores de output aproximadamente corretos para os inputs fornecidos. Uma vez que as DA são um processo bastante complexo, a sua otimização apresenta diversas dificuldades. Foi esse o motivo para recorrer a RNA na otimização da produção de biogás nos digestores das ETAR de Espinho e de Ílhavo da AdCL, utilizando o software NeuralToolsTM da PalisadeTM, contribuindo, desta forma, para a compreensão do processo e do impacto de algumas variáveis na produção de biogás.

Quantification of the TMS-EEG response in epilepsy

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Gravidez e Amamentação. Efeitos Secundários dos Fármacos Usados no Tratamento das Doenças da Tiróide, Sobre o Feto e o Recém-Nascido

Os autores referem os efeitos secundários, sobre o feto e o recém-nascido, dos antitiroideus de síntese, dos bloqueadores ß, dos iodetos, do iodoradiactivo(131I), carbonato de lítio e tiroxina. Os fármacos mais frequentemente utilizados são os antitiroideus de síntese e a tiroxina. Os riscos dos antitiroideus estão relacionados com o facto de atravessarem a barreira placentar e poderem provocar bócio e hipotiroidismo fetais. As hormonas tiroideias maternas, que atravessam a placenta, são muito importantes para o normal desenvolvimento neuronal de feto durante o primeiro trimestre.

Análise Exploratória do Índice de Desenvolvimento Humano: uma aplicação do Self Organizing Map na segmentação dos países

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Estatística e Gestão de Informação.

Reconhecimento de artefactos relativos à fala em registos de EEG

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Comparison of different techniques for mouse transgenesis

RESUMO: O uso de ratinhos transgénicos em neurociências aumentou consideravelmente nos últimos anos devido ao crescente interesse em compreender o cérebro e a necessidade de solucionar situações clínicas do foro neurológico e psiquiátrico. Para esse efeito, diferentes métodos de produção de animais transgénicos têm sido testados. O objectivo desta tese foi comparar métodos de integração aleatória de um transgene no genoma de ratinhos em termos de eficiência, estabilidade da integração do transgene, número de animais e de horas de trabalho necessárias para cada método. Assim, foi comparado o método mais utilizado - microinjecção pronuclear (PNMI) - com duas outras técnicas cujo desempenho foi considerado promissor – a transferência génica através dos testículos por electroporação e transfecção por lentivírus in vivo. As três técnicas foram realizadas usando um gene repórter sob o controlo de um promotor constitutivo, e depois reproduzidas usando um gene de interesse de modo a permitir obtenção de um animal capaz de ser usado em experimentação laboratorial. O transgene de interesse utilizado codifica uma proteína de fusão correspondendo a uma variante da rodopsina (channelrhodopsin) fundida à proteína enhanced yellow fluorescente protein ((EYFP) resultando num produto designado ChR2-EYFP. Este animal transgénico apresentaria expressão deste canal iónico apenas em células dopaminergicas, o que, com manipulação optogenética, tornaria possivel a activação especifica deste grupo de neurónios e, simultaneamente, a observação do impacto desta manipulação no comportamento num animal em livre movimento. Estas ferramentas são importantes na investigação básica em neurociências pois ajudam a esclarecer o papel de grupos específicos de neurónios e compreender doenças como a doença de Parkinson ou a esquizofrenia onde a função de certos tipos de neurónios de encontra alterada. Quando comparados os três métodos realizados verifica-se que usando um gene repórter PMNI resulta em 31,3% de, a de animais transgénicos obtidos, a electroporação de testículos em 0% e a injecção de lentivírus em 0%. Quando usado o gene de interesse, os resultados obtidos são, respectivamente, 18,8%, 63,9% e 0%.--------------ABSTRACT: The use of transgenic mice is increasing in all fields of research, particularly in neuroscience, due to the widespread need of animal models to solve neurological and psychiatric medical conditions. Different methodologies have been tested in the last decades in order to produce such transgenic animals. The ultimate goal of this thesis is to compare different methods of random integration of a transgene in the genome of mice in terms of efficiency, stability of the transgene integration, number of animals required and the labour intensity of each technique. We compared the most used method – pronuclear microinjection (PNMI) – with two other promising techniques – Testis Mediated Gene Transfer (TMGT) by electroporation and in vivo lentiviral transfection. The three techniques were performed using a reporter gene – green fluorescent protein (GFP), whose transcription was driven by the constitutive cytomegalovirus (CMV) promoter. These three techniques were later reproduced using the tyrosine hydroxylase promoter (TH) and the neuronal manipulator, channelrhodopsin-2 fused to the enhanced yellow fluorescent reporter protein (ChR2-EYFP). The transgenic animal we sough to produce would express the light driven channel only in dopaminergic cells, making possible to specifically activate this group of neurons, while simultaneously observe the behaviour in a freely moving animal. This is a very important tool in basic neuroscience research since it helps to clarify the role of specific groups of neurons, map circuits in the brain, and consequently understand neurological diseases such as Parkinson’s disease or schizophrenia, where the function of certain types of neurons is affected. When comparing the three methods, it was verified that using a reporter gene PNMI resulted in 31.3% of transgenic mice obtained, testis electroporation in 0% and lentiviral injection in 0%. When using the gene of interest, the results obtained were, respectively, 18.8%, 63.9% and 0%.

Efects of plasma corticosteroid concentration on the osmotic threshold for vasopressin releasing in Chagas' disease

The osmotic threshold for vasopressin release was studied in normal patients (n = 7) and in patients with the chronic form of Chagas'disease (n = 11). Positive correlation between osmotic threshold and plasma cortisol concentration was obtained for the Controls (y1 = 273,30 + 0,75x i; r = 0,78;P < 0,05), suggesting a modulating effect of cortisol on vasopressin release. The lack of correlation between the two parameters for the chronic chagasic patients was interpreted, on the basis of the general denervation associated with Chagas ' disease, to be the result of neuronal destruction in hypothalamic and/or extrahypothalamic centers related to the secretory control of vasopressin.

Anti-apolipoprotein A-I antibodies in the pathogenesis of Alzheimer disease : project plan

RESUMO: A doença de Alzheimer (AD) é a forma mais comum de demência em todo o mundo e sua prevalência deverá duplicar até 2050. Os mecanismos precisos responsáveis pela AD são desconhecidas mas as características histopatológicas estão bem caracterizadas. A hipótese mais importante para a perda neuronal e declínio cognitivo na AD é a cascata amilóide que indica que AD é o resultado da sobreprodução de beta amilóide (Aβ) e / ou remoção ineficaz; a acumulação do BA no cérebro seria o passo crítico na patogénese da AD. Actualmente, a identificação de proteínas que se ligam ao Aβ e modulam a sua agregação e neurotoxicidade pode proporcionar a base para novas abordagens terapêuticas. A apolipoproteína AI (ApoA-I), o principal componente das HDL humanas, interage com o domínio extracelular da proteína precursora de amilóide (APP), bem como com o Aβ. Estudos epidemiológicos têm mostrado uma diminuição acentuada da ApoA-I plasmática em doentes com AD, com uma correlação inversa entre o nível de ApoA-I e o risco de AD. Este trabalho pretende apresentar um projecto que tem como objectivo investigar se os anticorpos anti-apo AI podem impedir a formação de complexos Aβ / ApoA-I, bloqueando o efeito protector da ApoA-I. A hipótese baseia-se na possibilidade dos doentes com AD terem anticorpos anti-ApoA-I plasmáticos e de estes poderem interferir com a formação do complexo no LCR.------- ABSTRACT:Alzheimer’s disease (AD) is the most common form of dementia world-wide and its prevalence is expected to double by the year 2050. The precise mechanisms responsible for AD are unknown but the histopathologic features are well-characterised. The most compelling hypothesis for neuronal loss and cognitive decline in AD is the amyloid cascade hypothesis which states that AD is the result of amyloid beta (Aβ) overproduction and/or ineffective clearance and its accumulation in the brain would be the critical step in AD pathogenesis. Currently, identification of proteins that bind Aβ and modulate its aggregation and neurotoxicity could provide the basis for novel treatment approaches. Apolipoprotein A-I (ApoA-I), the main constituent of human HDL, ApoA-I interacts with the extracellular domain of amyloid precursor protein (APP), as well as with Aβ itself. Epidemiological studies have shown a marked decrease of plasma ApoA-I levels in AD patients, with an inverse correlation between the ApoA-I level and the risk of AD. This work intends to present a project that aims to investigate if anti-ApoA-I antibodies may prevent the formation of the Aβ /ApoA-I complex and by doing so blocking the protective effect of ApoA-I in AD. We base the hypothesis on the possibility that patients with AD might have anti-ApoA-I antibodies in plasma and that these can interfere with the complex formation in the cerebrospinal fluid (CSF).

Involvement of the autonomic nervous system in Chagas heart disease

The autonomic nervous system and especially the intracardiac autonomic nervous system is involved in Chagas' disease. Ganglionitis and periganglionitis were noted in three groups ofpatients dying with Chagas'disease: 1) Those in heart failure; 2) Those dying a sudden, non violent death and; 3) Those dying as a consequence ofaccidents or homicide. Hearts in the threegroups also revealed myocarditis and scattered involvement of intramyocardial ganglion cells as well as lesions of myelinic and unmyelinic fibers ascribable to Chagas'disease. In mice with experimentally induced Chagas' disease weobserved more intensive neuronal lesions of the cardiac ganglia in the acute phase of infection. Perhaps neuronal loss has a role in the pathogenesis of Chagas cardiomyopathy. However based on our own experience and on other data from the literature we conclude that the loss of neurones is not the main factor responsible for the manifestations exhibited by chronic chagasic patients. On the other hand the neuronal lesions may have played a role in the sudden death ofone group of patients with Chagas'disease but is difficult to explain the group of patients who did not die sudderly but instead progressed to cardiac failure.

Atividade colinesterásica no plasma e em eritrócitos de pacientes com as formas cardíaca e indeterminada da doença de Chagas

A atividade colinesterásica foi determinada no plasma e em eritrócitos de 10 indivíduos normais e em 26 pacientes chagásicos crônicos, sendo 6 com insuficiência cardíaca congestiva compensada, 10 com cardiopatia sem insuficiência cardíaca congestiva e 10 com a forma indeterminada. Os valores enzimáticos encontrados foram (média ±sd): 2196 ± 442 UI/L no plasma e 19,4 ± 3,3 Ul/g Hb em eritrócitos do grupo controla; 2291 ± 317 UI/L no plasma e 19,2 ±3,7 Ul/g Hb em eritrócitos dos chagásicos com insuficiência cardíaca congestiva compensada; 2445 ± 357 UI/L no plasma e 18,3 + 3,0 Ul/g Hb em eritrócitos dos cardiopatas chagásicos sem insuficiência cardíaca congestiva; 2006 ± 327 UI/L no plasma e 17,8 ± 3,1 Ul/g Hb em eritrócitos de chagásicos com a forma indeterminada. Nossos dados mostram que o comprometimento neuronal que ocorre nos cardiopatas chagásicos crônicos não é suficiente para levar a alterações significativas (p > 0,05) das atividades colinesterásicas no plasma e em eritrócitos.

Estudo necroscópico de um caso da forma crônica da doença de Chagas com eletrocardiograma e raio-X de tórax normais: referência especial ao sistema excito-condutor do coração

Descrevem-se as alterações anatomopatológicas observadas na necropsia de chagásico crônico, provavelmente, portador da forma indeterminada da doença. O coração mostrou lesões dos três folhetos e do sistema excito-condutor, traduzidas especialmente por pequenos focos inflamatórios. Havia discreta fibrose do miocárdio contrâtil, nódulo átrio-ventricular e origem do ramo esquerdo do feixe de His. Tais alterações, embora de leve intensidade, assemelham-se, qualitativamente, às relatadas nas demais formas crônicas da doença de Chagas e representam lesões ativas, com potencial evolutivo. No esôfago, observou-se entre outros fatos, despopulação neuronal acentuada.

Cardiopatia chagásica crônica causando insuficiência cardíaca congestiva na infância: estudo clínico e histopatológico de um caso, com ênfase para as lesões dos sistemas excito-condutor e nervoso autônomo intracardíaco

Descreve-se caso de cardiopatia chagásica em menino de nove anos, natural e procedente do sulde Goiás, que desenvolveu insuficiência cardíaca congestiva quatro meses antes do óbito. As reações sorológicaspara doença de Chagas eram reagentes, epositivo o xenodiagnóstico. Os eletrocardiogramas mostraram taquicardia sinusal, extra-sístoles ventriculares e supraventriculares, hemibloqueio anterior esquerdo, bloqueio completo do ramo direito e sinais de sobrecarga de câmaras. O exame ecocardiográfico evidenciou dilatação de câmaras com hipocontratilidade difusa. O quadro se agravou progressivamente, complicando-se por vários episódios pneumônicos, o último dos quais provocou o óbito. A necrópsia, verificou-se, no coração, inflama ção crônica dos três folhetos, com miocardite crônica fibrosante predominando no septo interventricular e no ventrículo esquerdo. As estruturas componentes do sistema excito-condutor mostraram processoflogístico crônico, essencialmente exsudativo, ora discreto, ora moderado. No sistema nervoso autônomo intracardíaco constataram-se focos esparsos de discreta periganglionite crônica, e raros fenômenos degenerativos dos neurônios sem despopulação neuronal.

Estudo dos neurônios do plexo cardíaco na infecção aguda pelo Trypanosoma cruzi em ratos albinos

O estudo histológico do plexo nervoso autonômico do coração de ratos albinos, na fase aguda da infecção pelo Trypanosoma cruzi, mostrou ganglionite, periganglionite e neurite de intensidades variáveis. Entretanto, a contagem dos neurônios dos gânglios não revelou redução (denervação) significativa dos mesmos.