Intracortical connectivity of layer VI pyramidal cells in the barrel cortex of mice

ABSTRACT : The whisker-to-barrel pathway of rodents is formed by a series of somatotopic projections from the mystacial whisker follicles to the layer IV of the primary somatosensory cortex such that each follicle corresponds to a cluster of cortical neurons called barrel. Barrels are present in layer IV but form part of functional columns that comprise the entire depth of the somatosensory cortex. Interestingly, the cortex of the barrelless mouse strain (BRL) is organized such a manner that thalamocortical afferents do not remodel their projections in layer IV and barrels fail to appear. Nevertheless, functionally, a columnar organization persists, indicating that functional columns are not only provided by thalamocortical projections and layer IV cells. Since in the visual cortex of cats, layer VI cells contribute to the response properties of layer IV neurons, we wonder whether layer VI pyramidal cells could contribute to the columnar organization of the primary somatosensory cortex of mice. To address -this question, we morphologically analyzed the distribution of intracortical axon collaterals of layer VI neurons after in-vivo juxtacellular injections of biocytin in the C2 barrel column. Injected hemispheres were tangentially serial cut and intracortical collaterals of individual layer VI neurons were reconstructed at the light microscopic level. The position of axonal boutons was recorded to evaluate the distribution of presumed synaptic contacts. In normal (NOR) mice, cluster analysis shows that layer VI pyramidal cells can be classified in four statistically different clusters of neurons. Moreover, we assume that two classes are formed by cortico-cortical neurons and two classes are formed by cortico-thalamic neurons. Looking at the direction of the main axon in the white matter, we noticed that its orientation correlates perfectly with the type of neuron: cortico-cortical neurons send main axon medially whereas cortico-thalamic neurons send main axon laterally. Performing the same study in the BRL strain, we showed that the BRL mutation affects layer VI pyramidal cells tangentially and radially: the effects of the mutation are illustrated by a significant decrease of the index of colurnnarization and a significant decrease of percentage of boutons in granular and supragranular layers comparing to NOR neurons. In spite of these differences, the same four classes of layer VI neurons have been found in BRL mice. Using a tangential analysis of the boutons distribution, we showed that putative synapses are distributed mainly in the C2 barrel column. This was observed for each layer, type of neuron, cluster or strain, indicating that layer VI pyramidal cells could participate to the functional columnar organization of the barrel cortex. To determine post-synaptic partners of layer VI neurons in layer IV, we conducted an ultrastructural analysis of layer VI-to-IV contacts. We showed that synapses principally occur on spines and spiny dendritic shafts, supposed to belong to excitatory neurons. We furthermore showed that pre-synaptic elements are significantly different between en passant and terminaux contacts, which support hypothesis that terminaux boutons should show longer duration of facilitation than en passant boutons. RÉSUMÉ : Le «whisker-to-barrel pathway» des rongeurs est caractérisé par une série de projections somatotopiques depuis les follicules des moustaches ('whiskers') jusqu'à la couche IV de l'aire somatosensorielle primaire, de telle façon que chaque follicule corresponde à un groupe de neurones corticaux appelés tonneaux (`barrels'). Les tonneaux sont seulement présents en couche IV mais font partie de colonnes fonctionnelles qui s'étendent sur toute la profondeur du cortex somatosensoriel. Chez les souris mutantes barrelless (BRL), le cortex somatosensoriel est organisé de façon telle que lés afférences thalamocorticales ne remodellent pas leurs projections en couche IV et que les tonneaux n'apparaissent pas. Fonctionnellement, pourtant, une organisation en colonnes persiste, ce qui indique que les colonnes fonctionnelles ne sont pas uniquement produites par les projections thalamocorticales et par les cellules de la couche IV. Puisque les cellules de la couche VI contribuent à influencer les réponses des cellules de la couche IV dans le cortex visuel du chat, nous nous sommes demandé si ces cellules ne pourraient pas aussi contribuer à l'organisation en colonnes du cortex somatosensoriel primaire de la souris. Pour répondre à cette question, nous avons analysé de façon morphologique la distribution intracorticale des collatéraux axonaux de neurones de la couche VI. Suite à des injections juxtacellulaires de biocytine in-vivo dans la colonne C2, les hémisphères cérébraux ont été tangentiellement coupés en série et les collatéraux intracorticaux des neurones de la couche VI ont été reconstruits en microscopie optique. La position des boutons axonaux a aussi été enregistrée pour évaluer la distribution des contacts synpptiques potentiels. Chez les souris NOR, une analyse multivariée montre que les cellules pyramidales de la couche VI sont distribuées en quatre classes. Deux de ces classes sont probablement formées de neurons cortico-corticaux, alors que les deux autres sont probablement formées de neurones corticothalamiques. En observant la direction de l'axone principal dans la matière blanche, nous avons noté que son orientation est parfaitement corrélée avec le type supposé de neurone : les neurones corticocorticaux envoient leurs axones principaux médiallement, alors que les neurons cortico-thalamiques envoient leurs axones principaux latéralement. En menant la même étude chez les souris BRL, nous avons montré que la mutation affecte les cellules pyramidales de la couche VI de façon tangentielle, mais aussi radiaire : les effets de 1a mutation se traduisent par une diminution significative de l'index de « columnarization » et de la connectivité en couches granulaire et supragranulaire. Malgré ces différences, les quatre mêmes classes de neurones ont été retrouvées. En utilisant une analyse tangentielle de la distribution des boutons, nous avons montré que les synapses potentielles sont distribuées principalement dans la colonne C2. Cette observation a été faite dans chaque couche, chaque type de neurones, chaque classe de neurones et chaque souche de souris, indicant que les cellules de la couche VI participent certainement à l'organisation en colonne du cortex somatosensoriel. Pour déterminer les partenaires post-synaptiques des cellules de la couche VI en couche IV, nous avons conduit une analyse ultrastructurelle de ces contacts. Nous avons montré que les synapses interviennent principalement sur les épines et sur les dendrites supposés appartenir à des cellules excitatrices. Nous avons aussi montré que les éléments pré-synaptiques de ces synapses sont significativement differents selon le type de bouton, en passant ou terminal, ce qui supporte l'hypothèse que les boutons terminaux seraient capables d'une plus longue facilitation.

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

Caracterização de subpopulações de interneurônios imunorreativos para proteínas ligantes de cálcio no córtex pré-frontal do Sagui (Callithrix jacchus): distribuição e morfologia

Cortical interneurons are characterized by their distinct morphological, physiological and biochemical properties, acting as modulators of the excitatory activity by pyramidal neurons, for example. Various studies have revealed differences in both distribution and density of this cell group throughout distinct cortical areas in several species. A particular class of interneuron closely related to cortical modulation is revealed by the immunohistochemistry for calcium binding proteins calbindin (CB), calretinina (CR) and parvalbumin (PV). Despite the growing amount of studies focusing on calcium binding proteins, the prefrontal cortex of primates remains relatively little explored, particularly in what concerns a better understanding of the organization of the inhibitory circuitry across its subdivisions. In the present study we characterized the morphology and distribution of neurons rich in calcium-binding proteins in the medial, orbital and dorsolateral areas of the prefrontal cortex of the marmoset (Callithrix jacchus). Using both morphometric and stereological techniques, we found that CR-reactive neurons (mainly double bouquet and bipolar cells) have a more complex dendritic arborization than CB-reactive (bitufted and basket cells) and PV-reactive neurons (chandelier cells). The neuronal densities of CR- and CB-reactive cells are higher in the supragranular layers (II/III) whilst PV-reactive neurons, conversely, are more concentrated in the infragranular layers (V/VI). CR-reactive neurons were the predominant group in the three regions evaluated, being most prevalent in dorsomedial region. Our findings point out to fundamental differences in the inhibitory circuitry of the different areas of the prefrontal cortex in marmoset

Expressão de fos após pulso de escuro no núcleo pré- geniculado do tálamo do sagui (Callithrix jacchus)

The pregeniculate nucleus (PGN) of the primate s thalamus is an agglomerate neuronal having a cap shaped located dorsomedially to the main relay visual information to the cerebral cortex, the dorsal lateral geniculate nucleus (GLD). Several cytoarchitectonic, neurochemical and retinal projections studies have pointed PGN as a structure homologous to intergeniculate leaflet (IGL) of rodents. The IGL receives retinal terminals and appears to be involved in the integration of photic and non-photic information relaying them, through geniculo-hypothalamic tract (TGH), to the main circadian oscillator in mammals, the suprachiasmatic nucleus (SCN) of the hypothalamus. Thus, the IGL participates in the control of the biological rhythm by modulating the activity of the SCN. Pharmacological and IGL injury studies conclude that it is critical in the processing of non-photic information which is transmitted to the SCN. Other studies have found that especially neurons immunoreactive to neuropeptide Y (NPY) respond to this type of stimulation, determined by its colocation with the FOS protein. Has not been determined if the PGN responds, expressing the FOS protein, to the non-photic stimulus nor the neurochemical nature of these cells. Thus, we apply a dark pulse in the specifics circadian phases and analyze the pattern of expression of FOS protein in PGN of the marmoset (Callithrix jacchus). We found that in all animals analyzed the FOS expression was higher in the experimental than in the control group. There was a higher expression of FOS when the dark pulse was applied during the subjective day between the groups. Still, a subregion of the PGN, known by immunoreactive to NPY, had a greater number of FOS-positive cells in relation to his other just close dorsal region. Our data corroborate the theory that the PGN and IGL are homologous structures that were anatomically modified during the evolutionary process, but kept its main neurochemical and functional characteristics. However, injury and hodological studies are still needed for a more accurate conclusion

Efeito da concentração de ácido 3-indol-acético na ativação e crescimento in vitro de folículos pré-antrais ovinos

Avaliou-se o desenvolvimento de folículos pré-antrais ovinos após o cultivo in vitro do córtex ovariano em várias concentrações de ácido 3-indol acético (IAA). O córtex ovariano foi dividido em fragmentos de aproximadamente 3×3mm. Um fragmento foi imediatamente fixado em Bouin (controle - dia 0) e os demais destinados ao cultivo por dois ou seis dias em meio essencial mínimo (MEM+) acrescido de 10, 40, 100, 500 ou 1000ng/ml de IAA. Após o cultivo in vitro, não houve variação entre folículos dos tratamentos e folículos-controle, exceto nos suplementados com 40ng/ml de IAA. Nestes observaram-se redução de folículos primordiais e aumento de folículos em desenvolvimento (P<0,05). em relação aos folículos do grupo-controle, houve redução de pré-antrais normais no cultivo de seis dias (P<0,05). Após dois dias de cultivo, a redução foi observada somente nos folículos suplementados com 500 ou 1000ng/ml de IAA. Folículos pré-antrais ovinos podem ser ativados in vitro com sucesso após o cultivo em MEM+ suplementado com 40ng/ml de IAA.

Efeito do ambiente sobre o período crítico de plasticidade do córtex pré-frontal de ratos

O período crítico de plasticidade do córtex cerebral é a etapa do desenvolvimento pós-natal do sistema nervoso onde os circuitos neurais são mais suscetíveis à mudanças influenciadas por informações oriundas do ambiente. No córtex pré-frontal de humanos, responsável pelas funções executivas, o período crítico de plasticidade estende-se desde o nascimento até o final da adolescência e início da vida adulta. Isto é definido, entre outros fatores, pelo amadurecimento das redes perineuronais, uma estrutura especializada da matriz extracelular, localizada em volta do corpo celular e dendritos proximais de interneurônios inibitórios. O objetivo desta pesquisa foi verificar o efeito do ambiente em etapas distintas da adolescência sobre a estrutura e a função do córtex pré-frontal de ratos e a distribuição da expressão espacial e temporal das redes perineuronais sob estas condições. As funções executivas foram avaliadas através de testes comportamentais medindo a capacidade de memória operacional e a inibição comportamental. Observamos que estímulos estressores crônicos imprevisíveis provocam alterações no período crítico de plasticidade do córtex pré-frontal e, consequentemente, influenciam o amadurecimento das funções executivas. Observamos também que o estresse crônico induz modificação no padrão de amadurecimento das redes perineuronais no córtex pré-frontal. Estes resultados indicam a vulnerabilidade do córtex pré-frontal de ratos adolescentes para os efeitos negativos de estímulos ambientais estressores sobre o período crítico de plasticidade.

Avaliação pré-clínica da duloxetina em modelo de convulsão: análise comportamental, eletroencefalográfica e influência no estresse oxidativo

O transtorno epiléptico apresenta alta prevalência e severidade. Além da gravidade da epilepsia per se, este distúrbio pode ser acompanhado de várias comorbidades, sendo a depressão a principal comorbidade psiquiátrica. Os mecanismos envolvidos na relação epilepsia/depressão ainda não estão bem esclarecidos, e sabe-se que o tratamento de ambos os distúrbios pode ser problemático, já que alguns anticonvulsivantes podem causar ou aumentar sintomas depressivos, enquanto alguns antidepressivos parecem aumentar a susceptibilidade a convulsões. Por outro lado, estudos têm demonstrado que alguns antidepressivos, além de seguros, também possuem atividade anticonvulsivante como a venlafaxina, um inibidor da recaptação de serotonina e noradrenalina (IRSN). Considerando que a duloxetina, outro IRSN, apresenta uma inibição mais potente sobre transportados monoaminérgicos e que não existe nada na literatura a respeito de sua influência sobre convulsões apesar de que está sendo aplicado atualmente na clínica, o objetivo do nosso estudo é verificar o possível efeito anticonvulsivante da duloxetina através do modelo de convulsões induzidas pelo pentilenotetrazol (PTZ) em camundongos. Para tal, camundongos foram pré-tratados com duloxetina (10, 20, 40 mg/kg/i.p.) e trinta minutos após receberam uma injeção intraperitoneal de PTZ (60 mg/kg). Por vinte minutos os animais foram monitorados para a avaliação dos tempos de latência para o primeiro espasmo mioclônico e a primeira crise tônico-clônica, como também o tempo de duração das convulsões e de sobrevida. A análise eletroencefalográfica foi utilizada para avaliar a severidade das crises (aumento da amplitude das ondas). Após esse período os animais foram sacrificados, o córtex cerebral dissecado e análises bioquímicas (atividade da superóxido desmutase (SOD), catalase (CAT), níveis de nitritos e peroxidação lipídica) foram feitas para investigação dos mecanismos pelos quais a droga influencia as convulsões. Os resultados preliminares demonstraram que a duloxetina apresenta atividade anticonvulsivante, sendo capaz de aumentar significativamente o tempo de latência tanto para o primeiro espasmo clônico, como para a primeira convulsão tônico-clônica induzidas pelo pentilenotetrazol. Ainda a avaliação eletroencefalográfica demonstrou que a duloxetina na dose de 20 mg/kg diminuiu significativamente a amplitude das ondas enquanto a dose de 40 mg/kg aumentou significativamente a amplitude em comparação a todos os tratamentos. Quanto à avaliação da influência no estresse oxidativo, animais tratados apenas com PTZ apresentaram um aumento significativo do nível de peroxidação lipídica, e diminuição da atividade da SOD e da CAT. Quanto ao nível de nitritos não houve nenhuma alteração significativa entre os tratamentos. A duloxetina na dose de 20 mg/kg se mostrou efetiva para evitar as alterações induzidas pelo PTZ nos parâmetros de estresse oxidativo avaliados. A atividade anticonvulsivante da duloxetina (20 mg/kg) colabora com a teoria que tem sido apresentada nos últimos ano de que a modulação da neurotransmissão serotonérgica e noradrenérgica pode ter efeito anticonvulsivante. Ainda, a capacidade da duloxetina de inibir a exacerbação do estresse oxidativo envolvido nas convulsões induzidas pelo PTZ corrobora com estudos que demonstram que algumas substâncias anticonvulsivantes podem modular as convulsões pelo menos em parte por sua atividade antioxidante. Portanto concluímos que a duloxetine é um adjuvante promissor para o tratamento de pacientes que apresentam a comorbidade epilepsia e depressão.

Estudo da participação da neurotransmissão colinérgica do córtex pré-límbico nas respostas autonômicas desencadeadas pelo estresse por restrição agudo em ratos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estudo do envolvimento da neurotransmissão noradrenérgica do córtex pré-frontal medial nas respostas autonômicas desencadeadas pelo estresse por restrição agudo em ratos

O córtex pré-frontal medial (CPFM) é uma região límbica envolvida no controle da atividade autonômica e cardiovascular. Foi demonstrado que a inibição da região infra-límbica (IL) do CPFM reduziu as repostas comportamentais, neuroendócrinas e autônomas induzidas por estímulos aversivos. Entretanto, apesar das evidências de um importante papel do córtex IL na integração das respostas ao estresse, informações sobre os mecanismos neuroquímicos locais envolvidos no controle destas respostas ainda são escassos. Diante disso, o presente estudo teve o objetivo de investigar um possível envolvimento de mecanismos noradrenérgicos do córtex IL nas respostas autonômicas ao estresse por restrição agudo em ratos. Para tanto, nós investigamos, em grupos independentes de animais, o efeito da microinjeção bilateral no córtex IL de veículo (salina, 100nL), WB4101 (antagonista seletivo de adrenoceptores α1), RX821002 (antagonista seletivo de adrenoceptores α2) e propranolol (antagonista não-seletivo de adrenoceptores β, 10nmol/100nL), sobre as respostas de aumento da pressão arterial (PA) e frequência cardíaca (FC) e redução da temperatura cutânea da cauda induzidas pelo estresse por restrição agudo em ratos. A microinjeção bilateral de WB4101, RX821002 e propranolol no córtex IL não afetou os parâmetros basais de PA, FC e temperatura cutânea da cauda, o que indica uma ausência de influência na manutenção tônica do sistema cardiovascular. Entretanto, o bloqueio de adrenoceptores α1 no córtex IL diminuiu a resposta taquicárdica induzida pelo estresse por restrição, sem afetar as respostas pressora e de redução da temperatura cutânea da cauda. O bloqueio de adrenoceptores α2 no córtex IL reduziu todos os parâmetros analisados e o bloqueio de adrenoceptores β no córtex IL atenuou a resposta de redução da temperatura cutânea induzida pelo estresse por restrição. As respostas de elevação da ...

Estudo do envolvimento da neurotransmissão noradrenérgica do córtex pré-límbico nas respostas autônomas desencadeadas pelo estresse por restrição agudo em ratos

As respostas fisiológicas durante o estresse emocional são mediadas por estruturas límbicas no sistema nervoso central através da ação de vários mecanismos neuroquímicos. O córtex pré-frontal medial (CPFM) é uma região límbica envolvida na integração de respostas comportamentais e fisiológicas ao estresse. Estudos anteriores demonstraram que as sub-regiões do CPFM denominadas pré-límbica (PL) e infra-límbica (IL) parecem ter funções diferentes no controle das respostas ao estresse. Neste sentido, estudos tem sugerido uma função inibitória do córtex PL, ao passo que a ativação do córtex IL parece ter uma ação facilitatória sobre as respostas comportamentais, cardiovasculares e neuroendócrinas ao estresse. Apesar das evidências de um importante papel do CPFM na integração das respostas ao estresse, informações acerca dos mecanismos neuroquímicos locais, envolvidos no controle destas respostas, ainda são escassos. Diante disso, o presente estudo teve o objetivo de investigar, em grupos independentes de animais, o efeito da microinjeção bilateral no córtex PL de WB4101 (antagonista seletivo de adrenoceptores α1), RX821002 (antagonista seletivo de adrenoceptores α2) ou propranolol (antagonista não-seletivo de adrenoceptores β) nas respostas de aumento da pressão arterial (PA) e frequência cardíaca (FC) e redução da temperatura cutânea da cauda induzidas pelo estresse por restrição agudo em ratos. A microinjeção bilateral no córtex PL tanto de WB4101 quanto de RX821002 reduziram as respostas de elevação da PA e FC e a redução na temperatura cutânea da cauda induzidas pelo estresse por restrição. O tratamento local do córtex PL com propranolol reduziu a resposta de temperatura cutânea da cauda, sem afetar os demais parâmetros investigados. Assim, os ...

Glutathione peroxidase overexpression causes aberrant ERK activation in neonatal mouse cortex after hypoxic preconditioning

Preconditioning of neonatal mice with nonlethal hypoxia (HPC) protects the brain from hypoxic-ischemic (HI) injury. Overexpression of human glutathione peroxidase 1 (GPx1), which normally protects the developing murine brain from HI injury, reverses HPC protection, suggesting that a certain threshold of hydrogen peroxide concentration is required for activation of HPC signaling.

A neuromodulação do córtex pré-frontal dorsolateral na percepção de tempo em contexto neutro ou emocionalmente ativo

The time perception is critical for environmental adaptation in humans and other species. The temporal processing, has evolved through different neural systems, each responsible for processing different time scales. Among the most studied scales is that spans the arrangement of seconds to minutes. Evidence suggests that the dorsolateral prefrontal (DLPFC) cortex has relationship with the time perception scale of seconds. However, it is unclear whether the deficit of time perception in patients with brain injuries or even "reversible lesions" caused by transcranial magnetic stimulation (TMS) in this region, whether by disruption of other cognitive processes (such as attention and working memory) or the time perception itself. Studies also link the region of DLPFC in emotional regulation and specifically the judgment and emotional anticipation. Given this, our objective was to study the role of the dorsolateral prefrontal cortex in the time perception intervals of active and emotionally neutral stimuli, from the effects of cortical modulation by transcranial direct current stimulation (tDCS), through the cortical excitation (anodic current), inhibition (cathode current) and control (sham) using the ranges of 4 and 8 seconds. Our results showed that there is an underestimation when the picture was presented by 8 seconds, with the anodic current in the right DLPFC, there is an underestimation and with cathodic current in the left DLPFC, there is an overestimation of the time reproduction with neutral ones. The cathodic current over the left DLPFC leads to an inverse effect of neutral ones, an underestimation of time with negative pictures. Positive or negative pictures improved estimates for 8 second and positive pictures inhibited the effect of tDCS in DLPFC in estimating time to 4 seconds. With this work, we conclude that the DLPFC plays a key role in the o time perception and largely corresponds to the stages of memory and decision on the internal clock model. The left hemisphere participates in the perception of time in both active and emotionally neutral contexts, and we can conclude that the ETCC and an effective method to study the cortical functions in the time perception in terms of cause and effect.

Quality evaluation of cortex berberidis from different geographical origins by simultaneous high performance liquid chromatography combined with statistical methods

Purpose: To develop an effective method for evaluating the quality of Cortex berberidis from different geographical origins. Methods: A simple, precise and accurate high performance liquid chromatography (HPLC) method was first developed for simultaneous quantification of four active alkaloids (magnoflorine, jatrorrhizine, palmatine, and berberine) in Cortex berberidis obtained from Qinghai, Tibet and Sichuan Provinces of China. Method validation was performed in terms of precision, repeatability, stability, accuracy, and linearity. Besides, partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) and one-way analysis of variance (ANOVA) were applied to study the quality variations of Cortex berberidis from various geographical origins. Results: The proposed HPLC method showed good linearity, precision, repeatability, and accuracy. The four alkaloids were detected in all samples of Cortex berberidis. Among them, magnoflorine (36.46 - 87.30 mg/g) consistently showed the highest amounts in all the samples, followed by berberine (16.00 - 37.50 mg/g). The content varied in the range of 0.66 - 4.57 mg/g for palmatine and 1.53 - 16.26 mg/g for jatrorrhizine, respectively. The total content of the four alkaloids ranged from 67.62 to 114.79 mg/g. Moreover, the results obtained by the PLS-DA and ANOVA showed that magnoflorine level and the total content of these four alkaloids in Qinghai and Tibet samples were significantly higher (p < 0.01) than those in Sichuan samples. Conclusion: Quantification of multi-ingredients by HPLC combined with statistical methods provide an effective approach for achieving origin discrimination and quality evaluation of Cortex berberidis. The quality of Cortex berberidis closely correlates to the geographical origin of the samples, with Cortex berberidis samples from Qinghai and Tibet exhibiting superior qualities to those from Sichuan.

Cerebral Cortex Involvement In Machado-joseph Disease.

Machado-Joseph disease (MJD/SCA3) is the most frequent spinocerebellar ataxia, characterized by brainstem, basal ganglia and cerebellar damage. Few magnetic resonance imaging based studies have investigated damage in the cerebral cortex. The objective was to determine whether patients with MJD/SCA3 have cerebral cortex atrophy, to identify regions more susceptible to damage and to look for the clinical and neuropsychological correlates of such lesions. Forty-nine patients with MJD/SCA3 (mean age 47.7 ± 13.0 years, 27 men) and 49 matched healthy controls were enrolled. All subjects underwent magnetic resonance imaging scans in a 3 T device, and three-dimensional T1 images were used for volumetric analyses. Measurement of cortical thickness and volume was performed using the FreeSurfer software. Groups were compared using ancova with age, gender and estimated intracranial volume as covariates, and a general linear model was used to assess correlations between atrophy and clinical variables. Mean CAG expansion, Scale for Assessment and Rating of Ataxia (SARA) score and age at onset were 72.1 ± 4.2, 14.7 ± 7.3 and 37.5 ± 12.5 years, respectively. The main findings were (i) bilateral paracentral cortex atrophy, as well as the caudal middle frontal gyrus, superior and transverse temporal gyri, and lateral occipital cortex in the left hemisphere and supramarginal gyrus in the right hemisphere; (ii) volumetric reduction of basal ganglia and hippocampi; (iii) a significant correlation between SARA and brainstem and precentral gyrus atrophy. Furthermore, some of the affected cortical regions showed significant correlations with neuropsychological data. Patients with MJD/SCA3 have widespread cortical and subcortical atrophy. These structural findings correlate with clinical manifestations of the disease, which support the concept that cognitive/motor impairment and cerebral damage are related in disease.

Correlação radiológica e histológica de lesões mamárias não-palpáveis em pacientes submetidas a marcação pré-cirúrgica, utilizando-se o sistema BI-RADS

OBJECTIVE: To evaluate the positive predictive value for BI-RADS (Breast Imaging Reporting and Data System) categories 3, 4 and 5, correlating mammographic and histological diagnosis in non-palpable breast lesions. MATERIALS AND METHODS: Analytical-descriptive study of 169 women submitted to stereotactic localization for surgical biopsy of non-palpable breast lesions. Mammographic and histological findings were correlated, analyzing the predictive positive value for each category. RESULTS: Forty-two (24.8%) cases were diagnosed with breast cancer - only one in category 3, 19 in category 4, and 22 in category 5. The positive predictive value for categories 3, 4A, 4B, 4C and 5 were, respectively, 3.4%, 10.3%, 11.3%, 36% and 91.7%. Microcalcifications were the most frequent finding related to malignancy, present in 61.5% of these cases. CONCLUSION: The present study has demonstrated that BI-RADS allows a safe prediction of high suspicion of malignancy in lesions category 5 and low suspicion for category 3. As regards the category 4, the positive predictive value has shown a progressive increase in subcategories A, B and C, demonstrating that this subclassification represents an invaluable contribution for a more detailed and accurate assessment of lesions suspicious for malignancy.