Mental rotation of anthropoid hands: a chronometric study

It has been shown that mental rotation of objects and human body parts is processed differently in the human brain. But what about body parts belonging to other primates? Does our brain process this information like any other object or does it instead maximize the structural similarities with our homologous body parts? We tried to answer this question by measuring the manual reaction time (MRT) of human participants discriminating the handedness of drawings representing the hands of four anthropoid primates (orangutan, chimpanzee, gorilla, and human). Twenty-four right-handed volunteers (13 males and 11 females) were instructed to judge the handedness of a hand drawing in palm view by pressing a left/right key. The orientation of hand drawings varied from 0º (fingers upwards) to 90º lateral (fingers pointing away from the midline), 180º (fingers downwards) and 90º medial (finger towards the midline). The results showed an effect of rotation angle (F(3, 69) = 19.57, P < 0.001), but not of hand identity, on MRTs. Moreover, for all hand drawings, a medial rotation elicited shorter MRTs than a lateral rotation (960 and 1169 ms, respectively, P < 0.05). This result has been previously observed for drawings of the human hand and related to biomechanical constraints of movement performance. Our findings indicate that anthropoid hands are essentially equivalent stimuli for handedness recognition. Since the task involves mentally simulating the posture and rotation of the hands, we wondered if "mirror neurons" could be involved in establishing the motor equivalence between the stimuli and the participants' own hands.

Na sala de espelhos a questão da identidade autoral a partir da figura do duplo em Budapeste e Vom Dorf

A problemática da autoria tem ganhado uma nova roupagem na contemporaneidade. Não se pode mais reconhecer o poder e a influência que o autor outrora exercia sobre suas produções artísticas, pois a sua identidade como tal se confunde com a da "pessoa real". Essa questão da identidade autoral será discutida e problematizada através da figura do duplo. O tema do duplo, tão caro à história da literatura será então empregado como elemento desconstrutor da figura do autor. Esse deixará de ser aquele que carrega consigo uma série de expectativas e juízos de valor com relação ao conjunto de suas produções, dando lugar ao um outro - o duplo -, estranho ao leitor. Assim, cabe a questão do que restará quando a marca do autor for esvaziada, quantas serão as vozes que abrirão caminho ao discurso narrativo e o que irá caracterizar a figura do autor contemporâneo. São estas as questões que impulsionaram a redação da presente dissertação. Neste trabalho será analisada a questão da autoria e da identidade a partir da figura do duplo em dois romances contemporâneos, a saber: Budapeste de Chico Buarque de Hollanda e Vom Dorf de Antje Rávic Strubel. A escolha de um romance brasileiro e de outro alemão visa explicitar que a problemática da autoria é uma questão atual e que encontra expressão em diferentes contextos literários, como o alemão e o brasileiro. A questão é complexa e encontra desdobramentos nas novas formas de comunicação e tem relação direta com o processo de globalização. Iremos fazer um recorte transversal abordando a história do desenvolvimento do duplo na literatura, suas origens, os romances nos quais se manifestam suas diferentes expressões. Em seguida adentraremos o terreno movediço da problemática da identidade sempre tendo como foco a visão diacrônica da questão e em por fim apresentaremos a constituição histórica da figura do autor e suas implicações para a crítica literária. Num outro momento verificaremos como esses elementos são expressos nos romances em questão

Detecção e Quantificação de Neurónios em C.elegans

Nesta dissertação é apresentado um estudo dos sistemas de processamento automático de imagem em contexto de um problema relacionado com a individualização de neurónios em imagens da nematoda C. elegans durante estudos relacionados com a doença de Parkinson. Apresenta-se uma breve introdução à anatomia do verme, uma introdução à doença de Parkinson e uso do C. elegans em estudos relacionados e também é feita a análise de artigos em contexto de processamento de imagem para contextualizar a situação atual de soluções para o problema de extração de características e regiões específicas. Neste projeto é desenvolvida uma pipeline com o auxilio do software CellProfiler para procurar uma resposta para o problema em questão.

Espelhos partidos : leituras e releituras da lenda heróica dos atridas

O trabalho foi desenvolvido analisando-se a lenda heróica da família dos Atridas, através da trilogia grega Orestéia, de Ésquilo, relacionando-a com Les mouches, de Sartre, e com Électre, de Giraudoux, comparando-as também com as duas Electra, a de Sófocles e a de Eurípides, partindo da análise do “texto como produtividade”, segundo Roland Barthes, que trabalha a reescritura do texto realizada pelo leitor. Os textos escolhidos foram produzidos e encenados em momentos de guerra ou de sua iminência e, através do estudo dos ordenamentos jurídicos vigentes em cada época, foi possível comprovar que, na Atenas do século V, ocorre a construção do conceito de responsabilidade individual, superando-se a imposição da punição aos familiares e à descendência do criminoso, enquanto que na França ocupada pelo exército nazista ocorre o inverso: a responsabilidade pelos assassinatos cometidos pela Resistência é atribuída a toda a comunidade. Confrontamos as relações de poder engendradas e expostas nos textos, refletindo as que estavam ocorrendo no contexto histórico-político, concluindo que a tragédia grega se inseriu como mediadora da realidade político-social da polis, ao contrário das releituras francesas, que tinham uma inserção periférica na sociedade francesa de 1937 a 1944. É em busca de um sentimento de continuidade e de transcendência que ocorre o retorno às tragédias gregas e às suas releituras, visto que narram lendas heróicas que relembram, mesmo ao homem do século XXI, sua mortalidade e sua incapacidade de prever os desdobramentos de suas ações.

Caracterização ultra-estrutural e volumétrica somática dos neurônios do subnúcleo póstero-dorsal da amígdala medial de ratos adultos

Os objetivos do presente estudo foram descrever a ultra-estrutura neuronal (n=8) e analisar a distribuição dos terminais sinápticos (n=1) no subnúcleo póstero-dorsal da amígdala medial (MePD) de ratos Wistar adultos usando microscopia eletrônica de transmissão e mensurar o volume somático dos neurônios da MePD de ratos (n=5) e ratas em diestro, em proestro e em estro (n=4-5) para revelar diferenças sexuais, do ciclo estral e uma possível lateralidade nesse parâmetro morfológico usando a técnica de reconstrução seriada. Todos os animais foram perfundidos por via transcardíaca e seus encéfalos foram removidos, pós-fixados e processados para microscopia eletrônica. No primeiro experimento, secções ultrafinas (70 nm) foram analisadas e a ultra-estrutura da MePD descrita. No segundo, a estimativa do volume somático neuronal médio da MePD esquerda e direita foi realizada usando-se o método de Cavalieri associado à técnica de contagem de pontos e os dados foram comparados entre os grupos por uma ANOVA de duas vias e o teste post-hoc de Bonferroni. No neurópilo da MePD de machos, dendritos com ou sem espinhos, feixes de axônios não-mielinizados, processos axonais únicos, poucos axônios mielinizados, processos gliais e vasos sangüíneos foram identificados. Sinapses axo-dendríticas foram as mais freqüentemente observadas (58,3%) e foram principalmente excitatórias. Suas regiões pré-sinápticas continham vesículas elétron-lúcidas sozinhas ou mescladas com poucas vesículas de centro denso (DCV). Os dendritos muitas vezes receberam várias sinapses sobre um mesmo ramo, mas terminais axonais contatando mais de uma estrutura pós-sináptica também foram observados. Os espinhos dendríticos apresentaram diferentes morfologias e geralmente recebiam um único contato sináptico excitatório (33,3%). Sinapses axosomáticas (7,3%) excitatórias e inibitórias e sinapses axo-axônicas excitatórias (1%) também foram identificadas. Na MePD, o volume somático neuronal médio apresentou uma diferença estatística entre os grupos estudados (machos e fêmeas nas diferentes fases do ciclo estral) [F(3,37)=5,805; P=0,003], mas nenhum efeito da lateralidade [F(3,37)=0,246; P=0,863] ou interação entre ambos [F(3,37)=0,246; P=0,863]. Os machos (média  desvio-padrão, 2038,03  543,92 e 2113,14  339,87 m3, para a MePD esquerda e direita, respectivamente) apresentaram maior volume somático neuronal médio do que fêmeas em proestro (1521,10  136,82 e 1447,71  120,78 m3; P=0,007) e em estro (1680,67  272,38 e 1551,77  174,40 m3; P=0,035), mas não do que fêmeas em diestro (2028,02  459,07 e 1852,87  385,31 m3; P > 0,05). Enfim, os presentes resultados demonstram que: 1) as características nucleares e citoplasmáticas dos neurônios da MePD são similares àquelas de outras áreas encefálicas; 2) a maioria das sinapses sobre os neurônios da MePD são excitatórias, ocorrendo principalmente sobre ramos e espinhos dendríticos; 3) os espinhos dendríticos da MePD recebem somente um contato sináptico excitatório; 4) terminais sinápticos contendo somente DCV não foram identificados, no entanto, essas vesículas apareceram mescladas às mais numerosas vesículas elétron-lúcidas em todas as regiões dos neurônios da MePD; 5) o volume somático neuronal da MePD é outro parâmetro sexualmente dimórfico; 6) separar as diferentes fases do ciclo estral é de suma importância para revelar a presença dos efeitos dos hormônios gonadais nos neurônios da MePD de ratos; e 7) o volume somático neuronal não se modifica ao longo do ciclo estral, apesar de uma tendência ser observada entre as fêmeas em diestro e proestro. Portanto, o presente trabalho provém novos achados que são relevantes para o estudo da organização celular e sináptica da MePD, que poderiam ser associados a outros dados morfológicos de modo a aumentar nossa compreensão a respeito da atividade funcional dessa área em ratos adultos.

Caracterização da morte celular em neurônios da região CA1 do hipocampo de ratos submetidos à isquemia global transitória e reperfusão

A caracterização da morte neuronal após injúria neuronal aguda é um assunto muito discutido e que está sob constante investigação. O presente estudo tem por objetivo caracterizar a morte celular na camada de células piramidais da região CA1 do hipocampo após 10 minutos de isquemia e períodos precoces de reperfusão, utilizando a microscopia eletrônica da transmissão. O modelo animal empregado para produzir a isquemia prosencefálica foi o de oclusão dos 4 vasos com modificações (Netto et al, 1993). Após 3, 6, 12 e 24 h de reperfusão, os animais eram anestesiados e perfundidos transcardiacamente. Os encéfalos eram removidos e seccionados. Os cortes contendo o hipocampo eram desidratados, incluídos em resina, seccionados, observados no microscópio eletrônico de transmissão e eletromicrografados. As células piramidais da região CA1 do hipocampo de todos os grupos submetidos à isquemia apresentavam alterações morfológicas. Em tempos precoces de reperfusão as alterações eram menos expressivas quando comparadas a maiores tempos de reperfusão, e envolviam sinais de necrose apoptótica e necrose oncótica. Com 12 h de reperfusão, as células apresentavam uma aparente recuperação. Decorridas 24 h do insulto isquêmico, o dano neuronal era mais severo e incluía sinais de necrose oncótica, assim como, corpos apoptóticos, os quais caracterizam a morte celular por necrose apoptótica É possível que as células no período pós-isquemia passem por um processo conhecido como um continnum entre a apoptose e a necrose, ou, um processo denominado parapoptose. A aparente recuperação ocorrida com 12 h de reperfusão pode dever-se à influência das células gliais, em especial das células astrocitárias. Dessa forma, o presente estudo fornece evidências que a morte celular após evento isquêmico global transitório, em ratos Wistar adultos envolve características de necrose apoptótica e necrose oncótica.

Caracterização dos neurônios envolvidos na ventilação pulmonar de Megalobulimus abbreviatus (Gastropoda: Pulmonata)

O uso de moluscos gastrópodes para estudos neurobiológicos é vantajoso porque seu sistema nervoso e comportamentos são intermediários em complexidade quando comparados a outros animais. Os padrões de atividade derivados do sistema nervoso central (SNC) são modulados por informações periféricas provenientes de vários quimio e mecanorreceptores, os quais desempenham funções importantes na manutenção da homeostase interna. Assim, juntos, elementos centrais e periféricos permitem ao animal modular seu comportamento respiratório de acordo com suas demandas metabólicas. O objetivo deste trabalho originou-se da necessidade da compreensão da atividade respiratória do caracol pulmonado terrestre Megalobulimus abbreviatus, da identificação dos neurônios do sistema nervoso central envolvidos no seu controle, bem como da organização da inervação de uma estrutura-chave envolvida no comportamento respiratório deste animal, o pneumóstoma. Realizou-se a identificação dos neurônios do SNC que controlam o pneumóstoma através de marcação retrógrada pelo nervo parietal posterior direito com cloreto de cobalto e biocitina; a descrição da morfologia e da histologia da região do pneumóstoma, assim como a análise da presença de monoaminas (método do ácido glioxílico), atividade acetilcolinesterásica (AChE, técnica de Karnovsky & Roots) e de imunorreatividade a FMRF-amida (imunoistoquímica) nesta região. Também foi realizada a investigação sobre uma provável relação entre o sistema dopaminérgico, serotoninérgico e peptidérgico (FMRF-amida) com os neurônios identificados por marcação retrógrada nos gânglios nervosos centrais, através da comparação entre os neurônios retrogradamente marcados com neurônios imunorreativos à tirosina hidroxilase (TH), serotonina (5-HT) e FMRF-amida. Neurônios retrogradamente marcados foram encontrados nos gânglios pedais, pleural direito, parietal direito e visceral. Encontrou-se na superfície do tegumento do pneumóstoma um epitélio constituído de uma única camada de células cilíndricas, com microvilosidades ou cílios como terminação apical, envolvido por uma camada muscular bem desenvolvida. Foi possível verificar que a organização da inervação na região do pneumóstoma está constituída de uma rede neural para suprir a camada muscular e ramos neurais mais finos que estão mais densamente distribuídos em um plexo na camada epitelial e subepitelial adjacente, onde corpos celulares neuronais foram identificados (catecolaminérgicos ou com atividade AChE). A análise do padrão de inervação do pneumóstoma, juntamente com os dados da comparação entre neurônios retrogradamente marcados e imunorreativos no SNC, permitiu concluir-se que o neuropeptídeo FMRF-amida parece ter uma grande importância na regulação motora da região do pneumóstoma, assim como a 5-HT, que provavelmente possui uma função motora ou modulatória nesta região, enquanto que a participação da dopamina no controle respiratório deve ser principalmente sensorial, responsável pelas informações provindas do tegumento do pneumóstoma.

Sincronização em neurônios de Hindmarsh-Rose

A sincronização, como comportamento cooperativo universal e mecanismo fundamental na natureza, tem sido extensivamente estudada em conexão com inúmeros fenômenos em física, química e biologia [1, 2]. Em particular, a sincronização da atividade neural tem sido observada em diferentes espécies e sob condições fisiológicas distintas [3, 4]. Neste trabalho, estudamos sincronização em neurônios de Hindmarsh-Rose (HR), um modelo de potencial de membrana que representa com fidelidade o comportamento de disparos encontrado em neurônios reais [9, 10]. Iniciamos considerando o caso de um neurônio HR isolado e suas propriedades dinâmicas de geração de pulsos. Em seguida, analisamos o acoplamento entre neurônios em um sistema de dois neurônios, e em redes unidimensionais (HR-1D) e bidimensionais (HR-2D). Nessas arquiteturas, a sincronização dos elementos da rede da origem a um comportamento ordenado, coerente, que está associado não somente à produção de informação biológica [5, 6], mas também às potenciais aplicações em comunicação [7] e identificação de sistemas [8].

Estudo sobre a densidade de espinhos dentríticos de neurônios da amígdala medial póstero-dorsal de ratos em diferentes condições experimentais

O núcleo medial da amígdala (AMe), cujo um de seus componentes tem localização póstero-dorsal (AMePD), é uma estrutura encefálica que apresenta plasticidade morfofuncional em seus neurônios e modula vários comportamentos sociais e reprodutivos em ratos. Os objetivos do presente estudo foram determinar a densidade de espinhos dendríticos de neurônios da AMePD de ratos nas seguintes condições experimentais: 1) machos adultos e não manipulados experimentalmente, para estudar separadamente os neurônios multipolares de tipo bipenachados e estrelados; 2) machos adultos submetidos ao estresse de contenção por 1 h, por 6 h ou por 28 dias; 3) machos adultos criados em “ambiente enriquecido” por 3 semanas; e, 4) em machos com idade avançada (24 meses), estudá-los na velhice. Todos os animais (N = 6 em cada grupo) foram manipulados em condições éticas e submetidos ao método de Golgi do tipo “single-section”. Nos animais dos grupos controle e submetidos ao estresse de contenção, adicionalmente as adrenais foram retiradas e pesadas. Para o estudo dos neurônios da AMePD, os encéfalos foram seccionados em vibrátomo e os cortes coronais foram colocados, após fixação, em solução de dicromato de potássio e em nitrato de prata. Neurônios bem impregnados e indubitavelmente presentes na AMePD foram selecionados para estudo.Os espinhos presentes nos primeiros 40 μm dendríticos foram desenhados com auxílio de uma câmara clara, acoplada a microscópio óptico, em aumento de 1000X. Cada animal teve 8 ramos dendríticos selecionados, um por neurônio diferente, perfazendo 48 ramos ao total em cada grupo experimental. Para o primeiro objetivo, as médias da densidade de espinhos dendríticos dos neurônios multipolares bipenachados e estrelados foram comparados pelo teste “t” de Student. Para os demais, as médias das densidades de espinhos dendríticos dos ratos nos grupos estudados nas diferentes condições experimentais foram comparados entre todos os grupos experimentais pela ANOVA de uma via, tendo-se o grupo controle (obtido do primeiro experimento) como o mesmo para todos os outros grupos manipulados experimentalmente. A seguir, os dados foram analisados pelo teste post-hoc de Tukey tendo-se selecionado as comparações mais pertinentes aos grupos experimentais estudados. Em todos os casos o nível de significância foi estabelecido em p < 0,05. A densidade de espinhos dendríticos (média + e.p.m do número de espinhos por μm dendrítico) foi de 3,07 + 0,1 e 3,12 + 0,05 para os neurônios bipenachados e estrelados, respectivamente. Os dois tipos de neurônios multipolares não apresentaram diferença estatisticamente significativa na densidade de espinhos dendríticos entre si (p = 0,6). Desta forma, aleatoriamente selecionou-se parte dos resultados de ambos os tipos celulares que foram somados para gerar o grupo controle. Nos grupos experimentais estudados a seguir, os dois tipos morfológicos contribuíram indistintamente para os valores obtidos. Os resultados da ANOVA de uma via indicaram que em tais grupos houve diferença estatisticamente significativa quando os dados foram comparados entre si [F(5,35) = 10,736; p < 0,01]. O teste post hoc de Tukey demonstrou que o grupo submetido ao estresse de contenção por 1 h possui uma menor densidade de espinhos dendríticos em comparação ao grupo controle (1,94 + 0,08 e 2,95 + 0,16; respectivamente; p < 0,01). Tal redução foi de mais de 34% em relação ao grupo controle. Já os grupos submetidos ao estresse por 6 h e ao estresse por 28 dias (média + e.p.m = 2,52 + 0,11 e 3,07 + 0,03; respectivamente), não apresentaram diferença estatisticamente significativa em relação ao grupo controle (p > 0,05). O peso relativo das adrenais apresentou diferença estatisticamente significativa entre os grupos controle e submetidos ao estresse de contenção [F (3,29) = 48,576; p < 0,01]. O grupo estressado cronicamente apresentou o peso relativo das adrenais maior do que qualquer outro dos grupos estudados (p < 0,01). O teste post hoc de Tukey demonstrou que o grupo submetido ao enriquecimento ambiental apresentou uma diminuição significativa na densidade de espinhos dendríticos em relação ao grupo controle (2,39 + 0,12 e 2,95 + 0,16; respectivamente; p < 0,05) e que tal redução foi de 19% (p < 0,05). Por fim, o teste post hoc de Tukey também indicou que os ratos velhos não apresentaram diferença estatisticamente significativa no valor da densidade de espinhos dendríticos em relação ao grupo controle (2,55 + 0,16 e 2,95 + 0,16; respectivamente; p > 0,05). Os resultados demonstram a plasticidade neural que ocorre na AMePD, específica para a condição experimental estudada. As modificações no número dos espinhos dendríticos na AMePD podem ser uma conseqüência do funcionamento da microcircuitaria local e da hodologia desta estrutura no contexto da organização geral do SNC do rato, como decorrência de ações hormonais nessa estrutura nervosa.

Dinâmica da Plasticidade Sináptica em neurônios do hipocampo durante ciclos de sono: um estudo computacional

Several research lines show that sleep favors memory consolidation and learning. It has been proposed that the cognitive role of sleep is derived from a global scaling of synaptic weights, able to homeostatically restore the ability to learn new things, erasing memories overnight. This phenomenon is typical of slow-wave sleep (SWS) and characterized by non-Hebbian mechanisms, i.e., mechanisms independent of synchronous neuronal activity. Another view holds that sleep also triggers the specific enhancement of synaptic connections, carrying out the embossing of certain mnemonic traces within a lattice of synaptic weights rescaled each night. Such an embossing is understood as the combination of Hebbian and non-Hebbian mechanisms, capable of increasing and decreasing respectively the synaptic weights in complementary circuits, leading to selective memory improvement and a restructuring of synaptic configuration (SC) that can be crucial for the generation of new behaviors ( insights ). The empirical findings indicate that initiation of Hebbian plasticity during sleep occurs in the transition of the SWS to the stage of rapid eye movement (REM), possibly due to the significant differences between the firing rates regimes of the stages and the up-regulation of factors involved in longterm synaptic plasticity. In this study the theories of homeostasis and embossing were compared using an artificial neural network (ANN) fed with action potentials recorded in the hippocampus of rats during the sleep-wake cycle. In the simulation in which the ANN did not apply the long-term plasticity mechanisms during sleep (SWS-transition REM), the synaptic weights distribution was re-scaled inexorably, for its mean value proportional to the input firing rate, erasing the synaptic weights pattern that had been established initially. In contrast, when the long-term plasticity is modeled during the transition SWSREM, an increase of synaptic weights were observed in the range of initial/low values, redistributing effectively the weights in a way to reinforce a subset of synapses over time. The results suggest that a positive regulation coming from the long-term plasticity can completely change the role of sleep: its absence leads to forgetting; its presence leads to a positive mnemonic change

Efeitos da eliminação de neurônios infragranulares sobre a especificação de neurônios supragranulares do córtex cerebral

The cerebral cortex of mammals is histologically organized into different layers of excitatory neurons that have distinct patterns of connections with cortical or subcortical targets. During development, these cortical layers are established through an intricate combination of neuronal specification and migration in a radial pattern known as "insideout": deep-layer neurons are generated prior to upper-layer neurons. In the last few decades, several genes encoding transcription factors involved in the sequential specification of neurons destined to different cortical layers have been identified. However, the influence of early-generated neurons in the specification of subsequent neuronal cohorts remains unclear. To investigate this possible influence, we induced the selective death of cortical neurons from layer V and VI before the generation of layer II, III and IV neurons. Thus, we can evaluate the effects of ablation of early born neurons on the phenotype of late born neurons. Our data shows that one-day after ablation, layer VI neurons expressing the transcription factor TBR1 are newly generated while virtually no neuron expressing TBR1 was generated in the same age in control animals. This suggests that progenitors involved in the generation of neurons destined for superficial layers suffer interference from the selective death of neurons in deep layers, changing their specification. We also observed that while TBR1-positive neurons are located exclusively in deep cortical layers of control animals, many TBR1-positive neurons are misplaced in superficial layers of ablated animals, suggesting that the migration of cortical neurons could be controlled independently of neuronal phenotypes. Furthermore, we observed an increase in layer V neurons expressing CTIP2 and neurons expressing SATB2 and that these cells have changed their distributions. As a conclusion, our data indicate the existence of a mechanism of control exercised by the early-generated neurons in the cerebral cortex on the fate of the progenitors involved in the generation of the following cortical neurons. This mechanism could help to control the number of neurons in different layers and contribute to the establishment of different cortical areas

Indicadores de cálcio e de voltagem codificados geneticamente na detecção de potenciais de ação e inputs sinápticos em cultura de neurônios hipocampais

Recently, genetically encoded optical indicators have emerged as noninvasive tools of high spatial and temporal resolution utilized to monitor the activity of individual neurons and specific neuronal populations. The increasing number of new optogenetic indicators, together with the absence of comparisons under identical conditions, has generated difficulty in choosing the most appropriate protein, depending on the experimental design. Therefore, the purpose of our study was to compare three recently developed reporter proteins: the calcium indicators GCaMP3 and R-GECO1, and the voltage indicator VSFP butterfly1.2. These probes were expressed in hippocampal neurons in culture, which were subjected to patchclamp recordings and optical imaging. The three groups (each one expressing a protein) exhibited similar values of membrane potential (in mV, GCaMP3: -56 ±8.0, R-GECO1: -57 ±2.5; VSFP: -60 ±3.9, p = 0.86); however, the group of neurons expressing VSFP showed a lower average of input resistance than the other groups (in Mohms, GCaMP3: 161 ±18.3; GECO1-R: 128 ±15.3; VSFP: 94 ±14.0, p = 0.02). Each neuron was submitted to current injections at different frequencies (10 Hz, 5 Hz, 3 Hz, 1.5 Hz, and 0.7 Hz) and their fluorescence responses were recorded in time. In our study, only 26.7% (4/15) of the neurons expressing VSFP showed detectable fluorescence signal in response to action potentials (APs). The average signal-to-noise ratio (SNR) obtained in response to five spikes (at 10 Hz) was small (1.3 ± 0.21), however the rapid kinetics of the VSFP allowed discrimination of APs as individual peaks, with detection of 53% of the evoked APs. Frequencies below 5 Hz and subthreshold signals were undetectable due to high noise. On the other hand, calcium indicators showed the greatest change in fluorescence following the same protocol (five APs at 10 Hz). Among the GCaMP3 expressing neurons, 80% (8/10) exhibited signal, with an average SNR value of 21 ±6.69 (soma), while for the R-GECO1 neurons, 50% (2/4) of the neurons had signal, with a mean SNR value of 52 ±19.7 (soma). For protocols at 10 Hz, 54% of the evoked APs were detected with GCaMP3 and 85% with R-GECO1. APs were detectable in all the analyzed frequencies and fluorescence signals were detected from subthreshold depolarizations as well. Because GCaMP3 is the most likely to yield fluorescence signal and with high SNR, some experiments were performed only with this probe. We demonstrate that GCaMP3 is effective in detecting synaptic inputs (involving Ca2+ influx), with high spatial and temporal resolution. Differences were also observed between the SNR values resulting from evoked APs, compared to spontaneous APs. In recordings of groups of cells, GCaMP3 showed clear discrimination between activated and silent cells, and reveals itself as a potential tool in studies of neuronal synchronization. Thus, our results indicate that the presently available calcium indicators allow detailed studies on neuronal communication, ranging from individual dendritic spines to the investigation of events of synchrony in neuronal networks genetically defined. In contrast, studies employing VSFPs represent a promising technology for monitoring neural activity and, although still to be improved, they may become more appropriate than calcium indicators, since neurons work on a time scale faster than events of calcium may foresee

Caracterização comportamental e distribuição de neurônios inibitórios em um modelo animal de autismo induzido por ácido valpróico

Autism comprises a heterogeneous group of neurodevelopmental disorders that affects the brain maturation and produces sensorial, motor, language and social interaction deficits in early childhood. Several studies have shown a major involvement of genetic factors leading to a predisposition to autism, which are possibly affected by environmental modulators during embryonic and post-natal life. Recent studies in animal models indicate that alterations in epigenetic control during development can generate neuronal maturation disturbances and produce a hyper-excitable circuit, resulting in typical symptoms of autism. In the animal model of autism induced by valproic acid (VPA) during rat pregnancy, behavioral, electrophysiological and cellular alterations have been reported which can also be observed in patients with autism. However, only a few studies have correlated behavioral alterations with the supposed neuronal hyper-excitability in this model. The aim of this project was to generate an animal model of autism by pre-natal exposure to VPA and evaluate the early post-natal development and pre-puberal (PND30) behavior in the offspring. Furthermore, we quantified the parvalbumin-positive neuronal distribution in the medial prefrontal cortex and Purkinje cells in the cerebellum of VPA animals. Our results show that VPA treatment induced developmental alterations, which were observed in behavioral changes as compared to vehicle-treated controls. VPA animals showed clear behavioral abnormalities such as hyperlocomotion, prolonged stereotipies and reduced social interaction with an unfamiliar mate. Cellular quantification revealed a decrease in the number of parvalbumin-positive interneurons in the anterior cingulate cortex and in the prelimbic cortex of the mPFC, suggesting an excitatory/inhibitory unbalance in this animal model of autism. Moreover, we also observed that the neuronal reduction occurred mainly in the cortical layers II/III and V/VI. We did not detect any change in the density of Purkinje neurons in the Crus I region of the cerebellar cortex. Together, our results strengthens the face validity of the VPA model in rats and shed light on specific changes in the inhibitory circuitry of the prefrontal cortex in this autism model. Further studies should address the challenges to clarify particular electrophysiological correlates of the cellular alterations in order to better understand the behavioral dysfunctions