Susceptibilidade de pacus, Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887), sob hipoxia aos agrotóxicos organofosforados

A ação inibitória dos organofosforados sobre as esterases, por ser específica, pode ser empregada como um eficiente biomarcador da exposição de seres vivos aos organofosforados. A inibição da acetilcolinesterase (AChE; EC 3.1.1.7) provoca acúmulo do neurotransmissor acetilcolina nas fendas sinápticas colinérgicas, o que pode resultar na morte do indivíduo. Outra atividade também afetada por organofosforados é a da enzima carboxilesterase (CarbE; EC 3.1.1.1). CarbE estão envolvidas na fase I da biotransformação de xenobióticos e atuam como captadoras (scavengers) de organofosfatos, incluindo os formados pela biotransformação dos organofosforados. As CarbE estudadas até hoje se ligam com maior velocidade aos organofosfatos do que as colinesterases. Por isto se admite que CarbE possam diminuir, por captação estequiométrica, a ligação tóxica de moléculas de organofosfatos às acetilcolinesterases das sinapses colinérgicas e das placas motoras dos músculos. Experimentos realizados em nosso laboratório mostraram que a atividade da CarbE está aproximadamente 50% menor no soro e no fígado de pacus submetidos à hipoxia. Por causa disso, em razão de uma possível diminuição da capacidade captadora da CarbE, decidimos verificar se o pacu em hipoxia seria mais sensível aos agrotóxicos organofosforados. Para este propósito foram colocados seis pacus divididos em dois tanques. No primeiro tanque, os animais foram submetidos a 24 horas de hipoxia seguidos por mais 4 horas de exposição ao organofosforado metilparation em duas concentrações diferentes (0,02 ou 0,01 mg / L). No segundo tanque os animais permaneceram em normoxia durante o mesmo período de 24 horas e depois foram expostos ao metilparation como no primeiro tanque. As atividades da AChE ensaiada com acetiltiocolina, a da butirilcolinesterase (BChE) ensaiada com butiriltiocolina e a da CarbE ensaiada com p-nitrofenilacetato foram avaliadas no soro, fígado, cérebro, músculo e coração dos pacus. Houve redução de aproximadamente 35% da atividade de CarbE no soro dos pacus submetidos a 24 horas de hipoxia. Uma queda de 85% na atividade de CarbE do soro foi observada nos animais que sofreram hipoxia e subsequente exposição a 0,02 mg de metilparation por litro. Com metilparation a 0,01 mg/L a diminuição observada foi de 48,2%. No músculo dos pacus expostos a 0,02 mg/L, as atividades de AChE e BChE cairam pela metade quando os mesmos foram submetidos à hipoxia quando comparados a animais que permaneceram em normoxia. Nos diversos tecidos dos pacus expostos a 0,01 mg/L de metilparation não observamos diferenças significativas nas atividades de AChE, BChE ou CarbE. Concluímos que a duplicação da concentração de metilparation de 0,01 para 0,02 mg/L levou à atividade residual de CarbE do soro de 51,8% para 15%. A ausência de mudanças nas atividades das esterases dos tecidos de animais expostos a 0,01 mg/L entre os grupos hipoxia e normoxia deve ter ocorrido porque a concentração de organofosforado não foi suficiente para superar a primeira barreira de proteção das esterases séricas e atingir os tecidos. Mas, no experimento com 0,02 mg/L de metilparation, as inibições de AChE e de BChE no músculo dos animais em hipoxia podem ser explicadas pela diminuição da atividade de CarbE do soro dos pacus.

Neurotoxicidade de pesticidas organofosforados durante o desenvolvimento: alterações bioquímicas e comportamentais

Pesticidas organofosforados são amplamente usados e seu uso constitui um grave problema de saúde pública. A ação clássica destes compostos é a inibição irreversível da acetilcolinesterase, promovendo acúmulo de acetilcolina nas sinapses e hiperestimulação colinérgica. No entanto, as consequências da exposição a baixas doses podem se estender a outros mecanismos de ação e sistemas neurotransmissores. Considerando que crianças constituem um grupo particularmente vulnerável aos efeitos de pesticidas, neste trabalho investigamos os efeitos da exposição aos organofosforados metamidofós (MET) e clorpirifós (CPF) durante o desenvolvimento sobre os sistemas colinérgico e serotoninérgico e sobre o comportamento de camundongos. Para isso, camundongos suíços foram expostos a injeções subcutâneas de MET, clorpirifós ou veículo do terceiro (PN3) ao nono (PN9) dias de vida pós-natal. As doses de exposição foram previamente escolhidas através da construção de uma curva dose-resposta que identificou como mais adequadas para este estudo as doses de 1mg/kg de MET e 3mg/kg de CPF, as quais promoveram em torno de 20% de inibição da acetilcolinesterase. Em PN10, parte dos animais foi sacrificada e foram avaliados os sistemas colinérgico e serotoninérgico no tronco encefálico e córtex cerebral. De PN60 a PN63, os animais foram submetidos a uma bateria de testes comportamentais. Em seguida, estes animais também foram sacrificados tendo sido avaliados os sistemas colinérgico e serotoninérgico. Em PN10, MET e CPF causaram alterações que sugerem aumento da atividade colinérgica respectivamente no tronco e córtex em fêmeas. No sistema serotoninérgico, apenas CPF promoveu alterações, aumentando a ligação ao receptor 5HT1A e transportador 5HT em fêmeas e diminuindo na ligação ao 5HT2. Em PN63, a atividade da acetilcolinesterase foi reestabelecida em todos os grupos. Ainda assim, MET diminuiu a atividade da colina acetiltransferase no córtex e a ligação ao transportador colinérgico no tronco. Quanto aos efeitos do CPF, no tronco, houve redução da atividade da colina acetiltransferase em fêmeas e aumento em machos. Sobre o sistema serotoninérgico, MET e CPF promoveram diminuições no 5HT1A respectivamente no tronco e córtex das fêmeas e CPF aumentou a ligação no córtex de machos. A ligação ao 5HT2 foi aumentada após o tratamento com MET e ao transportador 5HT foi diminuída em fêmeas após o tratamento com clorpirifós. Sobre o comportamento, identificamos comportamento associado à depressão em animais expostos a MET e aumento dos níveis de ansiedade, além de prejuízo de aprendizado/memória após exposição à CPF. Desta forma, nossos resultados indicam que a exposição à metamidofós e clorpirifós durante o desenvolvimento é capaz de alterar, de diferentes formas, a atividade colinérgica e serotoninérgica, mesmo que as doses de exposição sejam toxicologicamente equivalentes. Foram verificados efeitos nas vias neuroquímicas logo após a exposição e após um longo período de interrupção do tratamento, indicando efeitos tardios em sistemas importantes que podem estar associados às alterações comportamentais. Finalmente, o presente estudo reforça a associação epidemiológica entre pesticidas e alterações psiquiátricas e a capacidade da programação de alterações a longo-prazo quando a exposição se dá durante o desenvolvimento.

Efeitos da exposição combinada de cafeína e etanol durante o desenvolvimento na atividade locomotora de camundongos adolescentes

O Transtorno do Déficit de Atenção e Hiperatividade (TDAH) é uma desordem neurocomportamental caracterizada por graus variados de desatenção, atividade motora excessiva e impulsividade. Sua etiologia não é completamente conhecida, porém, um grande número de evidências sugere que, além de fatores de risco genéticos, a exposição gestacional ao etanol e a altas doses de cafeína contribuem para a manifestação deste transtorno. O etanol, presente na composição de bebidas alcoólicas, e a cafeína, presente na composição de diversas bebidas (refrigerantes, chás, café, e energéticos), alimentos derivados do cacau e medicamentos estão entre as substâncias neuroativas mais consumidas no mundo. Apesar das evidências epidemiológicas do uso combinado de cafeína e etanol por gestantes, as interações entre estas substâncias têm recebido pouca atenção em estudos experimentais. Este fato é particularmente importante visto que alguns estudos apontam que cafeína é capaz de ampliar alguns aspectos importantes da ação de outras substâncias com potencial neurotóxico. Nesse estudo avaliamos os efeitos da co-exposição à cafeína e ao etanol durante o desenvolvimento na atividade locomotora em camundongos adolescentes. Para tanto, camundongos Suíços foram expostos do primeiro dia gestacional até o vigésimo primeiro dia pós-natal (PN21), a solução de cafeína 0,1g/L (Grupo CAF1, 10 ninhadas), a solução de cafeína 0,3g/L (Grupo CAF3, 10 ninhadas) ou tiveram acesso à água potável (Grupo CAF0, 10 ninhadas). Em dias alternados de PN2 a PN8, os animais de cada ninhada receberam uma injeção intraperitoneal de 0,25 l/g de etanol (grupo ETOH25), 0,5 l/g de etanol (grupo ETOH50) ou de solução salina (grupo ETOH0). Em PN30, a atividade locomotora foi avaliada por 15 minutos no teste de Campo Aberto. A análise dos níveis de etanol sérico, realizada em uma amostra independente de animais em PN8, indicou que, para as duas doses de etanol, a alcoolemia dos animais do grupo CAF3 foi significativamente maior do que as dos grupos CAF0 e CAF1, que não diferiram entre si. No teste de campo aberto, apenas os animais expostos ao etanol apresentaram aumento da atividade locomotora. Tanto o grupo ETOH25 quanto o grupo ETOH50 tiveram a atividade maior que o grupo ETOH0. A exposição à cafeína, por si só, não afetou a atividade locomotora dos animais nem potencializou os efeitos do etanol. No grupo CAF3, a atividade locomotora não foi afetada pela exposição ao etanol. Nossos dados confirmam o papel da exposição precoce ao etanol na manifestação da hiperatividade locomotora. Além disso, a exposição à cafeína durante o desenvolvimento pode exercer um papel protetor para a manifestação da hiperatividade locomotora induzida pela exposição precoce ao etanol.

Doença de Alzheimer e Periodontite

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Medicina Dentária

Identification of the cellular and molecular mechanism by which CD2AP, a regulator of neuronal intracellular transport contributes to the development of Alzheimer’s disease

Tese de mestrado. Biologia (Biologia Molecular e Genética). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências,2014

Synaptic dysfunction in early encephalopathies : from genes to function

Tese de doutoramento, Medicina (Neurologia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2015

Deciphering the mechanisms underlying the loss of BDNF neuroprotection in an Alzheimer’s disease model

Tese de mestrado, Neurociências, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2016

A Importância da Música na Motivação do Aluno

A presente pesquisa faz uma análise sobre o reconhecimento da necessidade da Música na Escola, levando em consideração o caráter interdisciplinar, lúdico e as restantes propriedades da música, capazes de promover cada vez mais sinapses, fato este comprovado pela Neurociência, em que o aluno passa a estar mais motivado, através da constante e percetível ativação de diversas áreas cerebrais distintas das áreas específicas do tratamento da informação musical. O ponto de partida para esta pesquisa foi a Lei 11.769/08 do Governo Federal Brasileiro que trata da obrigatoriedade do ensino da música na educação básica, a partir deste momento, houve grandes perspetivas e projetos direcionados ao retorno da música à sala de aula, focalizando a atenção para a melhor organização dos espaços, nomeadamente, estruturas, materiais e pessoal, de forma a garantir o sucesso do ensino através da música. Tendo em conta a implementação desta lei, houve a necessidade de analisar na prática, os benefícios da música na aprendizagem, bem como a formação do docente para esta atividade. Deste modo, fez-se o enquadramento teórico com base nos conhecimentos já existentes sobre políticas educativas públicas e o ensino artístico, especificamente a presença da Música no currículo escolar. Este enquadramento serviu de base para a realização de um estudo no município de Coelho Neto no Maranhão – Brasil, com base na temática: ―A Importância da Música na Motivação do Aluno‖, que demonstrou a falta de preparação dos docentes no que concerne à música. Assim, esta investigação-ação levou-nos à elaboração do Projeto ―Formar para melhor ensinar‖, no sentido de ajudar os professores a superar esta lacuna. Este projeto será implementado no próximo ano letivo.

Aquisição e otimização de mapas de navegação usando redes neurais

A capacidade de encontrar e aprender as melhores trajetórias que levam a um determinado objetivo proposto num ambiente e uma característica comum a maioria dos organismos que se movimentam. Dentre outras, essa e uma das capacidades que têm sido bastante estudadas nas ultimas décadas. Uma consequência direta deste estudo e a sua aplicação em sistemas artificiais capazes de se movimentar de maneira inteligente nos mais variados tipos de ambientes. Neste trabalho, realizamos uma abordagem múltipla do problema, onde procuramos estabelecer nexos entre modelos fisiológicos, baseados no conhecimento biológico disponível, e modelos de âmbito mais prático, como aqueles existentes na área da ciência da computação, mais especificamente da robótica. Os modelos estudados foram o aprendizado biológico baseado em células de posição e o método das funções potencias para planejamento de trajetórias. O objetivo nosso era unificar as duas idéias num formalismo de redes neurais. O processo de aprendizado de trajetórias pode ser simplificado e equacionado em um modelo matemático que pode ser utilizado no projeto de sistemas de navegação autônomos. Analisando o modelo de Blum e Abbott para navegação com células de posição, mostramos que o problema pode ser formulado como uma problema de aprendizado não-supervisionado onde a estatística de movimentação no meio passa ser o ingrediente principal. Demonstramos também que a probabilidade de ocupação de um determinado ponto no ambiente pode ser visto como um potencial que tem a propriedade de não apresentar mínimos locais, o que o torna equivalente ao potencial usado em técnicas de robótica como a das funções potencias. Formas de otimização do aprendizado no contexto deste modelo foram investigadas. No âmbito do armazenamento de múltiplos mapas de navegação, mostramos que e possível projetar uma rede neural capaz de armazenar e recuperar mapas navegacionais para diferentes ambientes usando o fato que um mapa de navegação pode ser descrito como o gradiente de uma função harmônica. A grande vantagem desta abordagem e que, apesar do baixo número de sinapses, o desempenho da rede e muito bom. Finalmente, estudamos a forma de um potencial que minimiza o tempo necessário para alcançar um objetivo proposto no ambiente. Para isso propomos o problema de navegação de um robô como sendo uma partícula difundindo em uma superfície potencial com um único ponto de mínimo. O nível de erro deste sistema pode ser modelado como uma temperatura. Os resultados mostram que superfície potencial tem uma estrutura ramificada.

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.

Análise ultraestrutural da glândula corpo dorsal do caracol pulmonado Megalobulimus abbreviatus Becquaert 1948

O corpo dorsal (CD) é uma glândula endócrina presente junto aos gânglios cerebrais de todos os moluscos pulmonados (sinapomorfia) e, em Megalobulimus abbreviatus, o CD estende-se até o complexo de gânglios subesofageais. Tem sido atribuído o papel de produtor de hormônio gonadotrópico feminino para os pulmonados mais estudados (Helix pomatia, Helix aspersa e Lymnaea stagnalis). Em trabalho anterior foram descritos o aspecto histológico de glândula esteroidogênica e as variações citológicas sazonais do CD de Megalobulimus; o período de maior atividade sintética glandular coincide com o período de maior atividade reprodutiva. Um dos objetivos desse trabalho é identificar ultra-estruturalmente a presença e o tipo de terminações nervosas junto às células do CD, nas diferentes porções desta glândula, parte supraesofageal, junto aos gânglios cerebrais (GC) e subesofageal, junto aos gânglios pleurais (PL). Nesse estudo também pretende-se investigar a imunorreatividade ao neuropeptídeo FMRFamida no CD, supondo que este peptídeo, existente em grande quantidade em numerosos neurônios cerebrais, possa estar envolvido no controle inibitório destes gânglios sobre a atividade sintética glandular. Para o trabalho, diferentes regiões do CD (Fig. 2) foram fixadas em diferentes meses (5 animais/estação) em paraformaldeído 2% e glutaraldeído 1%, diluídos em tampão fosfato 0,1M, pH 7,4 (para imunoistoquímica, a fixação foi em paraformaldeído 4% e glutaraldeído 0,1%); pós-fixados em OsO4 1% diluído em TF; desidratado em álcool e acetona e incluído em resina Durcupan. As secções ultrafinas foram analisadas no Centro de Microscopia Eletrônica da UFRGS (microscópio eletrônico de transmissão JEOL JEM1200ExII). Para a imunoistoquímica, antes da pós-fixação com OsO4, os cortes (vibrátomo, 100 µm) foram processados para imunoistoquímica ao anticorpo anti-FMRFamida (Chemicon, 1:900) pelo procedimento peroxidase-anti-peroxidase. O CD se estende dos GC aos PL, acompanhando os conetivos cérebro-pleurais. Tanto na região subesofageal como supraesofageal, as células do CD de Megalobulimus abbreviatus estão inervadas por terminações axonais que fazem estreito contato com as células secretoras, semelhantes a sinapses “en passant”, contendo grânulos eletrodensos. Na porção dorsal à comissura cerebral são encontrados pequenos feixes de axônios, indicando que a inervação do CD provém da comissura cerebral. As terminações axonais encontradas no CD mostram algumas terminações axonais imunnorreativas a FMRFamida, sugerindo a participação deste neuropeptídeo no controle do CD. As células do CD apresentam características evidentes de tecido esteroidogênico.

Efeito in vitro do guanidino acetato sobre as atividades da Na+, K+-ATPase e da acetilcolinesterase em cérebro de ratos jovens

A deficiência de guanidino acetato metiltransferase (GAMT) é um erro inato do metabolismo da creatina caracterizado por hipotonia muscular, movimentos extrapiramidais involuntários e epilepsia. A doença é bioquimicamente caracterizada por acúmulo de guanidino acetato e deficiência de creatina e fosfocreatina nos tecidos dos pacientes afetados. Os mecanismos de disfunção neurológica que ocorrem nessa doença ainda são desconhecidos. A Na+,K+-ATPase desempenha um papel fundamental no sistema nervoso central (SNC), sendo responsável pela manutenção dos gradientes iônicos e pela propagação do impulso nervoso, consumindo cerca de 50% do ATP formado no cérebro. A acetilcolinesterase (AChE) é uma importante enzima regulatória que controla a transmissão de impulsos nervosos através de sinapses colinérgicas pela hidrólise da acetilcolina, e apresenta um papel fundamental na cognição. Com o propósito de ampliar o conhecimento sobre os mecanismos fisiopatológicos da deficiência de GAMT, esse trabalho teve como objetivo investigar o efeito do guanidino acetato, o principal metabólito acumulado na deficiência de GAMT, sobre as atividades das enzimas Na+,K+-ATPase, Mg2+-ATPase e AChE em estriado de ratos. A cinética de inibição da Na+,K+-ATPase causada pelo guanidino acetato também foi estudada. Além disso, investigamos o efeito in vitro do guanidino acetato sobre as atividades da Na+,K+-ATPase, Mg2+-ATPase e da AChE de hipocampo de ratos. Nossos resultados mostraram que o guanidino acetato não altera as atividades da AChE e Mg2+-ATPase. No entanto, a atividade da Na+,K+-ATPase foi inibida por esse composto guanidínico (CG), e a análise cinética mostrou uma inibição do tipo acompetitiva. Também foi demonstrada uma interação entre o guanidino acetato e o ácido arginínico, sugerindo um sítio comum de ligação entre esses dois compostos na Na+,K+-ATPase. Os resultados mostraram que, o guanidino acetato inibiu a atividade da Na+,K+-ATPase in vitro mas não alterou as atividades da Mg2+-ATPase e da AChE. Considerando que o guanidino acetato e outros compostos guanidínicos (CG) induzem a formação de espécies reativas de oxigênio e que a Na+,K+-ATPase e a AChE são inibidas por radicais livres, estudamos o efeito da pré-incubação de homogeneizado de hipocampo de ratos na presença de guanidino acetato sobre a atividade dessas enzimas. Além disso, o efeito da pré-incubação de homogeneizado de ratos com guanidino acetato foi investigado na presença e ausência de antioxidantes, tais como glutationa (GSH), trolox, taurina e L-NAME. A pré-incubação de homogeneizado de hipocampos na presença de guanidino acetato inibiu a atividade da Na+,K+-ATPase, mas não alterou a atividade da Mg2+-ATPase. No entanto, L-NAME e taurina foram capazes de prevenir tal efeito. Dessa forma, propõem-se que a inibição da atividade da Na+,K+-ATPase pelo guanidino acetato seja um dos mecanismos envolvidos na disfunção neuronal observada em pacientes com deficiência de GAMT.

Representações reduzidas por redes neurais com aprendizado local não-supervisionado sobre campos receptivos restritos

Algoritmos ótimos na extração de componentes principais com aprendizado não-supervisionado em redes neurais de múltiplos neurônios de saída são não-locais, ou seja, as modificações em uma dada sinapse entre dois neurônios dependem também da atividade de outros neurônios. Esta rede ótima extrairá as principais componentes dos dados e submetidos à sua primeira camada. As principais componentes são as projeções destes vetores nos autovalores máximos da matriz de correlação Gij = (eiej), onde a média (-) é sobre a distribuição de e. Existem fortes evidências indicando que sinapses biológicas só se modificam via regras locais, como por exemplo a regra de Hebb. Mas se aplicarmos regras locais numa rede com múltiplas saídas, todos os neurônios da saída serão equivalentes e darão respostas redundantes. A rede será bastante ineficiente. Um modo de contornar este problema é através da restrição dos campos receptivos dos neurônios de saída. Se cada neurônio acessar diferentes partes dos estímulos de entrada, a redundância diminui significativamente. Em contrapartida, ao mesmo tempo que a redundância diminui, também diminui a informação contida em cada neurônio; assim, devemos balancear os dois efeitos otimizando o campo receptivo. O valor ótimo, em geral, depende da natureza dos estímulos, sua estatística, e também do ruído intrínseco à rede. Objetivamos com este trabalho determinar a estrutura ótima de campos receptivos com aprendizado não-supervisionado para uma rede neural de uma camada em diversas condições medindo seu desempenho a partir de técnicas de reconstrução.

Amígdala medial póstero-ventral : caracterização ultra-estrutural e volume somático neuronal em ratos machos e fêmeas ao longo do ciclo estral

A amígdala medial póstero-ventral (MePV) é uma estrutura encefálica onde os hormônios gonadais têm um efeito neurotrófico nos ratos. Os objetivos deste trabalho foram: 1) estimar e comparar o volume somático neuronal da MePV de machos (n=5) e fêmeas nas fases de diestro, proestro e estro (n=5 em cada fase) do ciclo ovariano, além de avaliar o possível efeito na lateralidade em ambos os hemisférios cerebrais. Para tanto utilizou-se a reconstrução estereológica de cortes seriados. 2) Caracterizar os aspectos ultra-estruturais neuronais e descrever a ultra-estrutura dos contatos sinápticos nas diferentes porções de tais células (dendritos, espinhos dendríticos, soma e axônio) da mesma região de ratos machos (n=8) e fêmeas em diestro (n=8). Todos os animais foram manipulados de acordo com os procedimentos éticos, anestesiados e perfundidos por via transcardíaca, tendo seus encéfalos sido removidos, pós-fixados e processados para a microscopia eletrônica. No primeiro experimento, as estimativas do volume somático médio de neurônios da MePV esquerda e direita foram realizadas usando-se o método de Cavalieri associado à técnica de contagem de pontos. Os dados foram comparados entre os grupos usando-se o teste de análise de variância (ANOVA) de duas vias para medidas repetidas e pelo teste post-hoc das mínimas diferenças significativas. O nível de significância estatística foi estabelecido em p < 0,05. A análise estatística dos dados mostrou que houve uma diferença no volume somático da MePV entre os grupos experimentais, machos, fêmeas em diestro, proestro e estro [F(3,16) = 3,42; p = 0,043], mas não houve diferença quanto à lateralidade [F(1,16) = 0,19; p = 0,668] nem na interação entre grupos e lateralidade [F(3,16) = 0,99; p = 0,421]. As comparações post-hoc mostraram que a média do volume dos machos não diferem quando comparados com fêmeas em diestro (p > 0,05), mas foi significativamente maior do que em fêmeas em proestro e em estro (p < 0,05 em ambos os casos). Quando foram comparadas as médias do volume somático da MePV nas diferentes fases do ciclo estral das fêmeas, não houve diferença significativa entre esses todos (p > 0,05). No segundo experimento, secções ultrafinas (70-80 nm) foram analisadas e a ultra-estrutura da MePV descrita. No neuropilo da MePV de machos e fêmeas em diestro, neurônios e suas organelas, dendritos com e sem espinho, processos axonais, feixes axônicos não-mielinizados e poucos axônios mielinizados, processos gliais e vasos sangüíneos foram identificados. Além disso, foram observadas sinapses axo-dendríticas supostamente excitatórias com suas regiões pré-sinápticas contendo vesículas claras arredondadas com algumas achatadas e outras de centro denso. Os dendritos algumas vezes recebem vários terminais axonais sobre um mesmo ramo e axônios contatando com mais de uma estrutura pós-sináptica também foram observados. Os espinhos dendríticos apresentavam diferentes morfologias e geralmente recebiam um único contato sináptico, ainda que se tenha observado espinhos com mais de um terminal em aposição a sua membrana. Sinapses simétricas supostamente inibitórias também foram observadas e geralmente no soma neuronal. Os presentes resultados demonstram que: 1) o volume somático neuronal é um parâmetro sexualmente dimórfico na MePV, sendo maior em machos do que em fêmeas em proestro e estro, mas não em fêmeas em diestro. 2) para evidenciar portanto, os efeitos dos hormônios gonadais nos neurônios da MePV é relevante considerar os estágios do ciclo estral das ratas. 3) o volume somático neuronal não mostrou lateralidade nem interação entre os grupos e lateralidade. 4) as peculiaridades nucleares e citoplasmáticas dos neurônios da MePV de ratos machos e fêmeas em diestro não diferem entre si e são semelhantes àquelas de outras áreas encefálicas. 5) espinhos dendríticos formam somente sinapses assimétricas (tipo I), aparentemente excitatórias, e podem ter mais de um contato sináptico. 6) sinapses simétricas (tipo II), aparentemente inibitórias, ocorrem somente sobre ramos dendríticos proximais e somas neuronais. 7) os terminais axonais formando sinapses foram observadas vesículas claras arredondadas e algumas achatadas e ocasionalmente algumas de centro denso. 8) aparentemente as fêmeas apresentaram maior quantidade de vesículas de centro denso do que em machos. O presente trabalho acrescenta novos achados que são importantes para o estudo da organização celular e sináptica da MePV e que podem se associar a outros dados morfológicos previamente descritos na literatura de modo a aumentar a compreensão que se tem a respeito da atividade funcional dessa área do encéfalo de ratos machos e fêmeas, ainda pouco explorada.

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