La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une pathologie neurodégénerative progressive se déclarant vers 50-60 ans. Elle est majoritairement de nature sporadique son incidence est estimée à 1 :1000. La SLA mène à une paralysie progressive et entraine généralement à la mort des patients de 2 à 5 ans suivant le diagnostic aux suite d’une fonte musculaire importante liée à la perte des neurones moteurs. Au cours des années, plusieurs mutations ont été identifiées autant chez les patients atteints de SLA sporadique que de SLA familiale. Ces mutations interfèrent avec la fonction de gènes variés, tels que DCTN1, codant pour la protéine dynactine1, sous-unité du complexe multimoléculaire dynactine. Ce complexe sert d’adaptateur au moteur moléculaire dynéine, chargé du transport axonal rétrograde, où sa fonction permettrait de régir l’activité du complexe moteur et sa capacité à lier divers cargos. Nous avons donc entrepris la caractérisation d’une lignée de poissons zèbre mutants pour dynactin1a (nommés mikre okom632, mokm632), plus particulière en terme du développement d’un type de neurone moteur primaire (les CaPs), afin de déterminer l’effet de la perte de fonction de ce gène sur l’axonogenèse, la formation et la stabilisation de la jonction neuromusculaire, sur le comportement de l’embryon, ainsi que sur le transport axonal.Nous suggérons que dynactin1 favorise la stabilité synaptique, où une perte de fonction de ce gène entraine des défauts de croissance, des anomalies éléctrophysiologiques et un comportement anormal. Ce rôle semble être indépendant des fonctions connues de régulateur du moteur dynéine. / Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is an adult-onset neurodegenerative disease, which is mainly sporadic in nature. This progressive pathology has an estimated incidence of 1:1000 and generally leads to death within 2-5 years of diagnosis due to muscle wasting and severe motor neuron loss. Over the last years, mutations have been identified in both sporadic and familial ALS patients, interfering with the function of many genes, including DCTN1, which encodes for a subunit of the motor protein complex subunit dynactin. The dynactin complex serves as an adaptor for the dynein motor complex, responsible for retrograde axonal transport, and it is believed to regulate dynein activity and the binding capacity for cargos. We set out to characterize a mutant zebrafish line for dynactn1a (named mikre okom632, mokm632), looking specifically at caudal primary motor neurons (CaPs), with regard to axonal development, formation and stability of the neuromuscular junction (NMJ) and the behavioral phenotype produced in embryos, as well as axonal transport metrics. We suggest a role for dynactin1 in synapse stability, where the loss-of-function of this gene leads to growth defects, electrophysiological abnormalities and behavioral deficits. This role appears to be independent of its known function as a regulator of dynein, its implication in axonal transport, or its regulation of microtubule dynamics. With this study, we hope to elucidate key molecular mechanisms in ALS etiology by revealing the role of dynactin1 in NMJ development and maintenance.

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Introdução: Entre as lesões traumáticas, a lesão axonal difusa (LAD) tem sido apontada como a que ocasiona os piores desfechos. Destacam-se entre as consequências dessa lesão as mudanças comportamentais das vítimas que frequentemente rompem o equilíbrio em sua vida social e de seus familiares. Logo, conhecer as mudanças de comportamento dessas vítimas e os fatores relacionados foi relevante para contribuir para uma reabilitação adequada que facilitasse a reintegração das vítimas de LAD à sociedade, além de fundamentar uma melhor assistência aos familiares. Objetivos: Descrever as mudanças comportamentais das vítimas após LAD segundo informações de familiares, nos períodos de 3, 6 e 12 meses após o trauma, e identificar fatores associados a essas mudanças e a sua evolução. Método: Foram incluídas no estudo vítimas de LAD de 18 a 60 anos de idade, atendidas em hospital referência para lesões traumáticas na cidade de São Paulo e incluídas em serviço ambulatorial específico para seu tratamento. Foi realizado um estudo de coorte prospectivo com três abordagens às vítimas e familiares: 3, 6 e 12 meses após LAD. Para avaliar as mudanças comportamentais foi aplicado um questionário elaborado para identificar tais mudanças segundo percepção de familiares. A diferença da pontuação na Escala Likert desse questionário, antes e após o trauma, permitiu identificar as mudanças comportamentais das vítimas. Foi aplicado o modelo de efeitos mistos para identificar as mudanças comportamentais significativas e o efeito do tempo na sua evolução. Esse modelo também foi utilizado para verificar associações entre variáveis sociodemográficas, gravidade da LAD e mudanças comportamentais. Resultados: Mudanças comportamentais desfavoráveis foram observadas na grande maioria dos participantes deste estudo (81,2% a 91,6%). Alterações favoráveis foram menos frequentes, apontadas em torno de 50% dos casos. Predominaram entre os comportamentos com mudanças desfavoráveis a irritabilidade, o esquecimento e a dependência, presentes em 54,6% dos casos, seguidos pela ansiedade (45,8%), depressão (39,6%) e oscilação de humor (31,2%). Quanto às mudanças favoráveis, foram mais frequentes a impulsividade (18,7%), a irritabilidade (16,7%), a oscilação de humor (16,7%) e o temperamento explosivo (14,6%). Entre antes e após o trauma, houve diferença estatisticamente significativa (p0,05) para ansiedade, dependência, depressão, irritabilidade, esquecimento e oscilação de humor. Para esses comportamentos, as médias da intensidade das alterações foram sempre negativas, evidenciando a tendência de mudança desfavorável após LAD. A análise da evolução desses comportamentos mostrou que as mudanças observadas após a lesão mantiveram-se na mesma intensidade até 12 meses após trauma. Na análise de fatores associados, observou-se relação entre depressão e renda per capita familiar mensal, bem como entre idade e irritabilidade. A gravidade da LAD se associou com dependência e com a evolução da ansiedade entre 3 e 12 meses após trauma. Conclusão: Mudanças comportamentais foram consequências muitíssimo frequentes para as vítimas de LAD e não foi notada melhora dessas alterações até 12 meses após lesão. A irritabilidade, o esquecimento e a dependência foram comportamentos alterados na maioria dos casos, gerando impacto negativo sobre a participação dos indivíduos na comunidade. A renda per capita familiar mensal, a idade e gravidade da LAD tiveram relação com as alterações comportamentais. / Introduction: Among traumatic injuries, diffuse axonal injury (DAI) has been reported as the one that causes the worst outcomes. Behavioral changes are consequences of this injury that frequently break the balance between victims social life and their families. Thus, learning about behavioral changes of these victims and the related factors was relevant to contribute to a suitable rehabilitation that facilitates the reintegration of the victims of DAI in the society besides providing a better assistance to relatives. Objectives: Describe behavioral changes of DAI victims according to relatives information in the periods of 3, 6 and 12 months after trauma and identify associated factors to these changes and its course. Method: The study included victims of DAI, aged between 18 and 60 years old, assisted in a referral hospital for traumatic injuries in Sao Paulo and included in specific ambulatory service for treatment. A prospective cohort study of three assessments was carried out with victims and relatives: 3, 6 and 12 months after DAI. To evaluate behavioral changes, a questionnaire was designed as per identify such changes according to the perception of family members. The difference in the Likert Scale Score based on this questionnaire, before and after trauma, lead to identify behavioral changes of the victims. The mixed effects model was used to identify significant behavioral changes and the effect of time on the evaluation. This model was also used to verify associations with sociodemographic variables, severity of DAI and behavior changes. Results: Unfavourable behavioral changes were observed in the majority of the participants of this study (81.2% to 91.6%). Favourable changes were less frequent, indicated in around 50% of the cases. Irritability, memory deficits and dependence were prevalent among the behaviours with unfavourable changes in 54.6% of the cases, followed by anxiety (45.8%), depression (39.6%) and liability of mood (31.2%). When it comes to favourable changes, impulsivity (18.7%), irritability (16.7%), liability of mood (16.7%) and explosive temperament (14.6%) were more frequent. Comparing before and after trauma, there was significant statistical difference (p0,05) in anxiety, dependence, depression, irritability, memory deficits and liability of mood. Regarding these behaviours the alterations in intensity means were always negative, demonstrating the tendency of unfavourable changes after DAI. The analysis of the evolution of these behaviours showed that the changes observed after injury remained at the same intensity up to 12 months post trauma. In the analysis of the associated factors, there was relationship between depression and monthly family per capita income, age and irritability, and the severity of DAI was associated to dependence and anxiety evolution between 3 and 12 months after trauma. Conclusion: Behavioral changes were frequent consequences for DAI victims and no improvement of these alterations was noticed until 12 months after injury. Irritability, memory deficits and dependence were changed behaviours in most cases, generating a negative impact on the participation of individuals in the community. Monthly per capita family income, age and severity of DAI were related to behavioral changes

Introdução: O traumatismo cranioencefálico (TCE) é um problema de saúde mundial, uma vez que aumentam a cada dia o índice de acidentes de trânsito, violência interpessoal e quedas. Destaca-se como a principal causa de morte e incapacidade, principalmente entre jovens, com impacto na qualidade de vida do indivíduo, sua família e sociedade. Neste estudo foram recrutados indivíduos com lesão axonal difusa (LAD), que se caracteriza por estiramento ou ruptura do axônio ou outras estruturas em diferentes regiões cerebrais. É o tipo de TCE mais recorrente, com comprometimento, principalmente de déficits cognitivos. O objetivo foi descrever a linguagem de indivíduos acometidos por LAD no que diz respeito à linguagem, funcionalidade da comunicação e função executiva. Método: A amostra foi composta por 76 indivíduos, divididos em grupos de igual número: grupo controle (38) e grupo de estudo (38) e foram avaliados mediante aplicação do BEST-2, Token teste, fluência verbal fonêmica, teste de trilhas, teste Wisconsin e o domínio de comunicação social do questionário ASHA FACS. Resultados: No grupo de estudo prevaleceram indivíduos acometidos por TCE grave. Os resultados mostram diferenças significantes entre grupo controle e indivíduos com TCE com LAD quanto aos testes aplicados, exceto para fluência fonêmica. Além disso, houve correlação entre os testes cognitivos e de linguagem. Conclusões: Os indivíduos com lesão axonal difusa moderada e grave apresentaram alterações de compreensão e expressão da linguagem, que impactaram a comunicação social, aspecto essencial para a funcionalidade. As alterações de linguagem, comunicação e funções executivas mostraram-se associadas. Estudos com maior número de participantes e com lesões de menor gravidade seriam interessantes para ampliarmos o conhecimento sobre as sequelas dos agravos traumáticos nessa população jovem / Introduction: Traumatic brain injury (TBI), also known as intracranial injury, is a global health issue, as the occurrence of interpersonal violence, traffic accidents and falls rises every day. Worldwide, TBI is the leading cause of death and disability, especially among young people, impacting on the cost of treatment and quality of life of the individual and his or her family. This study observed individuals presenting diffuse axonal injury, which is characterized by stretching or breakage of the axon or other structures in different brain regions. It is the most recurrent type of TBI, with commitment, mainly cognitive deficits. The objective was to describe the language of individuals with LAD with respect to language, communication and functionality of executive function. Method: The sample was composed of 76 subjects, divided into groups of equal numbers: control group (38) and study group (38) and were assessed by applying BEST-2, Token Teste, verbal fluency, phonemic, trail making tests, Wisconsin test and the domain of social communication from questionnaire ASHA FACS. Results: In the sample, individuals that were seriously compromised prevailed. The results show significant differences between control group and individuals with TBI diffuse axonal injury in every language and executive function test applied. In addition, there was a correlation between cognitive and language testing. Conclusions: Individuals with moderate or serious diffuse axonal injury presented alteration in comprehension and expression of language, which impacted their social communication, essential for functionality. Changes in language, communication and executive functions were associated. Studies with larger numbers of participants and with minor injuries would be interesting to enable us to expand our knowledge regarding the consequences of traumatic aggravations in this young population

O exercício físico pode atenuar os efeitos do envelhecimento sobre o sistema nervoso central, por meio do aumento da expressão de neurotrofinas, tais como fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF), o qual promove a ramificação dendrítica e melhora da maquinaria sináptica, pela interação com seu receptor TrkB. Receptores TrkB são produzidos no corpo da célula e transportados aos terminais axonais, por meio de SLP1, CRMP2, Rab27B e Sortilina onde são ancorados para realizar seu papel fisiológico. Sabendo que a relação entre o tráfego de receptores de neurotrofinas e o treinamento físico ainda é pouco conhecida, o objetivo do presente trabalho é analisar os níveis do receptor TrkB, bem como de seus transportadores anterógrados e retrógrados, no sistema nervoso central de ratos idosos, modelos de neurodegeneração, expostos a diferentes protocolos de treinamento físico moderado. Os ratos do primeiro grupo experimental foram expostos a 1mg/kg/dia de Rotenona ou DMSO durante 4 semanas, depois, juntamente com a exposição à rotenona, realizaram treinamento físico moderado em esteira, 5 vezes por semana, durante 40 minutos; ou permaneceram em repouso. Os ratos do segundo grupo experimental realizaram 6 semanas de treinamento, sendo em seguida expostos à rotenona por 4 semanas, e subdividos em dois grupos, um que continuou o exercício e outro que ficou sedentário. Os resultados encontrados sugerem que o treinamento físico parece reverter ou prevenir de maneira geral os danos presentes na neurodegeneração considerando as proteínas do tráfego de BDNF e seu receptor, e ainda, que a magnitude e direção destas alterações está diretamente relacionada ao protocolo de treinamento físico, bem como, a região do sistema nervoso central analisada / Physical exercise can attenuate the effects of aging on the central nervous system by increasing the expression of neurotrophins such as brain-derived neurotrophic factor (BDNF), which promotes dendritic branching and enhances synaptic machinery, through interaction with its receptor TrkB. TrkB receptors are synthesized in the cell body and are transported to the axonal terminals, through SLP1, CRMP2, Sortilin and Rab27B, to where receptors are anchored to perform its physiological role. However, the aspects of the neurotrophin receptors traffic after physical training is still a matter of investigation. Thus, the present study aims to analyze the expression levels of TrkB receptor and their anterograde carriers in aged Lewis rats, model of neurodegeneration, and its relationship with moderate exercise training. Rats from the first experimental group were exposed to 1mg/kg/day of Rotenone (ROT) or DMSO for 4 weeks, and then subjected or not to moderate exercise running on treadmill, five days a week, 40 minutes a day, combined with the drug. Rats from the second experimental group were trained for 6 weeks, followed by exposure to rotenone during 4 weeks, rats were then subdivided into two groups, one that continued the exercise and the other became sedentary. Results suggest that exercise training appears to reverse or prevent the impairment related to neurodegeneration considering the proteins involved in BDNF signaling, and also that the magnitude and direction of these changes in directly related to the physical training protocol, as well as the area of the central nervous system analyzed

INTRODUÇÃO: O comprometimento cognitivo observado na lesão axonial difusa (LAD) é considerado uma das mais debilitantes sequelas neurológicas nesta população. A estimulação magnética transcraniana (EMT), uma técnica de estimulação encefálica não-invasiva, tem sido utilizada com sucesso no tratamento de doenças neuropsiquiátricas. Os resultados pouco satisfatórios dos tratamentos convencionais dos distúrbios cognitivos vistos no traumatismo cranioencefálico (TCE) motivaram a investigação por novas estratégias terapêuticas, dentre elas a EMT. Entretanto, até o presente momento, não há estudos Sham-controlados investigando os efeitos cognitivos induzidos pela EMT nessa população. Assim, o presente estudo avaliou a segurança, tolerabilidade e eficácia da EMT na reabilitação cognitiva de pacientes com LAD crônica. MÉTODOS: Trata-se de um ensaio clínico prospectivo aleatorizado, duplamente encoberto, que incluiu 37 participantes com o diagnóstico de LAD crônica, em dois grupos de intervenção: Ativo e Sham. A EMT repetitiva (EMTr) de alta frequência (10 Hz) foi aplicada no córtex pré-frontal dorsolateral (CPFDL) esquerdo em um total de 10 sessões, com intensidade de 110% do limiar motor de repouso. Todos os participantes realizaram avaliação neuropsicológica (ANP), composta por sete testes neuropsicológicos [1: TMT Partes A e B; 2: Brief Visuospatial Memory Test (BVMT); 3: Hopkins Verbal Learning Test (HVLT); 4: Grooved Pegboard Test; 5: teste de Fluência Verbal semântica e fonêmica; 6: teste dos Dígitos e 7: teste dos Cinco Pontos], e avaliação da excitabilidade cortical (AEC), por meio da EMT de pulsos simples e pareados, ambas realizadas em três momentos distintos: antes da intervenção (E1 - pré-intervenção), até uma semana (E2 - pós-intervenção precoce) e 90 dias (E3 - pós-intervenção tardio) após o término da EMTr. O participante desconhecia em qual grupo de intervenção havia sido alocado, assim como o avaliador que realizou as ANPs. A medida de desfecho primário foi o escore no Trail Making Test (TMT) Parte B, um teste robusto que avalia funções executivas e atenção. RESULTADOS: Trinta participantes foram submetidos à EMTr e concluíram o seguimento, sendo 17 deles presentes no grupo Ativo e 13 no grupo Sham. Os dados demográficos pesquisados na linha de base, bem como os escores da ANP e valores aferidos na AEC, não foram diferentes entre os grupos. Com relação à performance no TMT Parte B, os tempos medianos aferidos no grupo Ativo foram 141 (100 - 209,5), 85 (67 - 274) e 161 (73 - 223) segundos nos momentos E1, E2 e E3, respectivamente, enquanto que no grupo Sham foram 97 (83 - 269), 70 (60 - 212) e 96 (59,5 - 171,5) segundos. Não houve interação tempo x grupo significativa entre as condições testadas (Ativo vs. Sham) durante os três momentos de avaliação (análise de variância ANOVA; P = 0,450), denotando não ter havido diferença no desempenho do TMT Parte B antes e após o tratamento. Consoante aos resultados do TMT Parte B, as pontuações obtidas nos outros testes incluídos na ANP não demonstraram diferenças em relação aos grupos de intervenção. Não foram observadas mudanças significativas, ou interação entre os grupos nos parâmetros avaliados na AEC. Em uma análise exploratória, observou-se alteração da inibição intracortical de intervalo curto, um dos parâmetros medidos na AEC, na linha de base do estudo em comparação com dados disponíveis na literatura em indivíduos saudáveis, sugerindo a existência de um comprometimento de circuitos corticais inibitórios nos pacientes com LAD crônica. CONCLUSÃO: Apesar de a EMT repetitiva de alta frequência no CPFDL esquerdo ter sido segura e relativamente bem tolerada, os achados deste estudo não forneceram evidências de efeito terapêutico cognitivo desta técnica em pacientes com LAD crônica. A AEC na linha de base demonstrou a presença de alteração da inibição cortical, o que amplia o conhecimento sobre os processos neurofisiológicos envolvidos neste tipo de lesão encefálica. Registro do ensaio clínico no Clinicaltrials.gov - NCT02167971 / INTRODUCTION: Cognitive impairment typically observed in diffuse axonal injury (DAI) is considered one of the main causes of disability in this population. Transcranial magnetic stimulation (TMS), a noninvasive brain stimulation technique, has been successfully used in the treatment of various neuropsychiatric disorders. The mixed results of the conventional treatments used for cognitive rehabilitation motivated the investigation of new therapeutic strategies, such as TMS. However, to the best of our knowledge, there are no sham-controlled studies addressing the cognitive effects induced by TMS in these victims. Thus, the present study aimed to evaluate the safety, tolerability and efficacy of TMS for cognitive rehabilitation in chronic DAI. METHODS: This is a prospective double-blind clinical trial that randomly included 37 participants with the diagnosis of chronic DAI in two intervention groups: Active and Sham. High frequency (10 Hz) repetitive TMS (rTMS) was applied over the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) in a total of ten sessions, at 110% intensity of the resting motor threshold. All participants underwent neuropsychological evaluation (NPE) that included 7 different neuropsychological tests [1: TMT Parts A and B; 2: Brief Visuospatial Memory Test (BVMT); 3: Hopkins Verbal Learning Test (HVLT); 4: Grooved Pegboard Test, 5: Controlled Oral Word Association Test; 6: Digit Span Test e 7: Five-Point Test], and cortical excitability assessment (CEA) with single and paired-pulse TMS, both performed at three different times: before the intervention (E1 - preintervention) , up to one week (E2 - early post-intervention) and 90 days (E3 - late post-intervention) after rTMS completion. The participant was unaware of which intervention group had been allocated, as well as the evaluator who carried out the NPEs. The primary outcome measure was the Trail Making Test (TMT) Part B, a robust test that assesses executive functions and attention. RESULTS: Thirty participants underwent rTMS and completed follow-up, 17 of them in the Active group and 13 in the Sham group. The demographic data at the baseline (E1), as well as the NPE scores and CEA values were not different between the groups. Regarding the performance in TMT Part B, the median times measured in the Active group were 141 (100 - 209.5), 85 (67 - 274) and 161 (73 - 223) seconds at evaluations E1, E2 and E3 respectively, while in the Sham group the values were 97 (83 - 269), 70 (60 - 212) and 96 (59.5 - 171.5) seconds. There was no significant interaction between the conditions tested (Active vs Sham) during the three assessments (analysis of variance ANOVA; P = 0.450), indicating that there was no difference in the performance of TMT Part B before and after treatment. As observed in the TMT Part B, no significant differences between the groups were seen in other tests included in NPE. Regarding the CEA, the parameters evaluated showed no time x group interaction. An exploratory analysis at the baseline of the study revealed alteration of short interval intracortical inhibition, one of the variables measured in CEA, when compared with data available in the literature in healthy individuals, suggesting impairment of cortical inhibitory circuits in patients with chronic LAD. CONCLUSION: rTMS was safe and well tolerated in this study. Findings did not provide evidence of therapeutic effect of 10 Hz rTMS over the left DLPFC for cognitive rehabilitation in chronic DAI. Alteration of short interval intracortical inhibition was demonstrated in this population, which expands knowledge about the neurophysiological processes involved in this type of brain injury

Introdução: Entre as lesões encefálicas adquiridas (LEAs) causadas por processos degenerativos, destaca-se a doença de Alzheimer (DA), que é uma demência que acomete uma grande parcela da população idosa e caracteriza-se pela presença de emaranhados neurofibrilares e placas senis. Exames de ressonância magnética (RM) mostram atrofia do córtex entorrinal, hipocampo, amígdala e da região para-hipocampal. Já a tomografia por emissão de pósitrons (PET) aponta redução do metabolismo cerebral de glicose em regiões como o lobo temporal e cíngulo posterior. O alentecimento do eletroencefalograma (EEG) pelo aumento das ondas teta e a diminuição da frequência alfa são mais evidentes em indivíduos com algum tipo de lesão encefálica. O traumatismo cranioencefálico (TCE) caracteriza-se por ser uma LEA não degenerativa e não congênita e é provocado por uma força mecânica externa. Espera-se um prejuízo, permanente ou temporário, nas funções cognitiva, física e psicossocial, com diminuição ou alteração do estado de consciência. Uma das principais causas de TCE é a lesão axonial difusa (LAD), causada por mecanismos de aceleração-desaceleração. Frequentemente as regiões ventral e lateral dos lobos frontal e temporal são danificadas. Objetivo: Entender as diferenças dos mecanismos funcionais entre os grupos - DA e LAD - com queixa de memória, sob o ponto de vista eletroencefalográfico. Métodos: Participaram deste estudo 85 indivíduos adultos. Destes, 34 haviam recebido o diagnóstico de DA, 32 de LAD e 19 eram adultos saudáveis. Foram aplicados o Mini-Exame do Estado Mental (MEEM), o teste do desenho do relógio (TDR) e o teste de fluência verbal (FV) para a categoria animais. Os indivíduos foram submetidos ao EEG de alta resolução com 128 canais. As fontes corticais dos ritmos do EEG foram estimadas pela análise por tomografia eletromagnética exata de baixa resolução (eLORETA). Resultados: Observou-se que a média da frequência registrada no EEG está dentro da normalidade nos grupos DA e LAD. A análise por eLORETA mostrou que, em comparação ao grupo controle (CTL), o grupo DA apresentou aumento da atividade teta nos lobos parietal e frontal e diminuição da atividade alfa 2 nos lobos parietal, frontal, límbico e occipital. Em comparação ao grupo CTL, o grupo LAD apresentou aumento da atividade teta nas áreas límbica, occipital sub-lobar e temporal. Conclusão: Os resultados sugerem que os indivíduos com DA e com LAD apresentam comprometimento da atividade elétrica em áreas importantes para a memória e aprendizagem / Introduction: Acquired brain injuries (ABI) caused by degenerative processes include Alzheimer\'s disease (DA), which is a dementia that affects a large part of the elderly population and is characterized by the presence of neurofibrillary tangles and senile plaques. Magnetic resonance (MR) imaging shows atrophy of the entorhinal cortex, hippocampus, amygdala and para-hippocampal area. Positron emission tomography (PET) points to a reduction in the cerebral metabolism of glucose in regions such as the temporal lobe and posterior cingulate. Traumatic brain injury (TBI) is a non-degenerative and non-congenital ABI and is caused by an external mechanical force. Impairment, permanent or temporary, is expected in cognitive, physical and psychosocial functions, with a decrease or alteration of the state of consciousness. One of the main causes of TBI is diffuse axonal injury (DAI), caused by acceleration-deceleration mechanisms. Often the ventral and lateral regions of the frontal and temporal lobes are damaged. Objective: To understand the differences in the functional mechanisms between the AD and DAI groups - with memory complaints, from the electroencephalographic point of view. Methods: The study included 85 adult subjects. Of these, 34 had received the diagnosis of AD, 32 of DAI and 19 were healthy adults. The Mini-Mental State Examination (MMSE), the clock drawing test (CDT) and the verbal fluency test (VF) for the animals category were applied. Subjects were submitted to high resolution EEG with 128 channels. Cortical sources of EEG rhythms were estimated by exact low resolution electromagnetic tomography (eLORETA) analysis. Results: The eLORETA analysis showed that, in comparison to the control (CTL) group, the AD group presented increased theta activity in the parietal and frontal lobes and decreased alpha 2 activity in the parietal, frontal, limbic and occipital lobes. In comparison to the CTL group, the DAI group presented increased theta activity in the limbic, occipital sublobar and temporal areas. Conclusion: The results suggest that individuals with AD and DAI have impairment of electrical activity in areas important for memory and learning

The following project presents in silico investigation of axonal damage in Diffuse Axonal Injury (DAI). When axons face a shear force, orientation of the lipids in the axonal membrane gets disrupted. Depending on the value of the force, a tensile strain causes the axons to get partially or fully deformed and in some cases a pore forms in the membrane. Using Molecular Dynamic (MD) simulation and a coarse grain model, a series of bilayers with various bilayer structure (single bilayer, parallel bilayer and cylindrical bilayer) and similar composition to biological axonal membrane were simulated. This was initially done to investigate the strain rate dependency of the bilayers, and their viscoelastic ability on returning to their original shape from their deformed forms. To achieve this, various deformation velocities were applied to the bilayers reaching 20% strain and relaxing the bilayer after. Additionally, the bilayers were deformed further until they reached a pore. It was found that the bilayers can almost recover from their deformed forms to their original length when they were deformed at 20% strain level. In conjunction, no correlation between the deformation velocity and lipid deformation was observed. Further, it was found that bilayers with different lipid percentage to axonal bilayer has different strain values for water penetration and for pore formation. The strain value for cylindrical bilayer was found very high compared to the strain values found in vitro. The strain for pore formation of parallel and single bilayer was found to be around 80% to 90% and for water penetration was found to be 70% for single bilayer and 50% for parallel bilayer. A slight difference in strain for pore formation between single and parallel bilayer was found which showed the bilayer structure can play a role in simulation results. The effect of the length in the simulations results was also observed where shorter bilayers showed lower strain for pore formation compared to longer bilayers.

[ES] El daño cerebral es la mayor causa de discapacidad en la etapa adulta, particularmente afectando a la población anciana. Independientemente de la causa, los diferentes tipos de daño cerebral comparten eventos fisiopatológicos similares. Hasta ahora, la mayoría de los estudios se enfocaron en estudiar las respuestas inmediatas tras la lesión, mientras que los mecanismos que subyacen bajo los procesos de plasticidad y regeneración cortical aún son desconocidos. Neuregulina 1 (Nrg1) es una proteína esencial en el desarrollo de los circuitos corticales que se ha asociado a diferentes trastornos psiquiátricos, como la esquizofrenia. En las últimas décadas, varios trabajos proponen a Nrg1 como un factor neuroprotector emergente en el ámbito de lesión. No obstante, la mayoría de las investigaciones se centran en estudiar la respuesta temprana de la forma soluble de Nrg1 tras el daño, mediada por la activación de los receptores ErbB, la cual no recapitula totalmente la compleja señalización de Nrg1. De este modo, nuestro laboratorio ha demostrado previamente que la señalización intracelular de Nrg1 se activa en situaciones de hipoxia, promoviendo la supervivencia neuronal tras ictus. El principal objetivo de esta tesis es estudiar el papel de la señalización de Nrg1 en la regeneración y plasticidad cortical tras daño cerebral. Para ello, hemos desarrollado nuevos modelos para 1) ofrecer una metodología que permita estudiar la regeneración axonal in vitro e in vivo y 2) específicamente estudiar el papel de la señalización intracelular de Nrg1 en el ámbito de daño cortical. Primero, desarrollamos un nuevo modelo in vitro de lesión axonal en cultivos de neuronas corticales, utilizando técnicas de electroporación para marcar un número limitado de neuronas, combinado con una posterior lesión física basada en una transección mecánica de los axones. En este modelo, también se realizaron estudios de ganancia y pérdida de función para comprender el papel de Nrg1 en el crecimiento axonal. Nuestros resultados mostraron que Nrg1, y específicamente la activación de su vía intracelular, potencia el crecimiento axonal tras daño. Posteriormente, diseñamos una metodología novedosa en ratones para estudiar la regeneración cortical, combinando técnicas de trazado de conexiones cortico-corticales con una lesión focal y mecánica en la corteza primaria motora. Se realizó una extensa caracterización funcional empleando diversas pruebas comportamentales específicas para detectar déficits motores en lesiones unilaterales como la ofrecida en este modelo. Gracias al procesamiento del tejido cerebral en series flotantes, se combinaron diferentes tinciones para realizar reconstrucciones 3D del cerebro y, así, ofrecer un estudio completo incluyendo medidas volumétricas y un análisis de diferentes poblaciones celulares y estructuras subcelulares. Como ejemplo, se investigó la correlación entre la eliminación de redes perineuronales y la activación de células microgliales en la zona adyacente a la lesión. Esta metodología de lesión cortical in vivo se utilizó en innovadores modelos genéticos de ratón en esta tesis para entender el papel de Nrg1 tras daño cortical. Así, se eliminó la expresión del gen de Nrg1 en ratonas jóvenes y maduras previamente a la lesión, observando que la ausencia de Nrg1 promueve la respuesta neuroinflamatoria y una preservación axonal limitada, conllevando una menor recuperación motora espontánea tras la lesión. Finalmente, para ofrecer una visión mecanicista del papel de la señalización intracelular de Nrg1, su dominio intracelular se expresó específicamente en neuronas corticales, observando que la activación de esta vía de señalización reduce la respuesta inflamatoria tras lesión cortical. En conclusión, estos resultados señalan que Nrg1, y específicamente la activación de su vía intracelular, podría ser una diana molecular prometedora en el contexto de neuroprotección, regeneración y recuperación cortical tras daño cerebral. / [CA] El dany cerebral és la major causa de discapacitat en l'etapa adulta, particularment en la població anciana. Independentment de la causa, els diferents tipus de dany cerebral comparteixen esdeveniments fisiopatològics similars. Fins ara, la majoria dels estudis es van enfocar a estudiar les respostes immediates després de la lesió, mentre que els mecanismes que subjauen sota els processos de plasticitat i regeneració cortical encara són desconeguts. Neuregulina 1 (Nrg1) és una proteïna essencial en el desenvolupament dels circuits corticals que s'ha associat a diferents trastorns psiquiàtrics, com l'esquizofrènia. En les últimes dècades, diversos treballs proposen a Nrg1 com un factor neuroprotector emergent en l'àmbit de lesió. No obstant això, la majoria de les investigacions se centren en estudiar la resposta primerenca de la forma soluble de Nrg1 després del mal, mediada per l'activació dels receptors ErbB, la qual no recapitula totalment la complexa senyalització de Nrg1. D'aquesta manera, el nostre laboratori ha demostrat prèviament que la senyalització intracel·lular de Nrg1 s'activa en situacions d'hipòxia, promovent la supervivència neuronal després de l'ictus. El principal objectiu d'aquesta tesi és estudiar el paper de la senyalització de Nrg1 en la regeneració i plasticitat cortical després de dany cerebral. Per a això, hem desenvolupat nous models per a 1) oferir una metodologia que permeta estudiar la regeneració axonal in vitro i in vivo i 2) específicament estudiar el paper de la senyalització intracel·lular de *Nrg1 en l'àmbit de mal cortical. Primer, desenvolupem un nou model in vitro de lesió axonal en cultius de neurones corticals, utilitzant tècniques de electroporació per a marcar un nombre limitat de neurones, combinat amb una posterior lesió física basada en una secció mecànica dels axons. En aquest model, també es van realitzar estudis de guany i pèrdua de funció per a comprendre el paper de Nrg1 en el creixement axonal. Aquests resultats van mostrar que Nrg1, i específicament l'activació de la seua via intracel·lular, potència el creixement axonal després de mal. Posteriorment, dissenyem una metodologia nova en ratolins per a estudiar la regeneració cortical, combinant tècniques de traçat de connexions cortico-corticals amb una lesió focal i mecànica en l'escorça primària motora. Es va realitzar una extensa caracterització funcional emprant diverses proves comportamentals específiques per a detectar dèficits motors en lesions unilaterals com l'oferida en aquest model. Gràcies al processament del teixit cerebral en sèries flotants, es van combinar diferents tincions per a realitzar reconstruccions 3D del cervell i, així, oferir un estudi complet incloent mesures volumètriques i una anàlisi de diferents poblacions cel·lulars i estructures subcel·lulars. Com a exemple, es va investigar la correlació entre l'eliminació de xarxes perineuronals i l'activació de cèl·lules microglials en la zona adjacent a la lesió. Aquesta metodologia de lesió cortical in vivo es va utilitzar en innovadors models genètics de ratolí per a entendre el paper de Nrg1 després de mal cortical. Es va eliminar l'expressió del gen de Nrg1 en ratolins joves i madurs prèviament a la lesió, observant que l'absència de Nrg1 promou la resposta neuroinflamatoria i una preservació axonal limitada, el que comporta una menor recuperació motora espontània després de la lesió. Finalment, per a oferir una visió mecanicista del paper de la senyalització intracel·lular de Nrg1, el seu domini intracel·lular es va expressar específicament en neurones corticals, observant que l'activació d'aquesta via de senyalització redueix la resposta inflamatòria després de lesió cortical. En conclusió, aquests resultats assenyalen que la senyalització de Nrg1, i específicament l'activació de la seua via intracel·lular, podria ser una diana molecular prometedora en el context de neuroprotecció, regeneració i recuperació cortical després de dany cerebral. / [EN] Brain damage is the leading cause of disability in adults, particularly in the elderly population. Regardless of the cause, different types of brain injury share similar physiopathological events. Most studies to date have focused on the immediate post-injury response, whereas less is known about cortical regeneration and plasticity after brain injury. Neuregulin 1 (Nrg1) is essential for the development of cortical circuits and has been implicated in several psychiatric disorders, such as schizophrenia. In the last decades, several works proposed Nrg1 signaling as an emergent modulator of neuroprotection upon damage. However, most research has focused on the early response of Nrg1 diffusible isoforms mediated by ErbB receptor activation after injury, which does not fully recapitulate the complexity of Nrg1 signaling. In this context, we have previously shown that Nrg1 intracellular signaling is activated under hypoxic conditions and promotes neuronal survival after cortical stroke. The overall goal of this dissertation is to investigate the role of Nrg1 signaling in cortical regeneration and plasticity after cortical damage. To achieve this goal, we developed novel, refined models to 1) provide new methodological approaches to study axonal regeneration in vitro and in vivo and 2) specifically target Nrg1 signaling and particularly investigate the role of Nrg1 intracellular pathway upon cortical injury. First, we developed a novel in vitro model of axonal injury in cortical neuron cultures. Specifically, we performed sparse labeling of the cultures by electroporation techniques and induced physical injury by mechanical transection of the axons. In this model, we also performed gain- and loss-of-function approaches to investigate the role of Nrg1 in axonal outgrowth. Our results showed that Nrg1, and specifically the activation of its intracellular signaling, potentiates axonal outgrowth upon injury. Second, we developed a novel methodology in mice that combines cortico-cortical projection tracing with focal mechanically controlled cortical damage (CCD) to study cortical regeneration. We performed extensive functional characterization of the model and provided meaningful behavioral tasks to detect motor impairment in unilateral focal injuries. Since tissue processing is performed in serial floating sections, we combined different immunolabeling and 3D brain reconstruction to evaluate stereological measurements and analysis of axonal projections and different cell populations. As a biological result, we showed a correlation between perineuronal nets (PNNs) disruption and microglial activation in the perilesional region. Later, we applied the CCD methodology in novel genetic mouse models to better understand the role of Nrg1 signaling in vivo after cortical injury. We induced acute Nrg1 deletion prior to injury in young and aged mice and observed that Nrg1 deletion promoted neuroinflammatory response and limited axonal preservation and spontaneous motor recovery after cortical injury. Finally, we specifically expressed Nrg1-ICD to provide a mechanistic perspective and observed that activation of this intracellular pathway decreased the neuroinflammatory response. Collectively, our results shed light on Nrg1 signaling, and specifically the activation of its intracellular pathway, as a promising molecular target in neuroprotection, cortical regeneration, and recovery after brain injury. / González Manteiga, A. (2023). Understanding the Role of Nrg1 Signaling Upon Brain Damage: Novel Models of Cortical Regeneration [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/200224

Ce projet de maitrise s’inscrit dans le cadre de l’étude du rôle de DLK dans les neurones. Depuis quelques années seulement, plusieurs auteurs ont démontré l’implication de DLK dans les mécanismes de dégénérescence et de régénérescence neuronale, des processus pouvant survenir lors du développement ou dans le cas de certaines pathologies reliées au système nerveux, comme l’Alzheimer et le Parkinson. Jusqu’à maintenant, peu de travaux sur la régulation de l’activité de DLK dans les cellules nerveuses ont été rapportés dans la littérature. Au cours de ce travail, nous avons démontré que la voie de signalisation DLK/JNK est activée suite à la dépolymérisation des microtubules, des composants majeurs du cytosquelette souvent affectés lors de stress infligés aux cellules. Cette démonstration s’est fait grâce aux traitements des cellules Neuro-2a avec la colcémide, suivis par des immunobuvardages de type Western dont l’anticorps était dirigé contre la forme phosphorylée de JNK (p-JNK), une cible majeure de DLK. Nous avons par la suite été en mesure de confirmer que l’activation de JNK était bel et bien DLK-dépendante à l’aide de cellules déplétées en DLK par des ARN interférents. Dans ces cellules, les niveaux de p-JNK étaient significativement inférieurs, comparés aux cellules contrôles, et ce même lorsqu’on active la voie de signalisation. Nous avons par la suite identifié, à l’aide d’une méthode de séquençage de nouvelle génération, le «RNA-seq», des gènes étant différentiellement exprimés dans les cellules déplétées en DLK. Nous avons été en mesure d’établir un lien entre certains des gènes régulés par DLK et le guidage axonal, un processus essentiel au développement neuronal. Donc, en plus d’avoir démontré un mécanisme possible de régulation de DLK, nous avons, pour la première fois, identifié des gènes régulés par la présence/absence de cette dernière dans les cellules neuronales de mammifères.