Orientador: Clesio Luis Tozzi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T19:25:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Queiroz_GuilhermeAugustoFariade_M.pdf: 7189938 bytes, checksum: 4ed05eb58e24af576f833f1e42e2b382 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho propõe um método semi-automático para a avaliação morfológica e morfométrica de axônios mielínicos a partir de suas seções transversais, fundamentado em técnicas de processamento e análise de imagens digitais e que inclui um classificador de regiões baseado em regras fuzzy e um processo de reclassificação de regiões duvidosas supervisionado pelo usuário. Técnicas para limiarização (thresholding) de imagens são analisadas e aspectos da morfologia matemática são descritos. Diferentemente da maioria dos métodos de avaliação morfológica e morfométrica de axônios encontrados na literatura, o processo de limiarização utilizado neste trabalho é realizado de forma local, após verificado que os métodos globais falham para o tipo de imagem utilizada. Para o classificador de regiões baseado em regras fuzzy, três abordagens são propostas. Na primeira, as regiões são classificadas apenas como axônios ou não-axônios, tornando o método completamente automático; na segunda, as regiões são classificadas como axônios, não-axônios ou duvidosas; e na terceira, a classificação de regiões axônios ou não-axônios é restringida às regiões de maior certeza, enquanto os parâmetros para a classificação de regiões duvidosas são ampliados. Os resultados obtidos pelo método são comparados com os resultados de uma contagem manual e mostram que o método atende aos requisitos da aplicação. Ainda, o método pode ser estendido a aplicações similares em outras áreas de pesquisa / Abstract: This work proposes a semi-automatic method for the morphologic and morphometric evaluation of myelinated axons from images of their cross sections. The method is based on image processing and analysis techniques and includes a region c1assifier based on fuzzy rules and a supervised classification of doubtful regions. The techniques for image thresholding are analyzed and aspects of mathematical morphology are presented. Differently from the majority of axon morphologic and morphometric evaluation methods found in literature, the thresholding used in this work is done locally, after verifying that global methods fail to this kind of image. Three approaches are proposed for the region c1assifier based on fuzzy rules. In the first one, the regions are c1assifiedonly as axon or non-axon, being the method completely automatic; in the second one, the regions are classified as axon, non-axon or doubtful regions; and in the third approach, the parameters for classifying the regions as doubtful are enlarged and consequently the c1assification of regions as axon and non-axon are restricted to those regions with a high degree of certainty. The results obtained by the method are compared with the results of a manual counting process and show that the method fulfills the application requirements. The method can be extended to similar applications in other areas of research / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Humberto do Santo Neto, Maria Julia Marques / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-01T01:56:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_AirtonJose_M.pdf: 5860113 bytes, checksum: e97b75872efa8bc6a4d1f44339c4a19f (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A Distrofia muscular de Duchenne (DMD) é a forma mais comum e a mais devastadora das distrofias musculares. É causada pela mutação do gene responsável pela expressão da distrofina, uma proteína estrutural do sarcolema, a membrana celular das fibras musculares esqueléticas. A ausência dessa proteína leva a uma instabilidade sarcolemal que termina em necrose da fibra muscular. As fibras necróticas perdem a capacidade regenerativa fazendo com que o tecido muscular seja substituído por tecido fibroso. O comprometimento muscular inicia-se pelos membros inferiores e progride até atingir os músculos respiratórios, o que ocorre geralmente ao redor dos 20 anos de idade, quando os pacientes invariavelmente vão a óbito. Atualmente acredita-se que a cura efetiva da doença poderá ser feita com a terapia gênica que pode ser feita de duas formas. Uma delas consiste em fazer com que as fibras musculares já existentes passem a expressar distrofina e a outra em gerar novas fibras musculares que expressem distrofina. O sucesso dessas terapias depende do restabelecimento funcional das novas fibras musculares e das pré-existentes, cuja inervação deve ter sido perdida durante o momento em que sofreu o primeiro ciclo de degeneração. Por sua vez, a capacidade de reinervação depende exclusivamente da capacidade dos axônios gerarem brotamentos axonais. A simples presença de fibras musculares em degeneração e em regeneração deve atuar como fator estimulador de brotamentos axonais. Entretanto, dados da literatura mostram que em pacientes portadores de DMD, bem como em camundongos da linhagem mdx, o modelo experimental para o estudo da DMD, não ocorre brotamentos axonais. O objetivo deste trabalho foi examinar a capacidade de axônios de camundongos emitirem brotamentos axonais. Foram empregadas duas linhagens de camundongos, mdx e C57BL/10, cada uma delas foi examinada de duas formas: sem nenhum tratamento e com esmagamento do nervo que teve por objetivo induzir a emissão de brotamentos nervosos. Para tal, os animais foram anestesiados com injeção intraperitoneal de virbaxyl/ftancotar e o nervo para o músculo estemomastoideo esquerdo esmagado com pinça de relojoeiro. Oito dias após o esmagamento os animais foram anestesiados, perfundidos com paraformoldeido por via intracardíaca, e os músculos estemomastoídeos direito e esquerdo retirados para marcação dos receptores de acetilcolina e dos axônios pré-terminais e terminais. Isto foi realizado com o uso de a-bungarotoxina conjugada à rodamina e anticorpo monoclonal para filamentos nervosos, respectivamente. Os músculos foram examinados através da microscopia confocal de fluorescência. Nossas observações mostraram que em músculos de camundongos mdx, que não sofreram esmagamento do nervo, portanto que representa o que ocorre durante o curso normal da distrofia muscular, não houve aumento dos brotamentos axonais do tipo nodal, mas houve aumento significativo dos brotamentos extra e intraterminais, comparados aos camundongos C57BL/10. Por sua vez, quando estimulados pelo esmagamento do nervo, os brotamentos do tipo nodal e extraterminal, mas não aqueles intraterminais, estiveram presentes na mesma intensidade dos camundongos não distróficos. Essas observações permitem concluir que, embora durante o curso normal da doença não ocorra brotamento nodal, os axônios dos camundongos mdx são capazes de emitirem brotamentos extra e intraterminais. Considerando-se que a inervação de novas fibras musculares depende mais de brotamentos nodais, os quais podem propagar-se por maiores distâncias dentro de um mesmo músculo, é possível que as novas terapias de transplantes de mioblastos e de células tronco indiferenciadas apresentem menor possibilidade de sucesso que aquelas que consistem na transformação das fibras musculares pré-existentes, que não possuem distrofina em fibras distrofina positivas, já que sua inervação estaria garantida pela presença de brotamentos extraterminais e especialmente intraterminais / Abstract: Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) is characterized by deficiency of dystrophin, a component of the muscle fiber membrane. The absence of dystrophin leads to muscle fiber degeneration, resulting in progressive muscle weakness. Cell mediated therapy aimed to restore dystrophin expression by fusing transplanted cells into original dystrophic fibers or by forming new dystrophin positive fibers. Thus, the success of cell therapy depends, among other factors, on muscle fiber reinnervation, which in turn depends on the ability of host axons to sprout. It is accepted that sprouts are induced in the presence of degenerating and regenerating muscle fibers. Since muscle fiber degeneration-regeneration is observed in DMD, as well as in the mdx mice, the animal model of DMD, the frequency of sprouts would be expected to be higher in dystrophic than in normal muscles. However, no axonal sprouts have been observed in muscles of DMD and mdx mice. In the present, we investigated whether intramuscular nerve bundles and motor terminals of mdx mice keep their ability to sprout after a nerve crush lesion. The sternomastoid muscles of adult (5-6 months) mdx mice (n=5) and C57Bl/10 controls (n=5) had their acetylcholine receptors and nerve terminals labelled with rhodamine-alpha-bungarotoxin and anti-neurofilament-IGgfluorescein, respectively, for confocal microscopy observation. Additional mdx (n=5) and C57Bl/10 (n=5) had the nerve to the left STN muscle crushed and 8 days later AChRs and nerve terminals were labelled and viewed the same way. Nerve terminal distribution in the mdx was seen as thin filaments with bulbs at their tips, which were in apposition to fainter central areas in the islands of receptors, being suggested that they represent intra-terminal sprouts, seen in about 90% of the endplates viewed of normal and crushed mdx mice. In crushed-mdx mice, extra-terminal sprouts were seen in 73%, while in crushed controls sprouts were present in about 41 % of the endplates. In conclusion, these findings demonstrate that mdx nerve terminals are able to sprout when a second stimulus, such as nerve lesion (in addition to muscle degeneration-regeneration) is present and this response can be of major relevance to the success of cell mediated-therapy to treat DMD / Mestrado / Anatomia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2014 / Made available in DSpace on 2015-06-02T04:04:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333800.pdf: 7783075 bytes, checksum: c6e9b3bfd105f63cfef6d87840c8f43c (MD5) Previous issue date: 2014 / Na ausência de excitação, neurônios permanecem em repouso. O estado de repouso é caracterizado pela existência de diferenças de potencial elétrico e concentrações iônicas através da membrana do axônio. No entanto, os mecanismos responsáveis e a magnitude dos fluxos durante o estabelecimento do estado de repouso, após uma perturbação externa, não estão ainda completamente elucidados. O estado de repouso não é um estado de equilíbrio, mas um estado dinâmico estacionário. Sabe-se da existência de proteínas, classificadas genericamente como bombas e canais, que transportam íons através da membrana modificando o potencial através da mesma. No entanto, há várias hipóteses contraditórias sobre a magnitude e relação entre os fluxos provocados por tais proteínas e sobre a importância de outros fatores, como, por exemplo, a existência de cargas fixas. Um dos motivos para a dificuldade em escolher as hipóteses que tornam a modelagem mais consistente reside nas escalas de espaço e tempo diminutas dos fenômenos envolvidos o que dificulta a obtenção de medições locais e controladas. Nesse sentido, o desenvolvimento de modelos consistentes permite a avaliação das características e dos efeitos das várias hipóteses e contribui para o estabelecimento de modelos mais confiáveis. Nesse trabalho, utiliza-se, o método lattice Boltzmann para tratar o transporte iônio e o campo elétrico nos meios intra e extra celulares nas vizinhanças da membrana celular de um axônio. Uma caracterização físico-química da região vizinha à membrana de um axônio é feita baseada nos dados experimentais existentes. De posse dessa caracterização, utiliza-se o método numérico para a simulação da eletrodifusão iônica de uma porção de axônio quando uma perturbação a partir do estado de repouso é introduzida. Várias hipóteses são usadas, as soluções numéricas são comparadas com soluções existentes na literatura e com medições e, com base nas simulações, conclui-se quais hipóteses são mais adequadas para se explicar a manutenção do repouso. Além disso, também se observa que são necessários mais experimentos para obter maior confiabilidade sobre os modelos constitutivos de fluxos através dos canais e, principalmente, das bombas.<br> / Abstract: In the absence of excitation, neurons remain in a state called the resting state. The resting state is characterized by differences in electrical potential and ionic concentrations across the axon membrane. However, there is still a lacking of a complete understanding of the local mechanisms responsible and the magnitudes of the fluxes involved during the changes towards the resting state after the neuron suffers an external disturbance. The resting state is most likely a dynamic state, notan equilibrium one. Known mechanisms rely on the action of proteins called generically pumps and channels. These biological devices selectively transport ionic charges across the membrane. Contradictory hypothesis on the magnitude and relations among the charge transfers and on the effect of other parameters, such as the existence of fixed charges, have been advanced. The main difficult in sorting out the validity of these hypothesis rests on the inherent difficult in obtaining local and controlled measurements. In this sense, a reliable and consistent theoretical formulation may come as an aid to evaluate the effects and features of each mechanism and underlying hypothesis. In this work, the Lattice Boltzmann method is used to simulate the transport of ions and the electrical field in the intra and extra cellular spaces in the surroundings of an axon membrane. A physical-chemical characterization of the system is made based on the experimental evidence available in the literature. This characterization is then used in the numerical simulation of the electro - diffusion problem in a section of an axon when a perturbation from the resting state is introduced. Many hypotheses are used and the numerical solutions are compared with solutions and measurements found in the literature. From the results, the validity of the different hypothesis is assessed. The need for additional measurements to increase the reliability of the models for the constitutive fluxes through channels and pumps is evidenced.