Orientadores: Elenice Aparecida de Moraes Ferrari, Claudio Antonio Barbosa de Toledo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-10T10:38:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MariaIsabel_M.pdf: 1381550 bytes, checksum: 9cb336aef794086ff363f071f8040818 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O hipocampo exerce papel fundamental no processamento de aprendizagem e memória espaciais. Comparações das características funcionais, anatômicas e neuroquímicas do hipocampo são favorecidas por evidência oriunda de estudo sobre aprendizagem especial em mamíferos e aves. O objetivo do presente estudo foi analisar a marcação imunohistoquímica de células nNOS- positivas no hipocampo de pombos (C. lívia) após diferentes duração do treino em aprendizagem especial. Foram analisados grupos de animais não treinados (MAN), treinados em 1 sessão (EXP1), treinados em 5 sessões (EXP5), exposto à arena em 1 sessão (CONT1) ou em 5 sessões (CONT5). As sessões foram realizadas numa arena onde havia quatro comedouros, um dos quais com alimento. Em cada sessão, com seis tentativas, registrou-se a latência (seg) e a assertividade da escolha de um comedouro. Após os testes comportamentais, usou-se imunoistoquímica para a análise da marcação de células nNOS-positiva no hipocampo dorsal e ventral. O grupo EXP5 teve diminuição da latência de escolha ('F IND. 4,28¿= 23,74; p < 0,001) e aumento das respostas corretas ('F IND. 4,35¿= 8,66; p < 0,001) em função do treino. A marcação das células nNOS-positivas no hipocampo foi significativamente maior no hipocampo dorsal dos animais EXP5 em comparação com o hipocampo ventral ('F IND. 4,22¿= 104,79; p<0,001) e com os demais grupos ('F IND. 4,22¿= 10,17; p < 0,001). O aumento da imunorratividade de células nNOS- positivas no hipocampo dorsal de pombos após a aprendizagem da localização do comedouro correto sugere o envolvimento desta região e de processos mediados pro transmissão glutamatérgica nesse processo de aprendizagem e memória em pombos / Abstract: The hippocampus has fundamental role in spatial learning and memory processes. Functional and neurochemical analysis of the hippocampus are favored by evidence on spatial learning in mammals and birds. The present study examined the immunohistochemical expression of nNOS-positive cells in the hippocampus of pigeons (C. livia) after training in food location task. Animals were trained in one (EXP1) or five (EXP5) sessions or had one (CONT1) or five sessions (CONT5) of exposure to the experimental arena. The six trials sessions were conducted daily in one arena with 4 food bowls, one of which had food. Latency and accuracy of choise recorded. After behavioral tests, nNOS immunoractivity in hippocampal cells was analyzed. EXP 5 showed reduction imunoreactivity in hippocampal cells was analysed. EXP5 showed reduction in latency of choise ('F IND. 4,28¿= 23,74; p < 0,001) and increassis in correct choise ('F IND. 4,35¿= 8,66; p < 0,001) as function of the training. The expression of nNOS- positive cells was significantily higher in the dorsal hippocampus of EXP5 group as compared with the ventral hippocampus ('F IND. 4,22¿= 104,79; p < 0,001) and the other groups ('F IND. 4,28¿= 10,17; p < 0,001). The increases of nNOS immunoreactive neurons after learning of the food location suggest that nNOS is involved in processes of spatial learning and memory that are mediated by the dorsal hippocampus of pigeons / Mestrado / Fisiologia / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Introdução: Existem fortes evidências de um fator genético estar envolvido na etiologia do transtorno bipolar (TB), contudo a interação entre polimorfismos genéticos e alterações bioquímicas permanecem desconhecidas. O fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) parece exercer um papel importante na patofisiologia do TB. Objetivos: O presente estudo tem por objetivo avaliar a associação do polimorfismo localizado no gene do fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) e os níveis séricos desta substância em pacientes com transtorno bipolar. Material e Métodos: Foram selecionados 114 pacientes com TB tipo I de acordo com critério do DSMIV e 137 controles pareados por sexo, idade e anos de estudo para a análise do polimorfismo val66met do BDNF e do BDNF sérico. Suas associações foram medidas através da análise de variância (ANOVA).Resultados: Não houve diferenças significativas na freqüência dos genótipos do polimorfismo val66met do BDNF entre pacientes e controles (p>0.05; teste Qui-quadrado). Não foi encontrada associação entre o polimorfismo do gene do BDNF e o diagnósticode transtorno bipolar(eutímicos) nos níveis séricos de BDNF (p=0.34; ANOVA Fatorial) Conclusão: O polimorfismo do BDNF val66met parece não interferir no nível sérico de BDNF em pacientes bipolares em tratamento e controles sem TB, sugerindo que a variante BDNFMet não diminui a secreção constitutiva; possivelmente este polimorfismo do BDNF exerça alguma influencia nos níveis séricos do BDNF durante os episódios agudos da doença. / Introduction: There is strong evidence demonstrating that genetic inheritance is associated with higher susceptibility to bipolar disorder (BD) but the interaction between gene polymorphisms and biochemical changes remains largely unknown. The brainderived neurotrophic factor (BDNF) may play a role in the pathophysiology of BD. Objectives: The aim of the present study was to evaluate the association between BDNF polymorphism val66met and its serum levels in bipolar patients. Methods: One hundred and seven Caucasian type-I bipolar patients were recruited from the Bipolar Disorders Program and underwent Structured Clinical Interview for DSMIV- Axis I for diagnosis. The subjects were matched by age, gender and education with137 controls without BD. The association between BDNF serum levels and polymorphism was analysed by ANOVA. Results: No significant differences were found in the frequency of the BDNF val66met genotype or allele distribution between patients and controls (p>0.05; Chi-square test). We have found no significant interaction between BDNF polymorphism anddiagnostic status (bipolar disorder and controls) on serum BDNF levels (p=0.34; Factorial ANOVA) Conclusion: BDNF val66met polymorphism does not affect serum BDNF levels in a sample of mostly euthymic BD subjects currently on medication. Considering that the BDNFMet variant decreases only the activity-dependent but not the constitutive BDNF secretion, it is conceivable that BDNF polymorphism may exert some influence on serum BDNF levels during acute mood episodes.

Tomando os conhecimentos sobre o cérebro como mote organizador, esta tese buscou problematizar a intersecção entre o campo da ciência e o das artes. Para tanto, foi criada a ação artística “Reverberações do Corpo”, que objetivou a produção de uma obra de arte sobre o cérebro e representou um modo de articulação entre os campos do saber. Constituída como uma forma de arte política, envolvendo a participação do outro na confecção de uma obra sobre o cérebro, a ação foi composta pelos trabalhos artísticos produzidos durante a pesquisa e pelos artefatos culturais criados por profissionais de diferentes áreas acadêmicas. Os participantes foram convidados por meio de uma Carta-Convite, que teve origem a partir das problematizações acerca do cérebro e das criações artísticas da pesquisadora, geradas pela dissertação de mestrado, além de questionamentos sobre essa temática que circulam na cultura. A análise dos materiais considerou as reflexões provocadas pelos artefatos culturais e a perspectiva dos profissionais participantes, o encontro entre esses artefatos e a reverberação formada pelas suas reflexões, tanto em relação à produção artística da pesquisadora quanto às próprias análises que compõem a tese. Foram problematizados os discursos contemporâneos sobre o cérebro presentes nos artefatos criados, entre os quais se encontram os conhecimentos produzidos pelas descobertas da neurociência, que têm sido amplamente divulgados na mídia e que fazem parte do repertório cultural da população, a noção de que o cérebro define quem somos, os discursos sobre a plasticidade cerebral e o uso de imagens da neurociência em diferentes contextos, incluindo a compreensão da anatomia e funcionamento cerebral, o diagnóstico e tratamento de doenças, além de sua utilização em áreas híbridas, como o neuromarketing e a neuroeducação. O conceito de reverberação foi utilizado como forma de tensionamento da intersecção proposta nesta pesquisa, produzindo outro tipo de conhecimento, na fronteira entre a arte e a ciência. / Taking knowledge about the brain as an organizing motive, this thesis sought to discuss the intersection between the science and arts fields. For that purpose, an artistic action, "Reverberações do corpo" (Reverberations of the body), was created. It intended to produce a work of art about the brain and represented a connection between these two fields of knowledge. Conceived as a form of political art and comprising the engagement of the other in the making of a work about the brain, the action comprehended the artistic works presented throughout the research process and the cultural artefacts produced by professionals from different academic fields. Participants were brought on by means of an invitation letter originated from discussions about the brain and the researcher's own artistic creations which derive from her master's dissertation in addition to related topics that populate the cultural sphere. Assesment of the material took into account the reflections stirred by these cultural artefacts and the viewpoint of the participants, the meeting point of these artefacts and the reverberations caused by their reflection concerning the researcher's artistic production as well as the analyses within the thesis. We examine the contemporary discourses about the brain in these works. Those comprise knowledge produced by the new findings in neuroscience highly publicized in the media which are part of the general cultural repertoire, the notion that brain defines who we are, discourses about brain plasticity and usage of neuroscience images in various contexts including the comprehension of anatomy and brain function, diagnosis and treatment of diseases and also its usage in hybrid fields like neuromarketing and neuroeducation. The reverberation concept was used as a way of stretching and tightening the intersection proposed in this research work, generating another kind of knowledge, on the limits of art and science.

O presente trabalho tem por objetivo analisar os modos como a biologia vem sendo acionada, na divulgação científica, para explicar e legitimar diferenças entre homens e mulheres. Para tanto, foram analisados 82 artigos publicados entre 2004 e 2010 na revista Mente&Cérebro, os quais possuem como tema central as diferenças de gênero, abordando-as desde um ponto de vista biológico. A dissertação está assentada na perspectiva teórica do construcionismo, que, neste caso, reconhece e enfatiza o caráter sociocultural do gênero e do conhecimento científico. A maior parte dos artigos analisados reitera o caráter determinante da “natureza” na geração dos aspectos que caracterizam mulheres e homens. Diferenças de gênero são explicadas a partir de argumentos baseados nos hormônios sexuais, na teoria da evolução humana e, sobretudo, no cérebro. Entretanto, em alguns artigos é possível encontrar críticas a certos usos da biologia para explicar essas diferenças, apontando fragilidades presentes em algumas dessas explicações, além de reconhecer a importância que fatores socioculturais desempenham na formação de um indivíduo enquanto sujeito homem ou mulher. Há cinco temas que os artigos abordam com frequência: habilidades cognitivas e intelectuais; saúde; sexualidade; emoções e sentimentos; e preferência de meninas e meninos por brinquedos distintos. Alguns artigos assumem um tom mais normativo, próximo ao que se poderia classificar como autoajuda: com base no conhecimento (neuro)científico e no poder de verdade a ele atrelado, os/as leitores/as da revista recebem inúmeras orientações, relacionadas à administração de problemas cotidianos, a cuidados que devem ser tomados com a saúde, dentre outras. Portanto, a própria noção de divulgação científica é colocada sob suspeita neste trabalho, pois a revista Mente&Cérebro realiza algo mais do que simplesmente “divulgar” conhecimentos. Inspirada na teoria da análise de discurso em ciências sociais, a dissertação aborda, com base em outros/as autores/as, as condições de emergência e permanência de discursos científicos sobre diferenças de gênero, resgatando seu caráter histórico e social. Também são feitas considerações acerca da importância do cérebro na sociedade contemporânea e da divulgação de conhecimentos neurocientíficos entre um público amplo, a qual vem contribuindo para consolidar uma forma específica de compreensão do ser humano. Em suma, o trabalho assume como pressuposto que a revista Mente&Cérebro possui um caráter educativo e desenvolve pedagogias de gênero, ensinando certas formas de ser homem ou mulher, com base no poder de verdade da ciência e na eficácia simbólica do cérebro. / This work aims to analyze the ways in which biology is being called upon, in scientific promotions, to explain and legitimize differences between men and women. To this end, 82 articles published between 2004 and 2010 in Mente&Cérebro magazine were analyzed, all centering on gender differences approached from a biological point of view. The dissertation is written from the theoretical perspective of constructionism, which in this case recognizes and emphasizes the socio-cultural nature of gender and scientific knowledge. The majority of articles analyzed reiterate the determining character of "Nature" in generating the aspects that characterize women and men. Gender differences are explained using arguments based on sexual hormones, the theory of human evolution and above all, the brain. Nevertheless, in several articles one does encounter criticisms of certain uses of biology to explain these differences, pointing out fragilities present in some of these explanations, in addition to recognizing the importance socio-cultural factors play in the formation of individuals as male or female subjects. There are five themes the articles approach most frequently: cognitive and intellectual abilities; health; sexuality; emotions and feelings; and girls and boys' preferences for different toys. Several articles take on a more normative tone, nearer to what might be classified as self-help: based on (neuro)scientific knowledge and the power of truth pegged to it, readers of the magazine are given innumerous guidelines related to dealing with everyday challenges and care that should be taken with health, among others. Therefore, the very notion of scientific promotion is suspect in this work, since Mente&Cérebro magazine does more than simply "promote" knowledge. Inspired by the theory of discourse analysis in the social sciences, this dissertation covers, based on other authors, conditions for the emergence and permanence of scientific discourse on gender differences, bringing up their historical and social nature. Other considerations are made regarding the importance of the brain in contemporary society and of the promotion of neuroscientific knowledge to a broad audience, which has been contributing to the consolidation of a specific form of comprehension of human beings. In short, the work assumes the presupposition that Mente&Cérebro magazine possesses an educational nature and engages in a pedagogy of gender, teaching certain ways of being male and female, based on science's power of truth and in the symbolic efficiency of the brain.

O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos do enriquecimento ambiental (EA) sobre a memória e a morfologia hipocampal, estriatal e cortical, estado oxidativo e níveis do fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF), em ratos Wistar submetidos à hipóxia-isquemia (HI) neonatal. No capítulo 1 foram examinados os efeitos do EA sobre o prejuízo na memória observado no labirinto aquático de Morris (LAM) e sobre a atrofia hipocampal e cortical em animais hipóxicos-isquêmicos adultos. Ratos Wistar machos, no 7º dia pós-natal (DPN) foram submetidos ao modelo de Levine-Rice de HI neonatal, no qual a artéria carótida comum direita é ocluída permanentemente e, na seqüência, os animais foram mantidos em uma atmosfera hipóxica (90 min, 8% O2-92% N2). Duas semanas após a HI, os animais foram estimulados em um ambiente enriquecido (1h/dia, por 9 semanas). No LAM, os animais HI mantidos em ambiente padrão apresentaram pior performance quando comparados aos grupos CT e o grupo HI enriquecido teve mesmo comportamento que os grupos CT. Uma significante atrofia hipocampal e cortical foi identificada nos animais hipóxico-isquêmicos, porém, nesta análise, o EA não resultou em proteção significativa. O capítulo 2 teve como intuito investigar se a manutenção em ambiente enriquecido precocemente (8º-30 DPN) seria efetiva na recuperação da atrofia hipocampal pela HI, e, se os efeitos cognitivos vistos no EA diário seriam extensivos a outro tipo de memória e, também a outros períodos do desenvolvimento. Ratos e ratas Wistar machos foram submetidos à HI (conforme descrito acima) e, no dia seguinte, foram colocados em um ambiente enriquecido. Na seqüência, a memória de reconhecimento, no teste de reconhecimento de objetos e a memória espacial no LAM são analisadas. Na vida adulta, os animais foram submetidos a mais uma sessão experimental no LAM. O déficit cognitivo observado na memória de reconhecimento nos animais HI foi revertido pela estimulação. Porém, o prejuízo na memória espacial foi parcialmente revertido pelo EA; a memória de trabalho nas fêmeas, no período da adolescência, foi mais claramente beneficiada por este efeito. E, corroborando os resultados do primeiro experimento, a HI resultou em dano tecidual ao hipocampo e também ao estriado, sem indicação de efeito significativo pela estimulação. O capítulo 3 teve como objetivo investigar se a modulação do estado oxidativo e os níveis de BDNF cerebrais podem estar envolvidos no efeito neuroprotetor cognitivo do EA em animais adultos submetidos à HI. Ratos Wistar machos foram utilizados neste experimento; os procedimentos de HI e EA foram os mesmos do primeiro experimento. Os animais foram sacrificados 24 horas após o término do período de enriquecimento (85º DPN), quando hipocampo e córtex foram dissecados para a posterior determinação dos parâmetros de estresse oxidativo (quantificação de radicais livres, dano em macromoléculas e atividade da enzima superóxido dismutase - SOD) e dos níveis de BDNF. Os resultados demonstraram uma diminuição na quantidade de radicais livres no hipocampo esquerdo dos animais HI e um aumento destes níveis no córtex direito; e, também, um aumento na atividade da SOD no hipocampo direito dos animais HI e uma diminuição desta atividade no hipocampo esquerdo nos animais não estimulados. Além disso, os níveis de BDNF foram aumentados no hipocampo dos animais HI mantidos em ambiente padrão. Estes resultados sugerem que o efeito neuroprotetor cognitivo do EA diário pode não ser dependente da expressão de BDNF nem do estado oxidativo do hipocampo e córtex. / This study was undertaken to investigate the environmental enrichment (EE) effects over memory function and hippocampus and cortex morphology, oxidative status and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) levels, consequent to neonatal hypoxiaischemia (HI) in Wistar rats. The objective of chapter 1 was to examine, in adulthood, the effects of daily EE on memory deficits in the Morris water maze (MWM) and hippocampal and cerebral damage, caused by neonatal HI. Male wistar rats at the 7th postnatal day were submitted to the Levine-Rice model of neonatal HI, comprising permanent occlusion of the right common carotid artery and a period of hypoxia (90 min, 8%O2-92%N2). Two weeks after the HI event, animals were stimulated by the enriched environment (1h/day for 9 weeks). In the MWM, non-stimulated HI animals had worse performance than controls and HI-enriched rats showed memory performance as good as that of controls. There was a reduction of both hippocampal volume and cortical area, ipsilateral to arterial occlusion, in HI animals; EE did not affect these morphological measurements, despite its clear cognitive neuroprotective effect. The chapter 2 investigated whether early continuous housing in an enriched environment would be effective in recovering hippocampal atrophy consequent to the neonatal HI, as well as if the benefits of continuous EE would extending to other memory types, both in adult and adolescent female and male rats. As described above, animals were submitted to HI and, starting 1day after the event, they were housed in an enriched environment (8th-30th PN day). Performances of animals in the novel-object recognition were assessed in the adolescence period and in the MWM task in the adolescence and, again, in adulthood. Cognitive deficits arising after neonatal HI in the novel-object recognition test were completely recovered by the environmental stimulation, in animals of both genders. However, spatial memory impairment in the MWM was partially prevented by EE; the effect was observed especially in female adolescent rats on the working memory. Corroborating the findings of the first experiment, there was no enrichment effect over hippocampus volume and striatum area. These data indicate that early housing in an enriched environment recovered performance in the object recognition task and, in adolescent females, in the working memory spatial task after a neonatal hypoxicischemic event. No effects of enrichment were revealed in adult animal performance nor in tissue atrophy of hippocampus and striatum consequent to HI. The chapter 3 was designed to investigate whether the modulation of brain oxidative status and/or BDNF content in adulthood are involved in functional neuroprotection caused by EE after neonatal HI. Protocols of the HI and EE utilized in this experiment were the same as of the first experiment. Male rats were sacrificed 24 hours after the enrichment period, i.e., at PN day 85. We have determined BDNF levels and several oxidative stress parameters, specifically the free radicals levels, macromolecules damage and superoxide dismutase (SOD) activity, in hippocampus and frontal cortex samples. It was found a decrease in free radical content in the left hippocampus of HI animals and an increase in non-stimulated rats in the right cortex; also, increased SOD activity in the right hippocampus of HI and a decrease of enzyme activity in the left hippocampus of stimulated groups were found. Moreover, BDNF levels were increased in the hippocampus of the non-stimulated HI group. These results suggest that the neuroprotective cognitive effect of daily environmental enrichment may not be dependent on BDNF expression nor on the oxidative status in hippocampus and cortex.

A cafeína é o psicoestimulante mais consumido no mundo, cujo alvo molecular é o bloqueio não-seletivo dos receptores de adenosina A1 e A2A. A administração de cafeína parece melhorar o desempenho cognitivo em humanos e animais, embora esse efeito tenha sido mais bem caracterizado em animais do que em humanos e, sugere-se que parte desses efeitos seja pelo bloqueio preferencial dos receptores A2A e não dos receptores A1. Recentemente, com o auxílio de técnicas de eletrofisiologia relatou-se a participação dos receptores de adenosina na transmissão sináptica pelo fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF). O BDNF faz parte da família das neurotrofinas e sua sinalização em seus receptores do tipo tirosina cinase B (TrkB) é fundamental para os processos de aprendizado e memória. Neste estudo procurou-se primeiramente verificar se a administração aguda de cafeína ou ao longo da vida adulta até o envelhecimento poderia melhorar o desempenho de camundongos expostos à tarefa de reconhecimento de objetos. A grande maioria dos estudos feitos com animais para avaliar os efeitos da cafeína até o presente momento utilizou tarefas com componentes aversivos ou estímulos de reforço. A tarefa de reconhecimento de objetos consiste em analisar a habilidade natural dos animais em reconhecer uma novidade em um ambiente que foi previamente apresentado. A tarefa de reconhecimento de objetos consiste em analisar a habilidade natural dos animais em reconhecer uma novidade em um ambiente que foi previamente apresentado. Além disso, a análise do imunoconteúdo do BDNF e do seu receptor TrkB foi realizada com o intuito de relacionar os efeitos comportamentais com possíveis alterações nessas proteínas que estão envolvidas em processos de aprendizado e memória. Na tarefa de reconhecimento de objetos, camundongos adultos (3-4 meses de idade) tratados agudamente com cafeína apresentaram melhores índices de reconhecimento e maiores níveis de BDNF e TrkB do que seus respectivos controles. Em camundongos, que foram tratados com cafeína durante doze meses (dos seis aos dezoito meses de idade), foi verificado um efeito preventivo ao declínio cognitivo decorrente da idade, pois os animais aos 18 meses de idade tratados com cafeína durante a vida adulta apresentaram melhor desempenho na tarefa de reconhecimento de objetos e ainda semelhante ao grupo de camundongos adultos. Este dado mostra que a cafeína melhora a memória de reconhecimento, sendo este efeito relacionado a um aumento no imunoconteúdo hipocampal de BDNF e TrkB. A cafeína preveniu o aumento do imunoconteúdo de BDNF e TrkB relacionados com a idade. Estes resultados indicam que o consumo de cafeína na idade adulta pode prevenir o declínio da memória de reconhecimento que ocorre com o envelhecimento e este efeito preventivo pode envolver uma diminuição no imunoconteúdo hipocampal de BDNF e TrkB. / Caffeine is one of the most psychostimulants consumed in the world, and its molecular target is the non-selective A1 and A2A adenosine receptors blockade. Caffeine administration seems to improve the cognitive performance in humans and animals, although this effect had been better characterized in animals than in humans, and it was suggested that some of these effects were preferential A2A and not A1 blockade. Recently, electrophysiology studies reported the participation of adenosine receptors in the synaptic transmission by brain-derived neurotrophic factor (BDNF). BDNF is one of neurotrophins family members and its signaling in their tyrosine kinase B (TrkB) receptor type is essential to the learning and memory processes. At the moment, animal studies evaluated the effects of caffeine in tasks with aversive or reinforcement components. This study verified if acute administration of caffeine or throughout adult life to the aging could improve performance in the object recognition task. The object recognition task examines the natural ability of the animals to recognize a novelty in an environment that was previously presented. Furthermore, the analysis of BDNF and its receptor TrkB immunocontent was held with the aim of linking the behavioral effects with possible changes in these proteins that are involved in learning and memory processes. In the object recognition task, adult mice (3-4 months-old) treated acutely with caffeine had better rates of recognition and increased BDNF and TrkB immunocontent than their respective controls. Chronic caffeine treatment (from six to eighteen months-old) was found a preventive effect to age-related cognitive decline. 18 months-old mice treated with caffeine during adulthood showed better performance in object recognition task and yet similar to the adult group. This finding shows that caffeine improves recognition memory, and this effect was related to an increase in the hippocampal BDNF and TrkB immunocontent. Caffeine prevented age-related increase in BDNF and TrkB immunocontent. These results indicate that consumption of caffeine in adulthood may prevent the decline of recognition memory that occurs with aging and this preventive effect may involve a decrease in hippocampal BDNF and TrkB immunocontent.

O presente estudo tem por objetivo investigar a influência da privação dietética de ácidos graxos ω3 no sistema glutamatérgico no hipocampo de ratos Wistar em parâmetros ontogenéticos e relacionados à neuroproteção. Os ratos foram alimentados, desde a gestação até a vida adulta, com duas dietas diferentes: uma dieta contendo ácidos graxos ω3 (grupo controle, C) e outra deficiente nestes ácidos graxos (grupo deficiente, D). Nos experimentos ontogenéticos, foram avaliados os imunoconteúdos das subunidades de receptores glutamatérgicos ionotrópicos do tipo NMDA (NR2 A/B) e AMPA (GluR1), bem como da isoforma alfa da cinase dependente de cálcio e calmodulina do tipo II (αCaMKII). Também foram avaliados a capacidade do glutamatode ligar-se a seus receptores e a captação de [3H]glutamato em fatias de hipocampo. Para investigar o efeito da privação de ácidos graxos ω3 na resposta cerebral frente à injúria isquêmica, fatias de hipocampo foram submetidas à privação de glicose e oxigênio (OGD), um modelo de isquemia in vitro. O grupo D apresentou imunoconteúdo reduzido de todas as proteínas avaliadas aos 02 dias de vida, o que foi sendo normalizado aos 21 dias (exceto pela αCaMKII) e aos 60 dias. O mesmo padrão foi observado na capacidade de ligação do glutamato aos seus receptores. Porém a captação de [3H]glutamato não foi afetada pelas dietas. Nos experimentos de OGD, o grupo D apresentou maior dano celular e uma queda na captação de [3H]glutamato mais acentuada que o grupo controle. Ainda, a privação de ácidos graxos ω3 influenciou a resposta celular anti-apoptótica após OGD, afetando a fosforilação das proteínas GSK3β e ERK1/2, mas não a fosforilação da Akt. Estes resultados sugerem que os ácidos graxos ω3 são importantes para o desenvolvimento do sistema glutamatérgico e para a proteção celular após dano isquêmico, além de ser importante para ativação de rotas de sinalização anti-apoptóticas. / The effect of dietary deprivation of essential omega-3 fatty acids on parameters of the glutamatergic system related to brain ontogeny and neuroprotection was investigated in this study. Rats were fed with two different diets: omega-3 diet (control group) and omega-3 deprived-diet (D group). In ontogeny experiments, it was evaluated the hippocampal immunocontent subunits of the of ionotropic glutamatergic receptor NMDA and AMPA (NR2 A\B and GluR1, respectively) and the alfa isoform of the calcium-calmodulin protein kinase tipe II (αCaMKII), as well as the binding and uptake of [3H]glutamate. To assess the influence of omega-3 fatty acids deprivation on brain responses to ischemic insult, hippocampal slices were submitted to oxygen and glucose deprivation (OGD), a model of in vitro ischemia. The D group showed lower immunocontent of all proteins analyzed at 02 days of life (P2) than the control group, and it was normalized at P21 (except for αCaMKII) and P60. The same pattern was found for [3H]glutamate binding, while [3H]glutamate uptake was not affected. In the OGD studies, the D group showed higher cell damage and stronger decrease in the [3H]glutamate uptake. Moreover, omega-3 deprivation influenced anti-apoptotic cell response after OGD, affecting GSK-3beta and ERK1/2, but not Akt phosphorylation. Taken together, these results suggest that omega-3 fatty acids are important for the glutamatergic development and cell protection after ischemia, and also seem to play an important role on activation of anti-apoptotic signaling pathways.

Esta dissertação é composta por três estudos conduzidos de acordo com a abordagem da Neuropsicologia Cognitiva, a fim de compreender as habilidades e prejuízos na escrita de palavras/pseudopalavras de adultos com lesão cerebrovascular no hemisfério direito (LHD) e no hemisfério esquerdo (LHE), comparados a adultos neurologicamente saudáveis (controles). No primeiro estudo, comparou-se o desempenho dos grupos com LHE, LHD e controles em tarefas de linguagem oral e escrita e nos tipos de erros na tarefa Escrita Ditada em um instrumento de avaliação neuropsicológica breve. O grupo com LHE apresentou pior desempenho em todas as tarefas de linguagem oral e escrita (exceto em compreensão oral). Verificou-se que o grupo com LHE demonstrou déficits significativos nas habilidades linguísticas (rotas fonológica e lexical) e periféricas fundamentais para escrita de palavras, enquanto os casos com LHD destacaram-se por déficits no uso da rota lexical (Regularizações). No segundo estudo, descreveu-se o processo de construção de uma Tarefa de Escrita de Palavras/pseudopalavras controlada linguisticamente para avaliação das disgrafias em adultos. No terceiro estudo buscou-se analisar as habilidades de linguagem oral e escrita de adultos com LHE e LHD comparados a controles, analisar a associação entre características sociodemográficas e o desempenho em escrita ditada e distinguir o tipo de disgrafia adquirida dos casos com escores deficitários. Não foram encontradas diferenças significativas entre os perfis linguísticos dos grupos. Melhor desempenho na escrita de palavras mostrou estar associado com altos hábitos de leitura e escrita e maior escolaridade dos adultos. Verificaram-se características de disgrafias linguísticas (fonológica, lexical e mista) e periférificas em casos com LHE e LHD. A presente dissertação destaca a heterogeneidade dos déficits de escrita encontrados e ressalta a importância do controle das variáveis sociodemográficas no diagnóstico de disgrafia adquirida. / This dissertation consists of three studies conducted in accordance with the approach of Cognitive Neuropsychology, in order to understand the skills and damages in writing of words and pseudowords of adults with cerebrovascular lesions in the right hemisphere (LHD) and left hemisphere (LHE) compared to neurologically healthy adults (controls). The first study compared the performance of groups with LHE, LHD and controls on tasks of oral and written language and the types of errors in the task dictated writing in a brief neuropsychological assessment instrument. The LHE group showed worse performance on all tasks of oral and written language (except in oral comprehension). It was found that the group with LHE has demonstrated significant deficits in linguistic (phonological and lexical) and peripheral skills fundamental to writing of words, while cases with LHD highlighted for deficits in the use of the lexical route (Regularizations). In the second study, was presented the construction process of a words/pseudowords writing task linguistically controlled for evaluation of dysgraphias in adults. The third study aimed to examine the oral and writing language skills of adults with LHE and LHD compared to controls, examining the association between sociodemographic characteristics and performance on dictated written distinguish the type of acquired dysgraphia in the cases with deficient scores. There were no significant differences between the linguistic profiles of the groups. Best performance in writing of words was associated with higher reading and writing habits and higher education of adults. There were features linguistic (phonological, lexical and mixed) and peripherical dysgraphias in cases with LHE and LHD. This dissertation highlights the heterogeneity of deficits founded in the word writing and highlights the importance of controlling sociodemographic variables in the diagnosis of acquired dysgraphia.

doença metabólica hereditária bioquimicamente caracterizada pelo acúmulo de ornitina (Orn), homocitrulina (Hcit), amônia e ácido orótico (Oro) no sangue e outros tecidos dos pacientes afetados. Os sintomas neurológicos desse distúrbio são comuns, incluindo retardo mental, convulsões e ataxia, porém os mecanismos que levam ao dano cerebral são praticamente desconhecidos. O presente estudo teve o objetivo de avaliar o efeito dos metabólitos acumulados nesta doença sobre a homeostase energética e redox em cérebro de ratos, bem como sobre o desempenho de animais submetidos à hiperornitinemia em tarefas comportamentais. Inicialmente avaliamos o efeito in vitro da Orn, Hcit e Oro sobre parâmetros do metabolismo energético em cérebro de ratos jovens. Verificamos que a Orn e a Hcit inibem o ciclo dos ácidos tricarboxílicos, (inibição da produção de CO2 a partir de acetato e das enzimas aconitase e α-cetoglutarato desidrogenase), bem como a via glicolítica aeróbica (redução na síntese de CO2 a partir de glicose), além de comprometer o fluxo de elétrons pela cadeia respiratória (inibição do complexo I-III). A Hcit, mas não a Orn, também foi capaz de inibir a atividade da enzima creatina quinase, sendo que essa inibição foi prevenida por GSH, sugerindo um possível papel de espécies reativas oxidando grupamentos tióis, essenciais para a atividade desta enzima. Em contraste, a atividade das outras enzimas do ciclo dos ácidos tricarboxílicos e da cadeia respiratória, bem como a Na+,K+- ATPase não foram alteradas in vitro pela Orn e pela Hcit nas doses testadas (0,1 a 5 mM). Do mesmo modo, o Oro não interferiu em nenhum dos parâmetros testados. O próximo passo deste estudo foi avaliar o efeito in vivo da administração intracerebroventricular (ICV) de Orn e Hcit sobre parâmetros de estresse oxidativo e metabolismo energético em córtex cerebral de ratos jovens. A Orn e a Hcit aumentaram os níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS) e a formação de grupamentos carbonilas, indicativos de peroxidação lipídica e dano oxidativo a proteínas, respectivamente. Além do mais, a N-acetilcisteína e a combinação de ácido ascórbico mais α-tocoferol atenuaram a oxidação lipídica e preveniram totalmente o dano oxidativo protéico provocado pela Orn e pela Hcit, sugerindo que espécies reativas estejam envolvidas nestes efeitos. A administração ICV de Hcit, mas não de Orn, também diminuiu os níveis de glutationa reduzida (GSH), bem como a atividade das enzimas catalase e glutationa peroxidase, indicando que a Hcit provoca uma redução nas defesas antioxidantes cerebrais. Quanto aos parâmetros de metabolismo energético avaliados após a administração ICV de Orn e Hcit, verificamos que a Orn e a Hcit inibem o funcionamento do ciclo dos ácidos tricarboxílicos (inibição da síntese de CO2 a partir de acetato), a via glicolítica (redução na produção de CO2 a partir de glicose) e a atividade do complexo I-III da cadeia respiratória. A Hcit in vivo também inibiu a atividade da aconitase, uma enzima muito susceptível ao ataque de radicais livres. Investigamos também os efeitos da administração ICV de Orn e Hcit na presença ou ausência de hiperamonemia, induzida pela administração intraperitoneal de urease, sobre parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos jovens. A Orn aumentou os níveis de TBA-RS e a formação de carbonilas, sem alterar o conteúdo de grupamentos sulfidrilas e os níveis de GSH. Além disso, a combinação de hiperamonemia com Orn resultou em uma diminuição no conteúdo de sulfidrilas e GSH, indicando um efeito sinérgico da Orn com a amônia. Além disso, a Hcit causou um aumento nos valores de TBA-RS e da formação de carbonilas, bem como uma diminuição na concentração de GSH sem alterar o conteúdo de sulfidrilas. Em relação ao tratamento com urease, a indução de hiperamonemia pela urease foi capaz de aumentar os níveis de TBA-RS, indicando que hiperamonemia causa dano oxidativo a lipídeos. Finalmente, produzimos um modelo animal quimicamente induzido de hiperornitinemia através da administração subcutânea de Orn (2-5 μmol/g de peso corporal). Altas concentrações cerebrais de Orn foram alcançadas nesse modelo, indicando que a Orn é permeável a barreira hemato-encefálica. Investigamos, então, o efeito da administração crônica de Orn do 5° ao 28° dia pós-natal sobre o desenvolvimento físico, motor e sobre o desempenho dos ratos adultos nas tarefas de campo aberto e no labirinto aquático de Morris. A administração crônica de Orn não afetou o aparecimento de pelos, a abertura dos olhos, a erupção dos incisivos e o reflexo de queda livre, sugerindo que o desenvolvimento físico e neuromotor não foram comprometidos pela administração crônica de Orn. Similarmente, o desempenho dos ratos no labirinto aquático de Morris na idade adulta não foi alterado pelo tratamento crônico dos mesmos com Orn, indicando que a memória espacial não foi afetada. Entretanto, os animais tratados com Orn não apresentaram habituação ao campo aberto, sugerindo um déficit de aprendizado/memória nesta tarefa. A atividade motora, avaliada pelo número de cruzamentos na tarefa do campo aberto, e pela velocidade de natação no labirinto aquático de Morris foram similares para os animais injetados com Orn e salina, indicando que os animais com hiperornitinemia não apresentaram déficit na atividade locomotora que pudesse atrapalhar seu desempenho nos testes de comportamento. De maneira similar, o número de bolos fecais, o número de grooming e o tempo gasto na área central na tarefa de campo aberto foram iguais em ambos os grupos, indicando que não houve alteração na ansiedade dos animais com o tratamento com Orn. A presente investigação demonstrou pela primeira vez que a Orn e especialmente a Hcit comprometem a homeostase energética e redox celular e que hiperornitinemia crônica durante o período pós-natal prejudica o desempenho de animais adultos na tarefa de campo aberto. É provável, portanto, que as concentrações cerebrais aumentadas de Orn tenham provocado um dano cerebral, possivelmente através do comprometimento do metabolismo energético e da indução de dano oxidativo, alterando vias do metabolismo necessárias para um aprendizado/memória normais. Concluindo, postulamos que alterações na bioenergética e no estado redox cerebral induzido pelos metabólitos acumulados na síndrome HHH, como demonstrado in vitro e in vivo na presente investigação, possam representar mecanismos patogênicos, contribuindo, ao menos em parte, para os sintomas neurológicos dos pacientes afetados por este transtorno. / Tissue accumulation of ornithine (Orn), homocitrulline (Hcit), ammonia and orotic acid (Oro) is the biochemical hallmark of patients affected by hyperornithinemia–hyperammonemia– homocitrullinuria (HHH) syndrome, a disorder clinically characterized by neurological symptoms, whose pathophysiology is practically unknown. The aim of this study was to evaluate the effect of the accumulating metabolite in the HHH syndrome on energetic and redox homeostasis in brain of rats, as well as the rat performance in behavioural tasks when submitted to hiperornithinemia. We first investigated the in vitro effect of Orn, Hcit and Oro on parameters of energy metabolism in brain of young rats. We verified that Orn and Hcit inhibited the citric acid cycle (inhibition of CO2 synthesis from acetate, as well as aconitase and α- ketoglutarate dehydrogenase activities), the aerobic glycolytic pathway (reduced CO2 production from glucose) and moderately the electron transfer flow (inhibitory effect on complex I–III). Hcit, but not Orn, was also able to inhibit the mitochondrial creatine kinase activity. Furthermore, this inhibition was prevented by glutathione, suggesting a possible role of reactive species oxidizing critical thiol groups of the enzyme. In contrast, the other enzyme activities of the citric acid cycle and of the electron transfer chain, as well as synaptic Na+,K+-ATPase were not altered by either Orn or Hcit at concentrations as high as 5.0 mM. Similarly, Oro did not interfere with any of the tested parameters. The next step of this study was to investigate the in vivo effects of intracerebroventricular (ICV) administration of Orn and Hcit on parameters of oxidative stress and energy metabolism in cerebral cortex from young rats. Orn and Hcit increased thiobarbituric acid-reactive substances values and carbonyl formation, indicators of lipid and protein oxidative damage, respectively. Furthermore, N-acetylcysteine and the combination of ascorbic acid plus α- tocopherol attenuated the lipid oxidation and totally prevented the protein oxidative damage provoked by Orn and Hcit, suggesting that reactive species were involved in these effects. The ICV Hcit administration, but not Orn administration, also decreased reduced glutathione (GSH) concentrations, as well as the activity of catalase and glutathione peroxidase, indicating that Hcit provokes a reduction of brain antioxidant defenses. As regards to the parameters of energy metabolism, we verified that Orn and Hcit inhibited the citric acid cycle function (inhibition of CO2 synthesis from acetate), the aerobic glycolytic pathway (reduced CO2 production from glucose) and complex I–III activity of the respiratory chain. Hcit also inhibited the activity of aconitase, an enzyme very susceptible to free radical attack. We also investigated the in vivo effects of ICV administration of Orn and Hcit in the presence or absence of hyperammonemia induced by intraperitoneal urease treatment on important parameters of oxidative stress in cerebral cortex from young. Orn increased thiobarbituric acid-reactive substances levels and carbonyl formation, without altering sulfhydryl content and GSH levels. We also observed that the combination of hyperammonemia with Orn resulted in a decrease of sulfhydryl levels and GSH concentrations, highlighting a synergistic effect of ornithine and ammonia. Furthermore, homocitrulline caused increases of thiobarbituric acid-reactive substances values and carbonyl formation, as well as a decrease of GSH concentrations without altering sulfhydryl content. We also observed that urease treatment per se was able to enhance thiobarbituric acid-reactive substances levels indicating that hiperamonemia induce lipid peroxidation. Finally, we produced a chemical animal model of hiperornithinemia induced by a subcutaneous injection of saline-buffered Orn (2-5 μmol/g body weight) to rats. High brain Orn concentrations were achieved, indicating that Orn is permeable to the blood brain barrier. We then investigated the effect of early chronic postnatal administration of Orn (from the 5th to the 28th day of life) on physical and motor development and on the performance of adult rats in the open field and in the Morris water maze tasks. Chronic postnatal Orn treatment had no effect on the appearance of coat, eye opening or upper incisor eruption, nor on the free-fall righting task, suggesting that physical and motor development were not changed by Orn. However, Orn-treated rats did not habituate to the open field apparatus, implying a deficit of learning/memory. Motor activity was the same for Orn- and saline- injected animals. Motor activity, evaluated by the number of crossings in the open field and by the swimming speed in the Morris water maze, was the same for Orn- and saline- injected animals, indicating no deficit of locomotor activity in rats injected with Orn. Similarly, the number of fecal boli and grooming and the time spent in the central area in the open field task were the same in both groups, implying no alteration of emotionality. The current investigation shows for the first time that Orn and especially Hcit compromise energetic and redox homeostasis and that chronic hyperornithinemia during postnatal period impairs the adult rat performance in the open field task, where the animals did not habituate to the apparatus. It is possible, however, that high sustained cerebral Orn level could provoke a brain damage, possibly through induction of oxidative stress and/or compromising energy metabolism, altering some metabolic pathways essential for normal learning/memory. In conclusion, we postulate that alterations in the cerebral bioenergetic and redox state induced by metabolites accumulated in HHH syndrome, as demonstrated in vitro and in vivo in the present study, may represent pathogenic mechanisms contributing, at least in part, to the neurological symptoms of patients affected by this disorder.

O tema geral desta tese é a utilização de técnicas ópticas de espectroscopia Raman não linear para análises de sistemas distintos. Especificamente, nos concentraremos na técnica de CARS multiplexado, introduzindo os princípios fundamentais e relatando a importância do tratamento de dados para a recuperação do espectro vibracional. Comprovamos que a técnica de CARS multiplexado é capaz de substituir a espectroscopia Raman convencional de maneira eficiente nas aplicações abordadas e apresentar diversas vantagens. Por fim, apresentamos outros trabalhos desenvolvidos durante o período de doutoramento relacionados à microscopia óptica em escala nanométrica. / The general theme of this thesis is the use of the nonlinear Raman spectroscopy techniques to analyze different systems. Specifically we will concentrate in the Multiplex CARS technique, introducing the fundamentals and relating the important role of the data processing to retrieve the vibrational spectrum. We show that multiplex CARS can substitute the conventional Raman spectroscopy efficiently in the discussed subjects and provide several advantages. Finally, we present others developed works during the doctorate period related with microscopy in nanometric scale.