Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-10-30T11:55:58Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AspectosMorfologicosComparativos.pdf: 2656640 bytes, checksum: 9bbf3340fc36fc24f6d2c0398e712159 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-10-30T14:08:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AspectosMorfologicosComparativos.pdf: 2656640 bytes, checksum: 9bbf3340fc36fc24f6d2c0398e712159 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-30T14:08:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_AspectosMorfologicosComparativos.pdf: 2656640 bytes, checksum: 9bbf3340fc36fc24f6d2c0398e712159 (MD5) Previous issue date: 2014 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A camada I tem como característica principal a baixa quantidade de neurônios e uma alta densidade de fibras nervosas. A morfologia dos neurônios da camada I ainda é pouco estudada, tanto que nos estudos que avaliaram a morfologia desses neurônios não se chegou ainda a um consenso sobre as formas e funções desses neurônios. Este estudo avaliou a morfologia dos neurônios da camada I do córtex visual de duas espécies de roedores: Cavia porcellus, popularmente conhecido no Brasil como porquinho-da-índia e Rattus norvegicus, que é o rato e foi utilizada a linhagem Wistar, comumente usado nas pesquisas científicas. O porquinho-da-índia é um modelo animal muito estudado, utilizado em diversos segmentos da ciência. Apesar dessa espécie ser bem estudada, trabalhos na camada I desse animal são relativamente raros, especialmente em relação à morfologia e eletrofisiologia dos neurônios dessa região cortical. Pesquisas em ratos sobre os neurônios da camada I são mais frequentes, tanto em relação a morfologia quanto a eletrofisiologia. Para discriminar as possibilidades de diferenças na morfologia dos neurônios da camada I do córtex visual do porquinho-da-índia e do rato, este estudo classificou esses neurônios de acordo com a trajetória de seus dendritos e analisou as medidas dendríticas utilizando a técnica de injeção intracelular de biocitina. Após a classificação dos neurônios as comparações foram feitas entre os mesmos tipos celulares de cada roedor. Foram utilizados 35 porquinhos-da-índia da variedade Dunkin-Hartley de pêlo curto de ambos os sexos com idades de 4 a 5 dias de vida pós-natal. Quanto aos ratos, foram utilizados 30 ratos da variedade Wistar, de ambos os sexos com idades de 14 a 21 dias de vida pós-natal. Os animais foram anestesiados e tiveram seus encéfalos removidos, hemisférios separados e foram realizados cortes no plano coronal na região occipital onde se localiza a área visual dos roedores. As fatias foram mantidas em líquido cérebro-espinhal artificial e em seguida levadas ao microscópio para injeção de biocitina e posteriormente foram fixadas e tratadas para montagem em lâmina e contracoradas com Nissl para melhor visualização. Os neurônios encontrados foram classificados como: horizontais, ascendentes, descendentes e radias. Foram analisadas as seguintes medidas dendríticas: área do campo receptor, comprimento dendrítico total e médio, área total do corpo celular, número de dendritos, distância da pia-máter e análise da distribuição de Sholl. Dos resultados obtidos os mais notáveis foram o alcance dos ramos dendríticos e o tamanho do corpo celular dos neurônios da camada I do porquinho-da-índia quando comparados aos do rato. Isso sugere que, nessa espécie, um maior número de microcircuitos neurais podem ser estabelecidos, e por conseguinte maior taxa metabólica, justificada pelo maior tamanho do corpo celular. / The layer I has as main characteristic the low number of neurons and a high density of nerve fibers. The morphology of neurons of layer I is still understudied, so that in studies evaluating the morphology of these neurons has not yet reached a consensus on the forms and functions of these neurons. This study evaluated the morphology of neurons in layer I of the visual cortex of two rodent species: Cavia porcellus, popularly known in Brazil as a guinea pig and Rattus norvegicus, which is the rat and the Wistar strain was used, commonly used in scientific research. The guinea pig is a widely studied animal model used in several areas of science. Although this species is well studied, works on layer I of this animal are relatively rare, especially in relation to morphology and electrophysiology of neurons in this cortical region. Research in rats on neurons of layer I are more frequent, both in relation to morphology and electrophysiology. To discriminate the potential for differences in the morphology of neurons in layer I of the visual cortex of the guinea pig and mouse, this study classified these neurons according to the trajectory of their dendrites and dendritic measures analyzed using the technique of intracellular injection of biocytin. After classification of neurons comparisons were made between the same cell types of each rodent. 35 guinea India Dunkin-Hartley variety of short-haired of both sexes aged 4-5 days of postnatal life were used. As for the rats, 30 rats of Wistar variety of both sexes aged 14 to 21 days of postnatal life were used. The animals were anesthetized and had their brains removed, separated hemispheres and sections were made in the coronal plane in the occipital region where is located the visual area of rodents. Slices were maintained in artificial cerebrospinal fluid and then brought to the microscope to inject biocytin and subsequently were fixed and treated for mounting on slides and counterstained with Nissl for better viewing. Neurons found were classified as horizontal, ascending, descending and radial. The receptive field area, total and average dendritic length, total area of the cell body, dendrites number, distance from the pia mater and distribution analysis Sholl: The following dendritic measures were analyzed. Results of the most notable were the extent of dendritic branches and the size of the cell body of neurons of layer I of the guinea pig compared to rat. This suggests that in this species, a larger number of neural microcircuits can be established, and therefore greater metabolic rate justified by the size of the cell body.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-03-27T14:37:24Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EfeitosAdaptacaoFlicker.pdf: 2860740 bytes, checksum: f9abd8848d8f0d11bce4e73516f4fbe8 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-04-11T14:20:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EfeitosAdaptacaoFlicker.pdf: 2860740 bytes, checksum: f9abd8848d8f0d11bce4e73516f4fbe8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-11T14:20:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EfeitosAdaptacaoFlicker.pdf: 2860740 bytes, checksum: f9abd8848d8f0d11bce4e73516f4fbe8 (MD5) Previous issue date: 2015-08-20 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O potencial cortical provocado visual tem sido utilizado para avaliar a visão espacial de luminância. A observação prolongada de um estímulo visual leva a uma série de mudanças na resposta neural em diferentes níveis de processamento do sistema visual. Os resultados destes estudos tem levado à compreensão de como o córtex visual primário processa informações espaciais. Muito tem sido sugerido sobre a ativação das vias paralelas M e P para a contribuição das respostas visuais corticais à partir do uso de estímulos que ativariam preferencialmente uma ou outra via. Uma abordagem para se estudar as interações da atividade atribuída às vias paralelas visuais M e P sobre as respostas corticais poderia ser a aplicação de estímulos que promovessem a adaptação preferencial de uma das vias ou mesmo de ambas e deixar que a via remanescente pudesse se expressar na resposta visual cortical. O objetivo deste estudo é avaliar os efeitos da adaptação ao flicker para estímulos de contraste de luminância sobre respostas corticais visualmente provocadas em várias condições favoráveis à ativação diferencial ou conjunta das vias paralelas M e P, levando a um aumento ou diminuição das respostas corticais. Foram avaliados 8 sujeitos com visão normal e acuidade normal ou corrigida 20/20. Foram utilizadas várias condições de estimulação, as quais serão três condições de estimulação sem adaptação visual, contendo apenas os estímulos testes, redes senoidais em 0,4 cpg, 2 cpg e 10 cpg com taxa de reversão espacial de 180 graus de 1 Hz (condições controle). As demais condições apresentaram um estímulo de adaptação que será uma máscara gaussiana bidimensional que variará a luminância no tempo cosenoidalmente (flicker) com modulação temporal de 5 Hz, 10 Hz e 30 Hz. O experimento consistiu em apresentar um estímulo de adaptação durante 8 s seguido por um estímulo teste durante 2 s. As respostas corticais foram registradas sobre o couro cabeludo acima do córtex occipital e foram registradas apenas durante a apresentação do estímulo teste. As respostas corticais foram avaliadas no domínio do tempo e das frequências temporais. No domínio do tempo, medido a latência e a amplitude do componente P1 (pico-linha), enquanto no domínio das frequências temporais foram avaliadas as amplitudes das bandas de frequências alfa, beta e gama presentes no registro. As respostas para os estímulos testes foram comparadas entre as condições sem adaptação e com adaptação visual ao flicker. O principal resultado foi que a adaptação visual ao flicker ocorreu de forma diferenciada no domínio das frequências espaciais. Os resultados indicam que o componente P1 foi encontrado em todas as condições de estimulação e adaptação ao flicker na frequência espacial mais baixa (0,4 cpg) em todas as condições temporais. Os resultados também indicam que ocorreu uma diminuição da energia da banda alfa na mesma condição de 0,4 cpg e um aumento da banda gama. Este trabalho concluiu que a adaptação ao flicker levou à diminuição da amplitude do potencial cortical provocado visual causado pela diminuição da energia das oscilações alfa e aumento da energia na banda gama em 0,4 cpg, representando uma modificação do balanço entre as duas vias visuais M e P nas células do córtex. / Visual Evoked Potential (VEP) has been a useful method to evaluate spatial vision in humans. Sustained observation of a visual stimulus produces several changes in neural responses at different processing levels in visual system. Previous studies has elucidated how primary visual cortex processing spatial information. Many others studies has also suggested about the contribution of parallel pathways M and P activation on the visual cortical responses evoked by a stimuli that excite only one of these pathways. Cortical excitation through a kind of stimulus that promotes one or both preferential adaptation could be a valuable approach to study activity from M and P pathways interactions on the visual responses. The purpose of this study is to evaluate the effects of luminance flicker adaptation on cortical responses elicited under favorable conditions of joint or differential M and P pathways activation, leading to an increase or decrease cortical responses. Eight subjects (20.25 ± 1.5) with normal vision acuity or corrected to 20/20 were tested. VEPs were recorded under three conditions of visual stimulation with no adaptation: sinusoidal gratings at 0.4, 2 and 10cpd presented at 1 Hz pattern-reversal stimulus (test stimuli). Other conditions was elicited by two-dimensional Gaussian mask adaptation stimulus with luminance variation in time domain (flicker) presented at 5 Hz, 10 Hz and 30 Hz temporal modulation. The experiment consisted on VEPs records above occipital scalp elicited by 8 seconds of adaptation stimulus followed by 2 seconds test stimuli. Cortical responses were evaluated in the time and temporal frequencies domain. In the time domain were measured latency and the P1 component amplitude (peak-line), while in the temporal frequency domain were evaluated amplitudes of alpha, beta and gamma frequency bands present in the in the records. VEPs elicited by the test stimuli were compared between flicker adaptation and no adaptation conditions. Main findings consisted on flicker adaptation that occurred differently at spatial frequencies domain. Results showed P1 component in all stimulation conditions and flicker adaptation at lower spatial frequency (0.4 cpd) in all time conditions. It has also showed a reduction at alpha band energy and an increase in the gamma band at same condition. This study concluded that flicker adaptation led to VEP amplitude decreased due to loss of alpha oscillations energy and gamma band energy increased at 0.4 cpd, and it represented a modification on the balance between M and P visual pathways.

Orientadores: Roberto José Maria Covolan, Rickson Coelho Mesquita / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-25T21:27:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Anjos_CarlosAlessandroSilvados_D.pdf: 14228439 bytes, checksum: 3f8ec7a93c1a21bbd6147d80351b5c9b (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A atividade cerebral envolve uma complexa rede de processos neurofisiológicos cuja demanda energética requer constante aporte de glicose e oxigênio, supridos através da microcirculação sanguínea cerebral. Variações na circulação sanguínea cerebral decorrentes de ativação neuronal podem ser detectadas e registradas através da técnica óptica denominada NIRS (near infrared spectroscopy). Neste trabalho, desenvolvemos estudos sobre a aplicabilidade da técnica NIRS sob três diferentes abordagens, envolvendo indivíduos saudáveis e portadores de uma condição patológica específica. Os estudos com indivíduos saudáveis foram focados na aplicabilidade da técnica NIRS para investigar alterações hemodinâmicas associadas à estimulação do córtex visual e à realização de exercício físico. No caso envolvendo condição patológica, investigamos a aplicabilidade clínica desta mesma técnica para avaliar a perfusão cerebral de pacientes com estenose carotídea. Nos estudos sobre estimulação do córtex visual, buscou-se estabelecer uma relação entre a frequência do estímulo apresentado ao voluntário e parâmetros obtidos das curvas hemodinâmicas. Nos experimentos associados a exercícios físicos, ciclistas semiprofissionais e indivíduos fisicamente ativos realizaram testes em bicicletas simulando tipos específicos de provas, envolvendo tarefas abertas (teste progressivo) e fechadas (teste contra relógio em uma prova de 4Km), em diferentes condições (controle, ingestão de placebo ou cafeína), buscando caracterizar diferenças em aspectos da hemodinâmica cerebral a elas associadas. Por fim, nos experimentos envolvendo indivíduos com estenose carotídea, foram realizadas medidas de NIRS, durante a realização de testes de apneia com duração de 30 segundos, buscando estabelecer a aplicabilidade da técnica na avaliação clínica deste tipo de patologia. Para cada uma dessas abordagens, foram estabelecidos parâmetros associados às respostas hemodinâmicas obtidas através de tarefas e estímulos específicos, que permitiram caracterizar e quantificar os processos fisiológicos envolvidos em cada tipo de experimento, demonstrando assim a aplicabilidade da técnica NIRS para o estudo da atividade cerebral sob as condições experimentais em questão / Abstract: Brain activity involves a complex network of neurophysiological processes whose energy demand requires constant supply of glucose and oxygen which is provided by the cerebral microcirculation. Changes in cerebral blood flow due to neuronal activation can be detected and recorded by the optical technique called NIRS (near infrared spectroscopy). In this work, we developed studies on the applicability of the NIRS technique under three different approaches, involving healthy subjects and patients with a specific pathological condition. Studies in healthy subjects were focused on the applicability of the NIRS technique to investigate hemodynamic changes associated with stimulation of the visual cortex and the performance of physical exercise. In the case involving pathological condition, we investigated the clinical applicability of this same technique to evaluate cerebral perfusion in patients with carotid stenosis. In studies of stimulation of the visual cortex, we sought to establish a relationship between the frequency of the stimulus presented to volunteer and parameters obtained from the hemodynamic curves. In the experiments associated with exercise, semi-professional cyclists and physically active subjects performed tasks on bicycles simulating specific types of tests, involving open tasks (progressive test) and closed (a 4km test against the clock), under different conditions (control, placebo or caffeine intake), seeking to characterize differences in aspects of cerebral hemodynamics associated with them. Finally, in experiments involving individuals with carotid stenosis, NIRS measurements were carried out during apnea tests lasting 30 seconds, from which we sought to establish the applicability of the technique in the clinical evaluation of this type of pathology. For each of these approaches, parameters associated with the hemodynamic responses obtained by stimulation of specific tasks allowed to characterize and quantify the physiological processes involved in each type of experiment, thus demonstrating the applicability of the NIRS technique to the study of brain activity under the experimental conditions in question / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Introdução: Apesar do grande impacto da ressonância magnética funcional em neurociências, a sua aplicabilidade clínica ainda é pequena. Um dos principais motivos é a falta de dados populacionais para dar suporte à decisão clínica. Esta tese teve por objetivo formar um banco de dados normais, representativo de pacientes do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HCFMUSP). Métodos: Foram estudados 64 acompanhantes normais dos pacientes do HCFMUSP. Cada indivíduo realizou tarefas quem envolviam função de linguagem, somatossensorial, motor, audiovisual e de memória em aparelho de 1,5 T. Foram colhidos dados demográficos, de desempenho e neuropsicológicos dos sujeitos e de controle de qualidade do magneto de RM. As imagens funcionais foram analisadas através do software XBAM para cada indivíduo, para os grupos e para análise de correlação comportamental. Resultados: A amostra teve uma distribução demográfica variada. Os resultados das análises de grupo mostraram padrões de acordo com a literatura. O paradigma motor mostrou efeito BOLD positivo nos giros pré e pós-centrais estendendo-se para regiões pré-motoras e parietais, área motora suplementar, áreas somatosensoriais secundárias, núcleos da base e tálamo contralaterais à mão avaliada e hemisférios cerebelares ipsilaterais. O paradigma somatossensorial das mãos demonstrou efeito BOLD positivo nos giros pré e pós-centrais, núcleos da base e tálamos contralaterais à mão estimulada, cerebelo ipsilateral à mão estimulada e o córtex somatossensorial secundário bilateralmente e o da face mostrou os giros pré e pós-centrais, o córtex parietal, regiões pré-motoras, regiões temporais posteriores e inferiores e área somatosensorial secundária bilateralmente. A análise de grupo dos paradigmas de linguagem mostrou efeito BOLD positivo no giro frontal inferior e ínsula bilateralmente, maiores à esquerda, giro frontal médio esquerdo, cíngulo anterior, área motora suplementar, cerebelo à direita e vermis cerebelar, núcleos da base e tálamos à esquerda e em particular na fluência verbal falada com apresentação de letras diferentes, lobo parietal esquerdo. No paradigma audiovisual a condição visual mostrou efeito BOLD positivo no córtex occipital, parietal e cerebelo bilateralmente e a condição auditiva, nos lobos temporais bilaterais, com extensão fronto-parietal à esquerda. A análise de grupo do paradigma memória mostrou áreas no cerebelo, córtex occipital, giro frontal médio, região frontal mesial anterior e lobo parietal, com predomínio à direita. Nos mapas individuais foram detectadas muitas regiões em cada paradigma e houve grande variabilidade, sendo as regiões cerebrais que apresentaram efeito BOLD positivo com maior frequência ( 85%): giro pré-central esquerdo (95%) e cerebelo superior direito (87%) no movimento da mão direita; giro pré-central direito (88%) no movimento da mão esquerda; giro pós-central esquerdo (88%) no estímulo somatosensorial da mão direita; giro pós-central direito (89%) no estímulo somatosensorial da mão esquerda; giro lingual direito (90%) e esquerdo (88%) no estímulo visual; e giro temporal médio direito (93%) e esquerdo (91%) na condição auditiva. As tarefas de memória e fluência verbal não tiveram nenhuma região com frequência acima de 80%. Conclusões: Os padrões de ativação cerebral obtidos nas imagens de RMf do grupo de participantes são semelhantes à literatura. A freqüência das regiões com efeito BOLD positivo foi maior nos córtices primários sensoriais e motores. As informações colhidas no trabalho constituem uma base de dados que pode ser utilizada para suporte à decisão clínica. / Introduction: Functional magnetic resonance imaging has had a great impact on neuroscience, but its clinical applicability is still small. One of the main reasons is the lack of populational databases to support clinical decision. The aim of this work was to constitute a local normal database, representative of the patients from the Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HC-FMUSP). Methods: The sample included 64 normal subjects who, at some point, accompanied patients from the HCFMUSP. They all performed motor, somatosensory, language, audiovisual and memory paradigms in a 1,5 T magnet. Demographic, neuropsychological and behavioral data were collected. Scanner quality control was also verified. Data was analyzed through XBAM software on individual and group basis, and for behavioral correlation. Results: The sample had a variable demographic distribution. Group analysis showed results in agreement with the literature. The motor paradigm elicited positive BOLD effect in the pre and postcentral gyri, extending to premotor and parietal regions, supplementary motor area, secondary somatosensory areas, basal ganglia and thalamus contralateral to the hand in question, and ipsilateral cerebellum. Group analysis of the hand somatosensory paradigm showed pre and postcentral gyri, basal ganglia and thalamus contralateral to the stimulated hand, ipsilateral cerebellum and bilateral secondary somatosensory areas. The group analysis of the somatosensory paradigm of the face showed pre and postcentral gyri, parietal cortex, premotor areas, inferior-posterior temporal cortex and secondary somatosensory areas bilaterally. Language paradigms showed positive BOLD effect in the inferior frontal gyrus and insula bilaterally, bigger on the left, left middle frontal gyrus, anterior cingulate, supplementary motor area, right cerebellum, cerebellar vermis, left basal ganglia and thalamus, and in particular, overt verbal fluency with presentation of different letters also showed the left parietal lobe. The audiovisual paradigm group analysis showed positive BOLD effect in the occipital and parietal cortex and cerebellum bilaterally during the visual condition, and bilateral temporal with left frontal and parietal extension during the auditory condition. Finally, working memory task showed activation in the occipital cortex, cerebellum, middle frontal gyri, parietal association cortex and mesial frontal region bilaterally, with right predominance. On individual basis we detected a multitude of brain areas in each paradigm with great variability, and those with the higher frequency ( 85%) were: left precentral gyrus (95%) and superior right cerebellum (87%) during the right hand movement; right precentral gyrus (88%) during the left hand movement; left postcentral gyrus (88%) for the somatosensory stimulus of the right hand; right postcentral gyrus (89%) for the somatosensory stimulus of the left hand; right (90%) and left (88%) lingual gyri during the visual stimulus; and right (93%) and left (91%) middle temporal gyrus for the auditory stimulus. Working memory and verbal fluency had no region with a frequency above 80%. Conclusions: The patterns of cerebral activations obtained in group analysis are in agreement with the literature. Individual analysis showed a higher frequency of positive BOLD effect in the primary and sensory cortices. The data collected during this work constitute a database that can be used to support clinical decision.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-13T17:40:43Z No. of bitstreams: 1 NIVALDO ANTONIO PORTELA DE VASCONCELOS - TESE PPGCC 2010..pdf: 20480342 bytes, checksum: 82f77f75c6f1cf552f12520c132add82 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-13T17:40:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NIVALDO ANTONIO PORTELA DE VASCONCELOS - TESE PPGCC 2010..pdf: 20480342 bytes, checksum: 82f77f75c6f1cf552f12520c132add82 (MD5) Previous issue date: 2010-11-25 / Capes / Apesar dos grandes avanços da neurociência, a codificação de objetos complexos,realizada por assembléias neuronais, ao nível telencefálico, permanece ainda não muito clara. Alguns trabalhos têm obtido sucesso utilizando a informação da ativação de conjuntos neuronais no córtex inferior temporal de primatas adultos. Nesta Tese, procuramos investigar a codificação para objetos complexos em ratos, durante a vigília, quando são observados conjuntos de neurônios de regiões primárias e do hipocampo. Como abordagem de análise, propôs-se a implementação de uma população de classificadores capaz de decidir entre as diferentes respostas neuronais, relativas aos estímulos provenientes de diferentes objetos. Os resultados encontrados, utilizando classificadores baseados em cinco diferentes modelos, demonstram a viabilidade de classificação das respostas dos neurônios biológicos em função do contato com os objetos, e que isso pode acontecer com intervalos amostrais (bins) entre 50ms e 500ms. Os resultados sugerem que esta codificação parece estar distribuída na ativação do conjunto de neurônios, ao invés de ser representada por um grupo pequeno de neurônios altamente específicos. Uma contribuição importante desta Tese foi mostrar que esta codificação de objetos pode ser encontrada também em áreas corticais primárias de animais como ratos, não ficando restrita ao córtex inferior temporal de primatas adultos. Outra contribuição da abordagem de análise proposta neste estudo foi mostrar que mesmo com o animal no escuro, é possível obter informação suficiente na ativação neuronal do córtex visual primário para decidir sobre com qual objeto o animal está em contato táctil. Tais resultados sugerem uma mudança dos modelos de processamento de informação nas áreas sensoriais primárias e no hipocampo. Os resultados sugerem que os circuitos hipocampo-corticais se organizam como uma grade computacional, na qual o engajamento no processamento de informação depende de disponibilidade e demanda. / Despite major advances in neuroscience, the coding of complex objects, held by neuronal ensemblesattelencephaliclevel,stillnotveryclear. Someworkshavebeensuccessfulusing the information on the activation of neuronal assemblies within Inferior Temporal cortex in adult primates. In this thesis, we investigate coding of complex objects in rats, during wakefulness, based on primary sensory neurons and hippocampal regions. As analysis approach,proposed the implementation of a population of classifiers able to decide between the different neuronal responses, relative to stimuli from different objects. The results so far, using five classifiers different models, demonstrate the feasibility of classification of responses of biological neurons as a function of the contact with objects, and that this can be done using 250ms bin width. The results suggest that this coding seems to be distributed in the activation of the set of neurons, rather than being represented by specific neurons. An important contribution of this thesis was to show that this coding of complex objects can also be found in the primary areas of animals like mice, not getting inferior temporal cortex restricted to adult primates. Another contribution of the approach analysis proposed in this thesis was to show that even with the animal in the dark, you can get sufficient information on the neuronal activation of primary visual cortex to decide whether to what object the animal is in contact touch. The cerebral cortex, including primary sensory areas and hippocampus, processes information like a computer grid, in which idle computing resources are dynamically allocated in a distributed manner to perform the task at hand, according to global demand and local availability.

Introdução: Apesar do grande impacto da ressonância magnética funcional em neurociências, a sua aplicabilidade clínica ainda é pequena. Um dos principais motivos é a falta de dados populacionais para dar suporte à decisão clínica. Esta tese teve por objetivo formar um banco de dados normais, representativo de pacientes do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HCFMUSP). Métodos: Foram estudados 64 acompanhantes normais dos pacientes do HCFMUSP. Cada indivíduo realizou tarefas quem envolviam função de linguagem, somatossensorial, motor, audiovisual e de memória em aparelho de 1,5 T. Foram colhidos dados demográficos, de desempenho e neuropsicológicos dos sujeitos e de controle de qualidade do magneto de RM. As imagens funcionais foram analisadas através do software XBAM para cada indivíduo, para os grupos e para análise de correlação comportamental. Resultados: A amostra teve uma distribução demográfica variada. Os resultados das análises de grupo mostraram padrões de acordo com a literatura. O paradigma motor mostrou efeito BOLD positivo nos giros pré e pós-centrais estendendo-se para regiões pré-motoras e parietais, área motora suplementar, áreas somatosensoriais secundárias, núcleos da base e tálamo contralaterais à mão avaliada e hemisférios cerebelares ipsilaterais. O paradigma somatossensorial das mãos demonstrou efeito BOLD positivo nos giros pré e pós-centrais, núcleos da base e tálamos contralaterais à mão estimulada, cerebelo ipsilateral à mão estimulada e o córtex somatossensorial secundário bilateralmente e o da face mostrou os giros pré e pós-centrais, o córtex parietal, regiões pré-motoras, regiões temporais posteriores e inferiores e área somatosensorial secundária bilateralmente. A análise de grupo dos paradigmas de linguagem mostrou efeito BOLD positivo no giro frontal inferior e ínsula bilateralmente, maiores à esquerda, giro frontal médio esquerdo, cíngulo anterior, área motora suplementar, cerebelo à direita e vermis cerebelar, núcleos da base e tálamos à esquerda e em particular na fluência verbal falada com apresentação de letras diferentes, lobo parietal esquerdo. No paradigma audiovisual a condição visual mostrou efeito BOLD positivo no córtex occipital, parietal e cerebelo bilateralmente e a condição auditiva, nos lobos temporais bilaterais, com extensão fronto-parietal à esquerda. A análise de grupo do paradigma memória mostrou áreas no cerebelo, córtex occipital, giro frontal médio, região frontal mesial anterior e lobo parietal, com predomínio à direita. Nos mapas individuais foram detectadas muitas regiões em cada paradigma e houve grande variabilidade, sendo as regiões cerebrais que apresentaram efeito BOLD positivo com maior frequência ( 85%): giro pré-central esquerdo (95%) e cerebelo superior direito (87%) no movimento da mão direita; giro pré-central direito (88%) no movimento da mão esquerda; giro pós-central esquerdo (88%) no estímulo somatosensorial da mão direita; giro pós-central direito (89%) no estímulo somatosensorial da mão esquerda; giro lingual direito (90%) e esquerdo (88%) no estímulo visual; e giro temporal médio direito (93%) e esquerdo (91%) na condição auditiva. As tarefas de memória e fluência verbal não tiveram nenhuma região com frequência acima de 80%. Conclusões: Os padrões de ativação cerebral obtidos nas imagens de RMf do grupo de participantes são semelhantes à literatura. A freqüência das regiões com efeito BOLD positivo foi maior nos córtices primários sensoriais e motores. As informações colhidas no trabalho constituem uma base de dados que pode ser utilizada para suporte à decisão clínica. / Introduction: Functional magnetic resonance imaging has had a great impact on neuroscience, but its clinical applicability is still small. One of the main reasons is the lack of populational databases to support clinical decision. The aim of this work was to constitute a local normal database, representative of the patients from the Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HC-FMUSP). Methods: The sample included 64 normal subjects who, at some point, accompanied patients from the HCFMUSP. They all performed motor, somatosensory, language, audiovisual and memory paradigms in a 1,5 T magnet. Demographic, neuropsychological and behavioral data were collected. Scanner quality control was also verified. Data was analyzed through XBAM software on individual and group basis, and for behavioral correlation. Results: The sample had a variable demographic distribution. Group analysis showed results in agreement with the literature. The motor paradigm elicited positive BOLD effect in the pre and postcentral gyri, extending to premotor and parietal regions, supplementary motor area, secondary somatosensory areas, basal ganglia and thalamus contralateral to the hand in question, and ipsilateral cerebellum. Group analysis of the hand somatosensory paradigm showed pre and postcentral gyri, basal ganglia and thalamus contralateral to the stimulated hand, ipsilateral cerebellum and bilateral secondary somatosensory areas. The group analysis of the somatosensory paradigm of the face showed pre and postcentral gyri, parietal cortex, premotor areas, inferior-posterior temporal cortex and secondary somatosensory areas bilaterally. Language paradigms showed positive BOLD effect in the inferior frontal gyrus and insula bilaterally, bigger on the left, left middle frontal gyrus, anterior cingulate, supplementary motor area, right cerebellum, cerebellar vermis, left basal ganglia and thalamus, and in particular, overt verbal fluency with presentation of different letters also showed the left parietal lobe. The audiovisual paradigm group analysis showed positive BOLD effect in the occipital and parietal cortex and cerebellum bilaterally during the visual condition, and bilateral temporal with left frontal and parietal extension during the auditory condition. Finally, working memory task showed activation in the occipital cortex, cerebellum, middle frontal gyri, parietal association cortex and mesial frontal region bilaterally, with right predominance. On individual basis we detected a multitude of brain areas in each paradigm with great variability, and those with the higher frequency ( 85%) were: left precentral gyrus (95%) and superior right cerebellum (87%) during the right hand movement; right precentral gyrus (88%) during the left hand movement; left postcentral gyrus (88%) for the somatosensory stimulus of the right hand; right postcentral gyrus (89%) for the somatosensory stimulus of the left hand; right (90%) and left (88%) lingual gyri during the visual stimulus; and right (93%) and left (91%) middle temporal gyrus for the auditory stimulus. Working memory and verbal fluency had no region with a frequency above 80%. Conclusions: The patterns of cerebral activations obtained in group analysis are in agreement with the literature. Individual analysis showed a higher frequency of positive BOLD effect in the primary and sensory cortices. The data collected during this work constitute a database that can be used to support clinical decision.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andre Borges Cavalcante.pdf: 1739525 bytes, checksum: 2073615c7df203b086d5c76276905a35 (MD5) Previous issue date: 2008-02-25 / Efficient coding of natural images yields filters similar to the Gabor-like receptive fields of simple cells of primary visual cortex. However, natural and man-made images have different statistical proprieties. Here we show that a simple theoretical analysis of power spectra in a sparse model suggests that natural and man-made images would need specific filters for each group. Indeed, when applying sparse coding to man-made scenes, we found both Gabor and Haar wavelet-like filters. Furthermore, we found that man-made images when projected on those filters yielded smaller mean squared error than when projected on Gabor-like filters only. Thus, as natural and man-made images require different filters to be efficiently represented, these results suggest that besides Gabor, the primary visual cortex should also have cells with Haar-like receptive fields. / A codificação eficiente de imagens naturais gera filtros similares às wavelets de Gabor que relembram os campos receptivos de células simples do córtex visual primário. No entanto, imagens naturais e urbanas tem características estatísticas diferentes. Será mostrado que uma simples análise do espectro de potência em um modelo eficiente sugere que imagens naturais e urbanas requerem filtros específicos para cada grupo. De fato, aplicando codificação eficiente à imagens urbanas, encontramos filtros similares às wavelets de Gabor e de Haar. Além disso, observou-se que imagens urbanas quando projetadas nesses filtros geraram um menor erro médio quadrático do que quando projetadas somente em filtros de similares a Gabor. Desta forma, como imagens naturais e urbanas requerem filtros diferentes para serem representadas de forma eficiente, estes resultados sugerem que além de Gabor, o córtex visual primário também deve possuir células com campos receptivos similares às wavelets de Haar.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:13:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Yandra Cassia Lobato do Prado.pdf: 3346090 bytes, checksum: 459271b973e2cf45dae272f74f535fe4 (MD5) Previous issue date: 2010-06-10 / Primates are known for larger brain size, enhanced handling and cognitive abilities and increasingly complex social behavior. Many studies have been conducted with the neotropical primates of the genus Cebus, known as capuchin monkey, regarding their behavior, tool use, encephalization index and memory. These studies are justified because these primates present high cognitive faculty and other biological characteristics that make them similar to Old World primates. This thesis rendered possible the production of two articles. The first one is entitled Anatomical description of the extensor muscles of the forearm associated with cognition and tool use in Cebus libidinosus . In this article, a comparative analysis between the anatomy of the forearm muscle of this genus and that the one of other primates that, individually or jointly, act in the hands allowing more or less specialized movements of the fingers, relating them to the use of tools and to the cognitive aspects of Cebus spp. described in the literature. There were evident similarities between the extensor muscles in C. libidinosus primates and the correspondent muscles in humans and chimpanzees; however, there were differences when compared to baboons. The structure and differentiation of the forearm muscles of Cebus spp., together with its previously known encephalization index, corroborate the association between its manual ability and cognitive and behavioral aspects in primates. The second article is entitled "Cytoarchitecture of the occipital neocortex of Cebus libidinosus . Its purpose was to analyze the cytoarchitecture of the occipital cortex using the technique of Golgi-Cox, the qualitative and quantitative aspects provided by this technique of impregnation of neurons, and to compare them with data from the literature. Primary and secondary visual areas are located in the occipital neocortex, and in C. libidinosus, the histological organization of these areas is similar to humans and other primates and it is characterized by the predominance of granular neurons and the presence of transversal fibers in the fourth layer. Although the Golgi-Cox method allowed individual observation of neurons and their extensions, the weak distinction between neurons and glial cells impaired neuron counting. These data, nevertheless, will grant further cell density comparison of other cortical areas between Cebus spp. and other primates. Aiming to contribute to the foundations of studies related to the evolution of primate cognition, this study related morphology, as a science, to the numerous observations on the behavior of capuchin monkeys. The comparative approach to study the morphology of the musculoskeletal and neural apparatus of C. libidinosus will allow data inference in areas of cognitive science and related areas. / Os primatas são caracterizados pelo maior tamanho do cérebro, pelo aprimoramento de habilidades manipulativas e cognitivas e desenvolvimento de comportamento social complexo. Muitos estudos têm sido realizados com os primatas neotropicais do gênero Cebus, conhecidos por macaco-prego, relativos a comportamento e uso de ferramentas, índice de encefalização e memória. Esses estudos se justificam em razão desses primatas apresentarem elevada capacidade cognitiva e outras características biológicas que os torna similares aos primatas do Velho Mundo. A presente tese gerou a produção de dois artigos. O primeiro intitulado Descrição anatômica dos músculos extensores do antebraço de Cebus libidinosus associada a aspectos cognitivos e ao uso de ferramentas , propôs-se a análise comparativa entre a anatomia muscular do antebraço com àquela de outros primatas que, individual ou conjuntamente, atuam nas mãos possibilitando movimentos mais ou menos especializados dos dedos, relacionando-se ao uso de ferramentas e aspectos cognitivos de Cebus spp. descritos na literatura. Observaram-se evidentes similaridades entre os músculos extensores de C. libidinosus com os músculos correspondentes em humanos e chimpanzés, porém houve diferenças desses músculos em relação aos babuínos. A estrutura e diferenciação dos músculos do antebraço do Cebus spp., associados ao seu já conhecido índice de encefalização, reforçam a associação entre suas habilidades manuais e os aspectos cognitivos e comportamentais em primatas. O segundo artigo intitulado Citoarquitetura do neocórtex occipital de Cebus libidinosus propôs-se a análise da citoarquitetura do córtex cerebral occipital utilizando a técnica de Golgi-Cox, sob os aspectos qualitativos e quantitativos que esta técnica de impregnação de neurônios proporciona e, compará-los com dados descritos na literatura. No neocórtex occipital estão situadas as áreas visuais primárias e secundárias e, em C. libidinosus, a organização histológica destas áreas apresenta, tal como em outros primatas não-humanos e o homem, a predominância de neurônios granulares e a presença de estrias de Baillarger na quarta camada. O emprego da técnica de Golgi-Cox permitiu a visualização individual dos neurônios e seus prolongamentos, entretanto quanto à análise quantitativa apresenta como limitação a dificuldade em diferenciar células neuronais e não-neuronais. Estes dados permitirão futuras comparações entre diferentes áreas corticais de Cebus spp. e outros primatas. Com o intuito de contribuir com as bases dos estudos relacionados à evolução da cognição de primatas, este trabalho relacionou a morfologia, tal como ciência que é, com as inúmeras observações sobre comportamento do macaco-prego. A abordagem comparativa no estudo da morfologia músculo-esquelética e do aparato neural do C. libidinosus permitirá inferir dados às áreas da ciência cognitiva e áreas correlatas.