The interplay between sounds and movements is not only critical for music performance, but also for the acquisition of speech, and might underlie the success of using music as a therapeutic tool in the facilitation of movements. This dissertation is comprised of three functional magnetic resonance imaging studies that aim to elucidate the neural basis underlying interactions between the auditory and motor systems in the context of musical rhythm perception and production. Study 1 investigated the neural correlates that facilitate auditory-motor coupling while subjects tapped along with an isochronous rhythm. Auditory input was manipulated so that the metric saliency of the isochronous rhythm increased across five parametric levels in order to modulate subjects’ tapping behaviour. [...] / L’interaction entre le son et le mouvement n’est pas seulement essentielle lors de prestations musicales, mais aussi lors de l’ acquisition de la parole, et pourrait être à la base du succès de la musique lorsqu’elle est utilisée en tant qu’agent thérapeutique visant la facilitation du mouvement. Cette dissertation consiste en trois études d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle visant à élucider les fondements neuraux à la base de l’interaction entre le système auditif et le système moteur dans le contexte de la perception et de la production de rythmes musicaux. La première étude examina les corrélats neuraux facilitant le couplage auditif-moteur chez des sujets produisant des battements alors qu’ils étaient guidés par un rythme isochronique. L’information auditive fut manipulée pour que la proéminence métrique du rythme isochronique augmente à travers cinq niveaux paramétriques dans le but de moduler les battements produits par le sujet. [...]

Large neocortical lesions, such as hemidecortication, are detrimental for motor and cognitive skills. This thesis investigates the effect of age at the time of lesion on functional outcome. Attempts were then made to improve the outcome by using two simple treatments, tactile stimulation and Fibroblast Growth Factor-2 (FGF-2). The functional outcome of animals was measured using a series of behavioural tests (Morris water task, skilled reaching, forelimb placing during spontaneous vertical exploration, and the sunflower seed task). A qualitative difference was noted between animals that received hemidecortication at post natal day ten (P 10) versus animals that received a hemidecortication in adulthood (postnatal day, P 90). When the tactile stimulation treatment was used on animals that received P 10 hemidecortication, cognitive and motor improvements were noted. The same was not true for injections of FGF-2. When given after P 10 hemidecortication, this treatment impaired the cognitive abilities of rats in the Morris water task. There are two main points from this project: 1) overall functional recovery is not better or worse but simply different based on the age at which the trauma occurred and 2) treatments have varied success with different types of brain injury. / x, 123 leaves ; 29 cm.

The ability to correct balance disturbances is essential for maintaining upright stability. Recent literature highlights a potentially important role for the cerebral cortex in controlling compensatory balance reactions. The objective of this research was to provide a more detailed understanding of the specific neurophysiologic events occurring at the cortex following balance disturbances. More specifically, the focus was to determine whether the N1, a cortical potential evoked during balance control, and the error-related negativity (ERN), a cortical potential measured in response to errors during cognitive tasks, have similar cortical representation, revealing a similar link to an error detection mechanism. It was hypothesized that the N1 and ERN would have the same generator located in the anterior cingulate cortex (ACC). Fourteen healthy young adults participated in a balance task (evoked N1) and a flanker task (evoked ERN). Temporally unpredictable perturbations to standing balance were achieved using a lean and release cable system. Electromyography and centre of pressure were measured during the balance task. Reaction times and error rates were measured during the flanker task. Electroencephalography was recorded during both tasks. Source localization was performed in CURRY 6 using a single fixed coherent dipole model to determine the neural generator of the N1 and ERN. The results revealed that the locations of the N1 and ERN dipoles were different. The mean (n=9) distance between N1 and ERN dipoles was 25.46 ± 8.88 mm. The mean Talairach coordinates for the ERN dipole were (6.47 ± 3.08, -4.41 ± 13.15, 41.17 ± 11.63) mm, corresponding to the cingulate gyrus (Brodmann area 24). This represents the ACC, supporting results from previous literature. The mean Talairach coordinates for the N1 dipole were (5.74 ± 3.77, -11.81 ± 10.84, 53.73 ± 7.30) mm, corresponding to the medial frontal gyrus (Brodmann area 6). This is the first work to localize the source of the N1. It is speculated that the generator of the N1 is the supplementary motor area and that it represents the generation of a contingency motor plan to shape the later phases of the compensatory balance response based on sensory feedback from the perturbation.

Thesis (Ph. D.)--University of Virginia, 2007. / Includes bibliographical references. Also available online through Digital Dissertations.

Diss. (sammanfattning) Linköping : Univ., 2003. / Härtill 4 uppsatser.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2005. / Härtill 6 uppsatser.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Statins are drugs used in dislipidemias treatment. These agents are reversible inhibitors of the rate-limiting enzyme in cholesterol biosynthesis,the 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase, and preventing de conversion of HMG-CoA to mevalonate. Besides reducing the plasma cholesterol, statins also present effects which seem cholesterol-independent, the so-called pleiotropic effects of statins. Date in literature has been shown that HMG-CoA inhibitors display neuroprotective properties, mainly related to improvement in vascular function due to increase in nitric oxide production, in this context, this class of drugs has proven usefull in treatment and prevention of neurodegenerative disorders such as Alzheimer´s and Parkinson´s. On the other hand, studies based on clinical data have shown that after abrupt discontinuation of statin therapy occurs a period in which the protective properties are lost, and deleterious effects are activated, leading to the appearance of rebound deterioration of vasculature which seems to be associated with alterations in enzymes activities endhotelial nitric oxide synthase and NADPH oxidase. However, little is known about whether these effects of statin withdrawal syndrome in the central nervous system. Therefore, this study aimed to investigate the effect of atorvastatin treatment withdrawal in the rat cerebral cortex. For this purpose, different parameters of oxidative/nitrosative stress were measured, including nitric oxide levels, the immunoreactivity for damage markers 3-nitrotyrosine, 4-hydroxynonenal and carbonyl, the activity of pro-oxidant enzymes NADPH oxidase and xanthine oxidase and the activity of antioxidant enzymes mitochondrial and citoplasmatic superoxide dismutase, catalase and glutathione-S-transferase. The results indicate that atorvastatin withdrawal decreases mitochondrial superoxide dismutase activity and increases NADPH oxidase activity, which may increase superoxide radical levels. Associated with this was seen a decreased in the level of nitric oxide ans increased in 3-nitrotyrosine immunoreactivity, suggesting that superoxide is reacting with nitric oxide leading the formation of peroxinitrite, which leads to proteins nitration. Increasing in the 3-NT/MnSOD ratio, and enzyme expression seen by western blot confirms the assumption that MnSOD is being nitrated, that nitration leads to lower superoxide detoxification. In conclusion, withdrawal of atorvastatin treatment occasioned oxidative/nitrosative damage in the rat cerebral cortex due to alterations in pro-oxidant and antioxidant enzymes activities. / As estatinas são fármacos utilizados no tratamento das dislipidemias. Esses agentes são inibidores reversíveis da enzima limitante da via de biossíntese do colesterol, a 3-hidróxi-3-metilglutaril-coenzima A redutase, e impedem a conversão do HMG-CoA a mevalonato. Além da capacidade de diminuir o colesterol plasmático, as estatinas também possuem efeitos que são independentes da inibição da via de biossíntese do colesterol, são os chamados efeitos pleiotrópicos. Dados da literatura tem demonstrado que os inibidores da HMG-CoA redutase possuem propriedades neuroprotetoras, relacionadas à melhora na função vascular devido ao aumento da produção de óxido nítrico, neste contexto, essa classe de fármacos tem se mostrado útil no tratamento e na prevenção de doenças neurodegenerativas tais como, Alzheimer e Parkinson. Por outro lado, estudos baseados em dados clínicos mostram que a após a interrupção abrupta do tratamento com estatinas ocorre um período em que as propriedades protetoras geradas são perdidas, e efeitos deletérios são ativados, levando ao aparecimento de uma deterioração rebote na vasculatura, o qual parece estar associado a alterações na atividade das enzimas óxido nítrico sintase endotelial e NADPH oxidase. Contudo, até o momento, pouco se sabe sobre esse feito da síndrome da retirada da estatina no sistema nervoso central. Sendo assim, esse estudo teve por objetivo verificar o efeito da retirada do tratamento com atorvastatina no córtex cerebral de ratos. Para isso, diferentes parâmetros do estresse oxidativo/nitrosativo foram medidos, tais como a imunoreatividade para os marcadores de dano 3-nitrotirosina, 4-hidroxinonenal e carbonil, a atividade das enzimas pró-oxidantes NADPH oxidase e xantina oxidase e das enzimas antioxidantes superóxido dismutase mitocondrial e citoplasmática, catalase e glutationa-S-transferase, bem como, o nível de óxido nítrico medido através do nitrito e nitrato. Os resultados obtidos mostram que a retirada do tratamento provoca diminuição na atividade da superóxido dismutase mitocondrial aumento na atividade da NADPH oxidase, o que sugere estar ocorrendo aumento na quantidade de radical superóxido. Associado a isso, foi visto diminuição no nível de óxido nítrico e aumento na imunoreatividade para 3-nitrotirosina, o que sugere que o superóxido está reagindo com o óxido nítrico levando a formação de peroxinitrito. Este último provoca a nitração de proteínas. O aumento da razão 3-NT/MnSOD, e da expressão da enzima visto por western blot, comprova a suposição de que a superóxido dismutase mitocondrial está sendo nitrada, essa nitração leva a uma menor detoxificação do superóxido, de modo que assim, é formado um ciclo. Assim, conclui-se que a retirada do tratamento com atorvastatina provoca dano oxidativo/nitrosativo no córtex cerebral de ratos devido a alterações na atividade das enzimas pró e anti-oxidantes.

INTRODUÇÃO: Alterações em circuito neural têm sido associadas com o transtorno depressivo maior. Entretanto, até o momento não se tem estudos investigando a associação entre a lesão do acidente vascular cerebral neste circuito e a incidência do episódio depressivo maior após o acidente vascular cerebral. Este estudo teve como objetivo principal investigar de modo prospectivo a associação entre o volume da lesão no circuito neural límbico-córtico-estriado-pálido-talâmico no hemisfério esquerdo e a incidência de episódio depressivo maior nos primeiros quatro meses posteriores ao acidente vascular cerebral isquêmico. Como objetivo secundário, visou investigar a associação entre o volume da lesão em regiões específicas do circuito e a incidência do episódio depressivo maior após o acidente vascular cerebral isquêmico. MÉTODOS: Neste estudo foram triados de modo consecutivo 326 pacientes admitidos na enfermaria de neurologia do Hospital das Clinicas de São Paulo. Destes, foram elegíveis 68 pacientes e foram acompanhados prospectivamente. A avaliação psiquiátrica consistiu na aplicação da entrevista clinica estruturada para diagnóstico pelo DSM-IV e no manual estruturado para entrevista da Escala de Hamilton para Depressão; o grau de comprometimento nas atividades de vida diária foi medido pelo Índice de Barthel; o grau de gravidade do acidente vascular cerebral foi mensurado pela escala para acidente vascular cerebral do National Institutes of Health e, a capacidade cognitiva foi avaliada pelo Miniexame do estado mental. As avaliações ocorreram em 3 momentos sendo a primeira em média 12,4 dias (+ 4,5) após o acidente vascular cerebral, a segunda em média 37 dias (+ 6) e, a terceira em média e 91,6 dias (+ 5,4) após o acidente vascular cerebral. As imagens por ressonância magnética foram realizadas dentro dos 15 dias posteriores ao acidente vascular cerebral em um aparelho de 1.5 Tesla (GE-Horizon LX) com protocolo específico. A localização do acidente vascular cerebral e o volume da lesão foram processados usando um método semi-automatizado baseado no Atlas Citoarquitetônico de Brodmann. Os grupos de pacientes com episódio depressivo maior e sem depressão foram comparados quanto aos dados clínicos e neurorradiológicos. RESULTADOS: Nos primeiros 4 meses posteriores ao acidente vascular cerebral 21 (31%) pacientes apresentaram episódio depressivo maior. Não houve diferenças entre os grupos com respeito à idade, distribuição por sexo, estado civil, condição empregatícia, lateralização hemisférica da lesão isquêmica, gravidade do infarto, comprometimento das atividades de vida diária e capacidade cognitiva. O volume da lesão no circuito límbico-córtico-estriado-pálido-talâmico no hemisfério esquerdo apresentou associação com a incidência do episódio depressivo maior (P=0,004) assim como, volume da lesão nas seguintes áreas específicas: córtex ventral anterior do cíngulo (AB24; P=0,032), córtex dorsal anterior do cíngulo (AB32; P=0,043), córtex subgenual (AB25; P=0,038), subículo (AB28/AB36; P=0,032) e amígdala (AB34; P=0,010). Este estudo tem algumas limitações como não avaliação de lesões isquêmicas subcorticais e outros possíveis fatores de risco para a depressão posterior ao acidente vascular cerebral. CONCLUSÕES: Os resultados fornecem evidências da existência de associação entre o volume da lesão do acidente vascular cerebral no hemisfério esquerdo no circuito límbico-córticoestriado- pálido-talâmico e a incidência do episódio depressivo maior posterior ao acidente vascular cerebral. / BACKGROUND: Dysfunction in the neural circuit has been etiologically related to major depressive disorder. However no study has investigated the role of lesion in these circuits and post-stroke major depression. The objective of this study was to prospectively investigate the association between stroke volume in left limbiccortical- striatal-pallidal-thalamic neural circuit and incidence of major depressive episode after stroke, and secondary to investigate the association between stroke volume in specific areas of the neural circuit and the incidence of major depressive episode after stroke. METHODS: From 326 consecutively screened patients admitted in the neuroclinical unit of Clinics Hospital, São Paulo, 68 were eligible and followed. The Structured Clinical Interview for DSM-IV and Hamilton Depression Scale were applied in the psychiatry evaluations. The stroke severity was evaluated using the National Institutes of Health Stroke Scale and the activities of daily living limitations were measured using Barthel Index. Cognitive capacity was measured using Mini Mental State Examination. The evaluations were done in three timepoints the first in mean of 12.4 (+ 4.5) days after stroke, the second in 37 (+ 6) days and, the third, 91.6 (+ 5.4) days after stroke. Magnetic resonance scans were performed within 2 weeks after stroke in a 1.5 Tesla (GE-Horizon LX) scanner. Stroke localization and volume quantification were performed using a semi-automated method based on the Brodmann Cytoarchitectonic Atlas. The depressed and non depressed patients were compared. RESULTS: Twenty-one patients (31%) experienced a new onset of major depressive episode within a four-month period after stroke. No differences were found between depressed and non depressed patients regarding age, gender distribution, marital status, employment status, ischemic lesion hemispheric lateralization, stroke severity, level of limitations in activities of daily living and cognitive capacity. Stroke lesion volume in the left limbic-cortical-striatal-pallidal-thalamic circuit was associated with incidence of major depressive episode (P=0.004). Complementary analyses revealed association the incidence of major depressive episode with larger stroke lesion volume in specific areas of this circuit, including the ventral anterior cingulate cortex (BA24; P=0.032), dorsal anterior cingulate cortex (BA32; P=0.043), subgenual cortex (BA25; P=0.038), hippocampal subiculum (BA28/BA36; P=0.032) and amygdala (BA34; P=0.010). There are some study limitations, as no subcortical ischemic stroke analyses and other possible risk factors for depression after stroke. CONCLUSIONS: The results of this study have shown evidence of an association between stroke lesion size in left hemisphere in the limbic-cortical-striatal-pallidalthalamic circuit and the incidence of major depressive episode after stroke.

Alterações morfométricas cerebrais em pacientes com esquizofrenia têm sido descritas em muitos estudos utilizando ressonância magnética estrutural, sendo as mais consistentes o aumento ventricular e a redução do volume de substância cinzenta em neocórtex pré-frontal e temporal, ínsula, tálamo e no hipocampo/giro parahipocampal. No entanto, a natureza e o curso dessas alterações ainda não foram esclarecidos. Embora a principal hipótese a respeito da etiopatogenia da esquizofrenia sugira a presença de alterações anatômicas de início precoce e estáveis ao longo da doença, estudos longitudinais de ressonância magnética estrutural a partir do primeiro episódio psicótico têm indicado que, apesar de observáveis já no início da doença, ou mesmo antes do surgimento da mesma, algumas alterações podem ser progressivas, principalmente nos primeiros anos. Neste trabalho, foi comparado, transversal e longitudinalmente, o volume de substância cinzenta entre pacientes com esquizofrenia e transtorno esquizofreniforme após o primeiro contato com serviços de saúde e controles não psicóticos. As imagens de ressonância magnética estrutural de 62 pacientes e 94 controles procedentes da mesma área de captação, recrutados a partir de um estudo epidemiológico na cidade de São Paulo, foram adquiridas em um aparelho de 1,5 Tesla. Após um intervalo médio de 16 meses, 39 pacientes e 52 controles foram reexaminados. As imagens foram analisadas pelo método de morfometria voxel-a-voxel com o uso do programa Statistical Parametric Mapping e a significância estatística foi estabelecida em p<0,05, corrigido para comparações múltiplas. A comparação inicial entre os grupos evidenciou áreas de redução de substância cinzenta nos pacientes em córtex pré-frontal direito e esquerdo, córtex temporal superior esquerdo, ínsula bilateral e hipocampo e giro parahipocampal direitos. A análise longitudinal evidenciou maior grau de preservação de substância cinzenta no grupo dos pacientes em córtex temporal superior esquerdo e em hipocampo/giro parahipocampal direitos. Não houve áreas de perda significativamente maior de substância cinzenta em pacientes comparados aos controles na análise longitudinal. Não foi encontrada diferença de volume de substância cinzenta entre pacientes com maior ou menor tempo de exposição aos antipsicóticos, tanto à análise inicial, quanto à análise longitudinal. Os resultados da análise transversal estão de acordo com a literatura sobre alterações cerebrais estruturais em primeiro episódio psicótico. Os achados da investigação longitudinal estão de acordo com alguns estudos de seguimento e apontam para a possibilidade de que essas alterações surgiriam antes do primeiro episódio psicótico. Além disso, tais resultados sugerem que, pelo menos durante o intervalo pesquisado, tais alterações não são progressivas. As diferenças volumétricas entre pacientes e controles não foram causadas pelo uso de antipsicóticos / Morphometric brain abnormalities have been extensively described in subjects with schizophrenia in many structural magnetic resonance imaging studies, the most consistent findings being ventricular enlargement and gray matter reductions in frontal and temporal neocortices, insula, thalamus and hippocampus/parahippocampal gyri. However, the nature and course of these abnormalities have not yet been clarified. Although the main hypothesis regarding the etiopathology of schizophrenia implies the presence of early and stable anatomical brains abnormalities, longitudinal magnetic resonance imaging studies have suggested that, despite being present at the first episode of psychosis, or even before its onset, some brain abnormalities may be progressive, especially at the first few years of the disorder. In the present study, gray matter volumes were compared, at baseline and longitudinally, between first-episode patients with schizophrenia or schizophreniform disorder and non-psychotic controls. Structural magnetic resonance images from 62 patients and 94 controls, recruited from the same catchment area for an epidemiological study in the city of São Paulo, were acquired using a 1.5 Tesla scanner. After a mean period of 16 months, 39 patients and 52 controls were rescanned. Images were analyzed by voxel-based morphometry with the Statistical Parametric Mapping software and statistical significance was set at p<0.05, corrected for multiple comparisons. The initial betweengroup comparison revealed gray matter reductions in patients, when compared to controls, in the right and left prefrontal cortices, left superior temporal cortex, bilateral insula and right hippocampus and parahipocampal gyrus. Longitudinally, patients exhibited significantly greater gray matter preservation in left superior temporal cortex and right hippocampus/ parahipocampal gyrus. There were no areas showing significantly greater gray matter loss in patients relative to controls in the longitudinal analysis. There were no gray matter differences between medicated and unmedicated patients, neither at baseline nor at follow-up. The findings of the baseline comparison are in accordance with previous studies that reported brain abnormalities in association with first episode psychosis. The longitudinal results are in accordance with some of the follow-up neuroimaging studies conducted to date and support the hypothesis that the described abnormalities could have been present before the onset of illness. Also, these findings suggest that, at least considering the follow-up interval of our study, such brain changes are not progressive. The volumetric differences between patients and controls observed in our study were not caused by antipsychotic medication effects

O presente estudo comparou o efeito do tratamento crônico com lítio em doses subterapêuticas (0,02mM e 0,2mM) e dose terapêutica (2mM) em cultura primária de neurônios corticais e hipocampais. As amostras foram analisadas e comparadas com o grupo controle (sem tratamento) tanto para os neurônios corticais, como para os neurônios hipocampais. O objetivo do estudo foi: 1) avaliar, nessas culturas celulares, a atividade de diferentes quinases (PKA, CaMKII, AKT e GSK3beta), diferentes sítio de fosforilação da Tau (Ser, 199, 205, 214, 396, C-terminal e seis isoformas), a partir da inibição da PLA2 pelo lítio; 2) Investigar as vias de sinalização envolvidas na modulação do estado de fosforilação da proteína tau a partir da inibição da PLA2 em culturas primárias de neurônios; 3) avaliar, simultaneamente, a expressão de fatores neurotróficos (BDNF) e citocinas (GM-CSF, IL-1b, IL-2, IL-4, IL-5, IL6, IL-10, IL-12, IFN-y e TNF-alfa) mediante o tratamento de neurônios primários com lítio e 4) avaliar expressão gênica por microarray das culturas tratadas com diferentes doses, subterapêuticas e terapêutica, de cloreto de lítio. Nossos resultados sugerem uma dissociação de efeitos em neurônios corticais dos observados em neurônios hipocampais. O lítio aumentou a atividade enzimática da iPLA2 e da cPLA2, tanto em neurônios corticais como em neurônios hipocampais. A atividade da GSK3beta foi inibida pelo tratamento crônico com lítio em neurônios hipocampais e apresentou efeito contrário em neurônios corticais. Observamos comportamentos diferentes das diferentes proteínas analisadas em culturas de neurônios corticais e hipocampais, e não tivemos significância estatística para as alterações na proteína tau. O tratamento nas doses subterapêuticas aumentou a secreção de citocinas pró-inflamatórias tanto em neurônios corticais quanto em neurônios hipocampais / The present study compared the effect of lithium chronic treatment with subtherapeutic doses (0.02mM and 0.2mM) and therapeutic dose (2mM) in primary cortical and hippocampal neurons cell culture. This samples were analyzed and compared with the control group (no treatment). The study\'s goal was: 1) to evaluate in these Cell Culture a different activity kinases (PKA, CaMKII, AKT and GSK3beta), different phosphorylation site of the Tau (199, 205, 214, 396, C-terminal and Six isoforms) and PLA2 inhibition; 2) To investigate how signaling pathways involved in modulation of tau phosphorylation from the inhibition of PLA2 in primary cultures of neurons; 3) analyze an expression of neurotrophic factors (BDNF) and cytokines (GM-CSF, IL-1b, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, IL-12, IFNy TNFalfa 4) to evaluate gene expression via microarray with different doses of lithium treatment. Our results suggest a dissociation effects on cortical and hippocampal neurons cell culture. Lithium increased the enzyme activity of iPLA2 and cPLA2, in both cortical and hippocampal neurons. The GSK3beta the activity was inhibited by chronic treatment with lithium in hippocampal neurons and presented contrary effect on cortical neurons. We observe not statistics significance on tau protein. The treatment at subtherapeutic and therapeutic doses increased the secretion of pro and anti-inflammatory cytokines both in cortical and hippocampal neurons