Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-05-03T18:25:52Z No. of bitstreams: 1 2016 - Camila Mendon?a Netto Jobim.pdf: 2312664 bytes, checksum: b9e51b7bf56f9bfc3fabc284e20448e8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-03T18:25:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016 - Camila Mendon?a Netto Jobim.pdf: 2312664 bytes, checksum: b9e51b7bf56f9bfc3fabc284e20448e8 (MD5) Previous issue date: 2016-05-25 / Anxiety is one of the most common psychiatric disorder in society. This disorders may occur as a result of an individual?s inability to face a stress event (physical or emotional), which can happen in youth or adulthood. The exposure to stressors during the perinatal period can cause consequences for life. Thus environmental enrichment is used either as preventive or attenuating stressor events. The aim of this study was to evaluate the behavioural response related to anxiety on the offspring of females mice raised in an enriched environment during their perinatal period. Experimentally was created male and female groups during tree generation (F0, F1 and F2). Animals was raised in standard environment (P) and enriched environment (E) in F0. In the next generation (F1), females that was born in E was placed to P and composed the E-P group. Therefore, in F2 we had the P, E-P and E group. This group had their maternal behavior observed, submitted to behavioral models, plasmatic corticosterone assayed as well the expression of the AVP1a, AVP1b, CRH1, CRH2 and OT receptors. As results, we verify that the enriched environment only in F0 changed the maternal behavior (46,8?8,9% P; 77,8?5,4% E; p=0,0138). The anxiolytic effect was noted in all the models applied. In elevated plus maze it was observed in E group during all the generation. Only in F2, the E group showed anxiolytic effect in open field test. On light-dark box, the E-P and E group was different of P in latency to explore the light part in F1 and F2. The last generation, F2, was tested and showed a different latency to eat the pellet in novelty suppressed feeding test. The E group had the shortest time to eat the pellet, followed by E-P and P had the biggest (147,7?15,7s; 101,4?8,8s; 62,8?9,4s; F=13,0700 p=0,0001 - male) (143,7?11,4s; 93,7?20,4s; 38,3?5,3s; F=16,1900 p<0,0001 - female). The transgeracional effect could be visualized in light-dark box and novelty suppressed feeding tests because the E-P group had their behavior similar to E even that had not been directly exposed to the enriched environment. There is no difference between sexes in results of the models. The neuroendocrine analyzes there no significate result. Then, we suggest that transgenerational effect is due to exposure of the dams to the environmental enrichment during perinatal period. / Os transtornos de ansiedade est?o entre as doen?as psiqui?tricas mais comuns na sociedade. Eles se d?o pela incapacidade do indiv?duo em lidar com um evento estressor (f?sico ou emocional), podendo acometer desde a inf?ncia at? a idade adulta. O desencadeamento da ansiedade no per?odo perinatal pode acarretar em mudan?as comportamentais ao longo da vida. Neste sentido, o enriquecimento ambiental ? utilizado tanto como atenuante dos efeitos estressores quanto como preventivo. Sendo assim, buscou-se avaliar comportamentos relacionados ? ansiedade de filhotes de f?meas expostas ao enriquecimento ambiental durante per?odo perinatal. Para isso foram criados grupos de machos e f?meas ao longo de tr?s gera??es-F0, F1 e F2. Em F0 foram montados 2 grupos, o padr?o (P) e o enriquecido (E). Em F1 f?meas que estavam em ambiente enriquecido durante o per?odo perinatal foram passadas para o ambiente padr?o formando o grupo enriquecimento-padr?o (E-P). F2 ent?o passou a ter grupos dos tr?s grupos, P, E-P e E. Estes grupos foram submetidos a observa??es do comportamento materno, modelos de ansiedade, dosagem de corticosterona plasm?tica e a avalia??o da express?o dos genes para os receptores AVP1a, AVP1b, CRH1, CRH2 e OT. Como resultados verificamos que o comportamento materno em F0 foi maior no grupo enriquecido (E) (46,8?8,9% P; 77,8?5,4% E; p=0,0138), por?m n?o em F1 (68,4?4,1% P; 71,1?6% E-P; 78,1?3,1% E; F=0,8120 p=0,4689). Foi constatado o efeito ansiol?tico nos modelos comportamentais utilizados. No labirinto em cruz elevado-LCE, este efeito pode ser notado apenas no grupo E das tr?s gera??es avaliadas. No campo aberto CA, apenas o grupo E de F2 apresentou comportamentos relacionados a ansiedade significativamente diferentes dos demais grupos. O teste da caixa claro-escuro-CCE mostrou diferen?a entre os grupos E-P e E em rela??o ao grupo P na lat?ncia para explorar o ambiente claro em F1 e F2. E o teste da supress?o da alimenta??o pela novidade-NSF indicou que os grupos s?o diferentes entre si na lat?ncia para se alimentar, o maior tempo foi de P, seguido de E-P e depois de E (147,7?15,7s; 101,4?8,8s; 62,8?9,4s; F=13,0700 p=0,0001 - Machos) (143,7?11,4s; 93,7?20,4s; 38,3?5,3s; F=16,1900 p<0,0001 - F?meas). Pode ser constado o efeito transgeracional em CCE e NSF, onde a exposi??o da m?e ao enriquecimento influenciou o comportamento dos filhotes que n?o foram diretamente expostos ao ambiente enriquecido. Todos os resultados dos modelos comportamentais valem para machos e f?meas e n?o h? diferen?as em rela??o ao g?nero. Os par?metros neuroend?crinos analisados n?o mostraram diferen?a significativa entre os grupos. Sugere-se ent?o que o efeito transgeracional se deu apenas pela exposi??o das m?es ao ambiente enriquecido no per?odo perinatal e manifestou-se comportamentalmente.

Manter animais em cativeiro implica no dever ético de lhes proporcionar saúde física e psicológica. Procedimentos conhecidos como Enriquecimento Ambiental buscam elevar o bem-estar de animais cativos. Neste trabalho, três artefatos foram testados para avaliar sua eficácia como enriquecimento ambiental para macacos-prego (Cebus apella). Dois destes artefatos (Brinquedo e Caixa de forrageamento) já haviam sido testados anteriormente por Boinski et al. (1999). O terceiro artefato (Ferramenta) foi testado pela primeira vez e buscava proporcionar aos animais a possibilidade de executar um comportamento típico da espécie: a quebra de cocos. Usamos medidas comportamentais e de corticosterona fecal para medir os efeitos dos artefatos. Foram encontradas algumas diferenças significativas entre as condições experimentais (controles e com artefatos), e entre a freqüência de interação com os artefatos, porém os resultados não nos possibilitam afirmar se algum dos artefatos seria um enriquecimento ambiental eficaz para macacos-prego cativos. Acreditamos que experimentos ainda devem ser feitos para elucidar os efeito de fatores como: o ambiente externo ao recinto, os procedimentos de manutenção direcionados aos animais e a metodologia de aplicação dos artefatos, sobre o bem-estar de animais cativos. / Keeping animals in captivity implies in an ethical duty of offering conditions that foster their physical and psychological health. Procedures known as Environmental Enrichment seek to enhance animals’ life quality. Here we tested three stimuli efficiency as environmental enrichment for captive capuchin monkeys (Cebus apella). Two which had been previously tested (Toy and Box) by Boinski et al. (1999). The third one (Tool) was tested for the first time and aimed giving the animals the opportunity to perform a species-typical behavior: cracking open nuts. The stimuli had their effects measured by behavioral and fecal corticosterone sampling. Some statistical significant differences were found between experimental conditions (control and stimuli) and between the frequencies of interaction with the stimuli. The data, however, did not point to any of the tested stimuli as effective environmental enrichment for capuchin monkeys. We believe, therefore, that more research should be conducted in order to clarify the effects of factors such as the environment outside the cages, the maintenance procedures, and the stimulus presentation procedures, on the well-being of captive animals.

A estimulação da reserva cognitiva e encefálica (BCR), através do enriquecimento ambiental (EA), por exemplo, influencia positivamente funções cognitivas e induz alterações neuroanatômicas, sendo sugerido muitas vezes como uma terapia complementar aos tratamentos farmacológicos convencionais em pacientes com distúrbios neurológicos. A esquizofrenia é um distúrbio neurológico o qual tem sido associado a um estado de hipoativação de receptores NMDA (NMDAR). O bloqueio de NMDAR durante períodos iniciais do desenvolvimento encefálico induz alterações duradouras nas redes neurais. Estas alterações estão associadas a prejuízos no aprendizado espacial, memórias de trabalho, memórias de curta e longa duração, comportamento exploratório e emocionalidade, apresentando alta relevância para o estudo da esquizofrenia. Durante estágios precoces do desenvolvimento encefálico a subunidade GluN2 predominantemente expressa nos NMDAR é a subunidade GluN2B. Desta forma, torna-se de extrema importância investigar se a hipoativação seletiva de NMDAR contendo a subunidade GluN2B durante períodos iniciais do desenvolvimento é capaz de induzir alterações comportamentais causando um fenótipo tipo-esquizofrênico similar as induzidas pela hipoativação de toda a população de NMDAR. Na presente Tese, investigamos se o EA durante a infância é capaz de prevenir a evolução das alterações comportamentais induzidas pela hipoativação de NMDAR durante o neurodesenvolvimento. Para atingir esses objetivos, primeiramente nós propusemos a utilização de uma ferramenta estatística alternativa, a Análise de Componentes Principais (PCA), para investigar se o período do dia em que os testes eram realizados afetava o comportamento de animais naive (Capítulo I) ou submetidos ao EA (Capítulo II). No Capítulo I nós validamos a utilização da PCA para o estudo do comportamento, a qual revelou que além do padrão de atividade dos animais, o período do dia também alterou a micro estrutura do comportamento exploratório. No Capítulo II, nós mostramos que algumas alterações comportamentais induzidas pelo EA (tais como diminuição na exploração e na auto-exposição a ambientes potencialmente perigosos) são observadas durante o período diurno, mas não durante o período noturno. Contudo, o EA melhorou o desempenho dos animais em uma tarefa que avalia a formação de memórias episódicas independentemente do período em que foram testados. Após validar a PCA e estabelecer os períodos do dia ideais para o estudo dos comportamentos de interesse, nós avaliamos os efeitos do EA durante a infância e do bloqueio neonatal de NMDAR sobre o comportamento e também sobre o metabolismo encefálico de glicose em animais adultos. No Capítulo III, nós mostramos que bloquear seletivamente NMDAR contendo a subunidade GluN2B durante períodos iniciais do desenvolvimento altera o comportamento dos animais de maneira diferente do bloqueio não-seletivo de NMDAR, sugerindo diferentes funções das diferentes populações de NMDAR nesta etapa do desenvolvimento. Além disso, nós observamos que o EA durante a infância é capaz de prevenir as alterações comportamentais induzidas pelo bloqueio de NMDAR contendo a subunidade GluN2B. Resultados parciais do Capítulo IV indicam que a hipoativação neonatal de NMDAR não induz macro-alterações na captação encefálica de glicose. Contudo, alterações no padrão regional de utilização de glicose pelo encéfalo não podem ser descartados. Além disso, animais submetidos ao EA apresentaram uma tendência a aumentarem a captação de glicose encefálica, o que pode indicar um aumento de atividade encefálica. Contudo, novos estudos são necessários para melhor elucidação deste fenômeno. Como conclusões da presente tese, nossos resultados permitem sugerir que diferentes populações de NMDAR estão envolvidas em diferentes processos de maturação encefálica, e que interferências no funcionamento das distintas populações de NMDAR durante períodos críticos de desenvolvimento podem alterar o funcionamento encefálico gerando adaptações nas comunicações neurais e modificando o fenótipo comportamental de maneira duradoura. A estimulação da BCR apresenta potencial para prevenir estas alterações, contudo, novos estudos são necessários para completa elucidação deste tema. / Brain and cognitive reserve (BCR) stimulation has been suggested as a complementary therapy to conventional pharmacological treatments in patients with neurological disorders since BCR stimulation, through environmental enrichment (EE) for instance, positively influences cognitive functions and induces neuroanatomical changes. Schizophrenia is a neurological disorder which has been associated with a NMDA receptor (NMDAR) hypoactivation state. NMDAR hypoactivation during early periods of brain development induces long-lasting changes in neural networks. These brain alterations are associated with impairments in spatial learning, working memory, short- and long-term memories besides exploration and emotionality, presenting high relevance to schizophrenia. Since GluN2B subunit is the predominant GluN2 subunit expressed during early stages of brain development, it becomes of extreme importance to investigate whether GluN2B-containing NMDAR hypoactivation during early periods of brain development is sufficient to induce schizophrenic-like behavioral changes similar to those induced by the entire NMDAR population hypoactivation. In the present Thesis, we investigated whether early life EE may prevent the evolution of schizophrenic-like behavioral changes induced by NMDAR hypoactivation during early periods of brain development. In order to reach these objectives, we first proposed the use of an alternative statistical tool, the Principal Component Analysis (PCA), to investigate whether the time-of-day in which tests were performed affected the behavior of naive animals (Chapter I) or EE submitted animals (Chapter II). In Chapter I, we validated the use of PCA to study animal behavior. PCA revealed that time-of-day influenced activity pattern of animals and altered the micro structure of exploratory behavior. In Chapter II, we have shown that some behavioral changes induced by EE (such as decreased exploitation and self-exposure to potentially dangerous places) are observed during the light period but not during the dark period of light/dark photoperiod cycle. However, EE improved the performance of animals in a task that evaluates the formation of episodic memories regardless of the time-of-day they were tested. After validating PCA and establishing the ideal time-of-day for investigation of the behaviors of interest, we evaluated the effects of neonatal NMDAR blockade and early life EE on behavior and brain glucose metabolism in adult animals. In Chapter III, we showed that selectively blocking GluN2B-containing NMDAR during early periods of brain development alters animals’ behavior differently from neonatal non-selective NMDAR blockade, suggesting different functions for the different NMDAR populations at this stage of development. In addition, we have observed that early life EE is able to prevent the behavioral changes induced by neonatal GluN2B-containing NMDAR blockade. Partial results from Chapter IV indicate that neonatal NMDAR hypoactivation does not induce macro-alterations in brain glucose uptake. However, changes in the regional pattern of glucose utilization by the brain cannot be ruled out. In addition, animals submitted to EE presented a trend to increase the brain glucose uptake, which may indicate an increase brain activity in these animals. However, additional studies are needed to complete elucidation of this phenomenon. As conclusions of the present Thesis, our results allow us to suggest that different populations of NMDAR are involved in different processes of brain maturation. We can also suggest that interferences in the different NMDAR populations’ activity during critical periods of brain development can alter brain functioning, which can generates adaptations in the neural communications and induce long-lasting behavioral alterations. BCR stimulation presents potential to prevent these alterations. However, additional studies are necessary to complete elucidation of this theme.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-03-27T13:52:48Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AlteracoesMorfologiaMicroglia.pdf: 3704200 bytes, checksum: 98b1b993ad6cb4882e6fb567a6a65e3c (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-04-05T16:22:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AlteracoesMorfologiaMicroglia.pdf: 3704200 bytes, checksum: 98b1b993ad6cb4882e6fb567a6a65e3c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-05T16:22:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AlteracoesMorfologiaMicroglia.pdf: 3704200 bytes, checksum: 98b1b993ad6cb4882e6fb567a6a65e3c (MD5) Previous issue date: 2016-05-05 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A infecção por dengue é a maior causa de mortes por infecções por arbovírus no Brasil. A despeito de sua importância epidemiológica e um século de estudos sistemáticos dedicados aos mecanismos patogênicos da doença eles permanecem mal compreendidos. No continente americano, as epidemias parecem associadas ao fato de que múltiplos sorotipos circulam de forma simultânea, mas pouco se sabe sobre as alterações que ela é capaz de induzir no sistema nervoso central. O objetivo do presente trabalho foi o de avaliar possível influência do enriquecimento ambiental sobre as manifestações do comportamento e da morfologia microglial no septo lateral associadas à inoculação sequencial alternada de diferentes sorotipos do vírus da dengue (VDEN1 e VDEN4). Para esse fim, foram usadas fêmeas adultas de 10 meses de idade de camundongos imunocompetentes da variedade suíça albina, mantidas em ambiente padrão ou enriquecido. Foi feita uma única infecção intraperitoneal com homogenado cerebral infectado com VDEN1 seguida 28 dias após, por infecção com homogenado cerebral infectado com VDEN4. Com o intuito de acentuar os sintomas clínicos, foi implantado nos últimos sete dias a contar do 29º dia após a primeira infecção, um regime de infecções múltiplas alternadas de VDEN1 e VDEN4 acentuadas por anticorpo heterólogo anti-VDEN3. Animais controles receberam igual regime de inoculações e volumes de homogenado cerebral não-infectado. A avaliação comportamental, feita por meio da atividade exploratória do campo aberto (CA) e do labirinto em cruz elevado (LCE), mostrou que animais infectados de ambiente padrão apresentaram redução do tempo de permanência na periferia do CA e no braço fechado do LCE, sendo esse o único grupo experimental que apresentou tal modificação do comportamento. Para avaliar possíveis alterações da morfologia microglial nesses grupos experimentais, foram sacrificados para análise neuropatológica de 5 indivíduos em função das janelas de infecção. Para imunomarcação seletiva da micróglia, utilizamos anticorpo anti-IBA-1 e o método de reconstrução tridimensional para a análise morfométrica. De forma geral, células obtidas a partir de animais infectados de ambiente padrão, quando comparados aos não-infectados, apresentaram alterações significativas, com aumento significativo da complexidade, K-Dim, número e densidade de segmentos e comprimento dos ramos. Animais de ambiente enriquecido não apresentaram a mesma alteração. Além disso, testamos a hipótese de que as micróglias do septo lateral encontram-se divididas em subtipos e que essa conformação também poderia ser alterada pela infecção. Notamos que, em estado fisiológico, micróglias do septo lateral de animais de ambiente padrão ou enriquecido apresentam-se subdivididas em três subpopulações, uma mais complexa, uma menos complexa e uma intermediária. Após a infecção por VDEN1 ou por VDEN4, houve alteração desse padrão na população de micróglias do septo lateral do animais de ambiente padrão, com surgimento de um subtipo de alta complexidade e aumento do percentual de células mais complexas, porém não em animais de ambiente enriquecido. Baseado nessas evidências sugerimos que as micróglias do septo lateral apresentam um padrão morfológico heterogêneo e que a infecção pelos sorotipos 1 e 4 da dengue é capaz de induzir alterações na morfologia da micróglia e no padrão de subdivisão dessas células, associado ao aumento do percentual de células de alta complexidade, além de induzir alterações comportamentais importantes detectadas no CA e no LCE, e que o enriquecimento ambiental parece proteger os animais contra as alterações comportamentais e da morfologia da micróglia do septo lateral no presente modelo de infecção. / Dengue disease is the major cause of deaths by arbovirus infections in Brazil. In the American Continent, the epidemics seem to be associated to the fact that multiple dengue virus (VDEN) serotypes circulate simultaneously. Despite its epidemiological importance and a century of systematic studies dedicated to understand the disease, its detailed pathogenic mechanisms remain poorly understood. The objective of this study was to evaluate possible influence of environmental enrichment on behavioral changes and microglial morphology alterations in the lateral septum after sequential VDEN1 and VDEN4 intraperitoneal inoculations of infected brain homogenates. To that end, we used adult females ten months old of an immunocompetent albino Swiss mouse strain housed in standard or enriched cages. A single intraperitoneal infection of VDEN1 was followed after 28 days by another inoculation of VDEN4. To enhance clinical signs, a regimen of daily alternated injections of VDEN1 or VDEN4 followed 24 hours later by anti-VDEN2 antibody was applied in the last 7 days. Control animals received equal volumes and regime of inoculation of uninfected brain homogenate. We assessed the behavioral changes using the open field exploratory (OF) and elevated plus-maze (EPM). Infected animals housed in standard cages showed significant decrease in time of exploration of the periphery in the OF and in the time of exploration of enclosed arm in the EPM. Uninfected mice housed in standard cages and animal housed in enriched cages did not show same changes. To check how possible microglial changes could be influenced by acute DENV1 infection, secondary DENV4 infection or the passive anti-DENV4 inoculation, we decided to sacrifice groups of animals after which point of inoculation. To evaluate microglial changes, we did selective immunohistochemistry for microglia and macrophages using anti-IBA-1 antibody (Wako, Japan) and we used tri-dimensional reconstruction to morphometric evaluation. Compared to uninfected, infected mice from standard cages showed significant changes in microglial morphology. We also tested the hypothesis that septal microglia is clustered in subtypes and that DENV infection could change this pattern. We noticed microglia is subdivided in three subgroups in physiological conditions, a more complex pattern, a less complex pattern and an intermediate. After DENV1 or DENV4 infection, we observed changes in this pattern, including the appearance of a high complexity cell, increasing the percentage of complexes microglia. We observed these changes in animals from standard cages, but not in animals from enriched cages. Another interesting data is that environmental enrichment appears to reduce this morphometric changes. Based on the evidences, we suggest that sequential infection with VDEN1/VDEN4 in murine model induced behavioral changes and microglial changes in the lateral septum and EA appears to protect animals against these alterations. Based on these evidences, we suggest that microglial from lateral septum present a heterogeneous pattern of morphology and that DENV infection can induce morphological changes, and alterations in the pattern of subdivision, associated with the increase in the percentage of high complexity cells. In addition, infection can induces behavioral changes detected by EPM and OF tests and environmental enrichment seems to protect against microglial and behavioral changes.

Eventos estressantes durante a infância promovem alterações comportamentais e encefálicas persistentes, aumentando a predisposição para transtornos psiquiátricos. A separação materna tem sido utilizada como modelo de estresse pós-natal. Animais submetidos à separação materna apresentam uma resposta exacerbada do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal ao estresse. Ao contrário, estudos sugerem que o ambiente enriquecido, por aumentar a neurogênese no giro denteado do hipocampo, pode ter efeitos benéficos sobre doenças de distúrbio comportamental. No presente projeto questionamos se o enriquecimento ambiental interfere com as alterações plásticas promovidas pela separação materna no hipocampo de ratos jovens. Utilizamos imunofluorescência, microscopia confocal, microscopia eletrônica e qRT- PCR de amostras coletadas por microdissecção a laser. A separação materna reduziu a neurogênese hipocampal, bem como a expressão de mRNA para os genes Nr3c1, codificador de receptores glicocorticóides, e Htr1a, codificador de receptores serotoninérgicos (5TH-1A). O enriquecimento ambiental reduziu a expressão de Htr1a. Além disso, aumentou a proporção de sinapses sobre espinhos dendríticos, sugerindo maior plasticidade sináptica. O enriquecimento ambiental, nos animais previamente submetidos à separação materna, aumentou a sobrevivência celular e a expressão de Nr3c1, mas não a diferenciação neuronal hipocampal. As alterações promovidas pela separação materna parecem ser persistentes, mas podem ser parcialmente revertidas pelo enriquecimento do ambiente. / Stressful events during childhood promote persistent behavioral and brain changes, increasing the predisposition to psychiatric disorders. The maternal separation has been used as postnatal stress model. Animals subjected to maternal separation exhibit an exaggerated response of the hypothalamus-pituitary-adrenal axis to stress. Instead, studies suggest that environmental enrichment, by increasing neurogenesis in the dentate gyrus of the hippocampus, has beneficial effects on behavioral disorders. In this project, we discuss whether the environmental enrichment interferes with plastic changes promoted by maternal separation in the hippocampus of young rats. We used immunofluorescence, confocal microscopy, electron microscopy and qRT-PCR of samples collected by a laser microdissection system. The maternal separation reduced hippocampal neurogenesis, as well as the mRNA expression for the genes Nr3c1, that codify glycocorticoid receptors, and Htr1a, that codify serotonin receptors (5HT-1A). Environmental enrichment reduced the expression of Htr1a. Furthermore, increases the proportion of synapses on dendritic spines, suggesting greater synaptic plasticity. The environment enrichment of the animals subjected to maternal separation increased cell survival and the expression of Nr3c1 mRNA, but not the neuronal differentiation in the hippocampus. The changes promoted by maternal separation are persistent, however may be partially reversed by the environmental enrichment.

Este experimento foi realizado com 137 leitões em fase pós desmame, desmamados aos 28 dias de idade que foram submetidos a 3 tratamentos relacionados ao seu comportamento baseados na utilização de um objeto, neste caso um pneu suspenso por uma corrente, com a finalidade de enriquecimento ambiental. Os tratamentos foram: positivo (o pneu ficava disponível durante todo o período experimental para os leitões), negativo (ausência de enriquecimento ambiental) e alternado (o pneu utilizado para enriquecimento ambiental era lavado diariamente). Os leitões eram filmados em sistema contínuo, durante 24 horas, num período de 6 dias, o primeiro de adaptação e os outros 5 para análise do efeito deste objeto. Na primeira análise observamos que o período entre as 10 e 11 hs da manhã e 16 as 17 hs corresponde ao horário de maior atividade de \"jogo\" dos leitões com o objeto. Apesar de estatisticamente os dados não apresentarem significância, foi observado na segunda análise que com o passar dos dias o enriquecimento ambiental vai perdendo seu efeito, dimuindo gradativamente o interesse dos leitões pelo objeto. Através da utilização dos etogramas, realizados nos períodos encontrados na primeira análise, em intervalos de 10 minutos, pode se avaliar o comportamento diário dos animais, mostrando que as baias que continham o enriquecimento ambiental obtiveram menores freqüências de comportamentos estereotipados. / This experiment was conducted with 120 pigs in the post weaning; weaned at 28 days old that were submitted to 3 treatments related to their behavior based on the use of an object, in this case a tire suspended by a chain, with the purpose of environmental enrichment . The treatments were: positive (the tire was available throughout the experimental period for the piglets), negative (absence of environmental enrichment) and alternate (the tire used for environmental enrichment was cleaned daily).The piglets were filmed as a continuous 24 hours system, during 6 days, the first day was for adjustment and the other 5 were to analyze the effect of the object. In the first day analysis we found that the period between 10 to 11 am and 4 to 5 pm showed an increased activity with the tire as a \"game\" for the piglets. Even though statistically speaking the data was not significant, it was observed in our second analysis that throughout the days the environmental enrichment will lose its effects and the piglets\' interest for the object will diminish gradually. By using the ethogram, performed during the first analysis, at intervals of 10 minutes, you can evaluate the daily behavior of the animals, showing that the bays which contained environmental enrichment had lower frequencies of stereotyped behaviors.

A estimulação da reserva cognitiva e encefálica (BCR), através do enriquecimento ambiental (EA), por exemplo, influencia positivamente funções cognitivas e induz alterações neuroanatômicas, sendo sugerido muitas vezes como uma terapia complementar aos tratamentos farmacológicos convencionais em pacientes com distúrbios neurológicos. A esquizofrenia é um distúrbio neurológico o qual tem sido associado a um estado de hipoativação de receptores NMDA (NMDAR). O bloqueio de NMDAR durante períodos iniciais do desenvolvimento encefálico induz alterações duradouras nas redes neurais. Estas alterações estão associadas a prejuízos no aprendizado espacial, memórias de trabalho, memórias de curta e longa duração, comportamento exploratório e emocionalidade, apresentando alta relevância para o estudo da esquizofrenia. Durante estágios precoces do desenvolvimento encefálico a subunidade GluN2 predominantemente expressa nos NMDAR é a subunidade GluN2B. Desta forma, torna-se de extrema importância investigar se a hipoativação seletiva de NMDAR contendo a subunidade GluN2B durante períodos iniciais do desenvolvimento é capaz de induzir alterações comportamentais causando um fenótipo tipo-esquizofrênico similar as induzidas pela hipoativação de toda a população de NMDAR. Na presente Tese, investigamos se o EA durante a infância é capaz de prevenir a evolução das alterações comportamentais induzidas pela hipoativação de NMDAR durante o neurodesenvolvimento. Para atingir esses objetivos, primeiramente nós propusemos a utilização de uma ferramenta estatística alternativa, a Análise de Componentes Principais (PCA), para investigar se o período do dia em que os testes eram realizados afetava o comportamento de animais naive (Capítulo I) ou submetidos ao EA (Capítulo II). No Capítulo I nós validamos a utilização da PCA para o estudo do comportamento, a qual revelou que além do padrão de atividade dos animais, o período do dia também alterou a micro estrutura do comportamento exploratório. No Capítulo II, nós mostramos que algumas alterações comportamentais induzidas pelo EA (tais como diminuição na exploração e na auto-exposição a ambientes potencialmente perigosos) são observadas durante o período diurno, mas não durante o período noturno. Contudo, o EA melhorou o desempenho dos animais em uma tarefa que avalia a formação de memórias episódicas independentemente do período em que foram testados. Após validar a PCA e estabelecer os períodos do dia ideais para o estudo dos comportamentos de interesse, nós avaliamos os efeitos do EA durante a infância e do bloqueio neonatal de NMDAR sobre o comportamento e também sobre o metabolismo encefálico de glicose em animais adultos. No Capítulo III, nós mostramos que bloquear seletivamente NMDAR contendo a subunidade GluN2B durante períodos iniciais do desenvolvimento altera o comportamento dos animais de maneira diferente do bloqueio não-seletivo de NMDAR, sugerindo diferentes funções das diferentes populações de NMDAR nesta etapa do desenvolvimento. Além disso, nós observamos que o EA durante a infância é capaz de prevenir as alterações comportamentais induzidas pelo bloqueio de NMDAR contendo a subunidade GluN2B. Resultados parciais do Capítulo IV indicam que a hipoativação neonatal de NMDAR não induz macro-alterações na captação encefálica de glicose. Contudo, alterações no padrão regional de utilização de glicose pelo encéfalo não podem ser descartados. Além disso, animais submetidos ao EA apresentaram uma tendência a aumentarem a captação de glicose encefálica, o que pode indicar um aumento de atividade encefálica. Contudo, novos estudos são necessários para melhor elucidação deste fenômeno. Como conclusões da presente tese, nossos resultados permitem sugerir que diferentes populações de NMDAR estão envolvidas em diferentes processos de maturação encefálica, e que interferências no funcionamento das distintas populações de NMDAR durante períodos críticos de desenvolvimento podem alterar o funcionamento encefálico gerando adaptações nas comunicações neurais e modificando o fenótipo comportamental de maneira duradoura. A estimulação da BCR apresenta potencial para prevenir estas alterações, contudo, novos estudos são necessários para completa elucidação deste tema. / Brain and cognitive reserve (BCR) stimulation has been suggested as a complementary therapy to conventional pharmacological treatments in patients with neurological disorders since BCR stimulation, through environmental enrichment (EE) for instance, positively influences cognitive functions and induces neuroanatomical changes. Schizophrenia is a neurological disorder which has been associated with a NMDA receptor (NMDAR) hypoactivation state. NMDAR hypoactivation during early periods of brain development induces long-lasting changes in neural networks. These brain alterations are associated with impairments in spatial learning, working memory, short- and long-term memories besides exploration and emotionality, presenting high relevance to schizophrenia. Since GluN2B subunit is the predominant GluN2 subunit expressed during early stages of brain development, it becomes of extreme importance to investigate whether GluN2B-containing NMDAR hypoactivation during early periods of brain development is sufficient to induce schizophrenic-like behavioral changes similar to those induced by the entire NMDAR population hypoactivation. In the present Thesis, we investigated whether early life EE may prevent the evolution of schizophrenic-like behavioral changes induced by NMDAR hypoactivation during early periods of brain development. In order to reach these objectives, we first proposed the use of an alternative statistical tool, the Principal Component Analysis (PCA), to investigate whether the time-of-day in which tests were performed affected the behavior of naive animals (Chapter I) or EE submitted animals (Chapter II). In Chapter I, we validated the use of PCA to study animal behavior. PCA revealed that time-of-day influenced activity pattern of animals and altered the micro structure of exploratory behavior. In Chapter II, we have shown that some behavioral changes induced by EE (such as decreased exploitation and self-exposure to potentially dangerous places) are observed during the light period but not during the dark period of light/dark photoperiod cycle. However, EE improved the performance of animals in a task that evaluates the formation of episodic memories regardless of the time-of-day they were tested. After validating PCA and establishing the ideal time-of-day for investigation of the behaviors of interest, we evaluated the effects of neonatal NMDAR blockade and early life EE on behavior and brain glucose metabolism in adult animals. In Chapter III, we showed that selectively blocking GluN2B-containing NMDAR during early periods of brain development alters animals’ behavior differently from neonatal non-selective NMDAR blockade, suggesting different functions for the different NMDAR populations at this stage of development. In addition, we have observed that early life EE is able to prevent the behavioral changes induced by neonatal GluN2B-containing NMDAR blockade. Partial results from Chapter IV indicate that neonatal NMDAR hypoactivation does not induce macro-alterations in brain glucose uptake. However, changes in the regional pattern of glucose utilization by the brain cannot be ruled out. In addition, animals submitted to EE presented a trend to increase the brain glucose uptake, which may indicate an increase brain activity in these animals. However, additional studies are needed to complete elucidation of this phenomenon. As conclusions of the present Thesis, our results allow us to suggest that different populations of NMDAR are involved in different processes of brain maturation. We can also suggest that interferences in the different NMDAR populations’ activity during critical periods of brain development can alter brain functioning, which can generates adaptations in the neural communications and induce long-lasting behavioral alterations. BCR stimulation presents potential to prevent these alterations. However, additional studies are necessary to complete elucidation of this theme.

A hipóxia-isquemia (HI) é a principal causa de mortalidade no período perinatal e, nos sobreviventes, a incidência de seqüelas neurológicas é elevada. O encéfalo imaturo, altamente susceptível ao insulto hipóxico-isquêmico, é vulnerável a estímulos ambientais tais como o enriquecimento ambiental (EA). O objetivo deste estudo foi investigar o desempenho comportamental no teste do campo-aberto, reconhecimento de objetos, esquiva-inibitória e no rota-rod, bem como a densidade de espinhos dendríticos no hipocampo, utilizando o método de Golgi, em ratos submetidos à HI e expostos ao EA (1h/dia, 6 dias/semana, 9 semanas). Ratos de 7 dias de idade foram submetidos ao procedimento de HI e divididos em 4 grupos experimentais: controle mantido em ambiente padrão (CTAP), controle em ambiente enriquecido (CTAE), HI em ambiente padrão (HIAP) e HI em ambiente enriquecido (HIAE). Parâmetros comportamentais e morfológicos foram avaliados após 9 semanas de estimulação ambiental. Os dados indicaram que a memória de reconhecimento de objetos foi prejudicada em ratos HI adultos e recuperada após a estimulação pelo ambiente enriquecido; no teste de esquiva-inibitória os animais apresentaramum prejuízo na memória aversiva em animais HI, independentemente do ambiente. Surpreendentemente, no teste do campo-aberto, um maior número de crossings foi identificado nos grupos HI no primeiro minuto quando comparados aos grupos controle. No teste de rota-rod não foram detectadas diferenças entre animais controle e animais HI. Resultados morfológicos demonstraram uma diminuição na densidade de espinhos dendríticos no hipocampo de animais HI, com recuperação pelo EA. A densidade de espinhos dendríticos do hemisfério esquerdo (contralateral à oclusão arterial) obteve os melhores resultados, indicando uma recuperação total do dano hipóxico-isquêmico pelo EA. Os dados dos espinhos dendríticos do hemisfério direito indicaram uma recuperação parcial pela estimulação ambiental nos animais HI. Concluindo, o enriquecimento ambiental foi efetivo na recuperação do déficit comportamental e da densidade de espinhos dendríticos nos neurônios hipocampais conseqüente à hipóxia-isquemia neonatal em ratos. / Hypoxia-ischemia (HI) is the main mortality cause in perinatal period and, in survivors, the incidence of neurological disabilities is elevated. The immature brain, highly susceptible to hypoxic-ischemic insult, is responsive to environmental stimuli, as environmental enrichment (EE). The aim of this study was to investigate behavioral performance in the open field apparatus, objects recognition, inhibitory avoidance and in the Rota-rod apparatus, and dendritic spines density in the hippocampus, using the Golgi technique, in rats submitted to the HI and exposed to EE (1h/day, 6 days/week, 9 weeks). Seven-days old rats were submitted to the HI procedure and divided in 4 groups: control in standard conditions (CTSE), control in enriched environment (CTEE), HI in standard conditions (HISE) and HI in enriched environment (HIEE). Behavioral and morphological parameters were evaluated after 9 weeks of environmental stimulation. Data indicated that object-recognition memory was impaired in HI adult rats and recovered after stimulation by the EE; in the inhibitory avoidance task was demonstrated aversive memory impairment in HI animals, independent of the environment. Interestingly, in the open field task, significant more crossing responses were identified in HI groups, in the first minute, comparing to control groups. No differences between control and HI adult animals were detected in the rota-rod test. Morphological results demonstrated a decreased spines density in the hippocampus of the HI animals, with recovery by the EE. Dendritic spines density from left hemisphere (contralateral to arterial occlusion) obtained the better results, indicating a total recovery effect of the EE on HI damage. Data of dendritic spines from right hemisphere indicated a partial recovery by the environmental stimulation on HI animals. Concluding, environmental enrichment was effective in recovery behavioral impairment and dendritic spine density in hippocampal neurons, consequent to neonatal hypoxia-ischemia in rats.

A encefalopatia hipóxico-isquêmica neonatal é a causa mais importante de dano cerebral que ocorre no período de desenvolvimento e maturação causando à criança sequelas neurológicas de grande impacto ao longo da vida. O ambiente é um importante aliado no processo de reabilitação neuropediátrica, sendo muito utilizado pelos profissionais da saúde. Estímulos ambientais podem servir como estratégia de tratamento e inúmeros estudos têm demonstrado o seu potencial neuroprotetor. Este trabalho teve por objetivo avaliar o comportamento motor em dois momentos do desenvolvimento e os possíveis benefícios do enriquecimento ambiental em ratos submetidos à hipóxia-isquemia cerebral neonatal. Ratos Wistar machos e fêmeas foram submetidos a um modelo de lesão hipóxico-isquêmica encefálica neonatal no 7º dia pós-natal. Em um primeiro momento, foram avaliados com 22 dias e 42 dias de vida, e num segundo momento, foram submetidos a um protocolo de enriquecimento ambiental que iniciava no 8º dia de vida. Para avaliação do comportamento motor foi utilizado o teste de suspensão na barra, teste rota Rod e teste da caminhada na escada horizontal. Os animais não apresentaram alterações sensoriomotoras com 22 dias de vida, porém com 42 dias as alterações foram significativas. O enriquecimento ambiental promoveu uma recuperação parcial dos déficits motores em ratos machos quanto à latência de queda no teste da barra e no Rota Rod. As fêmeas demonstraram um melhor aproveitamento do ambiente enriquecido que lhes proporcionou uma melhor performance no teste da caminhada e uma curva de aprendizado no teste Rota Rod. Quanto à morfologia, o enriquecimento ambiental não foi capaz de promover modificações significativas no dano hipocampal e estriatal. Com base nos nossos resultados, podemos concluir que tanto animais com 22 DPN como com 42 DPN apresentaram alterações sensoriomotoras promovidas pela HIE neonatal e são influenciadas pelo gênero. O enriquecimento ambiental teve efeito neuroprotetor, melhorando o desempenho motor sem alterações morfológicas significativas. / The neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy is the most important cause of brain damage that occurs during development and maturation, causing neurological damage to the child with a big impact throughout the life. The environment is important in the process of neuropediatric rehabilitation and is widely used by health professionals. Enriched environmental serve as a treatment strategy and several studies have demonstrated its effects neuroprotective. This study aimed to evaluate motor behavior in two stages of development and the possible benefits of environmental enrichment in rats with neonatal cerebral hypoxia-ischemia. Male and female Wistar rats were subjected to a model of hypoxic-ischemic neonatal brain at the 7th postnatal day. At first, were evaluated 22 days and 42 days of life, and subsequently, underwent a protocol of environmental enrichment that began on the 8th day of life. For evaluation of motor behavior test was used to Grip Test, Rota Rod test and ladder walking test. The animals no showed sensorimotor disturbance with 22 days of life but with 42 days the changes were significant. Environmental enrichment promoted a partial recovery of motor deficits in male rats on the latency to fall in the Grip test and the Rota Rod test. The females showed a better application of the enriched environment that gave them a better performance in the ladder walking test and a learning curve in Rota Rod test. As to morphology, environmental enrichment did not cause significant changes in striatal and hippocampal damage. Based on our results, we conclude that changes in sensorimotor function sponsored by HIE is progressive and influenced by gender. Environmental enrichment had a neuroprotective effect, improving motor performance, without significant morphological changes.

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.