Die Suche nach einem Zielobjekt in einer komplexen visuellen Szene ist ein alltäglicher Wahrnehmungsvorgang und ein etabliertes experimentelles Paradigma für die Untersuchung selektiver Aufmerksamkeit. Einem klassischen Modell zufolge ist der Suchprozeß seriell: Die Objekte werden nacheinander vom Aufmerksamkeitsfokus selektiert und so für die Identifikation bereitgestellt. Ein Alternativmodell postuliert einen parallelen Suchprozeß, bei dem alle Objekte in der Szene gleichzeitig vom Sehsystem verarbeitet werden. Beide Modelltypen sind gleich gut mit den Resultaten bisheriger Verhaltensexperimente kompatibel. In der vorliegenden Arbeit wurden die neuronalen Grundlagen des Suchprozesses mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) im menschlichen Gehirn untersucht. Es ist bekannt, dass das frontale Augenfeld (FEF) und drei Subregionen (AIPS, PIPS und IPTO) des posterioren parietalen Cortex (PPC) den im seriellen Suchmodell postulierten Teilprozeß der Verschiebung des Aufmerksamkeitsfokus (ohne Augenbewegungen) kontrollieren. In Experiment 1 wurde geprüft, ob diese Regionen auch am Suchprozeß beteiligt sind. Dazu wurde das fMRT-Signal zwischen einer schwierigen Suche nach einer Verknüpfung zweier visueller Merkmale und einer einfachen Suche nach einem einzelnen Merkmal verglichen. Motorische Anforderungen und Reizmuster waren in beiden Bedingungen so ähnlich wie möglich und in Kontrollexperimenten wurde sichergestellt, dass Aktivierungsunterschiede zwischen beiden Bedingungen keine motorischen oder sensorischen Prozesse reflektieren, sondern spezifisch den Prozeß der Verknüpfungssuche. FEF, AIPS, PIPS und IPTO wurden differentiell aktiviert. In Experiment 2 wurde getestet, ob die Beteiligung dieser Areale an der visuellen Suche von der Notwendigkeit einer Merkmalsverknüpfung abhängt. Dazu wurde eine schwierige Merkmalssuche mit der einfachen Merkmalssuche verglichen und kontrolliert, dass auch dieser Vergleich sensorische und motorische Faktoren eliminierte. Differentielle Aktivierungen in diesem Experiment reflektierten nun nicht mehr den Merkmalsverknüpfungsprozeß, sondern allein die höhere Schwierigkeit der Suche. Auch hier fand sich eine differentielle Aktivierung des FEF, AIPS, PIPS und IPTO. Dabei unterschieden sich die Schwierigkeit auf der Verhaltensebene wie auch die differentielle Aktivierung von PIPS auf der neuronalen Ebene nicht zwischen Verknüpfungs- und schwieriger Merkmalssuche. Die Ergebnisse demonstrieren, dass das FEF und drei Subregionen des PPC an der schwierigen visuellen Suche beteiligt sind. Dies ist gut mit der Annahme eines seriellen und nur schwer mit der eines parallelen Suchprozesses vereinbar. Darüber hinaus suggerieren die Befunde, dass der Beitrag des PPC und FEF zur visuellen Suche nicht auf den Prozeß der Merkmalsverknüpfung beschränkt ist, sondern allgemeiner die Anforderung an den Suchprozeß reflektiert. / The search for a target object in a complex visual scene is an all-day process of visual perception and an established experimental paradigm for the study of selective attention. A classical model postulates a serial search process. That is, objects are selected sequentially by the focus of attention and are thereby routed to the identification stage. An alternative model postulates a parallel search process, in which all objects within the scene are processed simultaneously. Both models are equally consistent with the current behavioural data. In this thesis, the neural basis of the search process in the human brain was investigated with functional magnetic resonance imaging (fMRI). The frontal eye field (FEF) and three sub-regions (AIPS, PIPS und IPTO) of the posterior parietal cortex (PPC) are known to control the shifting of the focus of attention in space (without eye movements), which is postulated by the serial model to be an essential sub-process of visual search. Experiment 1 tested whether the same areas are also engaged in the search process. The fMRI signal was compared between a difficult search for a feature conjunction and an easy search for a single feature. Motor requirements and stimuli were as similar as possible across conditions and control experiments demonstrated that activation differences between conditions do not reflect sensory or motor factors, but rather the process of conjunction search. The FEF, AIPS, PIPS, and IPTO were differentially activated. Experiment 2 tested whether the involvement of these areas in visual search depends on the necessity for conjoining features. A difficult feature search was compared with the easy feature search. This comparison also eliminated sensory and motor factors according to control experiments. Differential activations in this experiment did not reflect the feature conjunction process, but only the higher search difficulty. Again, a differential activation of the FEF, AIPS, PIPS, and IPTO was found. The conjunction and the difficult feature search did not differ in their difficulty at the behavioral level as well as in PIPS activation strength at the neural level. The results show that the FEF and three PPC sub-regions contribute to difficult visual search. This is consistent with the assumption of a serial, but much less consistent with the assumption of a parallel, search process. Furthermore the results suggest that the contribution of the PPC and FEF to visual search is not restricted to the feature conjunction process, but more generally reflects the demands on the search process.

Introdução e objetivos: A dor central pós-acidente vascular cerebral (DCAVC) é causada pela lesão vascular de estruturas somatossensitivas encefálicas e comumente refratária aos tratamentos farmacológicos disponíveis atualmente. A estimulação magnética transcraniana repetitiva (EMTr) do córtex pré-frontal dorsolateral (CPFDL) pode alterar o limiar da dor térmica de indivíduos saudáveis e exercer efeito analgésico na dor aguda pós-operatória e em doentes com síndrome fibromiálgica. No entanto, seu efeito na dor neuropática e na DCAVC, em particular, ainda não foi avaliado. O objetivo do presente estudo, delineado de modo prospectivo, duplamente encoberto e controlado com placebo foi o de se avaliar o efeito analgésico da EMTr do CPFDL em doentes com DCAVC. Casuística e métodos: 21 doentes foram incluídos aleatoriamente em dois grupos, os do grupo ativo (EMTr-A) e os do grupo placebo (EMTr-S) e tratados, respectivamente, com dez sessões diárias de EMTr verdadeira (EMTr-A) ou sham (EMTr-S) do CFPDL esquerdo (10 Hz, 1250 pulsos/dia). A Escala Visual Analógica (EVA), o Questionário de Dor Neuropática e o Questionário de Dor McGill foram utilizados para avaliar-se a DCAVC. A depressão, a ansiedade e a qualidade de vida foram avaliadas, respectivamente, com a Escala de Hamilton para Depressão, Escala de Hamilton para Ansiedade e o Short Form Health Survey com 36 itens. As avaliações foram realizadas antes do início do estudo, durante a fase de estimulação e uma, duas e quatro semanas após a aplicação da última sessão de EMTr-A ou EMTr-S. O desfecho principal foi a alteração da intensidade da dor medida no último dia de estimulação em relação à intensidade do seu valor basal de acordo com a EVA. Foi programada uma análise interina dos resultados ao término da avaliação da metade dos doentes programados de acordo com o protocolo de tratamento. Resultados: Os escores médios basais da EVA foram 6,86 (+/- 1,79) e 6,8 (+/- 2,20) para os doentes dos grupos EMTr-A e EMTr-S, respectivamente; a variação média da EVA após o décimo dia de estimulação foi de - 0,07 (+/- 0,24) para os doentes do grupo EMTr-A e 0,1 (+/- 0,7) para o os do grupo EMTr-S. O tamanho do efeito do tratamento foi 0,02 (d de Cohen= 0,04). O estudo foi encerrado devido à significativa falta de eficácia da EMTr-A. Conclusão: A EMTr do CPFDL esquerdo não proporcionou efeito analgésico em doentes com DCAVC / Introduction and objectives: Central post-stroke pain (CPSP) is caused by an encephalic vascular lesion of the somatosensory pathways and is refractory to current pharmacological treatments. Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) of the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) can change thermal pain threshold and cause analgesia in healthy subjects and also in acute post operatory pain as well as in fibromyalgia patients. However, its effect on neuropathic pain and particularly in CPSP patients has not been assessed yet. The aim of this prospective, double blind, shamcontrolled study was to evaluate the analgesic effect of left DLPFC rTMS in CPSP patients. Patients and methods: 21 patients were randomly included in two groups: the active (A-rTMS) group and the placebo (S-rTMS) group and were treated, respectively, with 10 daily sessions of real rTMS (A-rTMS) or sham (S-rTMS) of the left DLPFC (10 Hz, 1250 pulses/day). Visual Analogue Scale (VAS), Neuropathic Pain Questionnaire and McGill Pain Questionnaire were used to evaluate the CPSP. The depression, the anxiety and the quality of life were evaluated, respectively, with the Hamilton Scale for Depression, Hamilton Scale for anxiety and the Short Form Health Survey with 36 items. Outcomes were assessed at the baseline, during the stimulation phase and at one, two and four weeks after the last session of ArTMS or S-rTMS. The main outcome was pain intensity change measured with the VAS at the last session of A-rTMS or S-rTMS, compared to the baseline. Interim analysis was scheduled when the first half of the patients have completed the study. Results: The average baseline scores of VAS were 6.86 (+/- 1.79) and 6.8 (+/- 2.20), respectively, for the groups A-rTMS and S-rTMS. The average variation of VAS after the 10th stimulation session was - 0.07 (+/- 0.24) for A-rTMS and 0.1 (+/- 0.7) to the S-rTMS group and the effect size of A-EMTr was 0.02 (Cohen\'s d= 0.04). The study was discontinued due to the significant lack of efficacy of the A-rTMS. Conclusion: Repetitive transcranial magnetic stimulation of the left DLPFC did not provide an analgesic effect in CPSP patients

O núcleo talâmico mediodorsal (Tmd) e o córtex pré-frontal (CPF) comunicam-se mutuamente, formando um circuito envolvido em funções executivas e transtornos psiquiátricos. As funções executivas estão sujeitas aos níveis de alerta gerados pela atividade oscilatória talamocortical, que por sua vez é controlada pela transmissão colinérgica. Possivelmente, a plasticidade sináptica do circuito Tmd-CPF é sensível tanto aos padrões oscilatórios do próprio circuito quanto à modulação colinérgica. Porém, esta possibilidade ainda não foi testada, muito menos dissociando-se a participação dos receptores muscarínicos e nicotínicos. Assim, nosso objetivo foi examinar como a plasticidade Tmd-CPF é modulada sob estados oscilatórios globais mediados pelo sistema colinérgico, e se esta modulação varia com os tipos de receptores recrutados. Anestesiamos ratos com uretana e implantamos um eletrodo de estimulação no Tmd, um eletrodo de registro no CPF e uma cânula de microinjeção acima do ventrículo. Emitimos 90 pulsos elétricos no Tmd (0,05 Hz) para evocação de potenciais pós-sinápticos de campo (PPSCs) basais no CPF por 30 min. Em seguida, aplicamos injeção intraventricular do agonista muscarínico pilocarpina (PILO), do agonista nicotínico nicotina (NIC), ou veículo-controle (VEIC). Os efeitos das substâncias sobre potenciais de campo locais (eletrencefalograma) foram monitorados através dos mesmos eletrodos. PILO e NIC induziram aumento das oscilações rápidas (4-80 Hz) e proporcional redução das oscilações lentas mantidas pela anestesia (0,5-4 Hz) e tais efeitos duraram ~10-15 min, conforme padronização prévia das concentrações das drogas. Justamente durante este período, aplicamos estimulação em alta frequência (EAF) ou baixa frequência (EBF) para indução de, respectivamente, potencialização (PLD) ou depressão (DLD) de longa duração, que são modelos bem conhecidos de plasticidade sináptica. Em grupos-controle, a injeção de PILO, NIC ou VEIC foi desacompanhada de EAF/EBF. Por fim, retomamos a coleta de PPSCs a 0,05 Hz por 240 min. Os resultados mostraram que a EAF não afetou os PPSCs quando aplicada após VEIC. Porém, nos ratos PILO e NIC, os PPSCs tiveram amplitude aumentada a partir de 150 min após EAF, indicando que a pré-ativação colinérgica foi necessária à indução de uma PLD tardia. Inversamente, quando a EBF foi aplicada após VEIC, a amplitude dos PPSCs foi reduzida de modo estável por 240 min. Isto não ocorreu quando a EBF foi aplicada após PILO e NIC, sugerindo que a modulação colinérgica suprimiu a DLD. Nos grupos-controle, PILO, NIC e VEIC sozinhos não afetaram os PPSCs em longo prazo, confirmando que os resultados de PLD e DLD são devidos a uma interação entre a pré-ativação colinérgica e mecanismos sinápticos desencadeados pela EAF/EBF.Portanto,as oscilações rápidas induzidas pela transmissão colinérgica favorecem a PLD no circuito Tmd-CPF, enquanto dificultam sua DLD. Além disto, os efeitos muscarínicos e nicotínicos sobre a plasticidade de longo prazo são iguais, apesar de os mecanismos celulares destes receptores serem diferentes. Nossos achados ajudam a esclarecer a regulação do sinal talâmico no CPF sob modulação colinérgica fisiológica (atenção e sono paradoxal) e disfuncional (esquizofrenias e doença de Alzheimer). / The mediodorsal thalamic nucleus (MD) and the prefrontal cortex (PFC) communicate with each other, constituting a circuit involved in executive functions and psychiatric disorders. Executive functions are subject to arousal levels driven& by the thalamocortical oscillatory activity, which in turn is controlled by the cholinergic neurotransmission. Possibly, the MD-PFC synaptic plasticity is susceptible to both the oscillatory patterns within the MD-PFC circuit and the cholinergic modulation. However, this likelihood is still untested, as well as the specific roles of muscarinic and nicotinic receptors. Thus, our aim was to evaluate whether and how the MD-PFC plasticity is modulated under cholinergic system-dependent oscillatory states of the forebrain, and if such modulation varies with the subtypes of activated cholinergic receptors. For that, we anesthetized rats with urethane to implant a stimulating electrode into the MD, a recording electrode into the PFC, and a microinjection cannula above the ventricle. We applied 90 monophasic square pulses into the MD (0.05 Hz) for recording of basal field postsynaptic potentials (fPSPs) in the PFC for 30 min. Then, we did an intraventricular injection of either the muscarinic agonist pilocarpine (PILO), the nicotinic agonist nicotine (NIC), or a control vehicle (Veh). The drug effects on local field potentials (electroencephalogram) were monitored through the same electrodes. PILO and NIC induced an increase in theta, beta and gamma oscillations (4-80 Hz) with proportional reduction of urethane-driven delta waves (0.5-4 Hz), and these effects survived approximately 10-15 min according to pilot-experiments on PILO and NIC concentrations. During this period, we applied either high-frequency (HFS) or low-frequency stimulation (LFS) for induction of respectively long-term potentiation (LTP) or depression (LTD), which are well-known synaptic plasticity models. In control groups, the injection of PILO, NIC or Veh was not followed by the HFS/LFS. Lastly, we resumed the evoking of fPSP at 0.05 Hz for an additional 240 min. The results showed that the HFS did not affect the fPSPs when applied after the Veh. However, in PILO and NIC rats the fPSP had their amplitudes increased from 150 min after HFS, indicating that the cholinergic pre-activation was required for the induction of a late-phase LTP. On the other hand, when the LFS was applied after the Veh, the fPSP amplitudes were stably decreased for 240 min, which did not occur when the LFS was applied after PILO and NIC, suggesting that the cholinergic modulation suppressed the LTD. In the control groups, PILO, NIC, and Veh by themselves did not change fPSPs in the long term, reinforcing that the LTP and LTD were due to an interaction between the cholinergic pre-activation and synaptic mechanisms triggered by the HFS/LFS. Therefore, the rapid oscillations induced by the cholinergic transmission favor LTP in the MD-PFC loop, while occlude its LTD. Moreover, the muscarinic and nicotinic effects on long-term plasticity were equal, although their quite distinct cell mechanisms. Our findings might help clarify the regulation of thalamic signals on the PFC both under physiological (attention and rapid-eye-movement sleep) and dysfunctional (schizophrenia symptoms and Alzheimer\'s) cholinergic drive.

PEREIRA, V.S. Participação da via NMDA-NO do córtex pré-frontal medial ventral na modulação das consequências comportamentais do estresse de nado forçado: mecanismos intracelulares. 2015. 191p. Tese (Doutorado) Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2014. A ativação dos receptores glutamatérgicos do tipo NMDA é capaz de desencadear a síntese de óxido nítrico (NO) no SNC. A administração de antagonistas NMDA (p.ex., ketamina) ou de inibidores da síntese de NO (p.ex., 7-NI) produz efeitos do tipo antidepressivo em animais e reforça o potencial dos sistemas glutamatérgico e nitrérgico como alvos terapêuticos para o tratamento da depressão. Trabalhos recentes sugerem o envolvimento de vias intracelulares no controle de mecanismos de plasticidade neural, como a via BDNF-TrkBmTOR, nos efeitos antidepressivos produzidos por antagonistas NMDA. Foi demonstrado, por exemplo, que os efeitos antidepressivos da ketamina dependem da síntese de BDNF e da ativação da mTOR no córtex pré-frontal medial (CPFMv) de ratos. O bloqueio farmacológico do CPFMv ou a administração de antagonista NMDA (LY235959) nessa estrutura também produz efeitos do tipo antidepressivo em animais. Porém, não se sabe se esses efeitos envolvem a via NMDA-NO do CPFMv, assim como não se sabe se o efeito antidepressivo induzido por inibidores da síntese de NO dependeria da via BDNF-TrkB-mTOR do CPFMv. Dessa forma, avaliamos a participação da neurotransmissão glutamatérgica e nitrérgica, bem como a participação da via BDNF-TrkB-mTOR, no CPFMv-pré límbico (PL), na modulação de respostas comportamentais de animais submetidos ao teste do nado forçado (TNF), um teste preditivo de efeito antidepressivo. Em um primeiro grupo de experimentos observou-se que a administração de inibidor da nNOS (NPA), da sGC (ODQ) ou de sequestrador de NO (c-PTIO) no PL de animais submetidos ao TNF promoveu efeito do tipo-antidepressivo, de forma similar ao que foi previamente descrito com a injeção local de LY235959. Posteriormente, os efeitos do LY235959, mas não os do NPA, foram bloqueados pelo tratamento prévio com antagonista dos receptores glutamatérgicos do tipo AMPA (NBQX), sugerindo que as vias NMDA e NO do PL estejam dissociadas na modulação das alterações comportamentais promovidas pelo TNF. A administração de BDNF no PL promoveu efeito tipoantidepressivo, o qual foi bloqueado pelo pré-tratamento com antagonista dos receptores TrkB (K252a) ou com inibidor da mTOR (rapamicina). Os efeitos tipo antidepressivo da administração de LY235959 ou NPA, no PL, não foram alterados na presença de K252a. No entanto, a administração prévia de rapamicina foi capaz de bloquear os efeitos do LY235959, mas não os do NPA, novamente sugerindo mecanismos distintos desencadeados por NMDA e NO no PL. Nossos dados indicam uma interação maior dos efeitos dos antagonistas NMDA com a via BDNF-TrkB-mTOR, enquanto os efeitos dos inibidores da via do NO parecem não modular essa via no PL. O tratamento sistêmico com ketamina (antagonista NMDA) ou 7-NI (inibidor preferencial da nNOS) foi capaz de produzir efeitos do tipo antidepressivo, sendo que esses tratamentos não alteraram a ativação ou expressão dos receptores TrkB e da mTOR, no CPFm de animais estressados ou não estressados. Assim, mais estudos são necessários para esclarecer a interação das neurotransmissões glutamatérgica e nitrérgica com a via BDNFTrkB-mTOR, no CPFMv-PL, no que diz respeito ao efeito antidepressivo em animais estressados, após administração sistêmica. Em conjunto, os dados do presente trabalho suportam o envolvimento da neurotransmissao glutamatérgica e nitrérgica do PL na neurobiologia das respostas comportamentais associadas a neurobiologia da depressão. Porém, a interação entre esses sistemas no PL e os mecanismos envolvidos se mostram consideravelmente complexos. / PEREIRA, V.S. Participation of NMDA-NO pathway from the medial préfrontal córtex on the behavioural consequences of forced swim stress: molecular mechanisms. 2015. 191p. Thesis (Doctoral) School of Medicine of Ribeirão Preto, University of São Paulo, Ribeirão Preto, 2014. The activation of NMDA receptors is capable of increasing nitric oxide (NO) synthesis in the brain. The administration of NMDA antagonists (e.g., ketamine) or nitric oxide synthesis inhibitors (e.g., 7-NI) produce antidepressant-like effects in animals and highlights the potential of glutamatergic and nitrergic systems as therapeutic targets for the treatment of major depression. The involvement of intracellular mechanisms associated to neural plasticity, such as BDNF-TrkBmTOR pathway, has been implicated in the antidepressant-like effects induced by systemic administration of NMDA antagonists. For instance, the antidepressant effects of ketamine are associated with increased BDNF synthesis and mTOR in the medial prefrontal cortex (vMPFC). In addition, injection of an NMDA antagonist (LY235959) into the vMPFC-PL produces antidepressant-like effect in animals. However, it is not yet known if the aforementioned antidepressant-like effects involve the modulation of NO synthesis or the activation of the BDNF-TrkB-mTOR pathway in the vMPFC. Therefore, this work investigated the involvement of glutamatergic and nitrergic neurotransmission of the vMPFC, as well as the participation of local BDNF-TrkBmTOR pathway, in the modulation of behavioral responses of animals submitted to forced swimming test, an animal model predictive of antidepressant effects. The administration of nNOS inhibitor (NPA), sGC inhibitor (ODQ) or NO scavenger (c-PTIO) into the vMPFC-PL produced antidepressant-like effects, similarly to what has been previously described with the local injection of LY235959. The effects of LY235959 were blocked by pretreatment with an antagonist of AMPA receptors (NBQX), but not the NPA effects. Thus suggesting a possible dissociation between NMDA- and NO-induced mechanism in the PL. BDNF administration in the PL induced antidepressant-like effect, which was blocked by prior administration of the TrkB receptor antagonist (K252a) or the mTOR inhibitor (rapamycin). The antidepressant-like effects induced by intra-PL administration of LY235959 and NPA, into vMPFC-PL were not altered in the presence of K252a. However, the prior administration of rapamycin was able to block the effects of LY235959, but not NPA-induced effect. This result further supports the dissociation of the NMDA-NO system in the PL in the modulation of immobility in the FST. Systemic treatment with ketamine (NMDA antagonist) or 7-NI (nNOS inhibitor) produced antidepressant-like effects in the FST, although these treatments did not affect the activation or the expression of TrkB receptors or mTOR in the MPFC of stressed animals. These results further corroborate the involvement of the glutamatergic and nitrergic neurotransmission in the modulation of behavioral consequences of the forced swim stress and highlight that the interaction of these systems with mTOR and trkB in the PL is considerably complex. Altogether, our data supports the possible modulation of BDNF-TrkBmTOR pathway of the PL in the effects induced by NMDA antagonist injection.. However, the effects induced by inhibitors of the NO pathway semms dissociated from an interaction with the aforementioned pathway. Thus, further studies are necessary to clarify the interaction of glutamatergic and nitrergic neurotransmission with BDNF-TrkB-mTOR pathway into vMPFC-PL regarding the neurobiology of stress and depression.

Os transtornos afetivos são altamente prevalentes dentre os transtornos mentais, principalmente Transtorno Afetivo Bipolar (TAB) e Depressão Maior Unipolar (DMU), apresentando altas taxas de morbi-mortalidade. Estudos prévios de Ressonância Magnética (RM) têm identificado anormalidades estruturais cerebrais em indivíduos com TAB e DMU quando comparados a controles normais. Entretanto, nenhum destes estudos foi realizado a partir da comparação direta entre pacientes com DMU e TAB de início recente, nem comparou separadamente tais grupos com amostras representativas de controles assintomáticos provenientes de mesma região geográfica. No presente estudo, definimos a priori que regiões do circuito córtico-límbico-talâmico-estriatal estariam alteradas quando comparados indivíduos com TAB, DMU e controles normais diretamente entre si, em amostra de pacientes com quadros graves de sintomatologia psicótica e pareada com controles normais selecionados na mesma área geográfica dos pacientes. Foram selecionados 46 pacientes (20 com DMU e 26 com TAB) que tiveram contato pela primeira vez com serviço de saúde mental após início de sintomas psicóticos e 62 controles normais. Tanto pacientes quanto controles foram submetidos à RM em aparelho de 1,5 Tesla. Os diagnósticos foram baseados no DSM-IV e confirmados após 1 ano da realização da RM. As imagens foram analisadas pelo método automatizado de processamento denominado morfometria baseada no voxel (voxel-based morphometry). A comparação entre os grupos mostrou redução significativa de substância cinzenta regional em pacientes com DMU comparados aos controles (p<0,05, corrigido para comparações múltiplas) em duas regiões cerebrais selecionadas a priori: córtex pré-frontal dorsolateral (CPFDL) bilateralmente e giro parahipocampal posterior esquerdo. Na comparação direta entre pacientes com DMU e TAB encontramos uma redução de substância cinzenta de CPFDL direito em pacientes com DMU, como tendência a significância estatística (p<0,10, corrigido para comparações múltiplas). Nossos achados mostram que anormalidades volumétricas de CPFDL e região temporal medial estão presentes em pacientes com DMU em primeiro episódio psicótico, mas não em pacientes com TAB com gravidade de sintomas semelhante. / Affective disorders are highly prevalent mental disorders, mainly Major Depressive Disorder (MDD) and Bipolar Disorder (BD), with high morbidity and mortality rates. Previous morphometric magnetic resonance imaging (MRI) studies have identified brain volumetric abnormalities in samples of subjects suffering from MDD or BD. However, none of these have conducted direct brain volume comparisons between patients with recent-onset MDD and BD, nor contrasted them separately against representative groups of asymptomatic controls recruited from exactly the same environment. In the present study, we defined a priori that brain regions involved in cortico-limbic-thalamic-striatal circuits would present volume abnormalities when comparing subjects with MDD and BD with psychotic features, in their first contact with the health care system in Brazil, and a control sample of next-door asymptomatic neighbors. Forty-six patients (20 MDD and 26 BD) and 62 controls were examined with MRI, using an equipment of 1.5 Tesla. Diagnoses were based on DSM-IV, and confirmed one year after scanning. Image processing was conducted using voxel-based morphometry methods. Between-group comparisons showed significant regional gray matter deficits in MDD subjects relative to controls (p<0.05, corrected for multiple comparisons), involving two brain regions where abnormalities in mood disorder patients had been predicted a priori: the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) bilaterally and the left posterior parahippocampal gyrus. In the direct comparison between MDD and BD patients, the right-sided finding of decreased DLPFC gray matter in the former group retained trend levels of significance (p<0.10 corrected). Our findings indicate that significant structural abnormalities of the DLPFC and medial temporal region are present in patients with MDD in their first episode with psychotic features, but not in BD subjects with symptoms of similar severity.

Les mécanismes volontaires (V) et involontaires (I) de l’attention reposent sur les réseaux dorsal et ventral, convergeant dans le cortex préfrontal latéral (lPFC). La distractibilité accrue liée au vieillissement ou à une lésion frontale pourrait être due à une altération de l’équilibre entre ces mécanismes V et I, essentiel mais rarement étudié. Notre objectif est de tester, dans la modalité auditive, si (1) les oscillations alpha coordonnent l'activité du réseau dorsal, (2) les oscillations gamma celle du réseau ventral, (3) le couplage oscillatoire dans le lPFC maintient l’équilibre entre les deux réseaux. Ce travail vise également à étudier les corrélats oscillatoires de la distractibilité accrue liée au vieillissement ou à une atteinte frontale. Des données MEEG ont été enregistrées alors que des participants réalisaient le Competitive Attention Test, qui permet d’étudier simultanément les mécanismes V et I de l’attention. Nous avons montré que les oscillations alpha reflètent l’activation des mécanismes facilitateurs et suppresseurs de l’attention V, et la communication au sein du réseau dorsal ; alors que les oscillations gamma indexent l’activation du réseau ventral. De plus, le lPFC serait impliqué dans la communication au sein des deux réseaux, et le PFC médian dans l’équilibre attentionnel V/I. Nous avons également montré que la distractibilité accrue était liée à un déficit d’attention V au cours du vieillissement, et à une altération des processus V et I après lésion frontale. Ce travail de thèse offre donc une meilleure compréhension de la dynamique cérébrale oscillatoire sur laquelle repose l'équilibre attentionnel V/I, et donc la distractibilité / Top-down (TD) and bottom-up (BU) mechanisms of attention are supported by dorsal and ventral networks that mainly overlap in the lateral prefrontal cortex (lPFC). A balance between these mechanisms is essential, yet rarely investigated. Increased distractibility observed during ageing or after frontal damage could result from jeopardizing this balance. It has been proposed that distinct oscillatory frequencies support the activation of these two attention networks. Our main aim was to test, in the auditory modality, whether (1) alpha oscillations would coordinate activity within the dorsal TD network, (2) gamma activity would index the activation of the ventral BU network, (3) the lPFC would support the balance between these networks through oscillatory coupling. We also aimed to investigate the oscillatory correlates of the increased distractibility associated with ageing or frontal damage. MEEG data were recorded while participants performed the Competitive Attention Test, which enables simultaneous investigation of BU and TD attention mechanisms. We showed that alpha oscillations indexed facilitatory and suppressive mechanisms of TD attention, and communication within the dorsal network; while gamma oscillations indexed the ventral network activation. Moreover, the lPFC subtended communication in the two networks; with the TD/BU interaction occurring in the medial PFC. We also showed that ageing-related distractibility was of TD deficit origin. Finally, preliminary results suggest that lPFC damage can impact both TD and BU attention. This thesis provides novel insights into the brain oscillatory dynamics of the TD/BU attentional balance supporting distractibility

"Mammalian skeletal muscle is a very complicated biological structure to model due to its non-homogeneous and non-linear material properties as well as its complex geometry. Finite element discrete one-dimensional Hill-based elements are largely used to simulate muscles in both passive and active states. There are, however, several shortfalls to utilizing one-dimensional elements, such as the impossibility to represent muscle physical mass and complex lines of action. Additionally, the use of one-dimensional elements restricts muscle insertion sites to a limited number of nodes causing unrealistic loading distributions in the bones. The behavior of various finite element muscle models was investigated and compared to manually calculated muscle behavior. An improved finite element muscle model consisting of shell elements and Hill-based contractile truss elements in series and parallel was ultimately developed. The muscles of the thigh were then modeled and integrated into an existing 50th percentile musculo-skeletal model of the knee-thigh-hip complex. Impact simulations representing full frontal car crashes were then conducted on the model and the pre-loading effects from active thigh muscles on the femur were investigated and compared to cadaver sled test data. It was found that the active muscles produced a pre-load femoral axial force that acted to slightly stabilize the rate of stress intensification on critical stress areas on the femur. Additionally, the active muscles served to direct the distribution of stress to more concentrated areas on the femoral neck. Furthermore, the pre-load femoral axial force suggests that a higher percentage of injuries to the knee-thigh-hip complex may be due to the effects of active muscles on the femur. "

O efeito ansiolítico dos benzodiazepínicos (BZDs) é reduzido depois da primeira exposição ao labirinto em cruz elevado (LCE). Várias hipóteses tem sido formuladas para explicar este fenômeno chamado one-trial tolerance (OTT), entretanto, nenhuma delas é conclusiva. No presente estudo, examinamos este fenômeno através da análise etofarmacológica de ratos submetidos ao LCE em duas sessões (T1 e T2), e do conteúdo de monoaminas presentes no córtex pré-frontal, amígdala, hipocampo e núcleo accumbens através da técnica de Cromatografia Líquida de Alta Pressão. Ratos machos Wistar foram tratados com salina ou midazolam (0,5 mg/Kg, i.p.) antes de T1 e T2 e imediatamente depois, seus encéfalos foram dissecados e as estruturas analisadas. Como controle à análise neuroquímica foram incluídos animais tratados com salina e não expostos ao LCE. A administração de midazolam antes de T1 promoveu efeito ansiolítico, aumentando a exploração dos braços abertos, porcentagem de entradas e tempo de permanência nos mesmos. Em T2 foi observado redução da exploração dos braços abertos em relação a T1. Esses resultados sugerem que há uma mudança no estado emocional do animal em T2, que é resistente a ação ansiolítica dos BZDs. Com relação aos resultados dos estudos neuroquímicos, foi observado redução dos conteúdos de serotonina (5- HT) e noradrenalina (NA) no córtex pré-frontal, na amígdala, no hipocampo e no núcleo accumbens depois de T1 e T2. Houve também, redução do conteúdo de dopamina (DA) na amígdala depois de ambas sessões. Não ocorreram mudanças nas taxas de renovação dessas monoaminas em nenhuma das estruturas analisadas. Através desses resultados, pode-se inferir que a estimulação aversiva do LCE causa alterações na neurotransmissão monoaminérgica da amígdala, como também das outras estruturas límbicas estudadas neste trabalho. Essas alterações neuroquímicas depois da primeira exposição ao LCE, devem representar alterações adaptativas na neurotransmissão do sistema límbico que podem estar associadas ao fenômeno da OTT. / Numerous reports have demonstrated that a single exposure to a variety of stressful experiences enhances fearful reactions when behavior is subsequently tested in current animal models of anxiety. Until now, no study has examined the neurochemical changes during the test and retest sessions of freely-behaving rats in the elevated plus-maze (EPM), one of the most traditional tests of anxiety. This work is a new approach looking at the changes in dopamine (DA), serotonin (5-HT) and noradrenaline (NA) levels in the prefrontal cortex, amygdala, hippocampus and nucleus accumbens during one-trial learning development. We used high pressure liquid chromatography to assess the concentrations of these neurotransmitters and their metabolites in animals injected with saline or midazolam upon single or double exposure to the EPM. For the biochemical analysis an extra control group treated with saline and not exposed to EPM was added. The data showed that stressful stimuli present in the maze were able to elicit one-trial learning to midazolam on re-exposure. Significant decreases in 5-HT and NA contents in the prefrontal cortex, amygdala, hippocampus and nucleus accumbens occurred in saline and midazolam injected animals submitted to the first and second trials. Significant decreases in DA content were also observed in the amygdala after both trials. There was no change in the turnover of these monoamines in any structure studied. It is suggested that aversive stimuli inherent to the EPM cause primary changes in the neurochemical mechanisms of the amygdala and also influence the activity of monoaminergic neurotransmission in the prefrontal cortex, hippocampus and nucleus accumbens. The observed reduction in monoaminergic transmission in limbic structures after the first stressful experience in the EPM seems to represent adaptive changes and may be associated to the phenomenon of ?one-trial tolerance?.

INTRODUÇÃO: A síndrome de Burnout é uma das consequências mais marcantes do estresse profissional, resultante da exposição prolongada a fatores interpessoais e emocionais, caracterizada por exaustão emocional, avaliação negativa de si mesmo, depressão e insensibilidade com relação a fatores ocupacionais e pessoais. Profissionais da área da saúde estão expostos a cenários clínicos com altos níveis de estresse e sujeitos ao desenvolvimento de Burnout durante suas carreiras. É uma entidade complexa e produz uma variedade de comportamentos que podem afetar diretamente o atendimento ao paciente. O estresse é uma resposta global do organismo que envolve as esferas física, emocional, mental e hormonal. OBJETIVO: Avaliar a prevalência de Síndrome de Burnout e sintomas de estresse nos médicos residentes de primeiro ano do Departamento de Pediatria da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo e a correlação entre esta e a função cerebral de atenção por meio da execução de tarefa Stroop Color Word Test durante a realização de ressonância magnética funcional (RMf). MATERIAIS E MÉTODOS: Foram estudados 32 médicos residentes de pediatria, 25 do sexo feminino com média de idade de 24,8 ± 1,3 anos, todos com carga horária de trabalho semanal similar. Foram utilizados os questionários padronizados Maslach Burnout Inventory - MBI sendo considerado Burnout pontuação maior que 19 na subescala de exaustão emocional e maior que 6 na escala de despersonalização. Para a avaliação de estresse foi utilizado o inventário de sintomas de estresse de Lipp - ISSL, sendo considerado diagnóstico de estresse pontuações elevadas calculadas conforme o manual do ISSL. RESULTADOS: A síndrome de Burnout foi identificada em 50% da população estudada e estresse em 56,25%. Essa associação apresentou significância estatística (p=0,02). Ao analisar os mapas de RMf encontramos maior ativação do córtex pré-frontal dorso lateral a direita nos residentes que apresentaram Burnout, área envolvida nos mecanismos de atenção. CONCLUSÕES: A prevalência da Síndrome de Burnout e estresse em residentes de pediatria é elevada, correspondendo a 50% e 56% respectivamente, e está associada a maior ativação do córtex pré-frontal dorsolateral direito, área envolvida com mecanismos de atenção e cognição. Existe correlação entre as duas entidades clínicas com significância estatística e a prática de esportes está associada a menores taxas de Burnout / Burnout syndrome is one of the most important consequences of occupational stress. It is a result from prolonged exposure to emotional and interpersonal factors and characterized by emotional exhaustion, negative evaluation of oneself, depression and insensitivity. Health care professionals are exposed to clinical settings with high levels of stress and can develop burnout during their careers. It is a complex entity and produces a variety of behaviors that can affect directly patient care. Stress is a global response that involves physical, emotional, mental and hormonal aspects. In the present study we used Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) to investigate a sample of pediatric residents from University of Sao Paulo with different levels of burnout syndrome in Burnout Maslach Inventory - MBI and stress during the execution of a low demand attention paradigm (Stroop color word test). Scores greater than 19 on the subscale of emotional exhaustion and greater than 6 on the scale of depersonalization in MBI was considered as Burnout. For the assessment of stress was used inventory of stress symptoms Lipp - ISSL, considered diagnostic of stress high scores calculated as the ISSL manual. We studied 32 residents, 25 females with a mean age of 24.8 ± 1.3 years, all with similar weekly workload. Burnout syndrome was identified in 50% of the study population and stress in 56.25%. This association was statistically significant (p = 0.02). By analyzing fMRI maps, an activation of the right dorsolateral prefrontal cortex was showed in residents with Burnout, an area involved in attention tasks

PEREIRA, V.S. Participação da via NMDA-NO do córtex pré-frontal medial ventral na modulação das consequências comportamentais do estresse de nado forçado: mecanismos intracelulares. 2015. 191p. Tese (Doutorado) Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2014. A ativação dos receptores glutamatérgicos do tipo NMDA é capaz de desencadear a síntese de óxido nítrico (NO) no SNC. A administração de antagonistas NMDA (p.ex., ketamina) ou de inibidores da síntese de NO (p.ex., 7-NI) produz efeitos do tipo antidepressivo em animais e reforça o potencial dos sistemas glutamatérgico e nitrérgico como alvos terapêuticos para o tratamento da depressão. Trabalhos recentes sugerem o envolvimento de vias intracelulares no controle de mecanismos de plasticidade neural, como a via BDNF-TrkBmTOR, nos efeitos antidepressivos produzidos por antagonistas NMDA. Foi demonstrado, por exemplo, que os efeitos antidepressivos da ketamina dependem da síntese de BDNF e da ativação da mTOR no córtex pré-frontal medial (CPFMv) de ratos. O bloqueio farmacológico do CPFMv ou a administração de antagonista NMDA (LY235959) nessa estrutura também produz efeitos do tipo antidepressivo em animais. Porém, não se sabe se esses efeitos envolvem a via NMDA-NO do CPFMv, assim como não se sabe se o efeito antidepressivo induzido por inibidores da síntese de NO dependeria da via BDNF-TrkB-mTOR do CPFMv. Dessa forma, avaliamos a participação da neurotransmissão glutamatérgica e nitrérgica, bem como a participação da via BDNF-TrkB-mTOR, no CPFMv-pré límbico (PL), na modulação de respostas comportamentais de animais submetidos ao teste do nado forçado (TNF), um teste preditivo de efeito antidepressivo. Em um primeiro grupo de experimentos observou-se que a administração de inibidor da nNOS (NPA), da sGC (ODQ) ou de sequestrador de NO (c-PTIO) no PL de animais submetidos ao TNF promoveu efeito do tipo-antidepressivo, de forma similar ao que foi previamente descrito com a injeção local de LY235959. Posteriormente, os efeitos do LY235959, mas não os do NPA, foram bloqueados pelo tratamento prévio com antagonista dos receptores glutamatérgicos do tipo AMPA (NBQX), sugerindo que as vias NMDA e NO do PL estejam dissociadas na modulação das alterações comportamentais promovidas pelo TNF. A administração de BDNF no PL promoveu efeito tipoantidepressivo, o qual foi bloqueado pelo pré-tratamento com antagonista dos receptores TrkB (K252a) ou com inibidor da mTOR (rapamicina). Os efeitos tipo antidepressivo da administração de LY235959 ou NPA, no PL, não foram alterados na presença de K252a. No entanto, a administração prévia de rapamicina foi capaz de bloquear os efeitos do LY235959, mas não os do NPA, novamente sugerindo mecanismos distintos desencadeados por NMDA e NO no PL. Nossos dados indicam uma interação maior dos efeitos dos antagonistas NMDA com a via BDNF-TrkB-mTOR, enquanto os efeitos dos inibidores da via do NO parecem não modular essa via no PL. O tratamento sistêmico com ketamina (antagonista NMDA) ou 7-NI (inibidor preferencial da nNOS) foi capaz de produzir efeitos do tipo antidepressivo, sendo que esses tratamentos não alteraram a ativação ou expressão dos receptores TrkB e da mTOR, no CPFm de animais estressados ou não estressados. Assim, mais estudos são necessários para esclarecer a interação das neurotransmissões glutamatérgica e nitrérgica com a via BDNFTrkB-mTOR, no CPFMv-PL, no que diz respeito ao efeito antidepressivo em animais estressados, após administração sistêmica. Em conjunto, os dados do presente trabalho suportam o envolvimento da neurotransmissao glutamatérgica e nitrérgica do PL na neurobiologia das respostas comportamentais associadas a neurobiologia da depressão. Porém, a interação entre esses sistemas no PL e os mecanismos envolvidos se mostram consideravelmente complexos. / PEREIRA, V.S. Participation of NMDA-NO pathway from the medial préfrontal córtex on the behavioural consequences of forced swim stress: molecular mechanisms. 2015. 191p. Thesis (Doctoral) School of Medicine of Ribeirão Preto, University of São Paulo, Ribeirão Preto, 2014. The activation of NMDA receptors is capable of increasing nitric oxide (NO) synthesis in the brain. The administration of NMDA antagonists (e.g., ketamine) or nitric oxide synthesis inhibitors (e.g., 7-NI) produce antidepressant-like effects in animals and highlights the potential of glutamatergic and nitrergic systems as therapeutic targets for the treatment of major depression. The involvement of intracellular mechanisms associated to neural plasticity, such as BDNF-TrkBmTOR pathway, has been implicated in the antidepressant-like effects induced by systemic administration of NMDA antagonists. For instance, the antidepressant effects of ketamine are associated with increased BDNF synthesis and mTOR in the medial prefrontal cortex (vMPFC). In addition, injection of an NMDA antagonist (LY235959) into the vMPFC-PL produces antidepressant-like effect in animals. However, it is not yet known if the aforementioned antidepressant-like effects involve the modulation of NO synthesis or the activation of the BDNF-TrkB-mTOR pathway in the vMPFC. Therefore, this work investigated the involvement of glutamatergic and nitrergic neurotransmission of the vMPFC, as well as the participation of local BDNF-TrkBmTOR pathway, in the modulation of behavioral responses of animals submitted to forced swimming test, an animal model predictive of antidepressant effects. The administration of nNOS inhibitor (NPA), sGC inhibitor (ODQ) or NO scavenger (c-PTIO) into the vMPFC-PL produced antidepressant-like effects, similarly to what has been previously described with the local injection of LY235959. The effects of LY235959 were blocked by pretreatment with an antagonist of AMPA receptors (NBQX), but not the NPA effects. Thus suggesting a possible dissociation between NMDA- and NO-induced mechanism in the PL. BDNF administration in the PL induced antidepressant-like effect, which was blocked by prior administration of the TrkB receptor antagonist (K252a) or the mTOR inhibitor (rapamycin). The antidepressant-like effects induced by intra-PL administration of LY235959 and NPA, into vMPFC-PL were not altered in the presence of K252a. However, the prior administration of rapamycin was able to block the effects of LY235959, but not NPA-induced effect. This result further supports the dissociation of the NMDA-NO system in the PL in the modulation of immobility in the FST. Systemic treatment with ketamine (NMDA antagonist) or 7-NI (nNOS inhibitor) produced antidepressant-like effects in the FST, although these treatments did not affect the activation or the expression of TrkB receptors or mTOR in the MPFC of stressed animals. These results further corroborate the involvement of the glutamatergic and nitrergic neurotransmission in the modulation of behavioral consequences of the forced swim stress and highlight that the interaction of these systems with mTOR and trkB in the PL is considerably complex. Altogether, our data supports the possible modulation of BDNF-TrkBmTOR pathway of the PL in the effects induced by NMDA antagonist injection.. However, the effects induced by inhibitors of the NO pathway semms dissociated from an interaction with the aforementioned pathway. Thus, further studies are necessary to clarify the interaction of glutamatergic and nitrergic neurotransmission with BDNF-TrkB-mTOR pathway into vMPFC-PL regarding the neurobiology of stress and depression.