Tendo seu início no íleo terminal onde se abre a papila ileal, o ceco é a porção inicial do intestino grosso onde ocorre parte da digestão da celulose proveniente da alimentação e a posterior absorção de seus produtos. O ceco de rato é uma estrutura sacciforme que apresenta partes distintas, tanto macroscópica quanto estruturalmente. O presente estudo teve como finalidade avaliar a densidade e a área do perfil celular dos neurônios mioentéricos em diferentes regiões do ceco de ratos adultos com sete meses de idade (384gr), utilizando as técnicas da Acetilcolinesterase, NADH e NADPH-diaforase. Para tanto o ceco foi dividido em quatro regiões: uma, próxima à ampola cecal (PA), uma, apical mesentérica (AM), uma, basal antimesentérica (BA) e outra apical antimesentérica (AA). Observou-se, que, no que diz respeito à densidade neuronal, existe diferença significativa para as regiões estudadas, sendo à região PA a que apresentou maior quantidade de neurônios com todas as técnicas utilizadas. Em média, nos 80 campos (17,92mm2) microscópicos contados, foram encontrados 1479 ± 357 neurônios acetilcolinesterásicos positivos, 717 ± 142 neurônios que se coram pela técnica da NADH-d e 240 ± 26 células nervosas que se coram pela técnica da NADPH-d. Com relação ao perfil celular dos neurônios, o teste de variância mostrou não haver diferença significativa entre as regiões. O menor e o maior perfil celular foi observado junto à região BA, em neurônios corados com as técnicas da AChE e NADPH-d respectivamente, tendo o menor perfil, 77,94µm2 e o maior, 1579,64µm2. Conforme a área do perfil celular, os neurônios foram agrupados em três classes: pequenos, médios e grandes. A classe mais freqüente em todos as regiões estudadas para as três técnicas foi a dos neurônios médios, chegando a 72,4% corados pela técnica da AChE junto à região AA, 68% na região PA para a técnica da NADH-d e 77,6% com a técnica da NADPH-d na região PA. Concluiu-se que, existe diferença regional na distribuição dos neurônios da parede do ceco do rato. / Beginning in the terminal ileum where the ileal papilla opens, the caecum is the initial portion of the large intestine, where part of the digestion of the cellulose coming from the food and the absorption of its products take place. This study had the purpose of evaluating the density and the cell profile area of the myoenteric neurons in different regions of the caecum of adult rats aging seven months (384 g body weight), using the techniques of acetylcholinesterase (AChE), NADH- and NADPH-diaphorase. For that, the caecum was divided into four regions: next to the caecal ampulla (PA), apical mesenteric (AM), basal antimesenteric (BA) and apical antimesenteric (AA). It was observed that, in what concerns the neuronal density, there is a significant difference for the regions studied, the PA region exhibiting the greatest amount of neurons with all the techniques employed. On average, in the 80 microscopic fields (17.92 m2) counted, 1,479 ± 357 neurons were found with AChE, 717 ± 142 with NADH-d and 240 ± 26 with NADPH-d. As for the cell profile of the neurons, the Variance Analysis showed that there is not a significant difference among the regions. The smallest and the largest cellular profiles were observed at the BA region with the techniques of AChE and NADPH-d, respectively, the smallest having 77.94 µm2 and the largest 1,579.64 µm2. According to the area of the cell profile, the neurons were grouped in three classes: small, medium and large. The most frequent class in all the regions studied and techniques employed was that of medium neurons, reaching 72.4% with AChE at the AA region, 68% in the PA region with NADH-d and 77.6% with NADPH-d in the PA region. Therefore, it was verified that there is a regional difference in the distribution of the neurons in the wall of the rat caecum.

Desde que surgiu, o computador vem sendo utilizado na modelagem de fenômenos em todas as áreas do conhecimento. Em neurociências, a modelagem computacional é utilizada para descrever, reproduzir e fazer previsões sobre o comportamento dos diferentes componentes do sistema nervoso. Assim como em outras áreas das ciências, este procedimento tem-se mostrado eficiente no estudo e aprimoramento das teorias a respeito da função cerebral. Com o crescente aumento do poder computacional, maiores e mais detalhados modelos podem ser construídos com um grau de realismo biológico cada vez maior. Neste trabalho, apresentamos modelos computacionais biologicamente plausíveis de neurônios corticais do sistema somestésico primário. Os modelos foram construídos com base no formalismo de Hodgkin-Huxley para a implementação de canais iônicos e na técnica de compartimentalização de Rall para modelar sua extensão espacial. Os parâmetros foram ajustados a partir de resultados experimentais 'in vivo' e 'in vitro' com neurônios, retirados da literatura. Os resultados das simulações mostraram que os modelos são biologicamente aceitáveis e de qualidade superior a de outros modelos construídos anteriormente, possibilitando a construção de modelos de redes neuronais em larga escala mais precisos. / Since its appearance, the computer has been used to model phenomena in all areas of knowledge. In neuroscience, computer modeling is used to describe, reproduce and predict behaviors of different components of the nervous system. As well as in other areas of sciences, this procedure has been shown to be efficient in the study and improvement of theories on brain function. With the increasing power of computers, larger and more detailed models can be constructed with an increasing degree of biological realism. In this work, we present biologically plausible computer models of cortical neurons from the primary somatosensory system. The models have been implemented based on the Hodgkin-Huxley formalism for ionic channels and the Rall´s compartmental technique for spatial extent. The parametrs have been adjusted based on in vivo and in vitro experimental results taken from the literature. Simulation results have shown that the models are biologically acceptable and of superior quality in comparison with previous models, allowing the construction of more precise large-scale neuronal network models.

A distrofia muscular do Golden Retriever é uma miopatia hereditária, recessiva e fatal. Achados clinicopatológicos no trato gastrintestinal desses cães, como atrofia muscular, megaesôfago, dilatação gástrica são relatados, com possíveis alterações nos plexos entéricos. Este trabalho tem como objetivo analisar os neurônios colinérgicos e nitrérgicos do plexo mioentérico, a expressão do receptor P2X7 e a morfologia do íleo de cães afetados pela distrofia muscular comparados aos de cães não afetados. Os tecidos foram preparados por métodos imunohistoquímicos de marcação do Óxido Nítrico Sintase (NOS), Acetilcolina Transferase (ChAT), do pan-neuronal anti-HuC/D e do receptor P2X7. As análises qualitativas e quantitativas das contagens das marcações, das densidades neuronais e da área dos perfis foram obtidas dos Microscópios de Fluorescência, de Confocal de Varredura à Laser, e Microscópio Eletrônico de Transmissão. Os resultados qualitativos demonstraram que neurônios NOS-ir e ChAT-ir apresentaram morfologia Dogiel Tipo I com fibras que colocalizam com o receptor P2X7 e a musculatura intestinal com núcleos picnóticos e maior quantidade de fibras colágenas no grupo distrófico. Os dados quantitativos demonstraram: a) diminuição na área do perfil neuronal dos neurônios NOS-ir e ChAT-ir no grupo distrófico b) maior densidade de neurônios NOS-ir no grupo distrófico. O presente estudo adicionou informações sobre o código químico do plexo mioentérico de cães que podem facilitar o entendimento de desordens intestinais nesses animais. / The Golden Retriever muscular dystrophy is a hereditary myopathy, recessive and fatal. Clinical and pathological findings in the gastrointestinal tract of these dogs as muscle atrophy, megaesophagus, and gastric dilatation are reported, with possible changes in the enteric plexus. This work aims to analyze the cholinergic and nitrergic neurons of myenteric plexus, the P2X7 receptor expression and morphology of the ileum of dogs affected by muscular dystrophy compared to those of unaffected dogs. Tissues were prepared by immunohistochemical methods of labeling Nitric Oxide Synthase (NOS), acetylcholine transferase (ChAT), the panneuronal anti-HuC / D and P2X7 receptor. Qualitative and quantitative analyzes of scores of labeling, density and of neuronal profiles area were obtained from Fluorescence Microscopes, Confocal Laser Scanning, and Transmission Electron Microscope. The results showed that NOS-(immunoreactive)ir and ChAT-ir neurons present morphology Dogiel Type I, their fibers colocalize with the P2X7 receptor and the intestinal muscles present pyknotic nuclei with increased amount of collagen fibers in the dystrophic group. The quantitative data showed: a) decrease in the neuronal area profile of NOS-ir and ChAT-ir neurons in the dystrophic group b) higher density of NOS-ir neurons in the dystrophic group. The present study added information about the chemical code of the myenteric plexus of dogs that can facilitate the understanding of intestinal disorders in these animals.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:54Z (GMT). No. of bitstreams: 3 arquivo7763_1.pdf: 6132198 bytes, checksum: 9583aed73df9b715c6ac388fd2960d11 (MD5) arquivo7763_2.pdf: 8554510 bytes, checksum: 5c593d6759a4c5587c110585188fab4d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A atividade de um conjunto de neurônios interligados é um problema de atual interesse que pode ser abordado com uma descrição detalhada dos neurônios da população ou, estudando a dinâmica da resposta dessas populações sim descrever em detalhe o comportamento individual dos neurônios. O modelo de Wilson-Cowan consiste em equações para as taxas de disparo de subpopulações localizadas de neurônios excitatórios e inibitórios. A principal suposição para chegar nas equações está baseada no alto grau de redundância local (ou seja, a suposição de que neurônios vizinhos respondem da mesma forma a estímulos similares) e a aleatoriedade das conexões locais. A vantagem destas equações consiste em reduzir a atividade de um número grande de neurônios a uma descrição de duas variáveis, com o que se consegue simpli ficar consideravelmente o problema. Particularmente, elas prevêem a existência de atividade de ciclo-limite em resposta a um estímulo constante usando uma auto-interação mais forte na subpopulação excitatória que na inibitória. Nós analisamos se uma rede aleatória de neurô- nios de FitzHugh-Nagumo que tenta reproduzir a hipótese de Wilson-Cowan tem de fato esse comportamento dinâmico de baixa dimensionalidade. Os neurônios são conectados com sinapses químicas excitatórias e inibitórias que se descrevem usando modelos de Markov de dois estados. As sinapses são distribuídas aleatoriamente, gerando assim quatro grafos dirigidos de Erdos-Rényi: cada um dos NE(NI) neurônios excitatórios (inibitórios), recebe, em média, KEE(KEI) sinapses excitatórias da subpopulação excitatória, e KIE(KII) sinapses inibitórias da subpopulação inibitória. Os resultados mostram a existência de ciclos-limite e pontos fixos quando projetamos nosso sistema no plano de fase de Wilson-Cowan. Particularmente, o comportamento bidimensional de ciclo-limite é mais claro quando pelo menos uma das subpopulações (geralmente a popula ção excitatória) está aproximadamente sincronizada (sincronização perfeita não é observada devido à desordem própria da conectividade sináptica). Entretanto, quando as conectividades médias são pequenas, os neurônios se comportam de maneira diferente e a projeção no plano de Wilson-Cowan sugere uma descrição num espaço de fase com dimensão mais alta. Para quanti ficar essa alta dimensionalidade, calculamos a dimensão de imersão (embedding) necessária para desdobrar o atrator que descreve o sistema

Pesquisas in vivo e in vitro, têm estabelecido uma correlação entre alterações na morfologia dendrítica e a epilepsia. No entanto, ainda não se conhecem em detalhe as consequências dessas modificações, sobre a eletrofisiologia e o padrão de disparo. Também existe um fenômeno que não tem sido completamente explicado, conhecido como o paradoxo do dendrito epiléptico, no qual neurônios piramidais, mesmo com a diminuição dramática do principal lugar de inervação glutamatérgica (como consequência de, por exemplo, uma redução do diâmetro e comprimento das árvores dendríticas), inesperadamente apresentam um estado de hiperexcitabilidade crônica. Nesta pesquisa foram aproveitadas as vantagens de uma abordagem neurocomputacional, para induzir sistematicamente alterações na arquitetura dendrítica do mesmo tipo às observadas na epilepsia, e avaliar os seus efeitos sobre a eletrofisiologia e o padrão de disparo. Para isso foi construído um modelo computacional biologicamente realista, de um neurônio piramidal do neocórtex. O código-fonte do modelo está na linguagem do NEURON, e foi baseado em dados eletrofisiológicos (i.e. propriedades da membrana e condutâncias iônicas) e morfométricos, obtidos in vitro previamente por outros pesquisadores. A análise foi feita com base em parâmetros eletrofisiológicos do padrão de disparo. O nosso modelo sugere uma influencia muito forte da morfologia dendrítica sobre a eletrofisiologia, a geração de potencias de ação e o padrão de disparo. Os resultados obtidos mostram que, mesmo mantendo constantes todos parâmetros biofísicos (que têm a ver com as dinâmicas elétricas dos canais iônicos), é possível induzir um aumento grande no comportamento elétrico e na geração de potenciais de ação, a partir da redução do diâmetro e comprimento das ramificações das árvores dendríticas. Estes resultados, também permitem contribuir no fornecimento de uma explicação para o paradoxo mencionado. / In vivo and in vitro studies had found a correlation between dendritic morphology alterations and epilepsy. Nevertheless, it has not been established in detail the consequences of those modifications, over the electrophysiology and firing pattern. There is also a phenomenon still not completely understood, known as the epileptic dendrite paradox, in which pyramidal neurons with a dramatic reduction in the principal place of glutamatergic innervation (due to, for example, a loss in dendritic trees\' diameter and length), unexpectedly present a chronic hyperexcitable state. In this study we took advantage of a neurocomputational approach, to systematically induce dendritic alterations of the same type as observed in Epilepsy, and evaluate their effect over the electrophysiology and firing behavior. With that purpose in mind, we constructed a biologically realistic computational model of a pyramidal neuron of the neocortex. For this model, it was implemented the programming language (hoc) of the NEURON software, and was elaborated based on electrophysiological data (i.e. membrane properties and ionic conductances), and morphological measurements, taken in vitro previously by other investigators. The analysis was done from electrophysiological parameters of the firing pattern. Our model suggests a great influence of dendritic morphology over the electrophysiology, spike generation and firing pattern. The results obtained show that, even when all the biophysical parameters involved in ion channel dynamics are maintained constant, it is possible to induce a strong increase in electric behavior and spike firing, from a reduction in the length and diameter of the dendritic trees\' ramifications. These results, also contribute to a explanation of the mentioned paradox.

A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é uma doença neurodegenerativa progressiva e incurável, caracterizada pela perda seletiva dos neurônios motores (NM) superiores e inferiores com uma sobrevida média de 3 anos. As manifestações clínicas dependem da topografia e comprometimento dos NM. De causa desconhecida, descrições apontam para a participação das células gliais (astrócitos, microglia e célula de Schwann) na toxicidade neuronal. A retração precoce do axônio no músculo esquelético sugere a participação da célula de Schwann na morte neuronal retrógrada (dying back). Este estudo descreveu as alterações na expressão gênica no nervo motor extensor curto do hálux ainda funcionante dos pacientes ELA e o ramo motor do nervo acessório de sujeitos-controle (19 ELA, sendo 9 ELA espinhal e 5 ELA bulbar; 5 controles), utilizando-se plataformas expandidas de microarranjos de DNA (microarray) e análises de bioinformática (DAVID e os seus bancos de dados Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes e o Gene Onthology Consorciun Anottation). Os resultados foram validados por PCRq e Redes de Interação de Proteínas foram geradas pelo Cytoscape. Foram encontrados 138 genes diferencialmente expressos entre esses grupos. O ribossomo e a síntese proteica foram apontados como elementos centrais no estudo em eventos relacionados tanto à neurotoxicidade quanto a protetivos. As Redes destacaram o gene EPS8 na ELA (ambas as formas, ELA bulbar e espinhal) em relação aos controles e o gene FAU na ELA bulbar em relação à ELA espinhal. Os genes e as vias apontados neste estudo deverão ser testados como alvos terapêuticos em estudos futuros envolvendo a ELA / Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is an incurable progressive neurodegenerative disease characterized by the selective loss of upper and lower motor neurons (MN), with a median survival of 3 years. Clinical manifestations depend on onset site and involvement of the MN. Although the cause of ALS is unknown, reports point towards the participation of glial cells (astrocytes, microglia and Schwann cells) in the neuronal toxicity. The early retraction of the axonium indicates a participation of the Schwann cells in retrograde neuronal death (dying back). The current study described the abnormalities in the genic expression of the functioning extensor hallucis brevis motor neuron from ALS subjects, and the motor branch of the accessory nerve from control subjects (19 ALS, being 9 spinal and 5 bulbar types; 5 controls), through an expanded platform of DNA microarrays and bioinformatics analyses (DAVID, Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, and Gene Onthology Consortium Annotation databases). The results were validated by Quantitative PCR (PCRq) and Protein-Protein interaction network generated by Cytoscape. A total of 138 differentially expressed genes were found in these groups. In this study, the ribosome and protein synthesis were pointed as central elements related both to neurotoxicity and protective events. These networks highlighted the EPS8 gene in ALS (in both types, bulbar and spinal) when correlated to controls, and the FAU gene in bulbar ALS in relation to spinal ALS. The genes and pathways identified in this study should be tested as therapeutic targets in future studies approaching ALS

Neste trabalho as equações fenomenológicas (tetra-dimensionais) de Hodgkin-Huxley [5], para a membrana da fibra do neurônio, são estudadas mediante transformações não-lineares de variáveis. As transformações de variáveis visam estabelecer um processo controlado de redução de variáveis até chegar a um modelo bidimensional com o menor prejuízo quantitativo possível. O objetivo primordial é aprofundar o entendimento da aparente relação das equações de Hodgkin-Huxley com uma versão da equação de 2ª ordem de van der Pol, conhecida na literatura pelos nomes de equação de FitzHugh-Nagumo [83], equação de Nagumo [84] ou equação Bonhoeffer-van der Pol [7]. É proposta também uma nova formulação matemática para o modelo da corrente de potássio. Estas modificações possibilitam a elaboração de uma remodelagem do aspecto e funcionamento interno do circuito equivalente da membrana. Este circuito, além de facilitar as simplificações para comparar as novas equações em relação ao modelo tipo van der pol, apresenta também potencial teórico mais desenvolvido do que o circuito equivalente original de Hodgkin-Huxley, já que ao contrário deste os elementos do novo circuito podem ser mais facilmente reconhecidos e manipulados dentro da teoria usual de circuitos elétricos. Uma primeira conseqüência da concepção do novo circuito, aqui explorada, é a formulação do modelo da membrana na linguagem da mecânica analítica. / The phenomenological four-variable equations of Hodgkin and Huxley [5] for the neuron fiber membrane are studied by means of nonlinear transformations of variables . The purpose is gradually reduce the number of variables to a three and then to a two-dimensional model, with smallest possible deviations from the quantitative properties of the original model. The primary aim is to get better insights into the apparent connect ion between the Hodgkin-Huxley equations and a version of the second order equation of van der Pol, usually called FitzHugh-Nagumo equation [83], or Nagumo equation [84], or Bonhoeffer- van der Pol equation [7]. An alternative formulation for the potassium current is also proposed. The above modifications lead to an alternative circuit model for the nerve membrane. Such circuit helps the comparison with the van der Pol-type model. It exhibits also better theoretical appeal than the original circuit of Hodgkin and Huxley in the sense that the circuit elements are now properly defined in terms of usual electrical circuit theory. An application of the proposed equivalent circuit i s a description of the Hodgkin-Huxley membrane model according to the formalism of analytical mechanics.

O Transtorno Depressivo Maior (TDM) é uma condição psiquiátrica que afeta 4,4% da população mundial, exibindo um substancial sofrimento pessoal, incapacidade e custos sociais, e estima-se que ele será a principal causa de incapacidade no mundo em 2030. O surgimento de novas ferramentas e modelos de pesquisa envolvendo o TDM irá auxiliar no entendimento desta doença. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi gerar uma coleção de células-tronco pluripotentes induzidas humanas (hiPSCs) de um grupo de indivíduos com TDM. Foram coletadas amostras de células mononucleares (MNCs) de 66 indivíduos afetados, e geradas 6 linhagens de hiPSCs. Através de diversos testes de caracterização, a pluripotência destas células foi confirmada. Além disto, também foi padronizada a diferenciação destas hiPSCs em neurônios serotonérgicos. Neurônios derivados dessas hiPSCs poderão constituir material de estudo para outros grupos de pesquisa interessados no estudo da TDM, e ser utilizados em testes futuros para prever resposta a medicamentos. / Major Depressive Disorder (MDD) is a psychiatric condition that affects 4.4% of the world\'s population, exhibiting substantial personal suffering, disability and social costs, and is estimated to be the leading cause of disability in the world by 2030. Emergence of new tools and research models involving TDM will aid in the understanding of this disease. Thus, the objective of this work was to generate a collection of human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) from a group of individuals with MDD. Samples of mononuclear cells (MNCs) of 66 affected individuals were collected, and 6 lines of hiPSCs were generated. Through several characterization tests, the pluripotency of these cells was confirmed. In addition, the differentiation of these hiPSCs into serotonergic neurons was also standardized. Neurons derived from these hiPSCs could constitute study material for other research groups interested in the study of MDD, and be used in future tests to predict drug response.

In this thesis we study three different stochastic processes describing the brain activity. The first one is a continuous time version of the stochastic chains with memory of variable length. These stochastic chains take values in the set of neurons and assign, at time t, the value of the last neuron which spiked up to time t. Moreover, we assume neurons interact through a phenomena called chemical synapses. Briefly this means that when a neuron spikes, it loses all its membrane potential and at same time changes the membrane potential of the neurons which are influenced by it. Under this approach we proved the positive recurrent of the process and presented a perfect simulation algorithm able to generate a finite sample of the process under its invariant measure. In the second model we continue considering the chemical synapses interaction and add also an interaction through electrical synapses. The last one happens duo to the presence of specific channels which allow the passage of ions along the the membrane of two neurons and, as consequence, we have a sharing of potential between the neurons. Moreover, we consider also the constant lost of potential of the neurons for the environment which push each neuron to a resting state. For this model we study the long-run behaviour of the process with a finite number of neurons, the hydrodynamic limit for the system and investigate the possible invariant distributions for the limiting process. In the last model considered here we study the brain activity measured through EEG data. We investigate the predictive coding principle which says that neural networks are able to learn the statistical regularities inherent in a stimuli and reduce redundancy by removing the predictable components of the input. To test this conjecture we propose procedures to perform statistical model selection on the EEG data in order to retrieve structural features of stochastic sources. This is done through a case study in which the EEG data is recorded under the effect of two different stochastic rhythmic sources produced by two different context tree models. We present a suitable class of stochastic processes, called here as hidden context tree models, to model EEG signals evoked by rhythmic structures. Then, we propose a consistent statistical procedure to perform statistical model selection in this class and in our case study. / Nessa tese estudamos três diferentes processos estocásticos descrevendo a atividade cerebral. O primeiro processo é uma versão a tempo contínuo das cadeias estocásticas com memória de alcance variável. Essas cadeias tomam valores no conjunto dos neurônios e assumem, no instante t, o valor do último neurônio a disparar antes de t. Além disso, assumimos que os neurônios interagem entre si através de fenômenos chamados sinapses químicas. Resumidamente isso significa que quando um neurônio dispara perde todo seu potencial de membrana e, simultaneamente, muda o potencial de membrana dos neurônios que influencia. Para esse processo estocástico provamos a recorrência positiva e apresentamos um algoritmo de simulação perfeita capaz de gerar uma amostra finita cuja distribuição é a medida invariante do processo. Na segunda classe de modelos continuamos considerando as sinapses químicas e adicionamos ainda interação por sinapses elétricas. A última acontece devido a presença de canais específicos entre dois neurônios que permitem a passagem de íons ao longo de suas membranas, como consequência, temos um compartilhamento de potencial entre os neurônios. Além disso, consideramos também a constante perda de potencial dos neurônios para o meio que age empurrando o potencial de cada neurônio a um estado de repouso. Com esses modelos estudamos o comportamento a longo prazo do processo com um número finito de neurônios, o limite hidrodinâmico desse sistema e investigamos a possível distribuição invariante para o processo limite. Na última classe considerada aqui estudamos a atividade cerebral medida através de dados de EEG. Nós investigamos o princípio do código preditivo que afirma que redes neurais são capazes de aprender as regularidades estatísticas inerentes em um estímulo e reduzir a redundância removendo as componentes previsíveis. Para testar essa conjectura, propomos um procedimento para realizar seleção estatística de modelos em dados de EEG afim de recuperar características estruturais de fontes estocásticas. Isso é feito através de um caso de estudo em que dados de EEG são coletados sob o efeito de duas fontes rítmicas estocásticas distintas produzidas por duas árvores de contextos distintas. Nós apresentamos uma classe de modelos adequada, chamada aqui de modelos de árvore de contextos oculta, para modelar sinais de EEG evocados por estruturas rítmicas. Finalmente, propomos um procedimento estatístico consistente para fazer seleção estatística de modelos nessa nova classe assim como no nosso caso de estudo.

As doenças do neurônio motor (DNM) apresentam grande variabilidade clínica e genética. A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é a forma mais comum de DNM de início tardio. Sua manifestação devastadora e incurável leva a uma profunda perda da qualidade de vida do paciente. A ELA8 é uma forma autossômica dominante de ELA familial causada por mutações no gene VAPB. A proteína VAPB está envolvida com diversos processos celulares. Nossos dados sugerem que a mutação P56S na VAPB diminui a interação dela com outras duas outras proteínas: Tubulina e GAPDH. Por terem sido previamente relacionadas a outras formas de doenças neurodegenerativas, essas proteínas são potenciais pontos-chave para desvendar a patogênese da ELA8 e de outras formas de DNM. Um número significativo de drogas testadas com sucesso em modelos animais de ELA não pôde ser transferido para os pacientes, trazendo à tona a necessidade de novos sistemas de estudo da doença. A tecnologia das iPSC torna possível a reprogramação celular para um estágio de pluripotência, permitindo a modelagem de doenças in vitro. Apresentamos um novo modelo de ELA baseado em células iPSC derivadas de pacientes com ELA8. Este modelo apresenta uma redução dos níveis de VAPB quando comparado com os controles. Contudo, não identificamos os agregados intracitoplasmáticos, característicos dos modelos de super-expressão. Mostramos pela primeira vez que células-tronco embrionárias humanas normais expressam VAPB. Adicionalmente, nossos resultados sugerem que os pacientes com ELA8 teriam uma redução dos níveis de VAPB desde o início de suas vidas e revelam a importância de modelar a ELA num background humano. Dessa forma, sugerimos a hipótese de que quantidades específicas de VAPB sejam cruciais para a viabilidade dos neurônios motores. A busca por alterações no número de cópias levou à identificação do primeiro caso de uma duplicação multi-exônica (exon10_12dup) no gene SPG4, ampliando o espectro de mutações encontradas nesse gene. Esta mutação leva à formação de um códon de parada prematuro, sugerindo que a proteína produzida não é funcional. A análise de 30 indivíduos portadores desta mutação mostrou que os homens possuem, na média, idade de início antecipada e quadro clínico mais severo. Esses dados sugerem que certas doenças neuromusculares podem ser moduladas por fatores relacionados ao background individual e ao gênero. Em suma, apoiamos a idéia de que os microtúbulos estariam envolvidos na patogênese das doenças neuromusculares, visto que tanto a VAPB quanto a Espastina interagem com estes elementos do citoesqueleto. Ainda, apresentamos um novo modelo in vitro de análise da ELA e além de justificar os estudos num background humano. / The motor neuron diseases (MND) show a huge clinical and genetic variability. Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is the most common late-onset form of MND. ALSs devastating and incurable manifestation leads to a profound loss of life quality. ALS8 is an autosomal dominant form of ALS caused by mutations in the VAPB gene. The VAPB protein is involved with many cellular processes and our data suggest that P56S mutation in this protein reduces its interaction with two other proteins: Tubulin and GAPDH. Since these proteins were previously related to other types of neurodegenerative diseases they potentially are key points to reveal the processes responsible for ALS8 and other MND. A substantial number of successful drug tests in ALS animal models could not be translated to humans, showing the need of novel ALS systems. iPSC technology made possible cellular reprogramming. The iPSC technology brings new hope in this area since it can be used to model diseases in vitro. Here we present a new ALS model based on ALS8-iPSC. Compared to control samples, this model shows a reduction of VAPB levels. However, we could not identify intracytoplasmic aggregates, which characterize overexpression models. We show for the first time that human embryonic stem cells express VAPB. Combined with results showing a VAPB reduction in ALS8 samples, it suggests that ALS8 patients present diminished protein levels since the beginning of their lives and reveal the importance of modeling ALS in a human background. The search for copy number variations has led to the identification of the first multiexonic duplication (exon10_12dup) in SPG4 gene, expanding the mutation spectrum in this gene. This mutation leads to a premature stop codon, which suggests that the expressed protein is not functional. The analysis of 30 individuals who carry the mutation showed that males have on average an earlier AAO and are more severely affected. These data suggest specific neuromuscular diseases can be modulated by factors related to individual background and gender. In sum, we support the idea that microtubules can be involved with neuromuscular disorders pathogenesis, since both VAPB and Spastin interact with these cytoskeleton components. Additionally, we present a new in vitro model to ALS analysis and we justify the studies in a human background.