Serpentes habitam grande diversidade de habitats na maior parte do planeta. Tamanha variedade ambiental implica o desempenho de distintos nichos ecológicos e padrões comportamentais, muitas vezes relacionados a diferentes adaptações de seus sistemas visuais. Não apenas a dispersão destes animais oferece oportunidades privilegiadas de investigação, os diversos e particulares históricos evolutivos neste grupo demarcam transições ambientais convenientes para esclarecer a influência da cena visual sobre a organização de sistemas visuais, comportamentos e a filogenia. A análise comparativa da retina destes animais traz informações a respeito de adaptações comportamentais e ecológicas relativas ao ambiente e padrões circadianos de atividade. Neste trabalho foi realizada a análise dos genes de fotopigmentos visuais e da morfologia dos fotorreceptores de duas espécies de serpentes da família Viperidae, Bothrops jararaca e Crotalus durissus terrificus. Três indivíduos de cada espécie foram obtidos junto ao laboratório de Herpetologia do Instituto Butantan. O RNA total foi extraído a partir de retinas homogeneizadas e convertido em cDNA por meio da reação de transcriptase reversa. Os genes de interesse foram amplificados com uso de primers específicos por meio de reação em cadeia de polimerase (PCR). Após purificação dos produtos de PCR foi realizado o sequenciamento dos genes de opsinas visuais expressos nas retinas das duas espécies, lws, rh1 e sws1. Cada opsina, maximamente sensível a uma banda espectral específica e presente em diferentes populações de fotorreceptores da retina, teve o seu pico de absorção estimado com base na estrutura proteica revelada. Adicionalmente, foi conduzida análise dos tipos celulares de células fotorreceptoras da retina das duas espécies de viperídeos, por meio da técnica de imunohistoquímica, visando caracterização morfológica dos fotorreceptores em que estão compreendidas cada classe de opsina. Os resultados obtidos apontam para os mesmos grupos morfológicos de fotorreceptores e a mesma sensibilidade espectral dos respectivos pigmentos visuais, das duas espécies analisadas: cones simples e cones duplos com o fotopigmento LWS, e pico de sensibilidade espectral (max) estimado em ~555nm; cones simples com o fotopigmento SWS1, e max estimado em ~360nm; e bastonetes, com o fotopigmento RH1, com max de ~500nm. Desta forma conclui-se similaridade do nicho ecológico e do histórico natural das duas espécies, que apontam para adaptações ao habito noturno. Isto demonstra o sucesso evolutivo e a versatilidade proporcionada pela disposição de retina duplex dominada por bastonetes. Em B. jararaca e C. d. terrificus, serpentes da subfamília Crotalinae, estas características de organização do sistema visual são somadas à capacidade de detecção de comprimentos de onda infravermelhos, o que aponta para similaridades em relação a serpentes do grupo Henophidia, consideradas evolutivamente mais primitivas, e consagra novamente a vantagens obtidas na manutenção deste padrão sensorial / Serpents inhabit a great diversity of habitats around the planet. Such environmental variability implies the performance of distinct ecological niches and behavior patterns that are related to different visual system adaptations. The diversity of environments inhabited by snakes and their evolutionary history provides a privileged investigative opportunity on the adaptive organization of the visual systems, specific behaviors and phylogeny. The comparative analysis of the retina of those animals provide many information concerning behavior and ecological adaptations related to their respective environment and circadian rhythm patterns. In this study, we performed genetic analysis of the opsin genes and morphological analysis of the photoreceptors of two snakes from the Viperidae family, Bothrops jararaca and Crotalus durissus terrificus. Three subjects of each species were collected at the Butantan Institute. Total RNA was extracted from homogenized retinas, and mRNA was converted to cDNA by reverse transcriptase reaction. The opsin genes lws, rh1 and sws1 were amplified by polymerase chain reactions (PCR), using specific primers. Each opsin is expressed in a different photoreceptor population and is maximally responsive to a determined spectral absorption peak (max) that was inferred according to the protein structure. Additionally, photorreceptor cell populations were analyzed using immunohistochemistry technique. Results point out to the same morphological cell populations and the same absorption peak in their respective opsins in the two species: double and single cones with the LWS photopigment and estimated max at ~555nm; single cones with the SWS1 photopigment and max at ~360nm; and rods with the rhodopsin RH1 photopigment and max at ~500nm. In this way, great similarity of ecological niche and natural history was concluded for both species, which present adaptations to the nocturnal habit. This should demonstrate the great evolutionary success and versatility attained by the rod-domminated duplex retina. In B. jararaca and C. d. terrificus, snakes from the Crotalinae subfamily, those retinal features are summed to the capability of infra-red detection, which point out to similarity with snakes from the basal Henophidia group

A complexidade visual juntamente com a variedade de hábitos dos rapinantes os tornam animais de interesse científico para estudo e conhecimento do sistema visual e suas correlações. A tomografia de coerência óptica, exame ainda pouco explorado na medicina veterinária, é tida como uma técnica não invasiva para obtenção de imagem microscópica in vivo que permite a avaliação das camadas estruturais do segmento posterior do bulbo ocular. Este estudo teve por objetivo caracterizar e mensurar as camadas retinianas e coroide das corujas de hábito diurno, Athene cunicularia e, de hábito noturno, Megascops choliba pelo emprego da tomografia de coerência óptica. Foram obtidas imagens de 26 espécimes Megascops choliba e 20 espécimes Athene cunicularia, porém foram excluídos 13 e 7 animais de cada grupo, respectivamente. Houve diferença estatisticamente significante (p<0,05) entre os 2 grupos nas camadas nucleares interna (p= 0.0079) e externa (p= < 0.0001). Para efetuar a mensuração da coroide e retina na região foveal, devido à qualidade da imagem, alguns animais foram excluídos. Desta forma, restaram 12 indivíduos Megascops choliba e em 11 indivíduos Athene cunicularia. A OCT possibilitou a avaliação do segmento posterior para descrição, mensuração e comparação entre as espécies. Os resultados obtidos mostraram que a OCT é um exame apto para avaliação in vivo das camadas retiniana e da coroide onde foi possível constatar a variação entre espécies de hábito diurno e noturno. / Visual complexity and widely variable habits make birds of prey a good model for scientific investigation of the visual system and respective correlations. Optical coherence tomography, although still not widely used in Veterinary Medicine, in a noninvasive in vivo imaging modality providing microscopic images of sufficient resolution for proper assessment of structural layers of the posterior segment of the eye. This study set out to characterize and measure the choroid and retinal layers in diurnal (Athene cunicularia) and nocturnal (Megascops choliba) owls using optical coherence tomography. Images were obtained from 26 Megascops choliba and 20 Athene cunicularia specimens; however, 13 and 7 animals were excluded respectively. The inner (p = 0.0079) and outer (p ≤ 0.0001) nuclear layers differed significantly (p < 0.05) between groups. Some animals were excluded due to insufficient image quality for choroidal and retinal measurements in the foveal area. Therefore, a total of 12 Megascops choliba and 11 Athene cunicularia individuals were retained in the final sample. Optical coherence tomography enabled assessment of the posterior segment of the eye for description, measurement and comparison between species. Optical coherence tomography was thought to be a good imaging modality for in vivo assessment of the choroid and retinal layers, and permitted proper documentation of variations between diurnal and nocturnal species

A visãao é o sentido humano mais complexo e importante para os processos de cognição e de interação de um indivíduo com o mundo. Neurofiisiologistas buscam identificar e compreender como funcionam os mecanismos celulares envolvidos neste processo. O sistema visual recebe os sinais de imagens captadas pelos olhos e, por meio de transformações e processamento diversos, integra esses sinais em representações de objetos internos perceptuais. O projeto Olho Virtual consegue reconstruir, em três dimensões, modelos de olhos utilizando córneas reais ou simuladas em computador, reproduzindo suas propriedades ópticas captando imagens de maneira satisfatória. Este trabalho introduz, no projeto Olho Virtual, um modelo computacional de retina baseado no modelo biológico, capaz de reproduzir as propriedades das células cones e bastonetes em suas distribuições radiais e também em suas funcionalidades em particular. Além dessa, é apresentado uma modelagem para reprodução dos campos receptivos das células ganglionares presentes na retina, gerando sinais de saída nos sistemas parvo e magno. Por fim são feitas simulações de experimentos psicofísicos com propósito de verificar a validade da modelagem proposta / The vision is the human sense more complex and important in cognitive processes and the interaction of an individual with the world. Neurophysiologists seek to identify and understand how the cellular mechanisms involved in this process work. The visual system receives the image signals captured by the eyes and, through several transformations and processing, integrate those signals into internal representations of perceptual objects. The project Virtual Eye can reconstruct three-dimensional models of eye corneas using real or simulated on the computer, playing their optical properties capturing images satisfactorily. This work introduces the Virtual Eye project, a computational model of retina-based biological model, able to reproduce the properties of rod and cone cells in their radial distributions and also in its functionality in particular. Besides this, a model is presented for reproduction of the receptive fields of ganglion cells present in the retina, generating output signals in the parvo and magno systems. Finally, simulations are made with psychophysical experiments in order to verify the accuracy of the proposed model

A expressão do receptor de potencial receptor transiente, vanilóide 1 (TRPV1) começa desde estágios pré-sinaptogênicos da retina. O bloqueio farmacológico desse receptor nesse período diminui a apoptose fisiológica, havendo possível envolvimento da sinalização de MAP quinases. Na retina do animal adulto, observamos que a expressão de TRPV1 é amplamente difundida, albergando neurônios, células endoteliais e células da microglia. A ativação dos receptores TRPV1 é potencialmente citotóxica, e os mecanismos que podem estar envolvidos incluem a liberação de glutamato, a excitotoxicidade e o estresse nitrosativo. Evidenciamos que a lesão prévia de células ganglionares sensibiliza o tecido retiniano à citotoxicidade mediada pela estimulação de TRPV1. Porém, o bloqueio de TRPV1, tanto in vivo quanto in vitro, não inibiu a morte de células ganglionares axotomizadas. Esses dados sugerem que o receptor TRPV1 participa da modulação de diversos processos fisiopatológicos na retina. / TRPV1 expression in the developing retina begins before retinal sinaptogenesis. TRPV1 blockade reduced the normal apoptosis in this period, and MAPK signaling seems to be involved in this process. In the adult retina, TRPV1 are expressed in neuronal, endothelial and microglial cells. The activation of those receptors is potentially cytotoxic, and glutamate release and further excitotoxicity and nitrosative stress might be also involved. Axotomized retinal ganglion cells were sensitized to TRPV1 citotoxicity, but TRPV1 antagonism, both in vitro and in vivo, did not reduce the loss of ganglion cell after axotomy. Our results suggest that TRPV1 receptors are involved in synaptic function and homeostatic control in the retina. Moreover, TRPV1 seems to be indirectly involved in cellular degeneration that follows the section of retinal ganglion cell axons.

Objetivos: Avaliar fatores de risco e diferentes métodos diagnósticos para retinopatia nos usuários crônicos do difosfato de cloroquina, portadores de lúpus eritematoso sistêmico. Métodos: Foram avaliados 72 olhos de 36 pacientes consecutivos, seguidos no Serviço de Reumatologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, entre julho de 2007 e abril de 2008. Dados demográficos e clínicos foram pesquisados para estudar os fatores de alto risco (dose diária acima de 3,0 mg/Kg, dose cumulativa, alterações renais, alterações hepáticas, idade acima de 60 anos) e compará-los com os seguintes métodos diagnósticos: acuidade visual, testes de Amsler com grade branca e vermelha, biomicroscopia da córnea, biomicroscopia do fundo, retinografia, angiofluoresceinografia da retina, campo visual dos 10 graus centrais com mira branca, testes de visão de cores, Panel D15 e HRR. Resultados: Dos 36 pacientes, 34 (94,4 %) eram mulheres. A média de idade foi 39,9±9,8 anos, com tempo de doença igual a 13,9±6,6 anos e tempo de uso da cloroquina igual a 11,9±5,1 anos. Além do uso crônico, os pacientes apresentaram altas doses diárias (4,4±0,4 mg, segundo peso ideal e 5,4±0,6 mg, segundo peso magro) e cumulativas (1092,2±476,6 g). Não foi observada relação entre os fatores de alto risco estudados e maior prevalência de retinopatia. A prevalência de retinopatia, confirmada por alterações bilaterais, centrais ou paracentrais e reprodutíveis nos exames de campo visual, foi de 38.9 %. Outros exames indicados para seguimento, como acuidade visual, biomicroscopia da córnea, biomicroscopia do fundo, teste de Amsler, Panel D15 e angiofluoresceinografia do fundo, não foram capazes de diagnosticar a maioria das alterações confirmadas pelo campo visual. O teste de visão de cores HRR apresentou alta sensibilidade e boa especificidade. A intensidade dos achados no HRR mostrou relação com a intensidade dos achados no campo visual. Conclusão: Foi observada alta prevalência de retinopatia por cloroquina entre os pacientes usuários crônicos da cloroquina. A avaliação desses pacientes deve considerar a realização do exame de campo visual e testes de visão de cores mais específicos para as maculopatias adquiridas, mesmo quando não há suspeita clínica. / Purpose: To evaluate risk factors and screnning methods for retinopathy in systemic lupus erythematosus patients after chronic use of chloroquine. Methods: Seventy-two eyes of 36 consecutive patients, followed in the Division of Rheumatology of Hospital das Clínicas, School of Medicine, São Paulo University, were analised from July 2007 to April 2008. Demographic and clinical data were evaluated in order to study risk factors and compare different ophthalmological methods as following: visual acuity, Amsler grid, corneal biomicroscopy, fundus examination, retinography, fluorescein retinography, visual field, color vision tests. Results: From 36 patients, 34 (94,4 %) were female. The mean age was 39,9± 9,8 years and disease duration was 13,9±6,6 years. Besides chronic use of chloroquine, patients also showed high daily (4,4±0,4 mg) and cumulative (1092,2 ±476,6 g) doses. These high risk factors were not related to higher prevalence of retinopathy. Visual field showed 38.9 % retinopathy prevalence. Other ophthalmological methods failed in detecting most cases. Color vision test HRR was highly sensitive but not so specific in detecting retinopathy. The intensity of alterations in HRR were related to the intensity of visual field alterations. Conclusion: High prevalence of retinopathy in chronic users of chloroquine patients was detected by visual field test, but other screening methods failed in detecting alterations. Ophthalmological assessment of these patients should include visual field and color vision tests specific for acquired maculopathies, even in the absence of clinical alterations.

Este trabalho apresenta as metodologias que foram empregadas no desenvolvimento de um equipamento de retinografia digital. O sistema proposto foi inteiramente desenvolvido, e manufaturado no Brasil, tornando-se o primeiro retinógrafo digital com tecnologia nacional. O equipamento descrito nesta dissertação é capaz de realizar tanto retinografias, que são imagens capturadas para observação do fundo de olho, quanto angiografias, que são exames nos quais, por meio da administração de contrastes, é possível destacar estruturas específicas da retina. Estes procedimentos permitem o diagnóstico de diversas patologias relacionadas não só à retina, mas também a diversas outras estruturas do olho humano, como por exemplo, a coróide. Esta dissertação demonstra alguns dos desafios e métodos empregados no desenvolvimento do equipamento proposto, além de uma visão geral de cada um dos sistemas que o compõem. São descritos os sistemas mecânico, óptico, eletrônico e de software, sendo cada um deles detalhados quanto às principais funções que desempenham no equipamento. Também são descritas as ferramentas de desenvolvimento utilizadas durante as etapas de análise e projeto. Ainda, são apresentados os testes de desempenho do equipamento, bem como um comparativo entre o sistema proposto e alguns dos equipamentos que atualmente são considerados referência entre médicos e operadores. / This work presents the methodology applied to the development of a digital fundus camera. The proposed system was entirely developed and manufactured in Brazil, becoming the first digital fundus camera with national technology. The described equipment can perform fundus images, which are images captured from eye fundus observation, and also angiograms, which are exams performed through the admission of dyes, where particular retinal structures are enhanced. Those procedures allow the diagnosis of several pathologies not only related to the eye fundus, but also many different structures of the human eye, like the choroid. This dissertation shows some of the challenges and methods that were applied to the development of the proposed system, in addition to an overview of each of the systems that composes the equipment. The mechanical, optical, electronic and software systems are described, being each one of them detailed regarding its main features performed in the equipment. Development tools used during the design are also described. Still, the functional and performance tests and results are described, and also a comparative evaluation between the proposed system and some of the equipments currently defined as reference among physicians and users.

Gegenstand dieser Arbeit war die Untersuchung von Raubtiernetzhäuten hinsichtlich ihrer zellulären Zusammensetzung in der Peripherie. Anhand der Neuron:Glia-Verhältnisse sollte festgestellt werden, ob alle Raubtiere ähnliche Zellverhältnisse in der Netzhaut aufweisen und welche funktionellen Besonderheiten daraus resultieren können. Es wurde nach Rückschlüssen gesucht auf allgemeine Regeln, nach welchen sich die Säugetiernetzhaut auch in der Peripherie abseits des zentralen scharfen Sehens in ihrer Funktion und Leistungsfähigkeit den Lebensbedingungen anpasst. Im Focus der Betrachtung stand dabei die Müller-Radialgliazelle mit den sie umgebenden Neuronen, welche gemeinsam als funktionelle Einheit in Form einer Zellsäule den Grundbaustein der Netzhaut darstellt. Bereits zuvor wurde bei diesen radiären Säulen eine nicht-stochastische Verteilung der Zellverhältnisse festgestellt, was bedeutet, dass die Anzahl der Neurone je Müllerzelle im Wesentlichen durch die Anzahl der Zellteilungen der späten Vorläuferzellen bestimmt wird und daher mit einer spezifischen Zunahme der Stäbchenanzahl verbunden ist. So wurde eine Korrelation der retinalen Zellverhältnisse mit der Art des vorherrschenden Photorezeptors bzw. der Lebensweise der betreffenden Spezies angenommen. Tagaktive Spezies waren in früheren Arbeiten durch oligozelluläre Netzhautsäulen aufgefallen, während sich nachtaktive Säugetiere durch zellreiche radiäre Säulen auszeichneten. Diese Ansätze sollten weiter verfolgt werden. Raubtiere sind für eine erfolgreiche Jagd auf eine rasche und präzise Wahrnehmung ihrer Umwelt angewiesen. Dabei kommt dem Sehsinn besondere Bedeutung zu. Dieser muss den Lebens- und Jagdgewohnheiten optimal angepasst sein. Räumliches Sehen und Entfernungseinschätzung sind dabei ebenso wichtig wie eine besonders gute Sehschärfe, ein großes Gesichtsfeld und das Erkennen von Formen und Bewegungen bei unterschiedlichsten Lichtverhältnissen. Bei dem Zusammenspiel verschiedener Komponenten, welche den Raubtieren zu einem optimalen Sehen bei Tag und Nacht verhelfen, nimmt die Netzhaut eine zentrale Rolle ein. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 17 Vertreter von neun verschiedenen Raubtierspezies betrachtet. Dazu wurden Präparate ihrer Netzhäute verwendet, in welchen die Müller-Radialgliazellen immunhistochemisch durch ein Immunperoxidaseverfahren dargestellt worden waren, jeweils mit dem Primärantikörper α–GFAP, α–Glutaminsynthetase oder α–Vimentin V3B4. Die Gegenfärbung der Zellkerne erfolgte mit Haemalaun. Von diesen Präparaten wurden am Lichtmikroskop mit einer digitalen Kamera Bilder erstellt und im Computer gespeichert. Die morphometrische Auswertung der Aufnahmen erfolgte mit der Software analySIS pro 5.0. Auf diese Weise konnten die Zelldichten in der Netzhaut bestimmt und die zelluläre Zusammensetzung der retinalen Säulen als Zahlenverhältnis von Neuronen je Gliazelle dargestellt werden. Anhand der ermittelten Ergebnisse lassen sich zur vorliegenden Arbeit folgende wesentliche Aussagen treffen: 1. Unter Berücksichtigung der präparationsbedingten Gewebeschrumpfung liegt die Dichte der Müllerzellen etwa zwischen 8.000 – 14.000 Zellen/mm², die der Photorezeptoren im Wesentlichen bei 200.000 – 500.000 Zellen/mm². 2. Die Dichte der Müllerzellen ist zwischen den Arten relativ konstant und unabhängig von der Dichte der Neuronen in der Netzhaut. 3. Je Müllerzelle ist weniger als eine Ganglienzelle zu finden, in der inneren Körnerschicht sind einer Müllerzelle etwa drei bis sechs Neuronen zuzuordnen. In der äußeren Körnerschicht liegen annähernd 22 bis 42 Photorezeptoren pro Müllerzelle vor. Insgesamt findet sich ein Zellverhältnis von ca. 30 – 50 Netzhautneuronen je Müllerzelle. 4. Es wird ersichtlich, dass die radiären Säulen in der mittleren Netzhautperipherie eine vergleichsweise hohe Zellzahl aufweisen. Dabei ist in erster Linie die große Anzahl an Photorezeptorzellen maßgeblich. 5. Innerhalb der Ordnung der Raubtiere ist anhand der vorliegenden Ergebnisse keine Unterscheidung zwischen den einzelnen Spezies oder zwischen der Familie der Felidae und der Canidae anhand der Neuron:Glia-Verhältnisse in der Netzhautperipherie möglich. 6. Die gefundenen Zellzahlenverhältnisse zeigen eine starke Konvergenz bei der Signalverarbeitung in der mittperipheren Netzhaut an. Dies lässt auf eine hohe Lichtempfindlichkeit im peripheren Gesichtsfeld auf Kosten der Sehschärfe in diesem Bereich schließen. 7. Alle untersuchten Raubtiere teilen die Eigenschaft der Nachtaktivität bzw. teilweise der Dämmerungsaktivität und alle weisen multizelluläre radiäre Säulen in der peripheren Netzhaut auf. Dies unterstützt die Hypothese, dass die Zusammensetzung der Netzhautsäulen neben der Verwandtschaft ganz wesentlich aus der Lebensweise der Säugetiere resultiert. 8. Für die Nutzung von Boden oder Bäumen als Jagd-/ Lebensraum ließ sich bei den untersuchten Raubtieren hingegen kein Zusammenhang mit einer entsprechenden Spezialisierung der peripheren Netzhaut finden. Die ermittelten Ergebnisse ergänzen die vorhandene Datenlage in der Literatur hinsichtlich der zellulären Verhältnisse in der mittleren Netzhautperipherie von Raubtieren. Dies mag als Basis für künftige Untersuchungen sowie Vergleiche zwischen den Ordnungen dienen. Abschließend werden in dieser Arbeit Überlegungen angestellt zu medizinischen Gesichtspunkten und Forschungsbestrebungen bei der Erkrankung von Auge und Netzhaut, und in wie weit dem wachsenden Wissen um die Müller-Radialgliazelle dabei eine tragende Rolle zufallen kann.

Thesis (Ph. D.)--West Virginia University, 2009. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains x, 148 p. : ill. (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 136-148).

Thesis (M. Phil.)--University of Hong Kong, 2010. / Includes bibliographical references (leaves 140-156). Also available online.

Thesis (M. Phil.)--University of Hong Kong, 2010. / Includes bibliographical references (leaves 140-156). Also available in print.