O dito popular afirma que quando uma pessoa perde um dos sentidos há uma compensação por parte dos outros sentidos para suprir a perda. Através de três experimentos psicofísicos baseados no modelo de Posner (Inibição de Retorno) e técnicas de Ressonância Magnética Funcional, surdos congênitos foram comparados a pessoas ouvintes com o objetivo de verificar se os surdos possuem processos atencionais diferentes dos ouvintes, e se as mesmas áreas corticais como a área de Wernicke, Broca e Córtex auditivo - eram ativadas em ambos os grupos. A tarefa consistia em pressionar um botão todas as vezes que os sujeitos detectassem a presença de um quadrado maior (alvo) apresentado em uma tela, enquanto também eram apresentados quadrados menores (pista) ora do mesmo lado, ora do lado oposto ao alvo. Através do Experimento I se pôde verificar que ambos os grupos apresentaram os fenômenos clássicos do Paradigma de Posner: Facilitação ou Inibição de Retorno, o que denotou a possibilidade de mecanismos atencionais semelhantes para ambos os grupos. Foi observado, porém, que os ouvintes eram mais rápidos que os surdos para responder à tarefa quando o intervalo temporal entre pista e alvo era longo (800ms), comparado ao tempo que levavam para responder quando o intervalo entre pista e alvo era curto (100 ms). O Experimento I suscitou a hipótese de que os surdos possivelmente apresentassem uma diferença de processamento temporal. No Experimento I todas as condições eram apresentadas de forma randômica. O Experimento II foi elaborado com o objetivo de por em evidência a 22 diferença dos TRM para intervalos curtos e longos, portanto os intervalos entre pista e alvo passaram a ser apresentados de forma fixa. Ao comparar os resultados do Experimento I com os do Experimento II (Intervalos Temporais Fixos), se pode verificar que os ouvintes apresentaram Tempos de Reação Manual mais lentos, enquanto os surdos apresentaram as mesmas médias a despeito da vantagem temporal, o que levou a sugerir a hipótese de que os surdos apresentem um déficit no processamento temporal. O experimento III consistiu na utilização do Paradigma de Posner enquanto os sujeitos eram submetidos ao exame de Ressonância Magnética Funcional com o objetivo de investigar se as regiões corticais ativadas poderiam ser semelhantes nos dois grupos. As imagens por Ressonância Magnética Funcional (RMF) demonstraram ativações nas áreas de Wernickie, Broca, e córtex auditivo em ambos os grupos enquanto executavam a tarefa, que embora não possuísse nenhum contexto semântico explícito, possuía o tempo como o principal parâmetro físico no qual os sujeitos pudessem se basear para melhorar o desempenho na tarefa. O tempo é um dos parâmetros físicos primários da língua oral, diferente da língua de sinais que possui o parâmetro visual e espacial como primário. Os resultados sugerem que as ativações corticais nos centros de audição e fala podem indicar uma plasticidade cruzada no grupo de surdos. Ainda, a participação do córtex auditivo no processamento da elaboração de estratégias para responder a uma tarefa que não contenha um contexto semântico explicito possivelmente indica sua participação no processamento de linguagem. / It is popularly said that when a person loses one sense, there is a compensation by the other remaining senses to suppress the loss. Throughout three Phsycophysic Experiments based on Inhibition of Return Posners Paradigm and Functional Magnetic Resonance (fMRI) Techniques, congenital deaf people were compared to normal hearing people in order to check if deaf people possess different attentional pattern compared to normal hearing people, and if the same cortical areas Wernicke and Brocas area and Hearing Cortex were activated in both groups. Experiment I consisted on pressing a button every time the presence of a big square (target) was detected by subjects while non-predictive small squares (cue) were also presented at the same or opposite side of the target. At Experiment I it was observed that both groups presented Posners Paradigm classical phenomena: Facilitation or Inhibition of Return, what suggested the possibility that attentional pattern may be similar to both groups. Therefore, it was observed that normal hearing people were faster than deaf people to respond to the task when time interval between cue and target was long (800 ms) when compared to the time they spent to respond when time interval between cue and target as short (100 ms). 24 Experiment I raised the hypotheses that possibly deaf people may present a temporal processing difference. At Experiment I every condition was randomly presented. Experiment II was elaborated to highlight MRT differences between short and long time intervals, so every time interval was presented on a fixed order. Comparison of Experiment I and II (Fixed Time Intervals) showed that normal hearing people presented shorter Manual Reaction Times (MRT), while deaf people kept the same averages despite the temporal advantage, what suggested that deaf people may present a deficit on temporal processing. Experiment III used Posners Paradigm while subjects were submitted to fMRI scanning in order to check if activated cortical regions could be similar in both groups. fMRI images demonstrate Wernicke and Brocas area and hearing cortex activations in both groups while executing the task, which, although did not have any explicit semantic content, had time as the main physical parameter on which subjects could be based to increase performance to respond to the task. Time is one of the oral language primary physical parameter, different of signed language which has visual and spatial parameters as primaries. Results suggest that cortical audition center activations may indicate a cross-modal plasticity at the deaf group. Yet, participation of hearing cortex on strategy elaboration to respond to a task which does not have any explicit semantic content possibly indicates the participation of hearing cortex on language processing.

O objetivo deste trabalho é apresentar os métodos originais em Bioinformática desenvolvidos para a análise estatística na interpretação dos dados de duas técnicas baseadas em imagens: a técnica de microarranjos de DNA e a técnica de ressonância magnética funcional. O interesse principal é abordar essas técnicas experimentais quando enfrenta-se uma situação clara de amostras escassas, isto é, quando existem relativamente poucas observações experimentais do fenômeno estudado, sendo a análise individual/personalizada o representante extremo desta situação, que tem que ser resolvida. Para tanto, opta-se pelo uso da Inferência Bayesiana no contexto da Teoria da Decisão sob Incerteza, implementada computacionalmente sob o arcabouço dos Sistemas de Suporte à Decisão. Ambas as tecnologias estudadas produzem dados complexos, baseados na interpretação das diferenças entre imagens obtidas da resposta do sistema a um estímulo e da resposta numa situação controle. O resultado deste trabalho é o desenvolvimento de dois sistemas de suporte à decisão, chamados HTself e Dotslashen, para a análise de dados de microarranjos e ressonância magnética funcional, respectivamente; e de seus métodos matemáticos/computacionais subjacentes. Os sistemas desenvolvidos extraem conhecimento racional de bancos-de-dados normativos, através de modelos matemáticos específicos, contornando então o problema de amostras escassas. Finalmente, neste trabalho são descritas aplicações a problemas reais, para destacar a utilidade dos sistemas de suporte à decisão desenvolvidos nas áreas de Biologia Molecular e Neuroimagem Funcional. / The goal of this work is to present the novel Bioinformatics methods that were developed aiming the statistical analysis of two image-based techniques: DNA microarrays and functional magnetic resonance imaging. The main interest is to approach these experimental techniques in small sample size situations, i.e., when there are relatively few experimental observations of the phenomena of interest, for which the case of single subject/datum analysis is its most extreme. In order to approach these problems we chose to use Bayesian Inference in the context of the Decision Theory under Uncertainty, computationally implemented under the Decision Support Systems framework. Both technologies produce complex data, based on the interpretation of differences between images from the response to a given stimulus and the control situation. The result of this work is the development of two decision support systems, called HTself and Dotslashen, to analyze microarray and functional magnetic resonance imaging data, respectively; and the underling mathematical and computational methods. These systems use the rational knowledge from normative databases implemented in specific mathematical models, overcoming the problem of small sample size. Finally, in this work it is described applications to real problems in order to stress the utility for Molecular Biology and Functional Neuroimaging of the developed decision support systems.

Esta dissertação desenvolve e aplica métodos para caracterizar regiões cerebrais durante o estado de repouso. Utilizam-se grafos para representar a inter-dependência temporal de sinais de ressonância magnética funcional provenientes de regiões cerebrais distintas. Vértices representam regiões cerebrais e arestas representam a conectividade funcional. Buscando superar os problemas de visualização e interpretação desta forma de representação, elaboram-se métodos quantitativos para caracterizar padrões de conectividade entre regiões cerebrais. Para cada sujeito analisado: 1) Faz-se a redução da dimensionalidade espacial das imagens de ressonância magnética funcional respeitando os limites anatômicos das regiões cerebrais. 2) Estima-se a rede de conectividade funcional pela coerência direcionada entre pares de regiões distintas. 3) Constrói-se um grafo direcionado e pesado pela medida de conectividade. 4) Quantificam-se os vértices por índices e faz-se o registro destes valores no espaço comum MNI. 5) Avalia-se a consistência de cada índice pelo teste não paramétrico de Friedman seguido de análises de múltiplas comparações. A análise de 198 imagens de sujeitos sadios produziu resultados consistentes e biologicamente plausíveis. Em sua maioria, revelou regiões associadas a conceitos anatômicos de conectividade e integração cerebral. Embora de implementação simples, o método proporciona informações de natureza dinâmica sobre as relações entre diferentes regiões cerebrais e pode ser utilizado futuramente para estudar e entender desordens psiquiátricas/neurológicas. / This dissertation develops and applies methods to characterize brain regions during resting state. Graphs are used to represent functional MRI connectivity from different brain regions. Vertices represent brain regions and edges represent connectivity. To overcome the visualization and interpretation problems of this form of representation, we developed quantitative methods to characterize its patterns. Methods: For each subject: 1) The reduction of spatial dimensionality of functional magnetic resonance imaging is carried out taking into account the anatomic limits of the brain regions. 2) The network is estimated by directed coherence between pairs of separate regions. 3) A directed graph with weights on its edges is constructed using the later connectivity measure. 4) The vertices are quantified by indexes that are registered in the MNI common space. 5) The consistency of each index is evaluated by the nonparametric Friedman followed by Post-Hoc analysis. Results: The analysis of 198 images of healthy subjects produced consistent and biologically plausible results. They revealed anatomical regions involved in brain integration. Conclusion: The method provides information about the dynamic nature of the relationships between different brain regions and can be used in future clinical studies to understand psychiatric and neurological disorders.

Apesar dos numerosos estudos enfocando a compreensão da esquizofrenia, sua etiologia permanece desconhecida. Atualmente, as medicações antipsicóticas disponíveis são baseadas principalmente na hipótese dopaminérgica, porém, apresentam eficácia parcial no tratamento dos sintomas. Diante disso, outros sistemas neurais têm sido investigados e, nesse contexto, a hipótese glutamatérgica conquistou grande importância. Essa hipótese postula a presença de uma hipoatividade do receptor glutamatérgico N-metil-D-aspartato na esquizofrenia e, consequentemente, de uma desregulação na neurotransmissão do óxido nítrico. Um ensaio clínico recente com a administração de nitroprussiato de sódio, um doador de óxido nítrico, mostrou resultados significativos na melhora da sintomatologia de pacientes esquizofrênicos, entretanto, nenhum estudo de neuroimagem investigou quais são os efeitos dessa droga no sistema nervoso central. No crescente campo de estudo da neuroimagem funcional as redes neurais foram descobertas, sendo a default mode network uma das mais estudadas na esquizofrenia. Os recentes estudos de neuroimagem funcional têm evidenciado alterações do funcionamento dessa rede neural nos pacientes portadores da doença, evidenciando assim, a importância da default mode network na compreensão da esquizofrenia. Nesse caminho, o presente estudo investigou os efeitos agudos da administração de nitroprussiato de sódio na conectividade funcional da rede default mode network através da ressonância magnética funcional mediada pelo contraste BOLD (blood oxygen level dependent) em pacientes portadores de esquizofrenia e em voluntários saudáveis. Os pacientes portadores de esquizofrenia foram divididos em dois grupos de acordo com a medicação antipsicótica em uso: grupo sem clozapina (n=13) e grupo com clozapina (n=13). Os voluntários saudáveis também foram divididos em grupo controle (n=14) e grupo controle com tarefa de escuta passiva (n=5). Todos os pacientes portadores de esquizofrenia e o grupo controle foram submetidos a um protocolo de infusão de nitroprussiato de sódio com aquisição simultânea de imagens funcionais. Nossos resultados mostraram um aumento da conectividade funcional da default mode network com a infusão da medicação nos pacientes portadores de esquizofrenia, especialmente no hemisfério direito, enquanto esse mesmo padrão não foi encontrado nos controles saudáveis. Além disso, o aumento na conectividade se mostrou distinto entres os grupos de pacientes avaliados, sendo mais precoce e amplo no grupo de pacientes que não estava em uso do antipsicótico clozapina. Observamos também que o efeito modulatório da droga ocorreu sobre regiões da default mode network já estudadas e fortemente implicadas na fisiopatogenia da esquizofrenia. Assim, nossa investigação neurofuncional contribuiu para a compreensão dos efeitos terapêuticos do nitroprussiato de sódio na sintomatologia de pacientes portadores de esquizofrenia. Nossos achados também reforçam a importância do nitroprussiato de sódio como uma nova ferramenta farmacológica adjuvante no tratamento da esquizofrenia / Despite numerous studies focusing on the understanding of schizophrenia, its etiology remains unknown. Currently, available antipsychotic medications are mainly based on dopamine hypothesis, however, they exhibit partial efficacy in the treatment of the symptoms. Therefore, other neural systems have been investigated and, in this context, the glutamatergic hypothesis gained great importance. This hypothesis postulates the presence of a hypoactivity of the N-methyl-D-aspartate glutamate receptor in schizophrenia and, consequently, a deregulation of nitric oxide neurotransmission. A recent clinical trial with the administration of sodium nitroprusside, a nitric oxide donor, showed significant results in improving the symptoms of schizophrenic patients, however, no neuroimaging study investigated what are the effects of this drug on the central nervous system. The neural networks were discovered from the growing field of functional neuroimaging study and the default mode network is one of the most studied in schizophrenia. The recent functional neuroimaging studies have shown alterations in the functioning of this neural network in patients with the disease, highlighting the importance of the default mode network in the understanding of schizophrenia. In this way, the present study investigated the acute effects of sodium nitroprusside administration in the functional connectivity of the default mode network using blood oxygen level dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging in patients with schizophrenia and healthy volunteers. Schizophrenic patients are divided into two groups according to antipsychotic medication used: group treated without clozapine (n = 13) and group treated with clozapine (n = 13). Healthy volunteers were also divided into control group (n = 14) and control group with passive listening task (n = 5). All schizophrenic patients and healthy volunteers were subjected to a sodium nitroprusside infusion protocol simultaneously to acquisition of functional images. Our results showed increased default mode network functional connectivity with the drug infusion in patients with schizophrenia, mainly in the right hemisphere, while this same pattern was not found in healthy controls. In addition, the increase in connectivity was distinct between groups of patients because it was earlier and more extensive in the group of patients that was not in use of clozapine antipsychotic. We also note that the drug modulatory effect occurred on default mode network regions already studied and strongly implicated in the schizophrenia pathogenesis. Thus, our neurofunctional research contributed to the understanding of the sodium nitroprusside therapeutic effects on the schizophrenia symptoms. Our findings also underline the importance of sodium nitroprusside as a new adjuvant pharmacological tool in the treatment of schizophrenia

A técnica de ressonância magnética funcional está evoluindo rapidamente de um interesse técnico para aplicações clínicas e em neurociência. Um grande número de questões, entretanto, ainda orbita o método de aquisição e análise de dados desta técnica. Este trabalho realizou a implementação de um protocolo de pesquisa por ressonância magnética funcional e a aplicação deste método para um estudo sobre mudanças de adaptação e dificuldade em memória de trabalho humana. Oito voluntários sadios foram submetidos a uma coleção de aquisições funcionais enquanto executavam uma tarefa de memória de trabalho n-back, promovida por estímulos visuais. Na aquisição de adaptação dos voluntários, foi observado mudanças na atividade neuronal do córtex visual primário devido a adaptação nos primeiros minutos de contato de cada indivíduo com a tarefa, possivelmente relacionando-se com o caráter visual do estímulo. Na segunda aquisição, a frequência de estímulos foi variada para modificar a dificuldade de realização da tarefa. Mudanças de atividade no lobo parietal superior, giro supramarginal e córtex pré-motor foram observadas, quando comparado as atividades de memória e controle, mas nenhuma mudança no córtex dorsolateral do giro pré-frontal, por vezes observado em experimentos de memória de trabalho, foi observada. Atividades no cerebelo foram identificadas apenas quando a condição de dificuldade foi extrema, tornando possível distinguir condições fáceis de difíceis de acordo com os resultados psciométricos. Adicionalmente às análises de mapa paramétrico, análises quantitativas identificaram uma relação entre a atividade no giro fusiforme e a demanda cognitiva proporcionada pelo aumento da dificuldade. Tais resultados demonstram a capacidade da técnica de ressonância magnética funcional para estudar construtos cognitivos como memória de trabalho, aprendizado e controle de dificuldade. / Functional magnetic resonance technique is rapidly evolving from a technical interest to clinical and neuroscience applications. A large number of questions, however, still orbits data acquisition and analysis. This work carried out all the implementation of a functional magnetic resonance imaging protocol and applied this method to a study on adaptive and difficulty changes in human working memory. Eight healthy volunteers underwent a sequence of functional acquisitions while performing an n-back working memory task, promoted by visual stimuli. In the adaptation experiment, changes in neuronal activity inside primary visual cortex were observed due to adaptation in the first minutes of contact of each individual with the task, possibly related to the visual feature of the stimulus. In the second acquisition, frequency of stimuli was varied to modify task difficulty. Activity changes in the superior parietal lobe, supramarginal gyrus and premotor cortex were observed when comparing memory and control, but no change in prefrontal gyrus dorsolateral cortex, as sometimes observed in working memory experiments, was observed. Activities inside cerebellum were identified only when difficulty condition was extreme, making it possible to distinguish easy-to-difficult conditions according to the psychometric results. In addition to the parametric map analysis, quantitative analyzes identified a relationship between activity in the fusiform gyrus and cognitive demand provided by the increased difficulty. These results demonstrate feasibility of functional magnetic resonance technique to study cognitive constructs such as working memory, learning and difficulty control.

O processo de envelhecimento é acompanhado por um declínio nas funções cognitivas, principalmente, de funções fluidas ou de processamento. Essas diminuições são pelo menos, em parte, devido a alterações estruturais e funcionais do sistema nervoso central. Uma abordagem para estudar as mudanças funcionais é a medição da utilização metabólica regional da glicose, ou, alternativamente, um parâmetro físico correlacionado ao metabolismo cerebral e à atividade funcional local, como o fluxo sanguíneo cerebral (CBF). Neste contexto, em Imagens por Ressonância Magnética (IRM), a técnica de Marcação dos Spins Arteriais (ASL) surge como uma importante ferramenta não invasiva para análises perfusionais. Seu uso não só permite avaliar a perfusão sanguínea cerebral, gerando mapas quantitativos de CBF, mas também fornecer uma alternativa para estudar a conectividade funcional (FC), um parâmetro importante para descrição da topologia e funcionalidade cerebral. Sessenta e três indivíduos saudáveis, na faixa etária entre dezoito à setenta e dois anos, foram recrutados para participar deste estudo. Análises estatísticas mostram uma diminuição de CBF em várias regiões cerebrais, especialmente nos lobos frontal e temporal, que acompanham o processo de envelhecimento. As medidas de FC foram obtidas em análises por regiões de interesse e teoria de grafos; estas também demostraram uma diminuição, com o avanço da idade, em regiões presentes nos lobos frontal e temporal, mas também relataram um maior número de regiões prejudicadas no lobo parietal. Portanto, usando uma técnica de imagem não invasiva, foi possível observar déficits de CBF além de alterações de aspectos da organização funcional, oferecendo valores quantitativos que podem ajudar na melhor descrição dos efeitos do envelhecimento na hemodinâmica cerebral. / Aging process is accompanied by a decline in cognitive functions foremost comprise fluid or processing-based functions. These decreases are at least partly due to structural and functional deteriorating changes of the central nervous system. One approach to study these functional changes is the measurement of the regional metabolic utilization of glucose, or, alternatively, a physical quantity correlated to cerebral metabolism and local functional activity, such as the cerebral blood flow (CBF). In this context, Arterial spin labeling (ASL) emerges as a noninvasive Magnetic Resonance Imaging (MRI) perfusion technique. Its use not only allows assessing cerebral perfusion, by generating CBF values, but also can provide an alternative to study functional connectivity (FC), which is an important parameter that describes the brain topology and functionality. Sixty-three healthy subjects, from age eighteen to seventy-two years, were recruited to participate in this study. ASL-CBF maps showed a decrease in several brain regions, especially in frontal and temporal lobes that follows aging process. FC measures were assessed with regions of interest (ROI-to-ROI) and graph theory analysis, also showing a decrease in regions present in frontal and temporal lobes, and also more impaired regions in the parietal lobe. Therefore, using a noninvasive imaging technique it was possible to observe CBF deficits besides alteration in aspects on functional organization, offering quantitative values that can help to describe better the aging effects on cerebral hemodynamics.

A atenção visuoespacial pode ser considerada como a atividade neural que seleciona certas regiões do espaço em detrimento das demais. Existem dois tipos de orientação da atenção: atenção automática e atenção voluntária. Há evidências de que as áreas cerebrais associadas à estes dois tipos se sobrepõem, porém alguns autores observaram que há áreas distintas de ativação cerebral para atenção automática e voluntária. Estas diferenças resultaram em visões distintas a respeito de modelos cerebrais envolvendo a atenção visuoespacial. O objetivo de nosso trabalho foi identificar quais são as principais redes de ativação neuronal durante a mobilização da atenção automática e voluntária com Ressonância Magnética Funcional (RMf) relacionada à eventos, utilizando a tarefa de Posner modificada (1980). Participaram deste estudo vinte adultos jovens e saudáveis (17 mulheres). A tarefa foi programada no ambiente Eprime (Psylab, EUA) e os participantes treinaram antes de realizar o experimento de RMf. As condições foram pseudorandomizadas com otimização por algoritmos genéticos. Cada tentativa começava com um Ponto de Fixação na tela e dois anéis demarcados, um em cada lado. Após o aparecimento do Estímulo Precedente (E1), um Estímulo Alvo (E2) aparecia dentro de um dos anéis. Nestes experimentos foram consideradas as condições válida, neutra e inválida. Os dados foram adquiridos em 3 runs para cada Experimento. A aquisição das imagens foi realizada em um sistema de 3 tesla (Philips Achieva), acoplado à um sistema de detecção de movimentação ocular (eye tracker) compatível com ambiente de RM (Magconcept, USA). As imagens de RMf foram adquiridas com sequências BOLD, GRE-EPI com TR=2s, TE= 30s, voxels isotrópicos de 3mm. O tempo e a resposta ao estímulo foram registrados (Zurc&Zurc, São Paulo, Brasil). A análise das imagens de RMf foi realizada com o programa FSL 4.1 (Oxford University, Inglaterra) e incluiu a correção de movimento, filtro espacial, remoção de artefatos e transformação da imagem para o espaço comum. O mapas cerebrais representando o efeito de grupo (usando o modelo de regressão linear) foram produzidos com limiar de Z >2,3 e nível de significância de p<0,05 (corrigido para comparações múltiplas). O tempo de reação foi menor quando o E2 apareceu na condição válida em comparação com a condição inválida. Houve superposição dos mapas de ativação na condição de atenção automática e voluntária em extensa rede, envolvendo áreas: frontais (giros pré-centrais, frontais médios, frontais mediais e giro frontal inferior direito), parietais (bordas dos sulcos intraparietais, giros pós-centrais, angulares, supramarginais e pré-cuneo), temporais (giros temporais médios e no giro temporal superior esquerdo) e occipitais (giros fusiformes e no giro lingual direito. Observamos outras áreas: giros do cíngulo anteriores e posteriores, parahipocampais, ínsulas, colículos superiores e inferiores, e cerebelo). Concluímos que as redes frontoparietais foram detectadas tanto na mobilização da atenção visuoespacial automática quanto voluntária. No entanto, o giro frontal superior esteve presente apenas na mobilização da atenção voluntária. Estes resultados mostram que a distinção parece estar em áreas cerebrais envolvidas em subsistemas que incluem a orientação e reorientação da atenção automática e voluntária. / Visuospatial attention can be considered as the neural activity that selects certain regions of space at the expense of others. There are two types of orientation of attention: automatic attention and voluntary attention. There is evidence that the brain networks associated with these two types overlap, but some authors have observed that there are distinct areas of brain activation for automatic and voluntary attention. These differences resulted in different views about brains models involving visuospatial attention. The aim of our study was to identify brain networks associated with automatic and voluntary attention using Event-Related Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) and a new modification of the Posner task (1980). The study included twenty young healthy adults (17 women and 3 men). The task was programmed in Eprime environment (Psylab, USA) and all participants trained before performing the experiment in the MRI machine. The conditions were pseudorandomized with the optimization method of genetic algorithms. Each trial began with a fixation point on the screen and two demarcated rings, one on each side. After the onset of the Prime Stimulus (S1), a Target Stimulus (S2) appeared inside one of the rings. In these experiments the valid, neutral and invalid conditions were considered. Data were acquired in three runs for each experiment. Image acquisition of this project was performed on a 3 Tesla system (Philips Achieva), coupled to an MR compatibel eye tracker system (Magconcept, USA). All fMRI images were acquired using BOLD sequences, GRE-EPI with TR= 2s, TE= 30s, with 3mm isotropic voxels. Response time and choice during fMRI experiment were recorded (Zurc&Zurc, Brazil). Image analysis of fMRI was performed using FSL 4.1 software package (Oxford University, England) including: motion correction, spatial filter, removal of artifacts and image transformation for the common space. Brain maps representing group effect (using the linear regression model) where threshold using a Z > 2.3 at cluster level and p < 0.05 (corrected for multiple comparisons). Reaction times were shorter when the S2 appeared in the valid condition compared with the invalid condition. Automatic and voluntary attention brain activation maps overlaped in frontal areas: precentral, middle frontal, medial frontal gyrus and right inferior frontal gyri; parietal areas: edges of intraparietal sulcus, postcentral, angular, supramarginal gyrus and pre-cuneus; temporal areas: middle temporal gyrus and left superior temporal gyrus; and occipital areas: fusiform gyrus and right lingual gyrus. Other areas was observed in anterior and posterior cingulate, parahippocampal gyrus, insulas, superior and inferior colliculus, and cerebellum. Superior frontal gyrus showed increased response in the voluntary attention when compared with automatic attention. We conclude that the frontoparietal networks were detected in both the mobilization of automatic and voluntary visuospatial attention. However the superior frontal gyrus showed response only in the voluntary attention. The distinction between these two subsystems involved in orientation and reorientation of automatic and voluntary attention.

O fator de crescimento neural (NGF) está relacionado à dor e ao aumento de Substância P (SP). Ressonância magnética funcional de forma não invasiva investiga áreas cerebrais. O Anti-NGF é um tratamento para dor, porém não investigado em dor neuropática. Nós avaliamos no modelo CCI a resposta comportamental e o envolvimento do NGF e da SP após tratamento com o Anti-NGF. Nós observamos NGF aumentado a longo prazo no gânglio da coluna posterior (DRG) e na medula espinal, já a SP aumentada no DRG em ambos os tempos e apenas tardiamente na medula espinal. O tratamento com Anti-NGF diminuiu a nocicepção dos animais. O Anti-NGF reverteu os altos níveis de NGF e SP no DRG e na medula espinal. Houve aumento de Fos no grupo CCI e diminuição após tratamento com Anti-NGF no córtex cingulado anterior. Observamos modificações da conectividade do tálamo, córtex somatossensorial primário e córtex cingulado com todo o encéfalo. Esperamos que estes resultados possam ser usados para o desenvolvimento de uma estratégia terapêutica que auxilie pacientes com dor neuropática crônica. / Nerve growth factor (NGF) is related to pain and increase of Substance P (SP). Non-invasively functional magnetic resonance imaging investigates brain areas. Anti-NGF is a treatment for pain, but not investigated in neuropathic pain. We evaluated the behavioral response and the involvement of NGF and SP in the CCI model after Anti-NGF treatment. We observed increased long-term NGF in the dorsal root ganglion (DRG) and spinal cord, as well as increased SP in DRG at both time and only late in the spinal cord. Treatment with Anti-NGF decreased the nociception of the animals. Anti-NGF reversed high levels of NGF and SP in DRG and spinal cord. There was an increase in Fos in CCI group and a decrease after Anti-NGF treatment in the anterior cingulate cortex. We observed changes in the connectivity of the thalamus, primary somatosensory cortex and cingulate cortex with the entire brain. We hope that these results can be used to develop a therapeutic strategy that will help patients with chronic neuropathic pain.

Introdução: Embora vinho tinto (VT) e exercício (Ex) sejam potenciais protetores cardiovasculares, um possível efeito aditivo de ambos não é conhecido. Neste estudo investigamos se o Ex. Físico supervisionado poderia influenciar funções cognitivas (cognição) em homens bebedores habituais de VT em comparação a indivíduos abstêmios (ABS), ambos sem declínio cognitivo. Objetivos: além do acima também comparamos os efeitos do treinamento físico supervisionado no desempenho cardiovascular de bebedores de VT e abstêmios. Métodos: Foram incluídos homens, de 50 a 75 anos, sem déficit cognitivo, consumidores regulares de VT e abstêmios, randomizados em 4 grupos: ABS com e sem treinamento físico, consumidores de VT com e sem treinamento físico. Estudamos função executiva (Stroop) e memória operacional (2-Back) por Ressonância Magnética Funcional (RMf-3T), assim como a acurácia e tempo de resposta. Igualmente foram utilizados testes neuropsicológicos clássicos nas condições pré e pós Ex. Foi realizado Teste de Esforço Cardiopulmonar (TECP). Os voluntários foram treinados durante 3 meses, com três sessões semanais de uma hora de duração. Avaliação cognitiva foi feita por instrumentos padronizados de avaliação neuropsicológica. Resultados: 73 pacientes, sendo 47 ABS com média de idade 58,4±5,1(DP) anos e 50 VT com média de idade de 60.9±6,4anos (DP). O consumo médio de VT foi de 19.8±10.3 gramas de etanol/dia e o tempo de consumo médio de 26,1±15,7 anos. Na fase pré, os consumidores de VT têm melhor desempenho que os ABS tanto nos testes neuropsicológicos (Trilhas A, B, e Stroop 1) quanto nas imagens cerebrais (2-Back). No pós, os bebedores com treinamento físico mostraram: nos testes neuropsicológicos redução no tempo de execução (Stroop 2); na imagem por ressonância magnética funcional não houve modificações nas áreas ativadas, mas registrou-se tendência a melhora da acurácia (Stroop). Houve aumento significativo na média do consumo de oxigênio pico (VO2 pico) nos grupos que treinaram (VT 24.9±2.6 vs 27.1±3.5 e no grupo ABS foi 27.1±4.9 vs 29.7±4.1). Houve correlação negativa entre VO2 pico e a resposta cerebral nos ABS e bebedores VT (quanto menor o VO2 pico maior a resposta cerebral). Conclusão: Indivíduos consumidores regulares de VT tem melhor função cognitiva em testes de memória e atenção mesmo na fase pré-treinamento e respondem melhor ao exercício físico. Existe correlação negativa entre o VO2 pico e a ativação cerebral, o que pode indicar que melhor desempenho físico pode induzir maior eficiência mental. Estes dados são sugestivos, embora não afirmativos, de que existe efeito aditivo do Ex físico sobre funções cognitivas em bebedores crônicos, moderados de VT, sem déficit cognitivo. Dadas as limitações do estudo consideramos que o mesmo deva ser visto como gerador de futuras hipóteses que deverão ser melhor avaliadas em pesquisas subsequentes / Introduction: Although red wine (RW) and exercise (Ex) have potential protective cardiovascular effects, a possible additive effect of both is not known. In this study, we investigated whether the supervised Physical Ex could influence cognitive functions in habitual men, RW drinkers, in comparison to abstainers (ABS), both without cognitive dysfunction. Objectives: in addition to the above we also compared the effects of Ex on the cardiovascular performance of drinkers and nondrinkers. Methods: included were 73 men, 50 to 75 years, without cognitive deficit, regular RW consumers and abstainers, randomized into 4 groups: ABS with and without physical training, RW consumers with and without physical training. We studied executive function (Stroop) and working memory (2-back) through Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) as well as accuracy and response time. Classical neuropsychological tests have also been performed pre and post Ex. Cardiopulmonary exercise Testing (TECP) was performed. The volunteers were trained during 3 months, with 3 weekly sessions of one hour duration. Cognitive assessment was performed by standardized instruments of neuropsychology assessment. Results: 73 men, 47 (ABS) with a mean age 58,4±5,1(SD) years and 50 RW drinkers with a mean age of 60.9±6,4 years (SD) were studied. The average RW consumption was 19.8±10.3 grams of ethanol/day, and the average time of consumption was 26.1±15,7 years. In the pre Ex the RW consumers had better performance than the ABS both on neuropsychological tests (Trails A, B, and Stroop 1) as well as in brain imaging (2-back). In the post Ex drinkers with physical training showed: in the neuropsychological tests reduction in execution time (Stroop color word test); at fMRI there were no changes in the activated areas, but a trend towards improvement of accuracy (Stroop) was noted. There was a significant increase in the peak VO2 (oxygen consumption) in the groups that trained (RW 24.9±2.6 vs 27.1±3.5 and in the group of ABS was 27.1±4.9 vs 29.7±4.1). There was a negative correlation between VO2 peak and the activated brain areas in the ABS and drinkers RW (the lower the VO2 peak the larger the response of the brain). Conclusion: Regular RW consumers had better cognitive function on tests of memory and attention even in the pre-Ex and responded better to physical exercise. There was a negative correlation between VO2 peak and the brain activation, which may indicate that better physical performance can induce greater mental efficiency. These data are suggestive, though not affirmative, that there is additive effect of physical Ex on cognitive functions in chronic, moderate RW drinkers, without cognitive deficit. Given protocol limitations, we think that the study should be considered as hypothesis generating that ought to be further evaluated in subsequent investigations

OBJETIVO: Identificar áreas cerebrais ativadas durante tarefas de movimento ocular sacádico em crianças e adultos saudáveis. Por meio de registro de imagem com Ressonância Magnética funcional (RMf) e movimentos oculares com Eye tracking comparou-se a ativação neural em tarefas de sacadas guiadas externamente por um alvo e internamente pelo conhecimento prévio das características do movimento. MÉTODOS: Participaram do estudo 14 crianças saudáveis (7 meninos e meninas) com idade média de 11,1 (dp=1,2) e 14 adultos (9 homens e 5 mulheres) saudáveis com idade média de 23,9 (dp=3,3), todos destros. O paradigma de RMf incluiu tarefas de movimento sacádico em direção a um alvo. Foram apresentadas quatro condições: Previsível (P), Posição previsível (PP), Tempo previsível (TP) e Imprevisível (I). Durante a condição P, o alvo apareceu na tela em intervalos fixos de tempo (800 ms) e posição fixa, alternando entre dois marcos na linha horizontal. Na condição PP, a posição era fixa, o intervalo variado (400, 800 e 1200 ms). Na condição TP, o intervalo era fixo e o alvo aparecia em 5 posições no meridiano horizontal. Na condição I, posição e tempo eram variados. As aquisições BOLD foram realizadas em um sistema 3T (Philips Achieva) com uso integrado de Eye tracker (MagConcept), Tempo de repetição foi de 2 s, Tempo de eco 30 s, voxels isotrópicos de 3 mm. A análise de imagem incluiu correção de movimentos, filtro temporal, normalização para espaço comum, remoção de artefatos e inferência paramétrica (FSL versão 4.1 - FMRIB, Analysis Group, Oxford, UK). RESULTADOS: Análise dos dados de movimento ocular de crianças e adultos mostrou um padrão similar de latência sacádica com aumento da mesma da condição P para PP e TP. Apenas em adultos foi encontrada diferença nas condições TP e I. Adultos mostraram latência sacádica significativamente menor que crianças. Na condição P, em adultos, foi observada redução contínua da latência ao longo do bloco, já em crianças a latência se estabilizou. Em relação à ativação neural, em ambos grupos foi encontrado efeito BOLD nas áreas do campo visual frontal, campo visual suplementar, lobo parietal superior e inferior, córtex visual primário, V5, ínsula anterior, núcleos da base e cerebelo. Em crianças foi observada ativação mais difusa no córtex frontal. Na comparação direta dos grupos, crianças mostraram efeito BOLD no giro do cíngulo anterior e posterior. Correlação entre latência e ativação em crianças foi encontrada no giro do cíngulo anterior, giro frontal superior medial, giro orbitofrontal e giro temporal inferior. Em adultos, a correlação foi encontrada nas áreas comuns do circuito sacádico. CONCLUSÕES: crianças mostraram um padrão sacádico similar aos adultos, porém com menor aproveitamento da informação antecipada do alvo. O padrão de ativação em crianças diferiu daquele encontrado em adultos. Crianças ativaram mais na linha fronto-parietal medial e orbitofrontal, o que pode ser atribuído à diferente modulação dos mecanismos inibitórios e atencionais / OBJECTIVE: identify brain activation patterns in children and adults during predictive saccade task. We used functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) and Eye tracking to compare neural activation during saccades guided by external stimuli and internal monitoring of target movement properties. METHODS: the total of 11 children was assessed (9 boys and girls) with the mean age of 11.1 (SD = 1.2) and 14 adults (11 men and 5 women) with the mean age of 23.9 (SD=3.3). The fMRI paradigm was composed of different tasks for saccades generation. In total, four conditions were presented: Predictable (P), Position predictable (PP), Time predictable (TP) and Reflexive saccades (R). In P task, the target appeared in constants frequency oscillating between two positions. In PP, the target moved between constant positions with unpredictable timing (400, 800, 1200 ms). In TP, the frequency was constant but the target appeared in 5 different positions on horizontal meridian. In R, frequency and position were varied. The BOLD acquisitions were performed on 3T scanner (Philips Achieva) with integrated MRI compatible Eye tracker (Magconcept). Repetition time was 2 s, echo time 30 s and isotropic voxels 3 mm. Image analyses included a motion correction, time correction, artifacts removal, transformation of image into standard space and parametric analyses with FSL version 4.1 (FMRIB, Analysis Group, Oxford, UK). RESULTS: data analyses showed similar pattern of saccade latency in children and adults, with an increase in latency from P to PP and TP. The TP and R showed different latencies only in adults. Adults had significantly shorter latencies than children. In the P task, continuous reduction in latency was found along the block in adults only. The children showed latency stabilization. Regarding neural activation common to the both groups, the BOLD effect was found in the frontal eye field, supplementary eye field, superior and inferior parietal lobe, primary visual cortex, V5, anterior insula, basal ganglia and cerebellum. In children, diffuse activation was found in frontal cortex. In direct group comparison, the children showed BOLD effect in anterior and posterior cingulate gyrus. Correlations between saccade latency and activation were found in the anterior cingulate, frontal medial superior gyrus, orbitofrontal gyrus and inferior temporal gyrus. In adults, correlations were found in common saccadic circuitry. CONCLUSIONS: children showed a similar pattern of eye movements to adults, but with less efficiency in saccades guided by advanced knowledge of target movement. The activation patter differed between children and adults. Children activated more on medial line of frontoparietal cortex and orbitofrontal cortex. We attribute this pattern to the different processes of inhibitory and attention mechanisms in children