Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física / Made available in DSpace on 2013-03-04T19:37:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304788.pdf: 10346737 bytes, checksum: c576ecc65579e7cbef78964bb7e2d4ba (MD5) / Para estudar neurônios computacionalmente, pode-se escolher entre, pelo menos, duas abordagens diferentes: modelos biológicos do tipo Hodgkin e Huxley ou modelos formais (ex. o de Hindmarsh e Rose (HR), o de Kinouchi e Tragtenberg estendido (KTz), etc). Neurônios formais podem ser representados por equações diferenciais (ex. HR) ou por mapas, que são sistemas dinâmicos com variáveis de estado contínuas e dinâmica temporal discreta (ex. KTz). Poucos mapas foram propostos para descrever neurônios. Tais mapas provêem diversas vantagens computacionais, já que não há necessidade de ajustar nenhuma precisão arbitrária em variáveis de integração, o que leva a uma melhor performance nos cálculos e a resultados mais precisos. Acoplamos mapas KTz em redes regulares e complexas através de um mapa de sinapse química. Em redes regulares, verificamos que o modelo exibe diferentes tipos de sincronização (tais como sincronia em fase e em antifase e através de ondas que se propagam nas diagonais da rede); estudamos o efeito das sinapses na sincronização e nos intervalos entre disparos: sinapses muito lentas, em certas condições iniciais da rede, podem travar os neurônios em um comportamento de disparos rápidos, mesmo eles tendo sido ajustados em regime de bursting. A excitabilidade do neurônio KTz foi estudada. Redes regulares de neurônios KTz excitáveis apresentaram ondas espirais e mudança no intervalo dinâmico ao mudar o parâmetro de acoplamento. Redes regulares e complexas excitáveis com acoplamento homogêneo apresentaram transições de fase de primeira ordem. Propomos a adição de um ruído uniforme no acoplamento, o que torna as transições de fase contínuas e gera distribuições críticas de avalanches temporais e espaciais, apontando para um modelo criticamente auto-organizado, com expoentes ~ 1.6 e ~ 1.4, respectivamente. Estudamos a influência de alguns comportamentos dinâmicos dos neurônios na estabilidade das avalanches. Finalmente, analisamos os efeitos da subamostragem dos dados através de dois métodos, comparando as distribuições críticas de uma amostra completa com as de uma subamostra, ou amostra parcial, da rede. Constatamos que um dos métodos mantém a lei de potência com expoente ~ 1.35, enquanto o outro gera uma distribuição log-normal. / To study neurons with computational tools, one may call upon, at least, two different approaches: Hodgkin-Huxley like neurons (i.e. biological models) or formal models (e.g. Hindmarsh-Rose (HR) model, extended Kinouchi-Tragtenberg model (KTz), etc). Formal neurons may be represented by differential equations (e.g. HR), or by maps, which are dynamical systems with continuous state variables and discrete time dynamics (e.g. KTz). A few maps had been proposed to describe neurons. Such maps provide one with a number of computational advantages, since there is no need to set any arbitrary precision on the integration variable, which leads to better performance in the calculations and to more precise results. We coupled KTz maps within regular lattices and complex networks through a chemical synapse map. In regular lattices, the model exhibits different kinds of synchronization (such as phase and antiphase synchronization and linear wave fronts propagating over the network's diagonals); we studied the effect of synapses in the synchronization patterns and in the interspike interval times: slow synapses, under certain network's initial conditions, can lock down neurons into fast spiking behavior, even though they had been set into a bursting regime. The excitability of KTz neurons was studied. Excitable regular lattices and complex networks subjected to homogeneous coupling presented first order phase transitions. We propose the addition of uniform noise in the coupling, transforming the transitions into continuous phase transitions and generating critical avalanches' distributions in time and space, pointing towards a self-organized critical model, with exponents ~ 1.6 and ~ 1.4, respectively. We studied the influence of some dynamical behaviors of the neurons over the stability of the avalanches. Finally, we analyzed the data subsampling effect by two different methods, comparing the critical distributions of a full sample with those of a subsample, or partial sample, of the network. We found that one of the methods keep the power-law shape with exponent ~ 1.35 whereas the other generates a log-normal distribution.

No presente trabalho é explorada em detalhe a implementação de um modelo de neurônio de tempo discreto proposto por Nikolai Rulkov, tanto em neurônios isolados como em redes de neurônios acoplados. Primeiramente, o neurônio individual é analisado com a construção do espaço de fases e com a identificação dos estados assintóticos do sistema no espaço de parâmetros através do cálculo do maior expoente de Lyapunov. Em seguida, duas células idênticas são conectadas via sinapse elétrica simétrica e homogênea. Fixando um dos parâmetros de controle do mapa, relações entre bacias de atração e diferenças de fase entre trens de pulsos são estudadas, assim como medidas de variância e covariância do sistema. Finalmente, é criada uma rede quadrada composta por neurônios idênticos, com conexões elétricas homogêneas e simétricas entre primeiros vizinhos, e é investigada a estabilidade dos diferentes regimes de sincronização que emergem macroscopicamente. Com o auxílio dos parâmetros de ordem variância e covariância e da distribuição de fases, também é construído um diagrama resumindo as configurações em que ocorrem cada regime e suas respectivas transições. / In the present work the implementation of a map-based neuron model proposed by Nikolai Rulkov is studied, both in isolated neurons and in coupled neurons networks. Initially, the individual neuron is analyzed through the construction of the phase space and the identification of asymptotic states of the system on the parameters space using the larger Lyapunov exponent calculation. Then, two identical cells are connected trough symmetric and homogeneous electrical synapses. Fixing one of the control parameters of the map, relations between basins of attraction and phase difference between spike bursts are studied, as well as measures of the system variance and covariance. Finally, a square network composed by identical neurons is created, the connections are among the first neighbors, are homogenous and symmetric. The stability of the different synchronization regimes that emerge macroscopically is investigated. With the aid of the order parameters variance and covariance and of the phase distributions, a diagram is also constructed, summarizing the configurations set in which each regime occurs and their respective transitions.

No presente trabalho é explorada em detalhe a implementação de um modelo de neurônio de tempo discreto proposto por Nikolai Rulkov, tanto em neurônios isolados como em redes de neurônios acoplados. Primeiramente, o neurônio individual é analisado com a construção do espaço de fases e com a identificação dos estados assintóticos do sistema no espaço de parâmetros através do cálculo do maior expoente de Lyapunov. Em seguida, duas células idênticas são conectadas via sinapse elétrica simétrica e homogênea. Fixando um dos parâmetros de controle do mapa, relações entre bacias de atração e diferenças de fase entre trens de pulsos são estudadas, assim como medidas de variância e covariância do sistema. Finalmente, é criada uma rede quadrada composta por neurônios idênticos, com conexões elétricas homogêneas e simétricas entre primeiros vizinhos, e é investigada a estabilidade dos diferentes regimes de sincronização que emergem macroscopicamente. Com o auxílio dos parâmetros de ordem variância e covariância e da distribuição de fases, também é construído um diagrama resumindo as configurações em que ocorrem cada regime e suas respectivas transições. / In the present work the implementation of a map-based neuron model proposed by Nikolai Rulkov is studied, both in isolated neurons and in coupled neurons networks. Initially, the individual neuron is analyzed through the construction of the phase space and the identification of asymptotic states of the system on the parameters space using the larger Lyapunov exponent calculation. Then, two identical cells are connected trough symmetric and homogeneous electrical synapses. Fixing one of the control parameters of the map, relations between basins of attraction and phase difference between spike bursts are studied, as well as measures of the system variance and covariance. Finally, a square network composed by identical neurons is created, the connections are among the first neighbors, are homogenous and symmetric. The stability of the different synchronization regimes that emerge macroscopically is investigated. With the aid of the order parameters variance and covariance and of the phase distributions, a diagram is also constructed, summarizing the configurations set in which each regime occurs and their respective transitions.

Made available in DSpace on 2016-02-05T18:30:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-09-29. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-05T18:34:14Z : No. of bitstreams: 1 000857551.pdf: 1632104 bytes, checksum: cdabe482aa044904405b72e1cfc3da83 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As abelhas Apis mellifera possuem importância econômica e ecológica, pois são polinizadoras de culturas agrícolas e áreas naturais, além do fato de que os produtos e subprodutos da colônia serem comercializados. Nas últimas décadas, houve um aumento na produção agrícola mundial e consequentemente, uma intensificação da utilização dos inseticidas, usados para combater insetos-praga. Dentre os inseticidas, destacam-se os neonicotinoides, amplamente utilizados, pela sua eficiente, ação sistêmica nas plantas. O tiametoxam que pertence a esta classe de inseticida, atua como agonista nos receptores nicotínicos de acetilcolina no sistema nervoso central dos insetos. No entanto, o tiametoxam pode afetar também insetos não alvos, como as abelhas. Uma vez que as abelhas forrageiras podem coletar pólen e néctar contaminados, e estocar no interior da colônia, tanto as abelhas adultas como larvas, que dependem dos recursos alimentares fornecidos pelas operárias, podem também ser contaminadas. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a toxicidade do tiametoxam durante o desenvolvimento pós-embrionário de A. mellifera, em decorrência da exposição larval a este inseticida, e analisar os efeitos subletais deste inseticida em estágios pós-embrionários, na sobrevivência, na atividade enzimática da acetilcolinesterase (AChE), glutationa-S-transferase (GST), carboxilesterase (CaEs) e fosfatase alcalina (PAL), como também, avaliar os níveis da proteína sinapsina no cérebro. Foram feitos bioensaios de exposição larval aguda ao tiametoxam, por contato, ou ingestão. Após 48h da exposição tópica ao tiametoxam, verificou-se um aumento na mortalidade a partir da dose de 15 ng/μL, além de efeitos sobre a pupação e emergência das abelhas, especialmente na dose de 500 ng/μL. Foram observadas, alterações na sobrevivência de larvas, expostas oralmente a dose subletal de 1,44 ng/μL, e nas pupas previamente expostas a... / The honeybee Apis mellifera have the economic and ecological importance, because they are pollinators of agricultural crops and natural areas, apart from the fact that the products and by-products of the colony are marketed. In recent decades, there has been an increase in global agricultural production and consequently a greater use of insecticide used to combat insect pests. Among the insecticides, the neonicotinoids stand out, widely used by its efficient, systemic action in plants. The thiamethoxam insecticides that belongs to this class acts as an agonist at nicotinic acetylcholine receptors in the central nervous system of insects. However, thiamethoxam can also affect non-target insects such as bees. Once the forage bees can collect contaminated pollen and nectar, and store inside the colony, both adult bees and larvae, which depend on food resources provided by workers, may also be contaminated. The objectives of this study were to evaluate the toxicity of thiamethoxam in the post-embryonic development of A. mellifera, as a result of larval exposure to this pesticide, and analyze the sublethal effects of this insecticide in post-embryonic stages, the survival, the enzymatic activity acetylcholinesterase (AChE), glutathione-S-transferase (GST), carboxylesterase (CaEs) and alkaline phosphatase (PAL), as well as to evaluate the levels of the protein synapsin in the brain. Bioassays were made acute larval exposure thiamethoxam, by contact or ingestion. After 48 hours of exposure topical to thiamethoxam, there was an increase in mortality in a dose of 15 ng/μL and also effects on pupation and emergence of bees, especially at a dose of 500 ng/μL. Were observed changes in the survival of larvae exposed orally to sublethal dose of 1.44 ng/μL, and pupae in the pre-exposed to 1.44 and 0.001 ng/uL, with consequent reduction in the percentage emerging honeybees. Sublethal effects were observed by increasing the enzyme activity of AChE in ...

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:25:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-03-03. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:48:39Z : No. of bitstreams: 1 000844031_20160225.pdf: 302005 bytes, checksum: d7de49b71732267bd0dc7f6635246bac (MD5) Bitstreams deleted on 2016-02-26T14:03:52Z: 000844031_20160225.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-26T14:04:48Z : No. of bitstreams: 1 000844031.pdf: 1179682 bytes, checksum: 523919910a45d85bc6d02e781b6bcb24 (MD5) / Os Transtornos do Espectro do Autismo (TEA) são doenças neuropsiquiátricas complexas, com etiologia e manifestações clínicas muito variáveis. Tais manifestações são observadas antes dos três anos de vida. A prevalência é alta na população, com uma proporção de quatro homens afetados para cada mulher afetada. Em apenas 10-25% dos casos um fator etiológico é observado, genético ou ambiental, dependendo da composição da casuística e das técnicas laboratoriais utilizadas. Há descrições de centenas de genes e regiões genômicas associadas com a predisposição, por apresentarem mutações e variações no número de cópias (CNVs) e a maior parte tem expressão no sistema nervoso central, principalmente em sinapses. Entre os genes candidatos, se destacam o SHANK2 e o SHANK3, ainda não estudados em casuísticas brasileiras. No SHANK2, localizado em 11q13.2, já foram descritas mutações em sete de seus 25 éxons, enquanto no SHANK3, localizado em 22q13 e com 23 éxons, também há descrições de mutações em vários éxons, mas especialmente em três. Muitas mutações nestes dois genes foram observadas em autistas, mas não em indivíduos controles, o que sugere seu envolvimento na etiologia da doença. Este estudo investigou mutações nos éxons 11, 13 e 22 do gene SHANK2 e nos éxons 2, 6 e 22 do SHANK3, que são os mais frequentemente envolvidos nos achados em TEA. O estudo dos seis éxons foi realizado por sequenciamento direto, em 200 afetados e os resultados foram comparados a um banco de dados com os de 566 controles saudáveis. Onze alterações, seis no gene SHANK2, uma delas ainda não descrita, e cinco no gene SHANK3, todas não descritas anteriormente. Nenhum paciente apresentou mais de uma alteração em SHANK2 ou SHANK3, ou nos dois genes. Os resultados mostraram que mutações nos genes SHANK2 e SHANK3 são frequentes na população brasileira com TEA e estão relacionadas com a etiologia destas doenças... / The Autism Spectrum Disorders (ASD) are complex neuropsychiatric diseases, with widely etiology and clinical manifestations. Such manifestations are observed before three years of life. The prevalence is high in the population, with a ratio of four affected men for each affected woman. In only 10-25% of cases an etiological factor is observed, genetic or environmental, depending of the composition of samples and laboratory techniques used. There are descriptions of hundreds of genes and genomic regions associated with predisposition, they present mutations and copy number variations (CNVs) and most have expression in the central nervous system, especially at synapses. Among the candidate genes, we highlight the SHANK2 and the SHANK3, not yet studied in Brazilian subjects. In SHANK2, located in 11q13.2, mutations have been described in seven of its 25 exons, while in SHANK3 located at 22q13 with 23 exons, there are descriptions of mutations in several exons, but especially three. Many mutations in these two genes were observed in autistic patients, but not in healthy controls, suggesting an involvement in the etiology of the disease. This study investigated mutations in exons 11, 13 and 22 of SHANK2 gene and exons 2, 6 and 22 of SHANK3, which are most often involved in ASD findings. The study of six exons was performed by direct sequencing, in 200 affected and the results were compared to a genome bank with 566 healthy controls. Eleven alterations were found, six on SHANK2 gene, one not yet described, and five in SHANK3 gene, all not previously described. No patient had more than one alteration in SHANK2 or SHANK3, or both genes. The results showed that mutations in SHANK2 and SHANK3 gene are frequent in the Brazilian population with ASD and are related to the etiology of these diseases. However, the clinical relevance of each of the alterations found should be investigated. This study may help...

No presente trabalho é explorada em detalhe a implementação de um modelo de neurônio de tempo discreto proposto por Nikolai Rulkov, tanto em neurônios isolados como em redes de neurônios acoplados. Primeiramente, o neurônio individual é analisado com a construção do espaço de fases e com a identificação dos estados assintóticos do sistema no espaço de parâmetros através do cálculo do maior expoente de Lyapunov. Em seguida, duas células idênticas são conectadas via sinapse elétrica simétrica e homogênea. Fixando um dos parâmetros de controle do mapa, relações entre bacias de atração e diferenças de fase entre trens de pulsos são estudadas, assim como medidas de variância e covariância do sistema. Finalmente, é criada uma rede quadrada composta por neurônios idênticos, com conexões elétricas homogêneas e simétricas entre primeiros vizinhos, e é investigada a estabilidade dos diferentes regimes de sincronização que emergem macroscopicamente. Com o auxílio dos parâmetros de ordem variância e covariância e da distribuição de fases, também é construído um diagrama resumindo as configurações em que ocorrem cada regime e suas respectivas transições. / In the present work the implementation of a map-based neuron model proposed by Nikolai Rulkov is studied, both in isolated neurons and in coupled neurons networks. Initially, the individual neuron is analyzed through the construction of the phase space and the identification of asymptotic states of the system on the parameters space using the larger Lyapunov exponent calculation. Then, two identical cells are connected trough symmetric and homogeneous electrical synapses. Fixing one of the control parameters of the map, relations between basins of attraction and phase difference between spike bursts are studied, as well as measures of the system variance and covariance. Finally, a square network composed by identical neurons is created, the connections are among the first neighbors, are homogenous and symmetric. The stability of the different synchronization regimes that emerge macroscopically is investigated. With the aid of the order parameters variance and covariance and of the phase distributions, a diagram is also constructed, summarizing the configurations set in which each regime occurs and their respective transitions.

Orientador: Osmar Malaspina / Coorientador: Elaine Cristina Mathias da Silva Zacarin / Banca: Maria Aparecia Marin-Morales / Banca: Thaisa Cristina Roat / Banca: Roberta Cornelio Ferreira Nocelli / Banca: Denise de Araújo Alves / Resumo: As abelhas Apis mellifera possuem importância econômica e ecológica, pois são polinizadoras de culturas agrícolas e áreas naturais, além do fato de que os produtos e subprodutos da colônia serem comercializados. Nas últimas décadas, houve um aumento na produção agrícola mundial e consequentemente, uma intensificação da utilização dos inseticidas, usados para combater insetos-praga. Dentre os inseticidas, destacam-se os neonicotinoides, amplamente utilizados, pela sua eficiente, ação sistêmica nas plantas. O tiametoxam que pertence a esta classe de inseticida, atua como agonista nos receptores nicotínicos de acetilcolina no sistema nervoso central dos insetos. No entanto, o tiametoxam pode afetar também insetos não alvos, como as abelhas. Uma vez que as abelhas forrageiras podem coletar pólen e néctar contaminados, e estocar no interior da colônia, tanto as abelhas adultas como larvas, que dependem dos recursos alimentares fornecidos pelas operárias, podem também ser contaminadas. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a toxicidade do tiametoxam durante o desenvolvimento pós-embrionário de A. mellifera, em decorrência da exposição larval a este inseticida, e analisar os efeitos subletais deste inseticida em estágios pós-embrionários, na sobrevivência, na atividade enzimática da acetilcolinesterase (AChE), glutationa-S-transferase (GST), carboxilesterase (CaEs) e fosfatase alcalina (PAL), como também, avaliar os níveis da proteína sinapsina no cérebro. Foram feitos bioensaios de exposição larval aguda ao tiametoxam, por contato, ou ingestão. Após 48h da exposição tópica ao tiametoxam, verificou-se um aumento na mortalidade a partir da dose de 15 ng/μL, além de efeitos sobre a pupação e emergência das abelhas, especialmente na dose de 500 ng/μL. Foram observadas, alterações na sobrevivência de larvas, expostas oralmente a dose subletal de 1,44 ng/μL, e nas pupas previamente expostas a... / Abstract: The honeybee Apis mellifera have the economic and ecological importance, because they are pollinators of agricultural crops and natural areas, apart from the fact that the products and by-products of the colony are marketed. In recent decades, there has been an increase in global agricultural production and consequently a greater use of insecticide used to combat insect pests. Among the insecticides, the neonicotinoids stand out, widely used by its efficient, systemic action in plants. The thiamethoxam insecticides that belongs to this class acts as an agonist at nicotinic acetylcholine receptors in the central nervous system of insects. However, thiamethoxam can also affect non-target insects such as bees. Once the forage bees can collect contaminated pollen and nectar, and store inside the colony, both adult bees and larvae, which depend on food resources provided by workers, may also be contaminated. The objectives of this study were to evaluate the toxicity of thiamethoxam in the post-embryonic development of A. mellifera, as a result of larval exposure to this pesticide, and analyze the sublethal effects of this insecticide in post-embryonic stages, the survival, the enzymatic activity acetylcholinesterase (AChE), glutathione-S-transferase (GST), carboxylesterase (CaEs) and alkaline phosphatase (PAL), as well as to evaluate the levels of the protein synapsin in the brain. Bioassays were made acute larval exposure thiamethoxam, by contact or ingestion. After 48 hours of exposure topical to thiamethoxam, there was an increase in mortality in a dose of 15 ng/μL and also effects on pupation and emergence of bees, especially at a dose of 500 ng/μL. Were observed changes in the survival of larvae exposed orally to sublethal dose of 1.44 ng/μL, and pupae in the pre-exposed to 1.44 and 0.001 ng/uL, with consequent reduction in the percentage emerging honeybees. Sublethal effects were observed by increasing the enzyme activity of AChE in ... / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:02:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2080_1.pdf: 693319 bytes, checksum: 06ba5e0a91cf68ac0aaa48e656e42501 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / De acordo com a extensão do cinetócoro, os cromossomos podem ser divididos em monocêntricos, com cinetócoro localizado, e holocinéticos, com cinetócoro difuso. Diversos organismos com cromossomos holocinéticos, incluindo todas as plantas com este tipo cromossômico, apresentam uma meiose bastante peculiar, na qual são observadas 2n cromátides individualizadas na prófase II. Este tipo de meiose é denominado meiose invertida ou pós-reducional, baseado na hipótese de que a segregação das cromátides irmãs na anáfase I seria a causa das cromátides individualizadas na prófase II. Neste trabalho, foi analisado o curso meiótico de duas espécies de Cyperaceae, Rhynchospora pubera (2n = 10) e R. tenuis (2n = 4), que apresentam meiose quiasmática e aquiasmática, respectivamente. Foram encontrados fortes indícios de meiose invertida nas duas espécies, uma vez que os cinetócoros das cromátides irmãs apresentaram ligação anfitélica com o fuso na metáfase I tanto nos univalentes de R. tenuis como nos bivalentes de R. pubera. A ligação anfitélica dos cinetócoros irmãos é um pré-requisito para a segregação das cromátides irmãs na anáfase I. Adicionalmente, foram investigados neste trabalho dois aspectos da prófase I que poderiam interferir na formação de quiasmas na meiose de R. tenuis. Neste caso, foi avaliada a presença de Rad51, uma enzima que atua no reparo de quebras na dupla fita de DNA, necessária para a formação do quiasma, e de ASY1, uma das proteínas que compõe o elemento axial dos cromossomos meióticos e é necessária para a sinapse. A formação de quebras na dupla fita de DNA na prófase I parece ocorrer normalmente, com base na distribuição dos sinais da recombinase Rad51. No entanto, a imunolocalização da ASY1 revelou a formação de filamentos anormais, com aspecto borrado, em R. tenuis, contrastando com os filamentos nítidos observados em R. pubera. A análise da distribuição dos sítios de DNAr 5S e das bandas CMA+ confirmou que a meiose de R. tenuis é assináptica. Baseado nos defeitos sinápticos observados em R. tenuis, é possível que a ausência de quiasmas deva-se a uma falha na formação do complexo sinaptonêmico, uma vez que as etapadas inicias de recombinação estão presentes na espécie

Severas altera¸c~oes no metabolismo energ´etico, no consumo de glicose e na sinaliza¸c~ao de insulina cerebral est~ao presentes na doen¸ca de Alzheimer (DA). O modelo animal da DA obtido pela administra¸c~ao intracerebroventricular de estreptozotocina (STZ-icv) em ratos induz um estado de resist^encia `a insulina no c´erebro associado `a disfun¸c~oes colin´ergicas e a d´eficits cognitivos, tornando-o um dos poucos modelos experimentais da forma espor´adica da DA. Este trabalho tem como objetivo caracterizar, neste modelo, as disfun¸c~oes sin´apticas na via hipocampo - c´ortex pr´e-frontal medial (CA1-CPFm) e testar se o tratamento com nicotina ´e capaz de prevenir as disfun¸c~oes sin´apticas e reverter os preju´?zos cognitivos induzido pelo STZ-icv. Para isso, ratos Wistar receberam STZ e foram submetidos a 20 dias de tratamento com nicotina. Dois dias depois, foram realizados nos animais teste de campo aberto e de reconhecimento de objeto. Em seguida os animais foram anestesiados com uretana para que os registros eletrofisiol´ogicos fossem realizados. Um eletrodo foi utilizado para estimular CA1 com pulso pareado e potenciais de campo p´os-sin´apticos (fPSP1) e sua facilita¸c~ao (fPSP2) foram registradas por um eletrodo no CPFm. Ap´os 30 minutos de linha de base, uma estimula¸c~ao em alta frequ^encia foi aplicada para induzir a potencia¸c~ao de longa dura¸c~ao (LTP), seguido de mais quatro horas de registro. Outro grupo experimental foi realizado para avaliar o efeito de longo prazo da STZ-icv e do tratamento com nicotina. Neste grupo, testes comportamentais e eletrofisiol´ogicos foram realizados 60 dias ap´os o fim do tratamento. Independentemente do tempo, os resultados indicam que a STZ produziu uma redu¸c~ao na indu¸c~ao e na manuten¸c~ao da LTP, mas a facilita¸c~ao por pulso pareado (PPF = fPSP2 / fPSP1) mostra que a STZ prejudica a plasticidade pr´e-sin´aptica apenas a curto prazo. O tratamento com nicotina atenua a disfun¸c~ao na LTP induzida pela STZ. Al´em disso, apenas o tratamento de nicotina tamb´em ´e capaz de reduzir a plasticidade pr´e-sin´aptica no grupo controle dois dias ap´os o fim do tratamento. Estes resultados tamb´em est~ao associados com os dados comportamentais, uma vez que a nicotina reverteu os d´eficits de mem´oria de reconhecimento nos animais STZ mas manteve o comportamento explorat´orio reduzido. Sugerimos com isso que o sistema colin´ergico, que desempenha um papel importante em fun¸c~oes cognitivas e na LTP, est´a afetado nos animais injetados com STZ e o tratamento cr^onico com nicotina consegue reduzir os danos na plasticidade sin´aptica e comportamentais, induzidos pela STZ. / Severe abnormalities in brain glucose/energy metabolism and insulin signaling have been documented to play an important role in early stage of alzheimer disease (AD) pathology. Intracerebroventricular administration (icv) of streptozotocin (STZ) in rats can induce an insulin-resistant brain state associated with cholinergic dysfunctions and memory impairments, which make it a suitable experimental model of the sporadic form of AD. The present work aimed to extend the characterization of this model by probing synaptic plasticity dysfunctions in the medial prefrontal cortex (mPFC)- hippocampal (CA1) pathway and test if nicotine can prevent synaptic dysfunction and revert cognitive impairment induced by icv STZ. Here, Wistar rats received bilateral microinjection of STZ and were submitted to 20 days of nicotine treatment. After 2 days of withdrawing the subjects were submitted to open field and object recognition tests. After that, animals were anesthetized with urethane for electrophysiological tests. A twisted bipolar electrode was used to stimulate posterior-dorsal hippocampus (CA1/subiculum) with paired-pulse. Basal field post-synaptic potentials (fPSP1) and facilitated responses (fPSP2) were recorded by a monopolar electrode in the medial mPFC. After 30min of baseline, high frequency stimulation was applied to induce long-term potentiation (LTP) and additional four hours of electrophysiological recordings was performed. Another experimental group was performed to evaluate the long term effect of both icv STZ and nicotine treatment. In this group behavioral and electrophysiological tests were performed with 60 days after chronic treatment. Independently of time, our results indicate that STZ produced a significant decrease in the induction and maintenance of LTP, but paired pulse facilitation (PPF = fPSP2/fPSP1) shows that only the short-term pre-synaptic plasticity was impaired after STZ injection. The nicotine treatment attenuates the STZ-induced LTP dysfunction in the CA1-mPFC pathway. However, just the nicotine treatment (in control group) can reduce pre-synaptic plasticity two days after chronic treatment. These results are also associated with behavioral data, since nicotine treatment reversed the deficits in recognition memory of STZ animals but maintained the reduced exploratory behavior. We suggest that the brain cholinergic system, which plays a role in cognition function and LTP, is affected in STZ injected animals and chronic treatment with nicotine can attenuate the STZ-induced synaptic plasticity and behavioral dysfunctions.

Orientador: Osmar Malaspina / Coorientador: Roberta Cornélio Ferreira Nocelli / Banca: Maria Aparecida Marin Morales / Banca: Elaine Cristina Mathias da Silva Zacarin / Banca: Monica Jones Costa / Banca: Thaisa Cristina Roat Fabri / Resumo: As abelhas Apis mellifera são importantes polinizadores de plantas nativas ou cultivadas, porém o contato com os agroecossistemas pode expor esses insetos à substâncias tóxicas, como o inseticida imidacloprido. A sistemicidade desse composto pode levar a contaminação não só das abelhas forrageiras, mas também dos outros indivíduos da colônia, inclusive, das larvas por meio do consumo de pólen e néctar contendo resíduos de imidacloprido. Assim, a primeira etapa desse trabalho determinou a toxicidade do imidacloprido para larvas e abelhas adultas do híbrido A. mellifera africanizada. Os resultados mostraram que as larvas são mais tolerantes ao imidacloprido do que as abelhas recém-emergidas e que alterações no desenvolvimento larval só foram observadas em concentração oito vezes maior do que a concentração letal média estabelecida para as abelhas adultas. Visto que não só os inseticidas, como também as parasitoses, como a nosemose, podem enfraquecer as colônias e comprometer a viabilidade destas, este trabalho visou avaliar, ainda, os efeitos da exposição de operárias de A. mellifera africanizada ao inseticida imidacloprido e/ou da infecção das abelhas por Nosema ceranae e compreender como esses fatores atuam isolados e em conjunto sobre o organismo desses insetos. A sobrevivência das abelhas diminuiu quando estas foram expostas ao inseticida e/ou infectadas pelo parasita, sendo que a combinação destes dois estressores comprometeu ainda mais a longevidade delas. Tanto a N. ceranae quanto o imidacloprido, isolados ou em combinação levaram às células do intestino médio das abelhas ao estresse, evidenciado pela imunomarcação da chaperona HSP 70 e a morte celular, provavelmente por macroautofagia, indicada pela intensa vacuolização e pela diminuição na expressão gênica da caspase-3. No intestino, ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Apis mellifera honeybees are importants pollinators both for native and cultivated plants. However, the contact with the agroecosystems may expose these insects to toxic substances, such as imidacloprid insecticide. Compound systemicity may lead to the contamination not only of forager honeybees, but also of other colony individuals, including larvae, through both pollen and nectar consumption containing imidacloprid residues. Thus, the first stage of this work evaluated the imidacloprid toxicity to both larvae and adult honeybees of hybrid Africanized A. mellifera. Results showed that larvae are more tolerant to imidacloprid than newly emerged honeybees, and alterations in larvae development were only observed at concentrations eight times higher than the average lethal concentration established for adult honeybees. Since not only insecticides, but also diseases such as nosemosis may weaken colonies and compromise its viability, the second stage of this work was the evaluation of the exposure effects of Africanized A. mellifera workers to imidacloprid insecticide and/or to honeybees infection by Nosema ceranae in order to understand how these factors act both isolated and together on organism of these insects. Honeybees survival decreased when they were exposed to insecticide and/or infected by parasite, and the combinations of these two stressors further compromised their longevity. Both N. cenarae as imidacloprid, either alone or in combination, led midgut cells of honeybees to stress, evidenced by HSP 70 chaperone immunostaining, and to cell death, probably by macroautophagy, as indicated by genic expression decrease of caspase-3. In the midgut, glutathione-S-transferase tissue activity was not altered, probably due to damage found on the epithelium that may affect both metabolization and biotransformation function. Once midgut was compromised, probably more quantity of insecticide ... (Complete abstract electronic access below) / Doutor